材長4.0mの鋼材の圧縮材があり、その断面二次モーメントは1,600cm⁴、ヤング係数は2.0×10⁵N/mm²である。この圧縮材の一端が固定、他端が自由(水平移動が拘束されていない)である場合の弾性座屈荷重(オイラー座屈荷重)の値として適当なものは、次のうちどれか。
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解答正解 1
弾性座屈荷重は Pk=π²EI/lk² で求める。一端固定・他端自由の座屈長さ係数は2.0であるからlk=2×4.0=8.0m=8,000mm、I=1,600cm⁴=1.6×10⁷mm⁴である。Pk=π²×2.0×10⁵×1.6×10⁷/8,000²≒4.93×10⁵N=約490kN。座屈長さ係数(両端ピン1.0、両端固定0.5、一端固定他端ピン0.7、一端固定他端自由2.0)の選定と、1cm⁴=10⁴mm⁴の単位換算の2点で誤りが生じやすい。
選択肢ごとの判定
1正しい。lk=8,000mmとして Pk=π²×2.0×10⁵×1.6×10⁷/8,000²≒490kN。
2座屈長さの2乗をlk²=2l²と誤った場合の値。lk=2lであるからlk²=4l²となる。
3座屈長さ係数を1.0(両端ピン)とした場合の値。一端固定・他端自由では2.0である。
4座屈長さ係数を0.5(両端固定)とした場合の値。最も拘束の強い条件であり、一端が自由な場合とは逆である。