2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of seismic design method of liquid storage tanks considering combined effects of out-of-round deformation of the tank shell and partial uplift of the tank bottom plate
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26289056
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
谷口 朋代 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (90346370)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 耐震設計 / 平底円筒貯槽 / 底板浮上り / 側板面外変形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに側板の面外変形の無い理想的な平底円筒貯槽を対象に、タンクの浮上り挙動の固有な動的メカニズムであるロッキング―バルジング相互作用の解明、同挙動に寄与する内容液の有効質量の定量化、及びそれらを考慮した簡易浮上り応答算定式の開発を行い、対応する数値解析モデルの陽解法に基づく有限要素法解析による時刻歴応答解析結果と比較して、各種物理量の定量化や簡易応答算定式の精度を確認してきた。一方、側板の面外変形を有する現実的な平底円筒貯槽の数値解析モデルを作成し、陽解法に基づく有限要素法解析による地震応答の時刻歴を求め、側板の面外変形の程度や底板の曲げ剛性の程度が、平底円筒貯槽の底板の浮上り量に及ぼす影響を考察してきたが、それらを設計量に反映するには至っていない。
しかし、側板の面外変形の有無に関わらず、陽解法に基づく有限要素法解析がタンクの浮上り挙動を再現しているとして、それを目標値として様々な検討を行ってきたが、その陽解法に基づく有限要素法解析が、タンクの浮上り挙動を精度良く解析し得ているか否かは、世界中の誰もが確認し得ていない。そこで、本研究では、模型タンクを製作して振動実験を行い、当該解析の解析精度を確認することとした。
予算の制約上、小型模型タンクの製作しか選択肢が無かったため、実在するタンクとの相似則を満たす材料の選択や模型タンクの製作にかなりの時間を要した。そのため、水平振動台に搭載して正弦波や地震波で加振し、タンクの浮上り挙動を計測する実験は、次年度に実施せざるを得なくなった。一方、製作した小型模型タンクに強制的な浮上り量を与えたごく簡単な実験により、側板の面外変形が浮上り量に及ぼす影響は、従来考えられていた円筒の面外変形から類推できるものとは全く異なるであろうことが分かったので、そのメカニズムの解明や数理的表現に取り組むべく、計測装置の配置計画等を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
予算の制約とはいえ、実在するタンクと相似則を満たす材料の選択や模型タンクの製作にかなりの時間を要し、水平振動台に搭載して正弦波や地震波で加振し、タンクの浮上り挙動を計測する実験を、次年度に実施せざるを得なくなったことが、進捗の評価を下げることになった。
しかし、そのような状況下でも、1) タンクの浮上りの角加速度やロッキング―バルジング相互作用に伴う低減効果を含んだバルジング応答加速度の簡易計算法の改良に関する論文を国際会議で発表した、2) タンク底板の浮上り高さを算定するためには静液圧と動液圧の同時作用下での側板と底板を連成させた変形解析が必要になるが、現状の設計基準や国内外の研究論文に示された当該手法の問題点を指摘する論文を国際会議に投稿した、など一定の成果を収めていると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
水平振動台に模型タンクを搭載して正弦波や地震波で加振し、タンクの浮上り挙動を計測する実験を行い、陽解法に基づく有限要素法解析による解析結果や簡易解析法による結果と比較して、それら解析手法の解析精度の確認を行う。次に、側板の面外変形が浮上り量に及ぼす影響のメカニズムの解明や数理的表現に取り組む。しかし、小型模型タンクを用いたごく簡単な実験より、側板の面外変形が浮上り量に及ぼす影響は、よく知られた円筒の面外変形から類推できるものとは全く異なると思われるので、側板の面外変形を記述するのに相応しい構成則や境界条件を見出し、円筒の面外変形の数学解の導出に取組む。更に、タンク底板の浮上り高さを算定するために必要な静液圧と動液圧の同時作用下での側板と底板を連成させた変形解析法を考案する。
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| Causes of Carryover |
30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
30年度が最終年度であるため、記入しない。
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