建築学生が学ぶ構造力学

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令和2年度 一級建築士 構造 No.16を解説、高力ボルトに関する誤りを見抜くポイント

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令和2年度 一級建築士試験 学科Ⅳ(構造)No.16は、鉄骨構造において使用する高力ボルトに関する問題です。4つの記述のうち、最も不適当なものを選びます。

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この問題のポイント

山形鋼筋かいの有効断面積、すべり耐力以下の繰り返し、すべり前のせん断力、二面摩擦接合のすべり係数が問われます。判断の決め手は、二面摩擦接合で「すべり係数」が2倍になるのか、それとも「すべり耐力」が2倍になるのかです。

引っかけの核心は、二面摩擦接合の「すべり係数」を一面の2倍としているところにあります。2倍になるのは耐力であって、すべり係数そのものではありません。

※ 問題文そのものは建築技術教育普及センターの公式PDFで確認できます。

正解:選択肢4(これが最も不適当な記述)

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各選択肢の正誤

選択肢 正誤 解説
1 ○(正しい) 山形鋼の筋かいの有効断面積は、一般に、高力ボルトの本数が多くなるほど大きくなります。
2 ○(正しい) すべり耐力以下の繰り返し応力であれば、ボルト張力の低下や摩擦面の状態変化を考慮しなくてよいです。
3 ○(正しい) 高力ボルト摩擦接合は、すべりが生じるまでは、高力ボルトにせん断力は生じません。
4 ×(誤り) 二面摩擦接合で2倍になるのはすべり耐力です。すべり係数は一面でも二面でも同じです。

選択肢4は、二面摩擦接合のすべり係数が一面の2倍とした点が誤りで、2倍になるのは摩擦面の数に応じたすべり耐力のほうです。

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選択肢4のポイント

高力ボルト摩擦接合は、ボルトで板を強く締め付け、その締付け力で生じる摩擦によって力を伝えます。このすべりにくさを表すのがすべり係数(摩擦係数)で、摩擦面を赤錆状態にするなどの面の状態で決まり、一般に0.45という値です。

二面摩擦接合は、板をはさんで両側に摩擦面があり、摩擦面の数が一面の2倍になります。摩擦面が2つあれば、伝えられるすべり耐力(許容耐力)は2倍になります。しかし、面1つあたりのすべりにくさ=すべり係数そのものは、一面でも二面でも同じ0.45です。

選択肢4は「すべり係数が2倍になる」としていますが、2倍になるのは耐力であって、すべり係数ではありません。係数(性質)と耐力(合計の力)を取り違えているので誤りです。摩擦面が2倍→耐力が2倍、係数は同じ、と切り分けます。

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覚え方

  • 二面摩擦接合は摩擦面の数が2倍ですべり耐力が2倍。すべり係数(0.45)は一面でも二面でも同じ
  • すべり係数は摩擦面の状態で決まる(赤錆状態など)
  • すべり耐力以下の繰り返しならボルト張力低下等は考慮不要/すべり前はボルトにせん断力が生じない

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理解度チェック

Q.

高力ボルト摩擦接合のすべりに対する許容耐力の算定において、二面摩擦接合のすべり係数は、一面摩擦接合の2倍となる。〇か×か。

×。2倍になるのはすべり耐力です。すべり係数(摩擦面の状態で決まる値)は一面でも二面でも同じです。

Q.

高力ボルト摩擦接合は、すべりが生じるまでは、高力ボルトにせん断力は生じない。〇か×か。

。すべる前は摩擦で力を伝えるため、高力ボルトにせん断力は生じません。

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出典

  • 建築技術教育普及センター「令和2年度 一級建築士試験 学科の試験 学科Ⅳ(構造)問題」
  • 高力ボルト摩擦接合(すべり係数は摩擦面の状態で決まり一面・二面で同じ0.45、二面摩擦は摩擦面が2倍ですべり耐力が2倍、すべり前はボルトにせん断力が生じない):鋼構造設計規準・鋼構造接合部設計指針(日本建築学会)
ハナダユキヒロ

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。

2010年より「建築学生が学ぶ構造力学」を運営(16年以上)。

著書「わかる構造力学」「わかる構造力学(改訂版)」(工学社)。

建築士 過去問(構造)

プロフィール

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