超大型浮体構造物の波浪中構造崩壊挙動に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450409
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 藤久保 昌彦 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30156848)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柳原 大輔 広島大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10294539) ; 肥後 靖 広島大学, 大学院・国際協力研究科, 助教授 (20156582) ; 北村 充 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40195293) ; 山本 元道 広島大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30274111)
• Keywords: 超大型浮体構造物 / 崩壊挙動 / 波浪荷重 / 構造安全性 / 理想化構想要素法

Research Abstract

本研究は,極大波浪下におけるポンツーン型超大型浮体の崩壊挙動を実験および解析により明らかにすると共に,終局限界状態の合理的設定のための基礎的資料を得ることを目的としている。本年度の成果は以下の通りである。
1.浮体構造物の基本的な崩壊モードを知る目的で,弾性固有振動モードの重ね合わせにより近似的に波浪中弾塑性挙動を解析するプログラムを作成した。縦規則波中の崩壊挙動を解析した結果,ポンツーン型浮体は静的復原力が大きいため,構造に塑性関節が形成後も塑性変形が不安定的に増大することはないこと,また塑性変形の局所化が著しくないため巨視的には弾性固有振動モードを用いて崩壊モードを把握できることが判明した。
2.(1)の解析では,構造部材の座屈崩壊後の耐力低下を考慮していない。構造物の逐次崩壊挙動を推定するためには理想化構造要素法(ISUM)による解析が必要である。ISUMによる解析システム構築の基本ステップとして,長さ×幅=4752m×1620mの矩形浮体に縦波が作用する場合の横断面の逐次崩壊挙動を解析し,ISUMの有効性と崩壊挙動の性質を明らかにした。今後は,浮体全体を解析できるようプログラムを拡張する予定である。
3.防撓パネルに圧縮・引張の面内繰り返し荷重が作用する場合の座屈崩壊挙動をFEMにより解析した。さらにISUMによる同様の解析を行い,その高い精度を確認した。
4.メガフロートモデルの波浪中信頼性解析を行い,防波堤被災時および健全時のそれぞれの構造安全性を調べた。現時点では初期崩壊を破損条件としており,本研究で全体崩壊挙動が明らかになれば,それを基に更に合理的な安全性評価を行う予定である。そのための基本的な解析システムは構築できた。
5.水槽での崩壊試験の予備試験として,平面格子浮体模型の弾性応答試験を実施した。これにより,試験及び計測システムを整備できた。

Research Products

• [Publications] 藤久保昌彦: "防波堤被災を考慮したポンツーン型メガフロートの構造安全性評価に関する研究"日本造船学会論文集. 190. 337-345 (2001)
• [Publications] Patrick Kaeding: "New Simplified Model for Collapse Analysis of Stiffened Plates and Its Application to Offshore Structures"Proc of 11^<th> Int Conf Offshore and Polar Engineering(ISOPE2001). IV. 398-405 (2001)
• [Publications] Tao-Yun Xiao: "Fundamental Study on the Collapse Analysis of VLFS in Waves"Proc of 12^<th> Int Conf Offshore and Polar Engineering(ISOPE2002). (発表予定). (2002)