建築学生が学ぶ構造力学

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令和5年度 一級建築士 構造 No.28を解説、軽量コンクリートの特性に関する誤りを見抜くポイント

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令和5年度 一級建築士試験 学科IV(構造)No.28は、コンクリート(軽量)の特性に関する問題です。

この問題では、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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この問題で問われていること

  1. 軽量コンクリートの単位容積重量と長スパン構造への有利性
  2. 軽量コンクリートのクリープ・乾燥収縮の傾向
  3. 軽量コンクリートの許容付着応力度の設定
  4. 同じ設計基準強度での軽量コンクリートのヤング係数

※ 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。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(これが最も不適当な記述)

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軽量コンクリートのヤング係数に関する記述が誤りなんです。軽量コンクリートは骨材が軽量で多孔質なため、同じ設計基準強度でも普通コンクリートよりヤング係数(弾性係数)が小さくなりますヤング係数は単位容積重量の影響を受けるので、「同じ値を使える」とした選択肢4が最も不適当ということです。

各選択肢の正誤

選択肢 正誤 解説
1 ○(正しい) 軽量コンクリートは単位容積重量が小さいため、同じ強度でも自重による応力が小さく長スパン構造に有利
2 ○(正しい) 軽量コンクリートは普通コンクリートに比べてクリープおよび乾燥収縮が大きくなる傾向がある
3 ○(正しい) 軽量コンクリートを用いる場合の許容付着応力度は、普通コンクリートの値より低く設定される
4 ×(誤り) 同じ設計基準強度でも軽量コンクリートのヤング係数は普通コンクリートより小さくなる(同じとするのは誤り)

選択肢4の「軽量コンクリートのヤング係数は普通コンクリートと同じ値を使用できる」という記述が誤りで、正しくは軽量コンクリートのヤング係数は普通コンクリートより小さいです。

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軽量コンクリートのヤング係数はなぜ小さいのか

コンクリートのヤング係数は単位容積重量(密度)の影響を大きく受けます。軽量コンクリートの骨材は人工軽量骨材(パーライト・膨張頁岩など)であり、多孔質で内部に空隙を持ちます。

この多孔質な骨材のため、普通コンクリートと同じ設計基準強度(Fc)であってもヤング係数は小さくなります。ザックリ言えば、軽い=スカスカ=変形しやすい(Eが小さい)というイメージです。

設計上は、軽量コンクリートのヤング係数として普通コンクリートの値の7080%程度を用いる場合があります。正しい肢を整理すると、軽量は自重が小さく長スパンに有利(選択肢1)、クリープ・乾燥収縮は大きい傾向(選択肢2)、許容付着応力度は普通コンクリートより低く設定(選択肢3)、という流れです。

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覚え方

  • 軽量コンクリート → 同Fcでもヤング係数は普通コンクリートより小さい(軽い=多孔質=変形しやすい)
  • 軽量の弱点 → E小・クリープ大・乾燥収縮大・許容付着小(強度は同等でも変形特性で不利)

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一問一答

Q.

設計基準強度が同じ場合、軽量コンクリートのヤング係数は普通コンクリートより大きいか小さいか。

小さくなります。軽量骨材は多孔質で密度が低く、これがヤング係数(剛性)を低下させます。

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出典

  • 建築技術教育普及センター「令和5年度 一級建築士試験 学科の試験 学科IV(構造)問題」
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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