人工雪を用いた降雪風洞実験による屋根雪分部形状の推定と実務設計への展開

2007 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18560559
• 研究機関: 北海学園大学
• 研究代表者: 桜井 修次 北海学園大学, 工学部, 教授 (50153953)
• 研究分担者: 城 攻 北海道大学, 名誉教授 (00002014) ; 阿部 修 独立行政法人防災科学技術研究所, 雪氷防災研究センター, 総括主任研究員 (70414406)
• キーワード: 屋根雪の偏分布 / 降雪風洞実験 / 人工雪 / 屋根面風圧 / 平均風圧 / 変動風圧

研究概要

屋根雪の偏分形状予測を目的として、札幌市郊外に建つ正方形水平屋根を有する実在建物を対象とした吹雪風洞実験および一般の風圧風洞実験を行った。
1.屋根雪深さの実測調査の結果、屋根面の対角線方向(風向角45°と記す)をなす主風向において、風上側角部から風下側に向かって屋根雪のV字形吹き払い域が発生した。
2.人工雪を用いた降雪風洞実験を行い、実験風向・風速および実験気温を野外条件と近似させることにより、前項の屋根雪の偏分布形状を概ね再現できることを検証した。当該実験手法が、屋根雪分布形状の推定法として有効性を有していることを示した。
3.屋根雪の偏分布現象は、屋根面近傍の気流性状と密接な関連がある。筆者らは、風向角45°の場合、風上側角部から風下側に向かって屋根面に発生する気流の円錐渦とV字状の屋根雪の吹き払い域形状とが近似していることに着目した。風圧風洞実験により得られる屋根面の変動風圧分布と降雪風洞実験により得られる屋根雪の偏分布との関連性を検討した結果、両者に強い相関性が認められた。このことは、屋根面の風圧分布特性から屋根雪分布形状を推定できる可能性があることを示唆している。