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令和6年度 1級建築施工管理技士 No.11を解説、両端固定の座屈荷重の計算

令和6年度 1級建築施工管理技士 第一次検定 No.11は、両端固定・水平移動拘束の条件下での座屈荷重を計算する問題です。

この問題では、4つの選択肢の中から、座屈荷重の正しい値を選びます。

この問題で問われていること

  1. オイラーの座屈公式 Pe = π²EI/le² を使えるか
  2. 両端固定・水平移動拘束の座屈長さ le を正しくとれるか
  3. 単位をそろえて代入できるか
  4. π²とπを取り違えずに計算できるか

※ 問題文そのものは建設業振興基金が公開している公式PDFで確認できます。上記は、その4つの記述で問われている論点を整理したものです。

正解:選択肢4(2,400π² kN)

両端固定・水平移動拘束の座屈長さは le = L/2 です。L = 10 m → le = 5,000 mm として Pe = π²EI/le² = π² × 2.0×10⁵ × 3.0×10⁸ ÷ (5,000)² = 2,400π² kN になります。

選択肢4のポイント(正解の求め方)

座屈荷重はオイラーの座屈公式 Pe = π²EI / le² で求めます。le は座屈長さで、端部条件によって部材長さ L の何倍になるかが変わるわけです。

両端固定・水平移動拘束では le = L/2 になります。与えられた値を整理します。

部材長さ L = 10 m = 10,000 mm

断面二次モーメント I = 3.0 × 10⁸ mm⁴

ヤング係数 E = 2.0 × 10⁵ N/mm²

両端固定・水平移動拘束の座屈長さ:le = L/2 = 5,000 mm

座屈荷重の計算:

Pe = π² × (2.0×10⁵) × (3.0×10⁸) / (5,000)²

= π² × 6.0×10¹³ / 2.5×10⁷

= π² × 2.4×10⁶ N

2,400π² kN

ザックリ言えば、座屈長さの取り方さえ合えば、あとは公式に入れるだけ、ということです。le = L(10 m)にすると600π²、π²をπにすると2,400πといった誤答に誘導されるわけです。

覚え方

  • 座屈荷重 Pe = π²EI / le²(オイラーの式)
  • 両端ピン → le = L、両端固定(移動拘束)→ le = L/2
  • le が半分になると座屈荷重は4倍(le²に反比例)
  • π²をπと取り違えない。単位はmmにそろえる

一問一答

Q.

両端固定・水平移動拘束の柱の座屈長さは部材長さLの何倍か。

L/2(0.5倍)です。座屈荷重の計算ではle = L/2をオイラーの式 Pe = π²EI/le² に代入します。

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出典

  • 一般財団法人 建設業振興基金「令和6年度 1級建築施工管理技術検定 第一次検定 問題」
けんせつる

この記事を書いた人

ハナダユキヒロミツメラボ

設計事務所に7年勤務し、建築構造設計に従事。設計者として施工図確認・工程会議・検査立会いなど施工管理と協働してきた経験と、公共建築工事標準仕様書・JASS等の一次資料をもとに執筆しています。

「建築学生が学ぶ構造力学」(kentiku-kouzou.jp)を2010年より運営。著書「わかる構造力学」(工学社)。

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