2010 Fiscal Year Annual Research Report
台風・竜巻等のスーパー突風による建物の風荷重の増大インパクト
| Project/Area Number |
22360230
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
前田 潤滋 九州大学, 大学院・人間環境学研究院, 教授 (40128088)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
友清 衣利子 九州大学, 大学院・人間環境学研究院, 助教 (30346829)
|
|---|
| Keywords | 風力のオーバーシュート / 非定常風力 / 突風 / 風洞実験 / 数値流体解析 / 強風観測 / 強風被害 |
|---|
| Research Abstract |
1.現有風洞装置を改良して,無風および一定風から0.2～5秒程度で立上るステップ関数型の突風を生成できるようにした。
2.上記突風下での,風洞床面に設置した陸屋根形状試験体の揚力と抗力について以下の所見を得た。(1)突風風速と立ち上がり時間の組合せによっては,抗力と揚力がともに瞬間的に定常時の数倍の風力値を示す。(2)突風時の最大風力を定常値の倍数「オーバーシュート係数」で整理した。(3)試験体寸法と突風風速および立ち上がり時間で構成した「無次元立ち上がり時間」でオーバーシュート係数を体系化できる。(4)「風力のオーバーシュート」は,10～20以下の無次元立ち上がり時間に相当する突風下で発生するが,揚力の方がより大きなオーバーシュート係数を示す。
3.突風下での表面圧力の増大現象について以下の知見を得た。(1)表面圧力のオーバーシュートは試験体表面の部位で異なり,各部位の最大風圧力の発現時刻が異なる場合がある。(2)試験体の風上正面壁の正のピーク風圧と風下背面壁の負のピーク風圧の相乗効果が大きなオーバーシュート風力の原因である。
4.試験体周りの数値流体解析を行い,以下の知見を得た。(1)1以下の無次元立ち上がり時間の突風下では,流体の慣性力が風力増大の大きな要因になるが,自然界の突風の無次元立ち上がり時間(10～20程度)では,物体の後流域に発生する渦発生の時間差の影響が強い。(2)数値乱流モデルは,k-εモデルが実験結果に良く対応する。
5.九州地区広域風観測ネットワークの強風観測記録から,鉄道車両程度の大きさの物体のオーバーシュート風力の発生頻度を分析し,以下の所見を得た。(1)台風時と季節風時とで突風発生の頻度に大きな差異はないが,低風速の突風が多い季節風時の方がオーバーシュート現象の発現回数が多い。(2)規模の大きな構造物ほど,より高い風速でもオーバーシュート現象の発現の可能性が高い。
|
