| 研究課題/領域番号 |
20K04667
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分22020:構造工学および地震工学関連
|
|---|
| 研究機関 | 中央大学 |
|---|
研究代表者 |
平野 廣和 中央大学, 総合政策学部, 教授 (80256023)
|
|---|
| 研究分担者 |
佐藤 尚次 中央大学, 理工学部, 教授 (30162457)
鈴木 森晶 愛知工業大学, 工学部, 教授 (90273276)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
|
|---|
| キーワード | バルジング / スロッシング / 振動実験 / 構造と流体の連成解析 / 制振装置 / 貯水槽 / 耐震設計 / 構造工学・地震工学 / 耐震 / 防災 / 地震 / 自然災害 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、既存貯水槽の耐震化向上のためバルジング振動に対応した制振装置の研究・開発を行い、様々な貯水槽に適用できる実用的な制振装置の開発を計る。ここでは二種類の異なった事象の振動現象（スロッシングとバルジング）に対応可能にすることである。まず、小型振動台、中型振動台を使用して振動実験を行い、制振装置の最適な形状選出と模型縮尺の影響の検討を行う。最後に、大型振動台を用いて制振装置を既存の貯水槽に入れ、規則波のみならず地震波（不規則波）で振動実験を行い、バルジング現象の制振効果の確認を行う。また、実験と並行して数値流体解析（CFD）に基づく構造と流体の連成解析を実施し、実験結果の妥当性を確認する。
|
| 研究成果の概要 |
地震時に貯水槽に生じるスロッシング、バルジングの異なった二種類の振動現象に対応し、かつ既存の貯水槽の耐震性向上を可能とする複合制振装置の実用化を行った。
具体的には、1980年に水槽耐震設計基準制定前の非耐震仕様のFRP製貯水槽を用い、この貯水槽のバルジング振動特性を把握すると伴に、既存貯水槽における耐震性向上のためバルジング対策案の一つとして制振装置の検討を行った。貯水槽隅角部での損傷が問題となることから、ここに制振装置を設置することで、壁面応答を低減させることができた。さらにレインフロー解析を実施することで、大きな変位ならびに大きな加速度の繰り返し発生回数を抑制する減衰効果を明確にした。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で壁面の剛性とタンク全体で剛性のバランスが重要であることを掴んだ。特にステンレス製パネルタンクは、内部の補強材と壁面パネルの接続部で極端な剛性差があることから、隅角部が弱点となりここがバルジングによる破損発生箇所となる。さらに、静的な荷重を割り増しての耐震設計であることから繰り返し荷重の検討がなされていないので、設計上は引っ張り荷重のみの補強部材に圧縮力が生じ座屈を起こすことも判った。FRPタンクも同様な傾向にあるが、外補強の効果がある。
バルジング対策案の制振装置の検討は、隅角部が弱点になることから、ここに制振装置を設置することで該当する貯水槽の耐震化向上に効果があるものと考えられる。
|
