2級建築施工管理技士 過去問
令和5年(2023年)前期
問9 (ユニットA 問9)

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問題

2級建築施工管理技士試験 令和5年(2023年)前期 問9(ユニットA 問9) (訂正依頼・報告はこちら)

図に示す単純梁ABに等変分布荷重が作用したとき、支点Aの鉛直反力VA及び支点Bの鉛直反力VBの値の大きさの比率として、正しいものはどれか。
問題文の画像
  • VA:VB=1:2
  • VA:VB=2:3
  • VA:VB=3:4
  • VA:VB=4:5

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この過去問の解説 (3件)

01

力学の問題は必ず出題されるため、しっかり復習しましょう。

選択肢1. VA:VB=1:2

間違いです。

選択肢2. VA:VB=2:3

間違いです。

選択肢3. VA:VB=3:4

間違いです。

選択肢4. VA:VB=4:5

この問題は、はじめに荷重の大きさを求めます。

荷重の形は台形なので、直角三角形と長方形に分けて考えると分かりやすいです。

長方形の荷重は、w×l=wlです。

直角三角形の荷重は、1/2×w×l=wl/2です。

したがって、全体の荷重は、wl+wl/2=3wl/2となります。

 

次に、合力が作用する位置を求めます。

長方形の重心は中央にあるため、点Aからl/2の位置です。

直角三角形の重心は、荷重が大きい側に近い位置にあります。この図ではB側に荷重が大きくなっているため、点Aから2l/3の位置になります。そのため、合力の作用位置は、次のように求めます。

{wl×l/2+wl/2×2l/3}÷3wl/2=5l/9

つまり、合力は点Aから5l/9の位置に作用します。

点Bから見ると、l-5l/9=4l/9 となるため、点Bから合力までの距離は4l/9です。

 

次に、点Bまわりのモーメントのつり合いを考えます。

MB=-3wl/2×4l/9+VA×l=0

この式を解くと、VA=2wl/3となります。

また、鉛直方向の力のつり合いより、VA+VB=3wl/2です。

したがって、

VB=3wl/2-2wl/3=5wl/6

となります。

よって、支点Aと支点Bの鉛直反力の比は、

VA:VB=2wl/3:5wl/6=4:5

となります。

まとめ

力学は問題を多く解くことで問題になれることができます。

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02

構造力学に関する問題です。

選択肢1. VA:VB=1:2

間違いです。

選択肢2. VA:VB=2:3

間違いです。

選択肢3. VA:VB=3:4

間違いです。

選択肢4. VA:VB=4:5

問題文のとおりです。

荷重の分布を見ると、形が台形になっています。


この台形を、四角形の荷重と三角形の荷重に分けて考えます。

四角形の荷重は、w×lです。
作用する位置は、支点Aからl/2の位置です。

三角形の荷重は、1/2×w×lです。
作用する位置は、支点Aから2l/3の位置です。

支点Aまわりのモーメントのつり合いを考えると、次の式になります。

w×l×l/2+1/2×w×l×2l/3-VB×l=0

これを整理すると、VB=5wl/6となります。

また、鉛直方向の力のつり合いより、全体の荷重は次のようになります。

w×l+1/2×w×l=3wl/2

したがって、VAは次のように求められます。

VA=3wl/2-5wl/6=2wl/3

よって、支点A、支点Bの鉛直反力の比は、

VA:VB=2wl/3:5wl/6=4:5

となります。

 

まとめ

構造力学は苦手にしている人も多い分野です。しっかり押さえておきましょう。

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03

構造力学について問われています。

選択肢4. VA:VB=4:5

台形の分解: 台形の荷重を「直角三角形」と「長方形」の2つの荷重に分けて考えます。

重心位置の算出: それぞれの重心位置を求め、断面一次モーメントの考え方を用いて、台形全体の重心(合力のかかる位置)を特定します。計算の結果、左端(点A)から4l/9の位置に合力がかかります。

合力の大きさ: 全体の荷重の大きさは3wl/2 となります。

反力の計算: 点Bにおける曲げモーメントをゼロと仮定して計算すると、点Aの反力 VA = 2wl/3となり、力のつり合いから点Bの反力 VB = 5wl/6が導かれます。

比率の算出: 求められた反力の比(VA : VB)を計算すると、4 : 5 となります。

 

 


 

まとめ

構造力学は過去問を中心に繰り返し解いていきましょう。

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