一級建築士試験 学科の試験 学科Ⅳ 構造 練習問題 第8問: 高さ4mの2本の柱と、スパン8mの水平なはりからなる静定の門形ラーメンがある。左の柱脚はピン支点、右の柱脚はローラー支点(鉛直方向の反力だけが生じる)で、左の柱
学科Ⅳ 構造
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第8問
高さ4mの2本の柱と、スパン8mの水平なはりからなる静定の門形ラーメンがある。左の柱脚はピン支点、右の柱脚はローラー支点(鉛直方向の反力だけが生じる)で、左の柱頭に右向きの水平荷重20kNが作用している。右の柱脚に生じる鉛直反力として、最も適当なものはどれか。ただし、部材の自重は無視する。
解答と解説を先に見る
先に見ると、この問題は今回は育ちません。
正解: 2. 上向き10kN
「上向き10kN」が適当です。ローラー支点の右の柱脚には鉛直反力VBだけが生じ、水平荷重20kNは、ピン支点(回転は自由で、水平と鉛直の反力が生じる支点)の左の柱脚の水平反力(左向き20kN)だけで受けます。
左の柱脚まわりのモーメントのつり合いを考えると、高さ4mに作用する右向き20kNは時計回りに20×4=80kN·mのモーメントを生じます。これを右の柱脚の鉛直反力がスパン8mの腕で打ち消すので、VB×8=80からVB=10kNで、向きは反時計回りのモーメントを生む上向きです。
鉛直方向のつり合いから、左の柱脚には下向き10kNが生じます。「上向き20kN」は水平荷重の大きさをそのまま鉛直反力とした値、「下向き40kN」は腕の長さを逆にして20×8÷4とし向きも誤った値、「下向き20kN」は向きを逆にし大きさも荷重のままとした値です。
荷重の向かう側の柱脚は押し付けられ、反対側の柱脚は引き抜かれます。鉛直反力は「水平荷重×高さ÷スパン」で求め、荷重の向かう側の柱脚が上向き、と覚えましょう。
関連キーワード: 門形ラーメン・反力・力のつり合い・水平荷重
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