一級建築士試験 学科の試験 学科Ⅳ 構造 練習問題 第39問: 1質点系とみなせる建築物A、Bがある。建築物Bの質量はAの2倍、水平剛性はAの8倍である。Bの固有周期のAの固有周期に対する比(T_B/T_A)として、最も適当
学科Ⅳ 構造
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第39問
1質点系とみなせる建築物A、Bがある。建築物Bの質量はAの2倍、水平剛性はAの8倍である。Bの固有周期のAの固有周期に対する比(T_B/T_A)として、最も適当なものはどれか。ただし、減衰の影響は無視するものとする。
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: 3. 1/2
「1/2」が適当です。1質点系とみなせる建築物は、質量mのおもりを水平剛性Kのばねで支えた振動系と同じで、固有周期は T=2π√(m/K) です。
固有周期は質量の平方根に比例し、水平剛性の平方根に反比例します。建築物Bは質量がAの2倍、水平剛性がAの8倍なので、T_B/T_A=√(2m/8K)÷√(m/K)=√(2/8)=√(1/4)=1/2 です。
2πは両者に共通なので、比をとると消えます。「1/4」は質量と剛性の比 2/8 をそのまま答えた値で、平方根を取り忘れています。
「1/(2√2)」は剛性が8倍になったことだけを考え、質量が2倍になった影響を入れずに √(1/8) とした値で、「1/8」はそのうえ平方根も取り忘れた値です。質量が大きいほど周期は長く、剛性が大きいほど周期は短くなり、どちらも平方根で効くと整理しておきましょう。
関連キーワード: 固有周期・1質点系・水平剛性・質量
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