超高層建築における排水立て管の圧力分布に関する基礎的研究

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1.研究の背景最近都市域の住宅として普及している100m級の超高層建築の配水設備では、この種の管に作用する空気-水間の動力学的な特性は十分解明されていないため、やむを得ず高価な特殊継手方式を採用しているにが実情である。そこで、本研究ではもっとも基礎的なJIS管における定常排水状態について、住都公団試験所の100mタワーを使用して実験を行い、水-空気の力学的バランス方程式に基づく管内圧力分布予測法の確立を目標とした。今回得られた知見を以下に述べる。2.管内定常圧力分布の予測法(1)配水管基部の圧力勾配 管内通気流動の原因である圧力勾配については、伸長通気部分に大きな通気抵抗を有する条件を除き、空気-水間の摩擦力が、接触面積、2相関の相対速度に基づく動圧に比例するとして導出した2パラメータ・モデルにより予測可能となる。(2)排水の流入による最大負圧、伸長通気部における管摩擦による圧力降下、排水基部の継ぎ手形状による圧力降下は各排水流量別に、ほぼ通気量に無関係の抵抗係数の形に整理できる。(3)排水流入における最大負圧発生地点は、通気流量の増加に伴い排水地点よりも下方に移動するが、その位置は、通気量の関数として整理できる。(4)管の通気流量は、配水管内部の最大負圧に対する、同圧力+伸長通気部圧力+配水管基部圧力の比によりほぼ回帰することが可能であり、この方法に基づき管内の圧力分布が計算できる。3.管内圧力変動とトラップ破封(1)管内圧力変動強度は、最大負圧発生地点ではむしろ最小となるが、同一地点の平均圧力の0.15以下である。(2)管内圧力変動と封水変動の相関については、伝達関数による分析の結果、高々数Hz程度までを考慮すればよい。