2015 Fiscal Year Annual Research Report

円筒の面外変形と底板の部分浮上りの連成を考慮した液体円筒タンクの耐震設計法の構築

Research Project

Project/Area Number	26289056
Research Institution	Tottori University
Principal Investigator	谷口朋代鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90346370)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	小林信之青山学院大学, 理工学部, 教授 (70276020)
Project Period (FY)	2014-04-01 – 2019-03-31
Keywords	底板浮上り / 側板面外変形 / 底板曲げ剛性
Outline of Annual Research Achievements	これまでに、側板の面外変形がタンクの底板浮上り応答に非常に大きい影響を及ぼすことを明らかにしてきたが、底板の板曲げ剛性がタンクの底板浮上り応答に及ぼす影響は、殆ど分かっていなかった。そこで、底板の板曲げ剛性と側板の面外変形との組み合わせがタンクの底板浮上り応答に及ぼす影響について、タンクのバルジング応答と同じ周期を有する水平正弦波に対する時刻歴応答を求めて比較した。底板の板曲げ剛性は、1) 通常の底板の場合, 2) 通常の底板の半分の板厚の場合（=通常の底板の1/8の板曲げ剛性に相当）, 3) ヤング率を1/100にした場合（=通常の底板の1/100の板曲げ剛性に相当）の３ケースを想定した。一方、タンク側板の面外変形は、a) 面外変形がほぼない場合, b) 面外変形が側板半径の1.4%程度の場合, c) 面外変形が側板半径の3.8%程度の場合, の３ケースを想定した。側板の面外変形の程度に関わらず、底板の板厚が半分になってもタンクの底板浮上り量は10-30%程度の増加、底板のヤング率が1/100になってもタンク浮上り量は 50-60%程度しか増加しなかった。このことは、タンクの底板浮上り量は底板の板曲げ剛性の変化に非常に鈍感であることを示している。一方、底板の板曲げ剛性に関わらず、面外変形が側板半径の1.4%程度あると、タンクの底板浮上り量は37％程度増加し、面外変形が側板半径の3.8%程度あると、タンクの底板浮上り量は90％程度増加した。このことは、タンクの底板浮上り量は側板の面外変形の変化に非常に敏感であることを示している。これらのことより、タンクの底板浮上り量を近似する解析は、側板の面外変形の影響を精度良く取入れた解析であれば、一般的な底板の厚みを用いても、ほぼ十分な結果が得られるであろうことが暗示された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 申請者らがこれまでに開発した簡易浮上り角速度算定式の改良の方向性を示せたと考える。また、別途開発を進めている底板変形量解析の開発の方向性も合わせて示せたと考える。ただし、側板面外変形がタンクの底板浮上り量に及ぼす影響については、数値解析結果を系統立てて整理して補正係数としてまとめる等の新たな方法論を見出す必要があることも分かった。
Strategy for Future Research Activity	今年度の成果、即ちタンクの底板浮上り量が底板の曲げ剛性に対して鈍感であることを考慮しながら、申請者らがこれまでに開発した簡易浮上り角速度算定式の改良と別途開発を進めている底板変形量解析の開発を進める。一方、側板面外変形が底板浮上り量に及ぼす影響については、これまでとは異なる方法論を見出すべく新たな課題として取り組む。
Remarks	PVPD Conference Award for Authoring Outstanding Technical Paper, ASME, PVP Division, 2015.7.　を受賞