積雪地域におけるリアルタイム屋根雪荷重評価システムの構築

急な大雪や積雪後の降雨により、屋根に想定以上の荷重が作用した結果、建物の倒壊や屋根の崩落といった被害事例が毎年のように報告されている。また、全国で発生した雪による死亡者の多くは、雪下ろしなどの除雪作業中の事故を原因としている。こうした建物の損傷被害や死亡事故は、見かけの積雪深では屋根に作用する積雪荷重を定量的に評価することが困難であることに起因している。そこで本研究では、建築物を常時モニタリングし、屋根雪荷重をリアルタイムに推定することで、適切な雪下ろしの実施時期を判断可能となるシステムを構築することを目的とする。過去の研究において、屋根雪荷重計測を目的とした観測用建物モデルを開発し、過去3シーズンに渡って計測を行ってきた。この観測用建物モデルは実建物の1/3程度のスケールで製作された木造建物であり、荷重計や加速度計などを設置し、様々な計測が行えれるようになっている。申請者が既往研究で提案した加速度計測による屋根雪荷重の推定手法では、屋根雪荷重によって建物の水平剛性が変化しないと仮定している。しかし過去の計測結果から、屋根上に作用する荷重が増加すると、推定値が過小評価される傾向にあることがわかっている。そこで今年度は、申請者がこれまで提案してきた加速度計測による屋根雪荷重推定手法を改善するため、観測用建物モデルを用いた土のう実験を行った。実験結果から建物の屋根上に作用する荷重が増加すると、建物の水平剛性が増加する傾向にあることを明らかにした。この結果を基に、水平剛性の変化を考慮した屋根雪荷重推定手法を提案し、推定精度が向上することを示した。

急な大雪や積雪後の降雨により、屋根に想定以上の荷重が作用した結果、建物の倒壊や屋根の崩落といった被害事例が毎年のように報告されている。また、全国で発生した雪による死亡者の多くは、雪下ろしなどの除雪作業中の事故を原因としている。こうした建物の損傷被害や死亡事故は、見かけの積雪深では屋根に作用する積雪荷重を定量的に評価することが困難であることに起因している。そこで本研究では、建築物を常時モニタリングし、屋根雪荷重をリアルタイムに推定することで、適切な雪下ろしの実施時期を判断可能となるシステムを構築することを目的とする。過去の研究において、屋根雪荷重計測を目的とした観測用建物モデルを開発し、過去3シーズンに渡って計測を行ってきた。この観測用建物モデルは実建物の1/3程度のスケールで製作された木造建物であり、荷重計や加速度計などを設置し、様々な計測が行えれるようになっている。申請者が既往研究で提案した加速度計測による屋根雪荷重の推定手法では、屋根雪荷重によって建物の水平剛性が変化しないと仮定している。しかし過去の計測結果から、屋根上に作用する荷重が増加すると、推定値が過小評価される傾向にあることがわかっている。そこで今年度は、申請者がこれまで提案してきた加速度計測による屋根雪荷重推定手法を改善するため、観測用建物モデルを用いた土のう実験を行った。実験結果から建物の屋根上に作用する荷重が増加すると、建物の水平剛性が増加する傾向にあることを明らかにした。この結果を基に、水平剛性の変化を考慮した屋根雪荷重推定手法を提案し、推定精度が向上することを示した。