技術士一次 力学ノート

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令和5年度 技術士第一次試験 建設部門 Ⅲ-4 を解説、主働土圧と受働土圧、ランキンとクーロン

令和5年度 建設部門Ⅲ-4は、壁体の変位に伴う土圧の変化を示した図と、2つの土圧理論の名前を組み合わせる設問です。

この問題のポイント

図のaは最小、bは最大の位置です。壁が土から離れる側が最小で、壁が土を押す側が最大です。

離れる側は土が自分から崩れようとするので、支えるのに必要な力が小さく済みます。つまりaが主働土圧、bが受働土圧で、a列が受働土圧の選択肢1・4・5はここで落ちます。

※ 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(最も適切な組合せ)

> この論点をやさしく解説:土圧|主働と受働、ランキンとクーロン

残るのは選択肢2と選択肢3で、c列とd列の入れ替えだけの違いです。

各選択肢の正誤

正しい組合せは a=主働土圧/b=受働土圧/c=ランキン/d=クーロンです。図で最小になるのが主働、最大になるのが受働です。

選択肢正誤解説
1 受働/主働/ランキン/クーロン×(誤り)a列とb列が入れ替わっている。理論名の2つは正しい
2 主働/受働/ランキン/クーロン○(正しい)壁が土から離れる側で最小=主働、押す側で最大=受働
3 主働/受働/クーロン/ランキン×(誤り)土圧の名前は正しいが、2つの理論名が入れ替わっている
4 受働/主働/クーロン/物部・岡部×(誤り)a列とb列が逆で、d列も地震時土圧の理論になっている
5 受働/主働/物部・岡部/ランキン×(誤り)a列とb列が逆で、c列も地震時土圧の理論になっている

背後地盤の全体が破壊に達したと仮定するのがランキン、くさび状にすべると仮定して力の釣合いから出すのがクーロンです。物部・岡部は地震時土圧の理論なので、この設問では当たりません。

選択肢2のポイント(ここが誤り)

4つの空欄で問われている論点

cとdの見分けは仮定の置き方

ランキンは背後地盤全体が破壊状態にあると仮定して、応力の釣合いから土圧を導きます。クーロンは壁の背後にくさび状のすべり面を仮定して、そのくさびの力の釣合いを解きます。

設問文のc側は「背後地盤全体が破壊に達した状態」、d側は「くさび状にすべる状態」です。語の対応がそのまま書いてあるので、仮定の言葉で選べます。

物部・岡部が当たらない理由

選択肢4と選択肢5には物部・岡部が入っています。物部・岡部は地震時土圧を求める理論で、震度法の慣性力を加えた形です。

設問文には地震の記述がないので、この2つは当たりません。

覚え方

  • 静止土圧を真ん中に置き、下が主働、上が受働と図で覚えます。主働は土が主体的に動く側、受働は土が押されて受け身になる側と読み替えられます。

理解度チェック

Q.

主働土圧と受働土圧はどちらが大きいか。

受働土圧です。壁が土を押し込む側で、土の抵抗を全部受けます。

Q.

ランキンとクーロンの仮定はどう違うか。

破壊状態の置き方です。ランキンは背後地盤全体、クーロンはくさび状のすべり土塊を仮定します。

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出典

公益社団法人 日本技術士会「令和5年度 技術士第一次試験問題〔専門科目 建設部門〕」3ページ Ⅲ-4

公益社団法人 日本技術士会「令和5年度 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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