建築学生が学ぶ構造力学

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令和4年度 二級建築士 構造 No.20を解説、木材に関する誤りを見抜くポイント

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令和4年度 二級建築士試験 学科III(建築構造)No.20は、建築材料として使用される木材に関する問題です。

この問題では、5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. 乾燥収縮率の方向による違い
  2. 含水率と膨張・収縮の関係
  3. 含水率と木材の強度の関係
  4. 木材の基準強度の大小
  5. 単板積層材(LVL)の積層方向

※ 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5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3(これが最も不適当な記述)

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木材の強度は、含水率が繊維飽和点(約30%)以下になると、乾くほど(含水率が下がるほど)増大します。逆に、繊維飽和点より含水率が高い範囲では、強度はほぼ一定です。

選択肢3は「含水率の減少に伴い増大し、繊維飽和点を下回るとほぼ一定となる」としていますが、関係が逆です。下回ってから(乾いてから)強度が増えるんですね。木材は繊維飽和点(約30%)以下で乾くほど強度が増すと押さえましょう。

各選択肢の正誤

選択肢 正誤 解説
1 ○(正しい) 乾燥収縮率は、繊維方向より年輪の接線方向のほうが大きい。正しい記述です。
2 ○(正しい) 含水率が繊維飽和点以下では、膨張・収縮はほぼ含水率に比例する。正しい記述です。
3 ×(誤り) 木材の強度は繊維飽和点以下で乾くほど増大「下回るとほぼ一定」は逆(一定なのは繊維飽和点以上)。
4 ○(正しい) 木材の基準強度の大小は、一般に曲げ>引張り>せん断。正しい記述です。
5 ○(正しい) 単板積層材(LVL)は、単板の繊維方向を互いにほぼ平行にして積層接着したもの。正しい記述です。

選択肢3は、木材の強度が繊維飽和点を下回るとほぼ一定とする点が誤りで、正しくは下回る(乾く)ほど増大し、繊維飽和点以上でほぼ一定です。

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選択肢3のポイント

選択肢3は「木材の強度は、一般に、含水率の減少に伴い増大し、繊維飽和点を下回るとほぼ一定となる」としています。含水率と強度の関係が論点です。

木材の中の水分には、細胞壁の中の「結合水」と、細胞のすき間にある「自由水」があります。含水率が高い状態から乾いていくと、まず自由水が抜け、繊維飽和点(約30%)で自由水がなくなります。ここまでは強度はほぼ変わりません。

繊維飽和点を下回ってから、結合水が抜けていくにつれて細胞壁が締まり、強度が増大していきます。つまり「乾くほど強くなる」のは繊維飽和点以下の話です。選択肢3は「下回ると一定」と逆にしているため誤りです。繊維飽和点(約30%)以下で乾くほど強度増大/以上ではほぼ一定と押さえましょう。

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覚え方

  • 木材の強度=繊維飽和点(約30%)以下で乾くほど増大、繊維飽和点以上ではほぼ一定
  • 膨張・収縮も繊維飽和点以下でほぼ含水率に比例(以上では変化しにくい)
  • 乾燥収縮率=接線方向>半径方向>繊維方向
  • 基準強度の大小=曲げ>引張り>せん断/LVLは繊維方向を平行に積層

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Q.

木材の強度は、含水率が繊維飽和点を下回るとどうなる?

下回ってから、乾くほど(含水率が下がるほど)強度が増大します。ほぼ一定なのは繊維飽和点(約30%)以上の範囲です。

出典

  • 建築技術教育普及センター「令和4年度 二級建築士試験 学科の試験 学科III(建築構造)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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