2018 Fiscal Year Research-status Report
Effective Cleanup Method for Volcanic Ash on Roofs considering Building Strength and Property of Volcanic Ash Accumulation
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17K06664
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| Research Institution | Miyakonojo National College of Technology |
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Principal Investigator |
山本 剛 都城工業高等専門学校, 建築学科, 准教授 (20240103)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 火山 / 噴火 / 火山灰 / 除灰 / 心拍数 / 主観的強度 / 積灰荷重 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
火山灰の湿潤化および除灰時の動作の違いが運動強度と除灰量に及ぼす影響に焦点をあて、外形寸法が1232×766×207 mmのプラスティック製の箱型容器を勾配が4寸5分の屋根面サイズが1820×2530mmの屋根模型に埋め込み、乾燥状態の火山灰を屋根から切り出して屋根上に設けた収集箇所へ運び出す作業（以下、乾燥除灰）、湿潤状態の火山灰に対して乾燥除灰と同じ一連の動作を行う作業（以下、湿潤除灰）、湿潤状態の火山灰を軒先から地面へ投入する作業（以下、軒先除灰）の３種類の除灰作業を実施し、心拍数とボルグスケールによる主観的強度を測定するとともにショベリングによる屋根からの火山灰の除灰量を測定した結果、次のことが分かった。①湿潤除灰時の最大心拍数は乾燥除灰時および軒先除灰時の最大心拍数と同程度である。②火山灰の湿潤化および火山灰の投入方法の違いが主観的に強度に及ぼす影響は小さい。③投入重量および投入回数は湿潤除灰時には乾燥除灰時よりも大きくなるが、軒先除灰時は湿潤除灰時よりも小さい。また、火山灰の除灰のタイミングを積灰荷重の点から検討するために、地面から3.6mの高さから粒径分布の異なる２種類の火山灰を屋根面サイズが1125×1155mmのガルバリウム鋼板およびセメント瓦を屋根材とした屋根模型にそれぞれ100kgずつ降下させ、火山灰の粒径分布、屋根材、勾配をパラメータとして屋根に堆積する火山灰重量を測定した結果、次のことが分かった。①火山灰の堆積量は屋根材、勾配、火山灰の粒径により異なり、4寸勾配の場合は瓦屋根の方がガルバリウム屋根よりも堆積量が多く、同じ屋根材であれば低勾配の方が堆積量は多い。②細粒粒子の含有率の高い火山灰の方が堆積量は多いが、屋根材および屋根勾配の違いに比べ、その影響は小さい。③火山灰の堆積量には軒先部分からの落下特性が大きく影響する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成30年度の計画通り、屋根面サイズが1820×2530mmの片流れの屋根模型を用いて、屋根に堆積させた火山灰の除灰作業をシミュレートして作業中の運動強度の測定と作業成績の評価を実施し、予定していた測定データ数を収集することができた。なお、この実験は前年度のみの実験の予定であったが、被験者の心拍数等のデータの統計処理を行うために当初の計画から変更して平成29年度から継続して実施したものであり、平成31年度も実施する予定である。
天候不良のために平成29年度に実施できなかった火山灰の屋根への降下実験を実施した。降下装置と降下方法および実験結果の評価においては前年度の推進方策に基づいて研究協力者であるカンタベリー大学Civil and Natural Resources学部のMinghao Li教授および同大学Geological Sciences学部のThomas Wilson教授から専門知識の提供を受け十分な成果を得ることが出来た。この実験の成果は今後、積灰荷重を評価するための基礎研究として発展し、国内外にインパクトを与える可能性が高いと思われるので、平成31年度も継続して実施する予定である。
霧島ジオパークと連携して平成31年度に開催予定の防災シンポジウムの企画立案をスタートさせ、開催日時とプログラムを決定した。
以上のことから研究課題はおおむね順調に進展していると評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度および平成30年度の研究結果から、屋根に堆積した火山灰の降雨等による重量変化の評価が大量降灰時の建築物等の構造安全性を検討する上で極めて重要であることが明らかとなったので、令和元年度は屋根に堆積した火山灰の排水特性をモニタリングする実験を新たに実施する。
また、平成30年度に実施した火山灰の降下実験の成果は国内外へインパクトを与える研究へと発展する可能性が高いので、研究方法を展開させるために研究協力者のカンタベリー大学Civil and Natural Resources学部のMinghao Li教授および同大学Geological Sciences学部のThomas Wilson教授らとのコミュニケーションを密にし、双方の研究成果の融合とJournalへの投稿を検討する。さらに、積灰荷重の検討については積灰のシミュレーションが想定されることから、雪荷重分野でのアプローチに倣い、雪荷重分野におけるCFDのエキスパートから専門知識の提供を受けられる研究体制を構築する。
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| Causes of Carryover |
屋根に降下する火山灰の堆積特性を調べるために、屋根面から74cmの高さから研究代表者の開発した火山灰降下装置を用いて実験を行う計画であったが、予備実験を実施した結果、この降下装置では屋根に降下する火山灰の終端速度をうまく制御できないことが明らかとなり、実験装置の大幅な変更を行うことにした。新たに導入した実験装置は火山灰を降下させる高さを十分にとる必要性から、建設用足場を用いて1800×1800×3600mmの骨組を組み、骨組みの上部に火山灰を降下させるふるいを取り付け、ふるいの直下に屋根模型を設置したものである。実験装置は実験室に設置することは不可能だったので屋外に設置することにし、研究協力者の安全性確保のため、足場を専門業者からレンタルし、設置と解体も同業者に依頼することにした。実験は平成30年度の12月に実施したが、屋外でのレンタルによる足場を用いての実施であったため天候不良の影響を受け、予定していたスレート材、火山灰試料について実験を実施することが出来なかった。以上が次年度使用額が発生した理由である。次年度使用額は平成30年度に実施出来なかった火山灰の降下実験実施のため、足場骨組みのレンタルおよび設置の費用に使用する。次年度の助成金は研究計画どおりに使用する。
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