津波による、超大型浮体式海洋構造物の運動と係留システムへの影響に関する研究

本研究では、沿岸域に係留された超大型浮体式構造物に津波が作用した際に、津波が超大型浮体式構造物及びその係留システムに与える影響を明確にすることを目的とする。この際、沿岸域における津波を想定した数値シミュレーション法の開発を行い、水槽実験と併せて、超大型浮体式構造物に津波が作用した際の、超大型浮体式構造物の運動応答特性と係留系に作用する係留力の応答特性を解明する。今年度は以下の項目に関して研究を行った。・数値シミュレーションに関して浮体式海洋構造物の設計を念頭に置いた津波の数値シミュレーション法の開発及び超大型浮体構造物の運動応答ならびに係留力応答に関する実用的な数値計算法の開発を行った。後述する実験結果との比較から、開発した数値計算法は小さな計算労力で津波中浮体に作用する津波波力ならびに運動応答・係留力応答に関してその定性的な傾向を再現できた。津波の数値シミュレーション法に関しては、鉛直2次元断面における海底断層モデルに基づく津波伝播計算法を開発した。・水槽実験に関して日本大学海洋建築工学科2次元水槽において、津波を想定した長周期波を発生させ、造波した長周期波を用いて、浮体に作用する津波波力ならびに浮体の運動応答ならびに係留力応答を計測・解析する。この際、実験パラメータとしては、津波周期・波高を数パターン程度変化させ、浮体の応答に与える影響を探る。この際、特に津波の周期の影響に着目し、どの程度の周期から津波波力が問題になるのかを実験的に解明した。津波を長周期波として考えた場合、浮体の運動応答ならびに係留力応答にとって、津波波力そのものはもちろんのこと、津波周期と浮体式構造物の係留系を含めた運動の固有周期との関係が重要な因子となり、大きな運動応答ならびに係留力応答を示すことが判った。

本研究では、沿岸域に係留された超大型浮体式構造物に津波が作用した際に、津波が超大型浮体式構造物及びその係留システムに与える影響を明確にすることを目的とする。この際、沿岸域における津波を想定した数値シミュレーション法の開発を行い、水槽実験と併せて、超大型浮体式構造物に津波が作用した際の、超大型浮体式構造物の運動応答特性と係留系に作用する係留力の応答特性を解明する。今年度は以下の項目に関して研究を行った。・数値シミュレーションに関して浮体式海洋構造物の設計を念頭に置いた津波の数値シミュレーション法の開発及び超大型浮体構造物の運動応答ならびに係留力応答に関する実用的な数値計算法の開発を行った。後述する実験結果との比較から、開発した数値計算法は小さな計算労力で津波中浮体に作用する津波波力ならびに運動応答・係留力応答に関してその定性的な傾向を再現できた。津波の数値シミュレーション法に関しては、鉛直2次元断面における海底断層モデルに基づく津波伝播計算法を開発した。・水槽実験に関して日本大学海洋建築工学科2次元水槽において、津波を想定した長周期波を発生させ、造波した長周期波を用いて、浮体に作用する津波波力ならびに浮体の運動応答ならびに係留力応答を計測・解析する。この際、実験パラメータとしては、津波周期・波高を数パターン程度変化させ、浮体の応答に与える影響を探る。この際、特に津波の周期の影響に着目し、どの程度の周期から津波波力が問題になるのかを実験的に解明した。津波を長周期波として考えた場合、浮体の運動応答ならびに係留力応答にとって、津波波力そのものはもちろんのこと、津波周期と浮体式構造物の係留系を含めた運動の固有周期との関係が重要な因子となり、大きな運動応答ならびに係留力応答を示すことが判った。