TAC建築士講師室ブログ

TAC建築士講座の講師・スタッフのブログです。

梁せい

井澤ですいざわ

■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26No.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17No.17
■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28No.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
たわみ小さくできない
断面寸法(梁せい)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。
deflection
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。
moment of second order 
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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。

井澤ですいざわ

前回の続きです。
前回学習したように、RC造の部材寸法は、柱、梁、スラブ、耐力壁のすべてを覚えておくべきですが、木造は柱の小径、S造は梁せい、壁式RC造は耐力壁の壁厚を覚えておきましょう。

■問題1
木造軸組工法による地上2階建ての建築物において、柱の小径については、所定の構造計算を行わない場合、構造耐力上主要な部分である横架材の相互間の垂直距離の1/40とした。(一級構造:平成17No.10
■問題2
鉄骨構造において、建築物の使用上の支障が起こらないことを確認しなかったので、梁のせいを、梁の有効長さの1/14とした。(一級構造:平成25No.16
■問題3
壁式鉄筋コンクリート造、地上4階建ての建築物において、4階の耐力壁の最小厚さを、150㎜、かつ、構造耐力上主要な鉛直支点間距離の1/22とした。(一級構造:平成18No.11

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■解答
問題1 誤。木造の柱の小径は、建築基準法施行令43条により、屋根が軽い材料か否か、用途、最上階か否かなどによって変わるが、最小でも横架材の相互間の垂直距離の1/33以上必要である。したがって、1/40では細すぎる。
問題2 正。S造の梁のせいはスパンの1/15超。
問題3 正。壁式RC造の最上階の耐力壁の厚さは、150㎜、かつ、構造耐力上主要な鉛直支点間距離の1/22以上。
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前回と同じものですが、部材寸法を再掲します。

buzaisunpou

表中、「以上」と「超(超える)」があって紛らわしいですが、たわみに関する「梁せい」と「スラブ厚」は「超える」、それ以外は「以上」です。


井澤ですいざわ
2017年5月24日に文末に[質問と回答]を追加しました。

以下の問題は、すべて鉄筋コンクリート造の部材寸法についての問題です。

■問題1
鉄筋コンクリート造において、柱が座屈しないことを確認しなかったので、柱の小径を、構造耐力上主要な支点間の距離の1/10とした。(一級構造:平成24No.12
■問題2
鉄筋コンクリート造において、階高8mの正方形断面柱の一辺の長さを、階高の1/12とした。(一級構造:平成25No.13
■問題3
鉄筋コンクリート造において、建築物の使用上の支障が起こらないことを確認しなかったので、梁のせいを、梁の有効長さの1/15とした。(一級構造:平成24No.12
■問題4
鉄筋コンクリート造において、建築物の使用上の支障が起こらないことを確認しなかったので、片持ち以外の床版の厚さを、床版の短辺方向の有効張り間長さの1/25である200㎜とした。(一級構造:平成24No.12
■問題5
鉄筋コンクリート造において、一辺が4mの正方形床スラブの厚さを、スパンの1/25とした。(一級構造:平成25No.13
■問題6
長さ1.5mのはね出しスラブの厚さを、はね出し長さの1/8とした。(一級構造:平成25No.13
■問題7
鉄筋コンクリート造において、コンクリートの充填性や面外曲げに対する安定性等を考慮して、耐力壁の厚さを、壁板の内法高さの1/20である150㎜とした。(一級構造:平成24No.12
■問題8
鉄筋コンクリート造において、階高4mの耐力壁の厚さを、階高の1/40とした。(一級構造:平成25No.13

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■解答
(柱)問題1正。問題2正。
   RC造の柱の小径は高さの1/15以上。
(梁)問題3誤。
   RC造の梁のせいはスパンの1/10超。
(スラブ)問題4正。問題5正。問題6正。
   RC造のスラブ厚は、一般に短辺スパンの1/30超。片持ちスラブは1/10超。
(耐力壁)問題7正。問題8誤。
   RC造の耐力壁の厚さは、内法高さの1/30以上かつ120㎜以上。
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試験直前は、特にこういうところを覚えましょう!
次回の予習を兼ねて、RC造以外についても一緒にまとめておきます。

buzaisunpou

表中、「以上」と「超(超える)」があって紛らわしいですが、たわみに関する「梁せい」と「スラブ厚」は「超える」、それ以外は「以上」です。

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[質問と回答]
次のような質問を複数いただきましたので、回答いたします。

■質問
表中では「RC造のスラブ厚は、一般に短辺スパンの1/30超」となっていますが、施行令77条の2第1項一号では「1/40以上」とあります。この違いを教えてください。

■回答
・令77条の2第1項一号には「1/40以上」とありますが、これは許容応力度計算が不要な場合の基準です。
・同項ただし書により、「令82条四号に掲げる構造計算によって振動又は変形による使用上の支障が起こらないことが確かめられた場合」は、「1/40以上」とする必要はありません。
・そして、許容応力度計算が必要な場合は、この令82条四号に掲げる構造計算をしなければなりません。(令81条3項)

・以上をまとめると次のようになります。
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77条の2第1項一号
許容応力度計算が不要な場合・・・1/40以上
■令82条四号及びH12告示1459号第一(下記URL参照)
http://wwwkt.mlit.go.jp/notice/pdf/201703/00006503.pdf
許容応力度計算が必要で、
「建築物の使用上の支障が起こらないことを確認しない場合」・・・1/30
「建築物の使用上の支障が起こらないことを確認する場合」・・・・1/30以下も可
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■令82条四号及びH12告示1459号第二
「建築物の使用上の支障が起こらないことを確認する方法」は、次式のとおりです。
[(たわみ×変形増大係数)/部材の有効長さ]≦1/250
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■試験対策としての結論
本試験では、梁せい、スラブ厚について、問題3、4のように「建築物の使用上の支障が起こらないことを確認しない場合」を聞いてきますので、表中の「RC造のスラブ厚は、一般に短辺スパンの1/30超」のほうを覚えましょう。
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