Verification of wind-induced instabilities of structures against future super typhoons
| Project/Area Number |
20H02232
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 22020:Structure engineering and earthquake engineering-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
八木 知己 京都大学, 工学研究科, 教授 (30293905)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野口 恭平 京都大学, 工学研究科, 助教 (70802685)
松宮 央登 京都大学, 工学研究科, 准教授 (70516640)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
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| Keywords | 耐風安定性 / 空力振動 / 風洞実験 / 数値風洞実験 / 渦励振 / フラッター / 橋梁 / 高欄 / 長大橋 |
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| Outline of Research at the Start |
将来の気候変動に伴って、台風が巨大化し想定外の強風が構造物に作用する状況が予想される。新規構造物のみならず既存構造物においても、より精緻に耐風安定性を照査する必要性が高まると考えられ、従来の風洞実験法の精緻化のみならず数値風洞実験法の確立が急務の課題である。さらには、空力振動現象が発現する風速よりも高風速域における橋梁構造物の応答挙動も不明な点が多い。本研究では、来る巨大台風来襲時代に向けて、橋梁構造物におけるより合理的で精度の高い耐風性照査法を確立すること、ならびに想定外の強風が作用した際の空力振動現象の解明を目的としている。
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| Outline of Annual Research Achievements |
想定外の強風下における構造物の耐風安定性をより精緻に評価する方法の確立を目的として，以下の3種類の検討課題の研究ならびに取りまとめを実施した．その成果を列記する．
１）構造細部が空力振動特性に及ぼす影響の解明：構造物の隅角部の形状を変化させて渦放出を制御し、ギャロッピングと渦の干渉現象の解明を試みた。その結果、カルマン渦放出強度の大きさに応じて、カルマン渦とギャロッピングさらには、自己励起渦との間の3種類の空力干渉現象があることを解明した。橋梁桁断面の渦励振における高欄細部の影響を解明する研究においては、高欄の影響がより明確に現れるように、従来の上下非対称橋梁断面ではなく、矩形断面の上下面に高欄を設置した上下対称な断面によって検討することを試み、従来の議論が概ね妥当であることを明らかにした。スパイラル突起付きのケーブルにおいては、抗力低減が低風速で発生する要因について、流れの非定常性と剥離点のスパン方向変化の複合的な効果や、臨界レイノルズ数において螺旋突起が剥離点を下流側に誘導する効果等を明らかにした。また、並列ケーブルにおけるウェイク振動についても，ヒステリシス特性からメカニズムの解明を行った。
２）数値実験と風洞実験における構造細部のモデル化に関する検討：数値流体解析（CFD）において、高欄の最上段部材のみを再現し、他の部材を多孔質体といった簡易的なモデルに置き換えることで、渦励振やフラッターの耐風性を照査することの妥当性について、CFDならびに１）の風洞実験結果を用いて明らかにした。
３）発現風速よりも高風速域における空力振動現象の解明：連続回転中の物体に作用する空気力から、物体の振動時における相対迎角と相対迎角速度で定義した空気力を求め、高無次元風速域における3自由度大振幅応答を説明できることを明らかにし、新しい耐風性照査の方法の可能性を提案することに成功した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(35 results)
