Research on advanced method for predicting fatigue life of concrete floating in offshore wind platform

Research Project

Project/Area Number	22K04298
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 22020:Structure engineering and earthquake engineering-related
Research Institution	Yokohama National University
Principal Investigator	小松怜史横浜国立大学, 大学院都市イノベーション研究院, 准教授 (00732869)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000) Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000) Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000) Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords	浮体式洋上風力発電設備 / コンクリート浮体 / 圧縮疲労 / 疲労寿命予測
Outline of Research at the Start	洋上風力発電所コンクリート製浮体の設計手法・維持管理手法の構築を目指し，本研究では，コンクリートの圧縮疲労試験を効率よく実施する手法を考案する。その上で使用材料の特性や供用環境の違いを考慮して，高強度コンクリートの圧縮疲労特性の解明を試みる。これらの結果を踏まえ，疲労寿命の予測手法の高度化に向けた検討を行う。
Outline of Annual Research Achievements	洋上風力発電所コンクリート製浮体の設計手法・維持管理手法の構築を目指し，本研究では，まずコンクリートの圧縮疲労試験を効率よく実施する手法を考案する。そのうえで，使用材料や供用環境の条件を考慮して，高強度コンクリートの長周期の圧縮疲労特性の解明を試みる。さらに，疲労寿命の予測手法の高度化に向けた検討を行う。初年度である2022年度は，試験治具の開発に注力した。従来のコンクリートの圧縮疲労実験は，1回で１つの試験体に対して行うことが通常である。しかし今後，浮体構造物にコンクリートを利用することを考えた場合，設計時に材料特性を把握したいというニーズが高まることが想像される。そのようなニーズに答えるためには，短時間で多数のデータが集まるような，効率的な試験方法の確立が急務である。そこで，本研究ではコンクリート試験体を縦に一列に積み上げることで，同じ荷重下で一度に多数の疲労実験を行う手法を考案した。一つの試験体が破壊した後も，載荷フレームに力が伝達する構造となっており，破壊していないコンクリート試験体に対して，継続して疲労載荷実験を行うことができる仕組みとなっている。数値シミュレーションを用いて，治具フレームに十分な剛性が付与されていることを確認し，治具を設計・製作した。今回は、試験体を3段に積める仕様とした。次年度は、本年度製作した治具の検証実験を行うとともに、長周期でのコンクリートの圧縮疲労特性に関して検討を開始したいと考えている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当初計画では、1年目に治具の開発を行うこととしており、おおむね計画通り進行していると言える。年度内に検証実験に関する計画策定（実験パラメータならびに試験装置の手配等）までを終えており、次年度始めよりスムーズに開始できると考えている。
Strategy for Future Research Activity	次年度はまず，製作した治具の検証実験を行う。具体的には，治具の利用の有無によらずコンクリートが同様の破壊形態を示すのかを確認する。さらに，その際の治具にかかる応力状態を計測することで，治具の改良点を明らかにする。その上で，使用材料や供用環境の条件を考慮して，高強度コンクリートの長周期の圧縮疲労特性の解明を試みる。