| 研究課題/領域番号 |
19K04713
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| 研究機関 | 秋田県立大学 |
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研究代表者 |
小幡 昭彦 秋田県立大学, システム科学技術学部, 助教 (30433147)
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| 研究分担者 |
寺本 尚史 秋田工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (00315631)
佐藤 公亮 東北大学, 工学研究科, 助教 (50788510)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 津波荷重 / 連棟配置 / 津波圧力 / 水理実験 / 数値流体解析 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、連棟配置された建築構造物に作用する津波荷重の解明である。先の震災の調査において，津波被害は建物の構造強度のみならず，建物の形状，配置計画，周辺環境に大きく影響を受けることが明らかとなっている。すなわち，配置計画，周辺環境などを見直すことによって津波荷重を大幅に軽減することができ，被害低減に結び付けることができると考えられる。本建築学会の「建築物荷重指針・同解説（2015）」に示されている波圧分布の評価方法は，それまでの水理実験結果などと比較しても，構造物前面の浸水深と流速を用い合理的に波力を計算できる方法となっているといえる。しかし，一方で荷重指針においては，対象とする建築構造物が連棟となった場合に対応する考え方は示されておらず，設計ではそれぞれ単体での設計方法を適応することになると考えられる。そのような問題について本研究では，水理実験並びに数値流体解析（CFD）により，建物群に作用する津波波圧・波力の特性を明らかにするとともに，合理的な対津波設計を確立する上での基礎的知見を得ることを目的とする。
令和元年度の研究では，基本的な性状の把握を目的とし，対象とする建物を2体とし相互の関係性を明らかにする。実験変数は，建物位置，建物間隔，建物形状（平面形状矩形，円筒形など）とする。実験結果より，連棟配置により単棟の場合と比べて波力，波圧が大きくなる場合が存在し，注意が必要であることが確認された。ただし，本実験の範囲においては，実験水路と模型の閉塞が波力，波圧に影響を及ぼしていることが指摘されるため，今後，閉塞率についての影響の考察が必要であると考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
令和元年度の研究では，基本的な性状の把握を目的とし，対象とする建物を2体とし相互の関係性を明らかにするための実験を行った。2棟のうち水上に設置する模型をダミー模型とし，水下側に設置される計測模型にひずみ計，圧力センサーを設置することで波力，波圧の計測を行った。ダミー模型と計測模型の建物位置，建物間隔，建物形状（平面形状矩形，円筒形など）を実験変数とし，計測模型に作用する津波の流れ場を観察しつつ，計測した波力，波圧の変化を確認する。実験結果より，連棟配置により単棟の場合と比べて波力，波圧が大きくなる場合が存在し，注意が必要であることが確認された。ただし，本実験の範囲においては，実験水路と模型の閉塞が波力，波圧に影響を及ぼしていることが指摘されるため，今後，閉塞率についての影響の考察が必要であると考えられる。
また，一方で数値流体解析においては，流体解析ツールボックスOpenFoamの使用を試みた。数値流体解析に使用する計算機の環境整備を行い，単棟で行った実験を基に整合性を確認し，上記ツールボックスの使用可能性について検討した。その結果，計算にはある程度時間がかかるものの，精度ある計算ができることが確認された。今後数値流体解析では，作成したモデル，条件を基にパラメトリックスタディを行う事が可能である。
以上より、現在までの研究の進捗状況について、おおむね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度は引き続き水路実験を行う。令和元年度は対象とする建物件数を2体と絞っていたが，建物数を4体まで増やし，建物群の中での津波の流れ，建物に作用する波力，波圧の性状把握を目的とする。配置計画について，建築構造物群の配置計画は無限に存在するため，遮蔽となる場合，水の通り道が存在する場合などの代表的なケースを想定した実験を行う予定である。また，令和元年度の実験変数に加え，津波進行方向についても検討を行う。同時に，令和元年度の実験において問題となった水路閉塞率の影響の考察について，単純な模型配置パターンを試すことで確認を行う。閉塞率については持続波を対象とし，フルード数の影響なども考慮した検討がなされているが（小山，日本建築学会学術講演会梗概集，2018），ダム崩壊型実験の閉塞率の関係については著者が知る限り地研の整理が行われていない。確認を行う必要がある。
令和元年に行われた建築物2棟の配置計画についての実験に関して，より詳細な検討を行うためには数値流体解析によるパラメトリックスタディが必要である。昨年度作成したモデルをベースに検討を進める。
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