技術士 過去問
令和6年度（2024年）
問16 (基礎科目「解析に関するもの」 問4)

この問題のポイントは有効座屈長（座屈長さ）です。

有効座屈長とは、座屈荷重を計算するときの部材の仮想の長さのことです。

有効座屈長L_kは下記の式で表されます。

L_k=k×L

ここで、kは座屈係数、Lは支点間距離となります。

本問題の（a）～（c）の支持条件と座屈係数kは下記のようになります。

（a）単純支持：k＝1

（b）上端ピン、下端固定：k＝0.7

（c）上端自由、下端固定：k＝2

座屈とは、細くて長い柱や部材が圧縮力（押す力）を受けたとき、まっすぐのままでは耐えられず、横に曲がってしまう現象のことです。

そのとき、「まっすぐの形状を保てなくなる限界の荷重」を 座屈荷重（臨界荷重） といいます。 座屈荷重は「柱が横方向にたわむことをどれだけ抑えられるか」で決まります。

柱の端が固定されていると、回転や変位が制限され、横方向への変形が起こりにくくなります。

座屈荷重 P​ は、次の式で表されます。

　P ＝ π² EI / (L_k)²

ここで、

　・E ：ヤング率（弾性係数）

　・I　：弾性二次モーメント

　・L_k​ ：座屈長さ