Mechanism of coupled vibration and evaluation of maximum response of long-span cantilever roof due to local storm

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19KK0378
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 張 景耀 京都大学, 工学研究科, 准教授 (50546736)
• Project Period (FY): 2020 – 2022
• Keywords: 大スパン片持ち屋根 / 局地的突風 / 連成振動 / 応答評価

Outline of Annual Research Achievements

日本にはダウンバーストなどの局地的突風が雷雨日に60%強の高い確率で発生している。大スパン構造は大規模になるほど、風による大振幅振動が起こりやすく、突風による大スパン屋根被害が多く報告されている。したがって、気候の激変に先駆け、記録以上の局地的突風を考慮した 大スパン構造の耐風設計法は非常に重要である。そのために、本国際共同研究では、大スパン片持ち屋根の突風時の最大応答を予測する実務的手法の提案を目指す。
1月末からスタートした2020年度の本研究においては、世界中に発生したダウンバーストなどの局地的突風に関する観測・実測事例を収集していた。特に、突風による一般構造および大スパン軽量空間構造の被害例を精査し、その被害特徴を抽出して分析した。
また、大スパン片持ち屋根の縮尺模型風洞実験の実験データ処理法として、線形Chirplet変換に基づいた方法を提案した。提案手法によっては、記録した（変位・速度・加速度）応答値を時間・周波数平面におけるエネルギー密度分布を求めることができるため、構造物の非定常応答を定量的に分析することが可能にする。
さらに、渦法を用いて、実験の準備としての数値シミュレーションを行った。ここで、地面における境界条件を固定した（境界）渦要素で近似し、水平と鉛直方向に初期速度を有する（流体）渦要素を用いてダウンバーストの下降気流を表した。また、下降気流が地面を貫通しないことと、地面における風速がゼロとなる境界条件を考慮した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

コロナウイルスの影響で、オーストラリアへの渡航はできなかったため、本国際共同研究の始動（2021年1月末）は計画より遅くなった。そのため、日本国内でもできる突風による被害の収集や、実験データ処理法の開発、数値シミュレーションの実行などを中心に展開している。

Strategy for Future Research Activity

2020年度に引き続き、局地的突風に関する観測・実測事例を収集し、実験データ処理法を提案し、渡航先での風洞実験を準備するための数値シミュレーションを行う。
また、渡航可能時期を見張って、渡航先での実験計画を立て、日本国内でできる実験の準備を行う。