突風時の気圧降下を考慮した屋根葺き材の耐風性能の解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K04234
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 竹内 崇 神戸大学, 工学研究科, 助教 (80624395)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 突風 / 屋根葺き材 / 数値流体計算 / 飛散シミュレーション

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，木造建物の屋根葺き材の突風による被害低減を目指す上で，突風時に屋根葺き材に作用する力および突風下での物体の飛散に着目し，突風時の気圧降下が屋根葺き材の耐風性能に及ぼす影響の解明および突風下での物体の飛散性状の解明を目的としている。2021年度は突風時の気圧降下によって生じる建物の内圧と外圧の差である気圧差力に及ぼすパラメータの影響を解明し，気圧差力の基本的な特性を明らかにすることを目的として，数値流体計算による研究を実施した。
既往の研究の風洞実験においては風速急変時に生じる気圧降下を利用し，建物外圧の急激な変化を意図的に生じさせ，建物内圧の変動との差による気圧差力を調べ，開口部面積および建物容積を変数とした実験的研究が行われている。その状況を数値流体計算により再現すべく，風洞実験を模擬した解析領域を設定し，数値流体計算により風速急変流を生成し，建物模型の内圧および外圧の変動のシミュレーションを行い，解析領域の大きさや数値流体計算の解析条件や境界条件の設定によって解析結果における建物内圧と外圧がどのように変化するかを検討した。また，既往の研究で示されている外圧変化を受ける建物内圧応答式の本数値流体計算結果に対する適用性を検討した。また，ある高さから静止した物体を放出した際の突風下での運動の数値計算を行い，突風下の物体の飛散性状を明らかにすべく，風圧および重力加速度を受ける球体の飛散をシミュレートし，風の特性および風力特性によって，飛散距離がどのように変化するかを調べた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

交付申請時の研究計画を概ね予定通り実施しており，順調に進行している。

Strategy for Future Research Activity

数値流体計算により突風時に屋根葺き材に作用する力を明らかにする。計算負荷を軽減させるために，屋根葺き材に作用する内圧変動に関しては，既存の外圧変化を受ける建物内圧応答式を用いて評価することも検討する。
突風下において屋根面から放出される物体の飛散挙動を数値流体計算結果と飛散シミュレーションを併用して調べる。

Causes of Carryover

次年度使用額が生じた理由は，コロナ禍の影響により旅費がほとんど発生しなかったためである。
使用計画として，数値流体計算の実施に必要な消耗品の購入費用，および研究成果発表のための費用の拡充に当てる。