2014 Fiscal Year Annual Research Report
竜巻発生装置を活用した突風荷重モデルの展開と大規模屋根の被災機構の解明
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25289191
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| Research Institution | Building Research Institute |
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Principal Investigator |
喜々津 仁密 独立行政法人建築研究所, 構造研究グループ, 主任研究員 (10370694)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奥田 泰雄 国土技術政策総合研究所, 建築研究部, 建築災害対策研究官 (70201994)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 竜巻 / 竜巻発生装置 / 風圧実験 / 折板屋根 / 耐力試験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度は、前年度に予備検討を行った非住家施設（梁間24m、桁行36m、軒高12m）の有限要素解析について、精緻な検討を実施した。具体的には、竜巻発生装置による風圧実験で得られた竜巻状の風力データを入力値、既往の構法標準に掲げられている接合部の試験データ等を外装材の耐力に係る数値とする。そして、最大接線風速の大きさと屋根・外壁面及び接合部が損傷する可能性との関係に考察するとともに、既往の被災事例との対応から解析結果の妥当性を検証した。
解析の結果、想定する最大接線風速の増加とともに外壁・屋根各部での応力が増加する傾向を解析的に得ることができた。また、2006年に宮崎県延岡市で発生したフジタスケールF2の竜巻による折板屋根の被災事例と比較し、解析結果が定性的に妥当であることを確認した。本研究で提示した解析と評価は、竜巻等突風を想定した外装材の設計検証の際に、被災リスクを軽減する事前対策を検討する手法として有用であると考える。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題では、大規模な屋根上を竜巻が通過する状況を時刻歴応答解析によって再現し、竜巻による被災機構を解明することを当初の研究目的として掲げている。平成26年度は、風圧実験で得られた竜巻状の風力データを用いた３次元有限要素解析を行い、竜巻等突風に対する外装材のぜい弱性を可視化することができたことから、概ね順調に進展していると考えている。また、この解析成果をまとめた論文は査読を経て、日本建築学会技術報告集への掲載が決定ずみである。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度は、平成25～26年度に得られた実験・解析結果をもとにして、主に以下の内容について研究を推進する計画である。また国内で竜巻被害が発生した際には、必要に応じて現地での被害調査を実施し、建築物等の被害形態の収集を行うものとする。
（１）突風荷重モデルの展開
昨年度までに実施した竜巻発生装置を用いた風圧実験結果に基づき、竜巻通過時に屋根に作用する突風荷重モデルの知見をとりまとめる。また、つくば竜巻で被災した５階建て集合住宅を再現した風圧模型を用いた実験を行い、外壁面とベランダ建具に作用する突風荷重を把握する。そして、実際の被災状況と荷重分布との対応関係を評価する。
（２）大規模屋根モデルの有限要素解析
昨年度に実施した折板屋根モデルの有限要素解析の結果について、妥当性を検証するとともに、フジタスケールで推定する風速との対応関係を評価する。また、この結果等を反映して、大規模屋根の対竜巻検証法の考え方を整理する。
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| Causes of Carryover |
平成26年度は集合住宅を模した風圧模型を作成したが、その外注製作費が当初の予定額よりも下回ったので、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
風圧実験用の備品（地表面粗度ブロックなど）の購入を予定している。
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