技術士 第一次試験 専門科目 建設部門 鋼構造・コンクリート 練習問題 第5問: 長さ8 mの鋼棒の両端を、伸び縮みできないように剛な壁に固定した。この状態で鋼棒の温度が一様に25 ℃上昇したとき、鋼棒に生じる軸方向の応力として最も近いものは

生じる応力は圧縮で約60 N/mm²です。OpenStax University Physics Volume 2 §1.3（Thermal Stress）は、伸び縮みを拘束した物体の温度を変えると、拘束がなければ伸びるはずの場合には圧縮の応力が生じるとし、自由に伸びる量を弾性の変形で押し戻すと考えて、応力＝ヤング係数×線膨張係数×温度差（長さは消える）を導いています。

応力とひずみの関係は同Volume 1 §12.3の σ＝E·ε です。

自由な伸び ΔL＝1.2×10⁻⁵×25×8000＝2.4 mm

ε＝2.4÷8000＝3.0×10⁻⁴

σ＝2.0×10⁵×3.0×10⁻⁴＝60 N/mm²

式に直接入れても 2.0×10⁵×1.2×10⁻⁵×25＝60 N/mm² で一致します。温度が上がって伸びようとする鋼棒を壁が押し返すので、向きは圧縮です。

「引張応力 60」は向きの取り違え、「圧縮応力 480」は長さ8を余分に掛けた値、「引張応力 715」は温度差の代わりに絶対温度298 Kを使った値、「引張応力 2.4」は伸び（mm）を応力と取り違えた値です。