鋼構造及びコンクリート

解答正解 3

鋼材のヤング係数は鋼種・強度に関係なくほぼ一定（約2.0×10⁵N/mm²）である。高強度鋼を使っても弾性剛性は増えないため、たわみや座屈が支配する部材では強度を上げても有利にならない場合がある。

解答正解 2

オイラー座屈荷重はPcr＝π²EI／lₑ²で、有効座屈長lₑが境界条件で決まる。両端ヒンジではlₑ＝l、一端固定・他端自由ではlₑ＝2l、両端固定ではlₑ＝0.5lである。Pcrはlₑの2乗に反比例するので、一端固定・他端自由は両端ヒンジの1／4となる。

解答正解 5

高力ボルト摩擦接合は、ボルトを高い軸力で締め付け、部材間に生じる摩擦力で力を伝える。伝達力は導入軸力とすべり係数に比例するため、接合面の処理（油・浮きさびの除去）と軸力管理が品質の要点である。締付けは一次締め後に本締めを行い、中央から縁部へ進める。

解答正解 1

溶接継手では、溶接止端部の形状による応力集中と引張残留応力が疲労強度を支配する。そのため、疲労強度は応力範囲と継手の種類（等級）で整理され、母材の強度を上げても向上しにくい。止端部の仕上げ処理などで応力集中を緩和することが改善策になる。

解答正解 4

コンクリートの強度は水セメント比（W／C）が小さいほど大きくなる。AE剤で連行した微細な独立気泡は、水が凍結膨張する際の逃げ場となり、凍結融解作用による劣化を抑える。空気量は多すぎると強度が低下するため、適切な範囲に管理する。

解答正解 4

絶対容積法では、1m³（1000L）から水・セメント・細骨材・空気の各容積を差し引いた残りが粗骨材の容積となる。水170L、セメント340／3.15＝107.9L、細骨材780／2.60＝300L、空気45Lで、残りは377.1L。これに粗骨材の密度2.65を乗じて約999kg/m³となる。質量を容積に直す際は必ず各材料の密度で除す。

解答正解 2

引張力T＝As・fy＝1,500×345＝517.5kN。つり合いより圧縮力C＝0.85f′c・b・a＝Tなので、a＝517,500／(0.85×24×300)＝84.6mm。偶力の腕の長さは圧縮合力位置から引張鉄筋まで、すなわちd−a／2＝457.7mmで、Mu＝517.5×0.4577＝236.9kN・mとなる。

解答正解 1

せん断破壊は、曲げ破壊に比べ予兆が少なく脆性的に起こる。そのため設計では、曲げ降伏がせん断破壊より先に生じるようにせん断耐力を確保し、ねばり（変形性能）を持たせる。せん断補強鉄筋は斜めひび割れを横切って引張力を負担し、間隔を狭めるほど効果が増す。

解答正解 3

ポストテンション方式では、緊張時にPC鋼材がシース内面や定着部と摩擦するため、緊張端から離れるほど鋼材の張力が低下する（摩擦損失）。このほか、定着具のセット、コンクリートの弾性変形、クリープ・乾燥収縮、PC鋼材のリラクセーションが損失の要因となる。

解答正解 5

アルカリシリカ反応は、反応性シリカを含む骨材が、コンクリート中のアルカリ（Na⁺、K⁺、OH⁻）と水分の存在下で反応し、アルカリシリカゲルが吸水膨張してひび割れを生じる現象である。大気中のCO₂が関与するのは中性化である。