氷海域における海洋構造物の耐氷設計法の開発

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 62850094
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 佐伯 浩 北海道大学, 工学部, 教授 (30001209)
• 研究分担者: 平山 健一 岩手大学, 工学部, 教授 (10001140)
• キーワード: 海氷 / 海洋構造物 / 海氷強度 / 氷象 / 氷力 / 動的氷力 / 耐氷設計法

研究概要

最終年度は主に、過去2年間の研究成果の欠落した部分を補う実験を行うとともに、総まとめとして氷海域における海洋構造物の耐氷設計に関連する重要項目をまとめ、海洋構造物の耐氷設計法を新しく開発した。本年度については、平山は地球上の氷海域を9地域に分類し、各水域の代表的氷状の種類、結氷期間、氷厚、それに氷脈、氷山の程度を総括し、海洋構造物設計のための氷象条件をまとめた。また、各水域の実測資料をもとに、積算寒度と結氷期間および氷厚の関係式を導いた。次に構造物設計にとって重要な海氷強度については、主に圧縮強度と曲げ強度に対して、強度試験の違いによる強度への影響度を明らかにするとともに、海氷の内部組成及び氷温等と各強度の関係を明らかにした。また特に傾斜構造物にとって重要な構造材料表面の粗さと構造物に作用する氷力の関係も明らかにした。また佐伯は、氷海域に建設が予想される、固定型・半潜水型及び浮体型の各構造型式に対して、氷盤の水平方向移動に伴なう海氷盤と構造物間の相互作用の重要な決定要因である構造体壁面の傾斜角によって氷盤の破壊様式が異なることに着目し、各氷盤の破壊パタ-ンに対する氷力式を提案するとともに、存の氷力式との比較検討を行い、各氷力式の評価とそれらの式の適用範囲を明確にした。さらに潮汐等に伴なう氷盤の氷盤の上下動による鉛直方向氷力についても理論氷力を求めるとともに、海氷盤と海洋構造物材料間の凍着強度を明確にした。また氷盤の水平移動による柱状構造物の振動特性を明らかにした。今まで行った三年間の研究成果をまとめ、既存の海外の設計マニュアルとの整合性を保つようにしつつ新しい耐氷設計法を開発することができた。

研究成果

• [文献書誌] 土屋正彦,蟹江俊仁,吉田明,佐伯浩: "氷盤の移動による柱状構造物の振動特性" 海岸工学論文集. 36. 688-692 (1989)
• [文献書誌] 平山健一,堺茂樹,笹本誠,前田智春: "氷強度試験条件の効果と試験方法の基準化" 海岸工学論文集. 36. 56-59 (1989)
• [文献書誌] 平山健一,堺茂樹,笹本誠,前田智春: "傾斜構造物による氷板の破壊パタ-ンについて" 海洋開発論文集. 5. 25-29 (1989)
• [文献書誌] 泉冽,村木義男,小野敏行,佐伯浩: "寒冷地における有限沿岸域の結氷防止対策に関する一考察" 海洋開発論文集. 5. 19-24 (1989)
• [文献書誌] K.Hirayama,T.Maeda,M.Sasamoto,S.Sakai: "Parametric Expression for Ice Compressive and Flexural Strength" Proc.of 10th International Symposium on Ice Problems IAHR. 10. (1990)
• [文献書誌] H.Saeki,K.Enoki,N.Nakazawa: "The Apparent Coefficients of Friction between Ice and Steel Slider under High Contact Pressure" Proc.of 10th International Symposium on Ice Problems IAHR. 10. (1990)