水循環施設の防災のための津波模型実験による変形し易い緩衝材を用いた免波構造の開発

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2011年東北地方太平洋地震では、津波と強震動によって甚大な被害が発生した。将来的には、南海トラフ地震等の発生が想定されており、内閣府の有識者会議の調査研究結果として、2014年8月には日本海沿岸、2020年4月には太平洋沿岸の津波想定高さが大幅に見直されている。このような背景から、沿岸域の構造物・施設に関しては、強震動と津波の双方に対して有効な対策技術の実用化が求められている。そこで、沿岸域の防災・減災に役立てるために、耐波・耐震という考え方ではなく免波・免震という考え方に基づいて、免波効果と免震効果を併せ持つ免波構造について研究を行っている。令和4年度は、構造物の前面に配置した緩衝材による津波波圧の低減効果に関する津波模型実験を行い、①緩衝材の材質の比較、②緩衝材の厚さの影響、③構造物の側面勾配と緩衝材の複合効果等について検討した。緩衝材の材質については4種類の材料を用いて実験した。その結果、津波が衝突した際に変形しにくい、ゴムチップとウレタンフォームでは低減効果が見られなかったが、変形しやすい、エチレンプロピレンゴムスポンジとウレタンスポンジでは想定したような低減効果を確認することができた。緩衝材の厚さについては、厚さ5cmと10cmの比較を行い，厚さが厚いほど低減効果が大きいことを確認した。また、勾配が緩やかな構造物の側面に緩衝材を配置すると、側面勾配による低減効果と緩衝材による低減効果を複合的に発現させることができ、波圧の低減効果を更に高めることができることが確認できた。流体解析による検討では、構造物の側面勾配による波圧の低減効果に関する津波模型実験のシミュレーション解析を行い、実験結果と符合する解析結果を得ることができた。三次元有限要素法による検討では、津波波圧の低減効果を考慮した場合の構造解析を実施した。