【正答率69.7％】鋼材ブレースの有効細長比に関する問題【一級建築士試験】

2023年4月5日 14:21

【問題】

有効細長比λが小さい筋交かい（λ＝20程度）は、有効細長比λが中程度の筋交い（λ＝80程度）に比べて変形性能は低い。

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答えは「×」。

細長比の読み方は「さいちょうひ」と言う人もいれば、「ほそながひ」と言う人もいるけど、読みやすい方で言っていいよ。

細長比問題は試験元の大好きな分野だ！ここでしっかりマスターしておこうね！

まずは、細長比について解説する。

細長比λ（ラムダ）の大小は、その材料の「細長さ」を表す値なんだ。細長比λを求める式って覚えているかな？

　λ＝lk／i

　　　ここに、
　　　　　lk：座屈長さ
　　　　　i：断面二次半径　　　

という式で表せたよね？

ここで、この式をよーく観察してみると、断面二次半径iという得体の知れない情報があるけど、これはともかく、座屈長さlkが長くなるとλも大きくなるという方程式になっていることがわかるよね。

つまり、細長比λが大きくなればなるほど「細長い」部材ということがわかる。

何でもそうだけど細長いものって、なんだか弱々しいよね？構造物だって同じ。

実務レベルで言えば、この細長比が大きくならないよう、補剛材を入れるなどの工夫しているんだよ。

ちなみに「有効」細長比は、部材のX軸周りとY軸周りのうち、厳しい（λが大きい）方の値を指しているんだ。

この問題は「λが小さい～」から始まるけど、λが小さいってことは、ずんぐりむっくりな形をしているってことだね。

同じくこの問題の最後は「～変形性能は低い」となっている。まず問題の答えを導く前に考えてみてほしい。

“ひょろひょろ”の筋かいと、“がっちり”した筋かいどっちが靭性能に優れていると思う？

強さで言ったら圧倒的にλが小さい（ずんぐりむっくり）部材の方が強そうだけど、靭性だとどうだろう？ 靭性だってλが小さい方が有利なんだ。

なぜか？

細長い筋かいと、ずんぐりむっくりな筋かいを、「よーい、ドン！」で引っ張っていったら、どっちが先にプチって切れちゃうかな？もちろん細長い部材だよね？

今度は、逆に圧縮力をかけてみた場合、細長い筋かいと、ずんぐりむっくりな筋かいのうち、どちらが先に座屈してしまうかな？やっぱりこれも細長い部材だよね？

筋交いは座屈すると、座屈変形しながらそのエネルギーを吸収するんだけど、λの小さい筋交いはエネルギーの吸収能力に優れているんだ。

いずれにせよλが小さい（ずんぐりむっくり）ほどそのエネルギー吸収能力が高いってわけ。

従って、

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有効細長比λが小さい筋交かい（λ＝20程度）は、有効細長比λが中程度の筋交い（λ＝80程度）に比べて変形性能は低い。
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とした設問は誤り。