技術士一次 力学ノート

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令和元年度(再試験) 技術士第一次試験 建設部門 Ⅲ-8 を解説、L÷4点は3qL²÷32

令和元年度(再試験) 建設部門Ⅲ-8は、長さLの単純ばり全体に等分布荷重qが載るとき、点Cの曲げモーメントを求める設問です。

この問題のポイント

反力×距離から、その区間に載る荷重のモーメントを引きます。

反力は左右対称なので RA=qL÷2 です。AからCまでの区間には q×(L÷4) の荷重が載り、その重心はC から L÷8 の位置にあります。

※ 問題文と選択肢そのものは、公益社団法人 日本技術士会が公開している公式PDFで確認できます。

正答:選択肢2(最も適切なもの)

> この論点をやさしく解説:単純ばり|反力と曲げモーメント

各選択肢の正誤

正しいのは1つで、残る4つはどこかが違います。

選択肢正誤根拠
1 (1÷32)qL²×(誤り)引く量を多く見積もった場合の値
2 (3÷32)qL²○(正しい)qL²÷8 から qL²÷32 を引いた値
3 (5÷32)qL²×(誤り)引き算の向きを取り違えた場合の値
4 (3÷16)qL²×(誤り)分母が半分。通分を誤った形
5 (1÷8)qL²×(誤り)中央の最大曲げモーメント。点Cの値ではない

Mc=(qL÷2)×(L÷4) − q×(L÷4)²÷2=qL²÷8 − qL²÷32 です。通分すると 4qL²÷32 − qL²÷32=3qL²÷32 で、選択肢2に一致します。

選択肢2のポイント(ここが誤り)

計算の手順

2段の手順を飛ばさない

反力に距離を掛けただけだと qL²÷8 が出ます。これは選択肢5と同じ値で、中央の最大曲げモーメントに一致します。

偶然に見える一致ですが、引き算を忘れた人が選ぶ位置に置いてあります。等分布荷重では、着目点より手前に載っている分を必ず引きます。

中央が最大になる理由

単純ばりに等分布荷重が載ると、曲げモーメント図は2次曲線を描きます。両端でゼロ、中央で最大の qL²÷8 という放物線です。

L÷4の点はその途中なので、最大値より小さい 3qL²÷32 です。3÷32 は 4÷32 より小さいので、大小関係でも確かめられます。

★令和2年度Ⅲ-5との違い

令和2年度Ⅲ-5も同じ単純ばりに等分布荷重が載る設問でした。あちらは点Cが中央にあり、答えは qL²÷8 です。

図はよく似ていて、違うのは点Cの位置だけです。図の寸法線がL÷2かL÷4かを最初に確かめます。

覚え方

  • 曲げモーメントは反力×距離 −(手前に載る荷重のモーメント)
  • 単純ばり+等分布荷重の中央は qL²÷8(最大値)
  • 引き算を忘れると中央の値が出る

理解度チェック

Q.

点Cの曲げモーメントはいくらか。

3qL²÷32 です。

Q.

中央の最大曲げモーメントはいくらか。

qL²÷8 です。この設問の答えではありません。

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出典

公益社団法人 日本技術士会「令和元年度(再試験) 技術士第一次試験問題〔専門科目 建設部門〕」4ページ Ⅲ-8

公益社団法人 日本技術士会「令和元年度(再試験) 技術士第一次試験 試験問題の正答」

※ 問題文と選択肢は掲載していません。上の表は各選択肢で問われている論点で、実際の設問は公式PDFで確認できます。

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構造設計の実務を続けながら、試験に出る力学の解き方を書き残しています。

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