風圧を教えて下さい

質問

巾４．５ｍ、高さ５０ｃｍ、厚み５ｃｍの、アルミ平板を角度を付けて横にして置いたとき、６０ｍ、又は８０ｍの風が吹けばどの方向にどれだけの力が掛かるのでしょうか。
置き方：平板を地面に寝かせ、巾の片方を１０ｃｍ浮かせ、別の片方を３５ｃｍ浮かせます。なお、４．５ｍの側に片側８本の金属足（６ｍｍφアルミ丸棒）を均等に溶接しています。このアルミ棒は地中に埋めた台座にネジで固定しています。
ネットで風圧計算を調べたのですが高さが１ｍ以上で巧く計算できません。教えて頂けないでしょうか。宜しくお願いします。

回答No.4

foomufoomu · ベストアンサー

高いところに設置となれば、もっと厳密に風圧の計算をする必要があります。
ビルの屋上に設置するのであれば、屋根面の風力を使うほうがよいでしょう。
建築基準法の原文は
http://www.kenken.go.jp/japanese/research/lecture/h16/slide/06-1/ref/No1.htm
ですが、

次の資料などを見たほうが分かりやすいかもしれません。あいまいな書き方の部分もありますが。
http://www.built-material.co.jp/catalog/pdf/siryou001.pdf
http://www.kinzoku-yane.or.jp/technical/
前回のリンクも参考になります。

Voは前回のリンクのページの数字を使えばよいです。
粗度区分は通常３、海岸近くは２とすればよいです。

Cpeが(屋根)面の上を流れる風による風力係数
Cpiは(屋根)面の下からの圧力
ですが、太陽光パネルのようなものは想定していませんので、これらを組み合わせて使うしかありません。

お礼

度々ありがとうございました。教えて頂いた条件で計算を試みます。昨日もデベロッパと打合せまして、相当な期待を聞きました。

回答No.3

foomufoomu

＞吹き上げ力を垂直・水平力に分解して、垂直力がアルミ板を持ち上げる、
そのとおりです。

＞高さ３ｍ以下とされていますが、３ｍを越えると風圧力が変わるのはどんな理由からでしょうか。
たんに慣用的な扱いです。３ｍに深い意味はありませんし、３ｍと決まっているわけでもありません。
地面近くは、風が乱れて、正確に求められませんから、このようにすることもあるというだけのことです。

＞高さの関数になっていて３ｍが一つの節目、なのでしょうか。
地面に近いところでは、地面や建物でブレーキがかかって、風速が小さくなるので、高さの関数になります。（３ｍが節目ではありません）
詳しくは次などを参照してください。
http://shinnikkei.lixil.co.jp/products/building/sash_door/reference/taifuatu_1.pdf

お礼

どうもありがとうございました。ご紹介いただいたHPを見させて頂きました。すぐ計算、とはいかないので、勉強して計算して貰います。
先に言えばよかったのですが、陸屋根に設置する太陽光発電の風圧の確認をしています。マンションやオフィスビル屋上に太陽光発電を付ける場合、風、総荷重と荷重点、架台強度、が難点で、設置角を妥協してせいぜい３０ｍの風程度、が多くあります。強い台風で飛ばされる事故が起こるでしょうし屋上が剥がれることもあると思います。日本のパネルメーカーは５階立以上のビル屋上への設置は認めていませんし、仰角は１０度（本州太平洋側では３２度が良い）、鉄骨強度から３段積みを限界としています。風対策から、屋根面から１ｍ程度の高さ以内になる架台勾配としていますが、これでは発電量は１０％は低下しますし、雨での表面清掃は期待できません。荷重点の問題で方位角を南中にできないケースが殆どで、これでも発電量が低下します。
電力制限が起こってしまって、マンションやオフィスビルの人たち、特にオール電化の家庭は難儀を抱えました。３年前から、屋上に正規の設置ができるパネルとして、架台が要らない、横４．２ｍｘ高４５ｃｍの２００Wパネルに取り掛かり、昨秋に機器関係は品質確認を終えたのですが、風の問題だけはっきりせず、ご迷惑をお掛けする次第になった訳です。異常気象、高層マンション（ビル）屋上を考えると、設計値８０ｍ、保証値６０ｍが要るのではないかと考えています。
ご迷惑でなければ色々教えて下さい。よろしくお願い申し上げます。

回答No.2

foomufoomu

ようは、強風時に壊れなければよいのですよね。
建築では、高さ３ｍ以下では、およそ1kN/m2(100kgf/m2)の風圧力を想定します。
地面に近いほど風速（風圧力）は小さくなりますから、これだけ見ておけば、まず、壊れることはありません。

これに形状からきまる係数（風力係数）をかけて、最終的に構造物にかかる力とします。
傾いた板（下は風が通り抜ける）の風力係数は、角度はあまり関係なくて、
吹き上げが1.0、吹き降ろしが0.6、いずれも面に垂直方向の力です。

お礼

どうもありがとうございました。面が角度（約３０度）を持っているので、吹き上げ力を垂直・水平力に分解して、垂直力がアルミ板を持ち上げる、とすれば良いのでしょうか。
高さ３ｍ以下とされていますが、３ｍを越えると風圧力が変わるのはどんな理由からでしょうか。又は高さの関数になっていて３ｍが一つの節目、なのでしょうか。
恐縮ですが教えて頂ければ幸いです。

回答No.1

misawajp

正面からの風圧なら　難しいことはありません

難しいのは　　端面効果や裏側への回り込み等の影響です

質問者は押し付けられる力だけを想定しているようですが
巻き上げられ吹き飛ばされる可能性はかなり高いです（アンカや支柱が破断する）

お礼

ありがとうございました。
裏側へ直接、６０ｍや８０ｍの風が当ったとき、が解りません。アンカや支柱はせん断に耐える様に強度を増すことはできると思います。吹き飛ばされる、はアンカをどれだけ強固に地面に付けるか、で良いのではないかと思っています。
大凡どの程度の力が加わるか教えて頂ければ幸いです。