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浮屋根式石油タンクスロッシングの入力地震動と解析に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17560420
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 構造工学・地震工学・維持管理工学
研究機関茨城大学

研究代表者

井上 凉介  茨城大学, 工学部, 助教授 (20143141)

研究分担者 横山 功一  茨城大学, 工学部, 教授 (20302325)
呉 智深  茨城大学, 工学部, 教授 (00223438)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2006年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2005年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
キーワードタンク / 長周期地震動 / スロッシング / 構造-流体連成解析 / 免震 / 制震 / 2003年十勝沖地震 / K-net / 石油タンク / 浮屋根 / 流力連成振動 / 耐震補強
研究概要

(1)線形連成解析:研究協力者の坂井ら(1980)による線形化した流力連成振動解析の手法を用いて、容量6万5千klの、シングルデッキとダブルデッキの2つの浮屋根モデルに対してSv=100kineの地震力に対する浮屋根の応答(変位、動液圧、曲げモーメント、応力など)を計算し、応答に何が効くかをパラメトリックに調べた。その結果、(1)1次固有周期、1次の液面最大上昇量は、屋根の剛性にあまり関連せず、自由表面の解析解で近似できる、(2)シングルデッキ2次モードではデッキ板に大きい変位(したがって膜力)が生じ、ポンツーンの座屈の原因となる、(3)同1次モードでポンツーン外側に働く圧縮応力は96MPa程度、(4)ダブルデッキの2次モードでは固有周期が短くなり、デッキに大きい応力が発生するので、その帯域の成分を多く含む地震動に対してはこの形式を採用したことが反って危険になることも有り得る、などの諸点を定量的に示した。
(2)商用の非線形FEM構造解析ソフト(ABAQUS)による解析:ポンツーンの座屈を防ぐための2つの補強案を、ポンツーン部の一部を切り出して、一方向解析(相互作用の結果を流体側にフィードバックしない)により検討した。(1)リブによる補強効果:過大なスロッシングが発生すると仮定して、切り出した部分に周方向の単純曲げ荷重(が加わるように下向きの強制変位)を加えていったとき、まず「線形座屈解析」を行い、引き続き「複合非線形性」を考慮した「Riks解析(弧長増分法の一種)」を行い、上板の局部座屈から崩壊に至るまでの過程を追い、ポンツーンの耐荷力を求めた。(2)免震ゴム:バルクヘッド部に免震ゴムを配し、ポンツーン部に、荷重でなく下向きの「強制変位」を加えたとき(注:浮屋根の応答は屋根の剛性に依存するため)の免震ゴムの効果を調べた。このとき上板に発生する圧縮応力度は大幅に低減し、免震ゴムが有効であることが示された。TLCDによる制振効果も,剛浮屋根との連成解析により併せて検討した。
(3)長周期地震動特性の簡単なパラメータによる予測法の検討:現在同帯域の強震動予測で主流の3次元差分法によるものがスロッシングの応答解析を簡便に行うなどの工学的目的には適さないため、表記の予測法の検討を行った。具体的には、2003年十勝沖地震(M8.0)の余震群によるK-netなど高ダイナミックレンジ、高密度、広帯域の観測網の(盆地上の)苫小牧近傍での記録を使って、(1)同近傍の揺れやすさ〔半経験式(工藤1989)と観測スペクトルの比、および岩盤での観測スペクトルとの間の比など〕を求め、(2)各地点の観測スペクトルにおけるコーナー周期のスケーリング則が揺れやすさに及ぼす影響を検討し、(3)Love波励起関数(工藤1989)が伝播経路の地下構造を最新のものに置き換えるとどの程度変わるか、などを検討した。この結果、(K-net観測点から少し離れているが)気象庁苫小牧観測点における一倍変位強震計記録を用いたの揺れやすさ(座間1998)に比べ周期7〜8秒において大きい値が得られ、本震時における苫小牧での石油タンクの被害とより合うようになった。

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (23件)

  • [雑誌論文] 2003年十勝沖地震の余震記録を用いた苫小牧近傍における長周期地震動特性の簡単なパラメータによる予測法の検討2007

    • 著者名/発表者名
      後藤佳希, 井上凉介
    • 雑誌名

      第34回土木学会関東支部技術研究発表会

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 浮屋根タンクのスロッシングに対する耐震・制震・免震設計の提案2007

    • 著者名/発表者名
      坂井藤一, 井上凉介
    • 雑誌名

      第34回土木学会関東支部技術研究発表会

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 浮屋根式石油タンクのスロッシング解析・設計への考察2007

    • 著者名/発表者名
      井上凉介, 坂井藤一
    • 雑誌名

      第34回土木学会関東支部技術研究発表会

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] TLCDによる浮屋根式石油タンクのスロッシング制震について2007

    • 著者名/発表者名
      坂井藤一, 井上凉介
    • 雑誌名

      土木学会第62回年次学術講演会 (掲載決定済み)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] COUNTERMEASURES OF EARTHQUAKE-RESISTANCE, ISOLATION AND VIBRATION CONTROL AGAINST SLOSHING IN FLOATING-ROOFED OIL STORAGE TANKS2007

    • 著者名/発表者名
      Fujikazu Sakai, Ryosuke Inoue
    • 雑誌名

      Proceedings of 10^<th> World Conference on Seismic Isolation, Energy Dissipation and Active Vibrations Control of Structures (掲載決定済み)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Examination of a simplified prediction method of the characteristics of long-period strong ground motion using the K-net aftershock records of 2003 Tokachi-oki earthquake in Yufutsu plain.2007

    • 著者名/発表者名
      Yshiki Goto, Ryosuke Inoue
    • 雑誌名

      Proc.of Abstract of 34^<th> Annual Meeting of JSCE, Kanto Branch, I-069(in Japanese)

      ページ: 13-14

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Proposal of Earthquake-Resistance, Isolation and Vibration Control against Sloshing in Floating-roofed oil storage tanks.2007

    • 著者名/発表者名
      Fujikazu Sakai, Ryosuke Inoue
    • 雑誌名

      Proc.of Abstract of 34^<th> Annual Meeting of JSCE, Kanto Branch, I-069(in Japanese)

      ページ: 13-14

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Consideration on Fluid-Elastic Analysis and Design of Sloshing in Floating-Roof Tanks subjected to Earthquake Motions.2007

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Inoue, Fujikazu Sakai
    • 雑誌名

      Proc.of Abstract of 34^<th> Annual Meeting of JSCE, Kanto Branch, I-070(in Japanese)

      ページ: 13-14

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Vibration Control of Floating-roof Sloshing by TLCD.2007

    • 著者名/発表者名
      Fujikazu Sakai, Ryosuke Inoue
    • 雑誌名

      Proc.of Abstract of 62^<th> Annual Meeting of JSCE, (in Japanese) (to be published)

      ページ: 12-14

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] COUNTERMEASURES OF EARTHQUAKE-RESISTANCE, ISOLATION AND VIBRATION CONTROL AGAINST SLOSHING IN FLOATING-ROOFED OIL STORAGE TANKS.2007

    • 著者名/発表者名
      Fujikazu Sakai, Ryosuke Inoue
    • 雑誌名

      Proceedings of 10^<th> World Conference on Seismic Isolation, Energy Dissipation and Active Vibrations Control of Structures, Istanbul, Turkey (to be published)

      ページ: 27-30

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 2003年十勝沖地震の余震記録を用いた苫小牧近傍における長周期地震動特性の簡単なパラメータによる予測法の検討2007

    • 著者名/発表者名
      後藤佳希, 井上涼介
    • 雑誌名

      第34回土木学会関東支部技術研究発表会講演概要集(CD版)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 浮屋根タンクのスロッシングに対する耐震・制震・免震設計の提案2007

    • 著者名/発表者名
      坂井藤一, 井上涼介
    • 雑誌名

      第34回土木学会関東支部技術研究発表会講演概要集(CD版)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 浮屋根式石油タンクのスロッシング解析・設計への考察2007

    • 著者名/発表者名
      井上涼介, 坂井藤一
    • 雑誌名

      第34回土木学会関東支部技術研究発表会講演概要集(CD版)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 「研究成果報告書概要(和文)」より2006

    • 著者名/発表者名
      坂井藤一, (井上凉介は一部を分担)
    • 雑誌名

      土木学会 巨大地震災害への対応検討特別委員会 耐震診断および耐震対策部会 タンクWG報告書

    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fluid-Elastic Analysis and Design of Sloshing in Floating-Roof Tanks subjected to Earthquake Motions2006

    • 著者名/発表者名
      Fujikazu Sakai, Ryosuke Inoue, Shouichiro Hayashi
    • 雑誌名

      Proceedings of PVP 2006, 2006 ASME Pressure Vessels and Piping Conference

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Report of Tank WG, JSCE special committee for disasters by great earthquakes, section of earthquake-resistant diagnosis and reinforcement.2006

    • 著者名/発表者名
      Fujikazu Sakai, Ryosuke Inoue et al.
    • 雑誌名

      JSCE

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fluid-Elastic Analysis and Design of Sloshing in Floating-Roof Tanks subjected to Earthquake Motions.2006

    • 著者名/発表者名
      Fujikazu Sakai, Ryosuke Inoue, Shouichiro Hayashi
    • 雑誌名

      Proceedings of PVP 2006, 2006 ASME Pressure Vessels and Piping Conference, Vancouver, Canada ICPVT-11- 93622

      ページ: 23-27

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fluid-Elastic Analysis and Design of Sloshing in Floating-Roof Tanks subjected to Earthquake Motions2006

    • 著者名/発表者名
      Fujikazu Sakai, Ryosuke Inoue, Shouichiro Hayashi
    • 雑誌名

      Proceedings of PVP 2006, 2006 ASME Pressure Vessels and Piping Conference(CD版)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文]2006

    • 著者名/発表者名
      坂井藤一, 井上涼介, 他
    • 雑誌名

      土木学会 巨大地震災害への対応検討特別委員会 耐震診断および耐震対策部会 タンクWG報告書

      ページ: 80-80

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] FLUID-ELASTIC ANALYSIS AND DESIGN OF SLOSHING IN FLOATING-ROOF TANKS SUBJECTED TO EARTHQUAKE MOTIONS2006

    • 著者名/発表者名
      Sakai, F., R.Inoue, S.Hayashi
    • 雑誌名

      Proceedings of PVP 2006, 2006 ASME Pressure Vessels and Piping Conference, July 23-27, 2006, Vancouver, Canada PVP2006-93622(印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 浮屋根タンクのスロッシングと耐震・免震提案について2005

    • 著者名/発表者名
      坂井藤一, 井上凉介
    • 雑誌名

      大型タンクのスロッシングに関する耐震・制振・免震等技術のミニシンポジウム講演梗概集・土木学会関東支部

      ページ: 45-48

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Sloshing behaviors and some recommendations on seismic design and isolation in floating-roofed tanks.2005

    • 著者名/発表者名
      Fujikazu Sakai, Ryosuke Inoue
    • 雑誌名

      Proc.Mini-symp. on Earthquake-resistant Design and Vibration Control Technology with respect to Sloshing in Large-scaled Liquid Storage tanks, JSCE, Kanto Branch (in Japanese)

      ページ: 45-48

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 浮屋根式タンクのスロッシングと耐震・免震提案について2005

    • 著者名/発表者名
      坂井藤一, 井上涼介
    • 雑誌名

      大型タンクのスロッシングに関する耐震・制振・免震技等技術のミニシンポジウム講演概要集(土木学会関東支部)

      ページ: 45-48

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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