| 研究課題/領域番号 |
19H02293
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分23010:建築構造および材料関連
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| 研究機関 | 国土技術政策総合研究所 |
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研究代表者 |
喜々津 仁密 国土技術政策総合研究所, 建築研究部, 室長 (10370694)
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| 研究分担者 |
奥田 泰雄 国立研究開発法人建築研究所, 構造研究グループ, シニアフェロー (70201994)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
2021年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2020年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 竜巻 / 地表面粗度 / 突風荷重 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、室内実験と観測事例から地表面付近の竜巻による気流特性を評価し、竜巻の突風によって建築物に作用する荷重(竜巻荷重)の算定法を構築するものである。竜巻荷重の算定では、地表面付近での気圧降下特性を適切にモデル化する必要があり、流体の基礎方程式に地表面粗度の影響を表す外力項の適用を試みる。このモデルの前提となる速度分布は竜巻発生装置を用いた実験から取得し、導出された気圧降下の傾向を風圧実験や観測事例と比較検証する。そして、既往の風力係数モデルに粗度効果を新たに導入し、竜巻荷重の算定法の体系化を図る。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、地表面付近の粗度効果を考慮した竜巻状気流による荷重(竜巻荷重)を検討するものである。まず、国内外での地表面付近の竜巻観測結果に関する文献を通して、地表面粗度と竜巻の構造や気流特性との関係について分析した。観測記録の傾向は竜巻状気流発生装置による気流可視化実験で得た風速分布と概ね整合することを確認した。次に床面上での粗度ブロックの抗力特性把握のための風圧実験を行い、抗力はスワール比が大きいほど絶対値が大きくなること等を確認した。さらに、オイラー方程式の外力項が粗度ブロックの抗力と釣り合うものと仮定し、上記の定性的傾向を反映することで、粗度効果を反映した圧力降下モデルを検討した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
一般に建築物への竜巻による作用は、小スケールかつ急激な気圧降下を伴う点で台風等の強風による作用と異なる。したがって、竜巻荷重の体系化においては現行の風荷重と異なる観点でモデル検討をする必要があり、本研究はその一助となることを目的に実施したものである。竜巻による顕著な建築物被害が報告されている近年の状況を踏まえ、本研究での地表面粗度を考慮した検討の成果は、より竜巻作用の実状に近い荷重モデルの整備に寄与でき、被害の軽減に資する可能性もある点において学術的、社会的な意義があると考える。
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