井澤です

■問題１
鉄骨造の建築物において、大スパンの梁部材に降伏点の高い鋼材を用いることは、鉛直荷重による梁の弾性たわみを小さくする効果がある。（一級構造：平成26年No.30）
■問題２
梁のたわみを小さくするために、ＳＮ400Ｂから同じ断面寸法のＳＮ490Ｂに変更した。（一級構造：平成17年No.17改）
■問題３
曲げ剛性に余裕のあるラーメン構造の梁において、梁せいを小さくするために、ＳＮ400Ｂ材の代わりにＳＮ490Ｂ材を用いた。（一級構造：平成28年No.17）

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■解答
　問題１、２　誤。
　鋼材は強度を大きくしてもヤング係数は変わらないので、たわみは同じ。
　問題３　正。
　強度を大きくすれば断面寸法（梁せい）を小さくすることができる。
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問題３は、平成28年の出題です。
それ以前に出題されていた問題１と２だけを覚えていると、ひっかけ問題と感じるかもしれませんが、実は問題３のほうが直感と一致する内容です。

まずはポイントから。

―――ポイント：強度とたわみ・断面寸法―――
強度を大きくすると
■たわみは小さくできない。
■断面寸法（梁せい）は小さくできる。
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少し詳しく見ていきましょう。
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■たわみについて
たわみは、例えば片持ち梁の先端に集中荷重が働く場合は、次の公式で求められます。

したがって、たわみを小さくするためには、分母のＥ（ヤング係数＝硬さ）を大きくするか、Ｉ（断面二次モーメント）を大きくする必要があります。

①ヤング係数Ｅ
　鋼材は強度を大きくしてもヤング係数Ｅは変わらないので、たわみは同じです。

②断面二次モーメントＩ
　断面二次モーメントＩは、次の公式で求められます。断面二次モーメントＩを大きくするためには断面寸法を大きくする必要があります。強度を大きくしても断面二次モーメントは変わりません。
 
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■断面寸法（梁せい）について
直感と異なるのは前述の「たわみ」のほうであって、「断面寸法（梁せい）」のほうは直感で十分理解できるはずです。
一言で言えば、強度を大きくすれば、断面寸法（梁せい）が小さくても耐えられるということです。
少し専門的に言えば、許容応力度設計では「応力度≦許容応力度」を満たすことが求められます。
強度が大きければ、右辺の許容応力度が大きくなります。
左辺の応力度は一言で言えば、「力／断面積」です。（曲げ応力度は「曲げモーメント／断面係数」（Ｍ／Ｚ）です。）
したがって、右辺の許容応力度が大きくなれば、左辺の分母の「断面積」は小さくできます。つまり、断面寸法（梁せい）を小さくできるのです。