Verification of wind-induced instabilities of structures against future super typhoons

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想定外の強風下における構造物の耐風安定性をより精緻に評価する方法の確立を目的として、以下の3種類の検討課題について研究を実施した。その成果を列記する。１）構造細部が空力振動特性に及ぼす影響の解明：橋梁の高欄が桁の渦励振に及ぼす影響について検討した。その結果、高欄縦部材数を増加させると閉塞的な効果から渦強度を増大させ渦励振応答を大きくする効果がある一方、中間横部材数の増加は最上部横部材からの剥離に干渉し、応答を小さくする効果があることが明らかとなった。この違いは部材から放出される渦の軸の向きが異なることによるものと推察される。塔構造物における隅角部の形状や迎角を変化させることで、カルマン渦放出を抑制すると、自己励起渦とギャロッピングの干渉が発生することが明らかとなった。しかし、まだ発現風速の変化を完全に説明するには至っておらず、他の要因が存在する可能性が示唆された。スパイラル突起付きのケーブルにおいて、抗力低減のメカニズムを表面圧力分布から説明することに成功した。２）数値実験と風洞実験における構造細部のモデル化に関する検討：高欄の最上段横部材と地覆のみを再現し、中間部を多孔質体でモデル化することで、静的空気力に加えて、鉛直たわみ振動ならびにねじれ振動の非定常空気力を数値流体解析で再現可能であることが明らかとなった。したがって、本モデルを用いて渦励振ならびにねじれフラッター等の現象を数値流体解析でシミュレーションできる可能性が示唆された。３）発現風速よりも高風速域における空力振動現象の解明：断面辺長比1，2，5，15の矩形断面を用いて、各種フラッター現象の発現風速よりも高風速域における大振幅定常応答の時刻歴解析を行い、相対迎角速度を考慮した空気力モデルと準定常空気力モデルによる応答の差異を考察した。