2016 Fiscal Year Research-status Report
強風災害に対する日本住宅のリスク評価と耐風性能向上度の可視化
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15K20861
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
ガヴァンスキ 江梨 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (00608797)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 住宅 / 風荷重 / 部材耐力 / 風洞実験 / 信頼性解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は強風災害において日本の住宅が被る強風被害総額と風速の関係を示す脆弱性モデルと構築することであり、①強風・飛来物による開口部の破損、②開口部破損による内圧上昇に伴う屋根に作用する上向き風力の増加、③屋根・壁接合部の破壊、という被害のシナリオを想定している。脆弱性モデル構築のための信頼性解析では破壊を想定する部材の耐力統計情報と部材に作用する風荷重情報が必要であり、平成28年度は住宅に作用する風荷重情報の取得のための風洞実験を行った。
平成27年度にも同様の目的で風洞実験を行っているが、このときの風洞実験で設定した、模型に設けた開口部の大きさでは内圧のオーバーシュートが明確に確認できなかった。内圧のオーバーシュートの発生有無で、今回対象としている屋根・壁接合部に作用する風力が大きく異なるため、この再現は必須である。よって今年度は同じ大きさの模型に対して、異なる寸法の模型壁面開口部を用意し、今回用いている風洞実験風速に対してオーバーシュートが確認できる開口サイズの選定を行った。加えて、一般住宅は、同様の大きさの住宅により周囲が取り囲まれていることが多く、これにより建物に作用する風力が変化すると考えられる。しかし周辺建物を配置した状態での、低層建物屋根面・壁面に作用する風圧の測定はこれまで多く行われていない。よって周辺建物状況を3パターン用意し、これらも実験パラメータとして加え、実験を行った。
またこれまでは陸屋根模型を用いて実験を行ってきたが、切妻屋根模型を用いての実験も行った。この実験では、陸屋根模型を用いた実験結果を基に、開口部の寸法を決定し、開口開放による、屋根隅角部や端部に作用する風力の影響を検討するため、屋根面に圧力測定孔をより多く配置した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度における実施計画では、住宅に作用する風荷重の算定として、陸屋根に加えて切妻屋根を有する模型を用いた風洞実験の実施と飛来物による窓ガラス破壊モデル作成のための耐力値の資料収集、であった。このうち前者は終了しているため、産休を取得していたことを考慮するとおおむね順調に進展していると判断した。
結果として以下の考察を得た。
-オーバーシュート発現の開口部寸法と風向による最大内圧係数の変化について検討し、周辺建物との隣接距離が広いほど、開口が大きいほどオーバーシュートが発生しやすいことを示した。
-風向による最大内圧係数の変化について検討し、最大内圧係数に対する風向の影響は大きいこと、周辺建物との隣接距離が狭いと開口の開放状態による差が大きくなり、開口が大きい方がオーバーシュートが発生しやすいことを示した。また、これまで行われた既往研究では一様流を用いている場合が殆どであったため、オーバーシュートが明確にみられたが、本実験は境界層乱流で行った。実状況に近い、境界層乱流においてはオーバーシュート現象よりも外圧の乱れの影響が大きく、内圧係数がその影響を受けるため、必ずしも瞬間開口開放直後の内圧が最も大きくなるわけではないことが分かった。
-内圧係数と外圧係数の相関を検討し、外圧係数対象位置が開口に近づくにつれ相関が高くなること、外圧係数よりも内圧係数の方が内外圧の相関に対する影響が大きいことを示した。隣接建物との距離が狭く、風向角が大きくなるにつれ内外圧の相関は低くなり、開口が大きいほうが風向の変化による変位が若干大きいことがわかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今回想定している、①強風・飛来物による開口部の破損、②開口部破損による内圧上昇に伴う屋根に作用する上向き風力の増加、③屋根・壁接合部の破壊、という被害のシナリオのうち、②と③に必要な風荷重情報・耐力情報の取得はおおむね完了している。信頼性解析を行うために今後は以下の研究内容を行う予定である：
-飛来物による窓ガラス破壊モデル作成のための耐力情報を既往文献調査を行うことで取得する。
-これまで得た情報をすべて用い、被害連鎖を考慮した信頼性解析をモンテカルロシミュレーションを用いて行う。
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| Causes of Carryover |
出産と産休の取得により研究が一時中断したため
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
残金は学会発表・研究打ち合わせ旅費、解析用PC・関連ソフトの購入、追加実験の雑費に使用する予定でおります。
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