ト
330
令和元年度土木学会全国大会第74四年次学術講演会
ステンレス鋼製ノミネルタンク内部の動水圧分布に着目した破損メカニズムの検討
森松工業株式会社
愛知工業大学 学生会員 O佐久間真輝，
正会員 青木大祐，行田聡，坂東芳行
1
.
簡雷
矩形型タンクの破損メカニズムは，平野らが指摘している
地震動により タンクの内溶液が共振してその表面が激しく
上下運動するスロ ッシング現象.および，箕輪らが指摘し
ている地震動によりタンクのパネルと内溶液が連成振動し，
パネノレ中央が大きく変形するパルジング現象が要因で、あると
考えられている1)，2) しかし，タンク内部の動水圧について詳し
い研究事例があまりない.パルジングやスロッシング、が水中で
どのように振動伝達をして，パネルに影響を与え，タンク破壊に
つながっているのかは不透明である.
そこで本研究では，水中での振動伝達挙動を測定するために
タンク内部に圧力センサーを設置し，動水圧分布を測定した
計測した動水圧を用いて，タンク破損のメカニズムについて検
討する.
2
.
実験概要
本実験では幅3000mm，奥行3000凹，高さ 3000凹のステ
ンレス銅製パネノレタンク(以下タンク)(写真 1)を用いて，
水深 2700凹(常用水深)で力日振実験を行った.厚さは上段
1，5mm，中段2，Omm，下段 2.5mmで材質はSUS304を使用す
る.
愛知工業大学所有の屋外振動台を用いて，1軸正弦波の
定常波加 振と地震波加振を行った 定常波加振では振幅を
0， 10Hz~1. OOHzでは士2，5mm，1.10Hz~6.00Hz では:t1.Omm
に設定して加振を行った.振動数を 0，10Hz~1. OOHzでは
正会員 鈴木森晶
写真
-
1
ステンレス銅製パネルタンク
〈
加振方向
〉
•
•
•
C-3 C-2
c-•
-
・
富
B-3 B-2 B-円 l
• f
事
.
.
A-4 Al3 A-2
A-Cgコ
1
∞
o 10
∞
10ω
30
∞
単
東西方向
作
11
U
﹀
位(m m)
C
二 二
〉
南北方向
図
-
1
水圧センサー設置位置(上面図)
表ー
1
水圧センサー設置位置の詳細
0， 10Hz刻みを基本とし，スロッシンク、、振動 l次モード付近 民]1板から(南北方向 側板から(東西方向)
の 0，45Hz~0 ， 55Hz，スロッシング振動 2次モード付近の A-l lOOmm 1500mm
0 ， 85Hz~0.90Hz では O.OIHz 刻みで計測する. 1.1O ~6， OOHz A-2 500mm 1500mm
の範囲では， 0，5Hz刻みを基本とし，パルジング振動付近 A-3 1000mm 1500mm
の4.50Hz~5 ， 50HzではO，lHz刻みで、行った.地震波には， A-4 1500mm 1500mm
短周期地震波として東北地方太平洋沖地震今市NS波(変位 8-1 lOOmm 500mm
20九相当)を用いた. 8-2 500mm 500mm
8-3 1500mm 500mm
すべての圧力計のサンプリングタイムは1msで計測した.
C-1 200mm 200mm
側板圧力計を高さ 2500mm，2100mm， 1500mm， 1100mm， 500mm， C-2 500mm 200mm
100mmの位置に設置する タンク内部の圧力計は高さ C-3 1500mm 200mm
キーワード タンク，ステンレス，スロッシング，パルジング
連絡先 〒470-0356愛知県豊田市八草町八千草1247愛知工業大学 T E L 0565-48-8121
。
JapanSociety of CivilEngineers 卜330
令和元年度土木学会全国大会第74回年;欠学術講演会
ト
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→ー側板
・
・4眼目A-1
輔
‘
揃
A-2
四ーAヨー
ー
・
.A-4
30α3
∞
∞
∞
∞
r
3
n
u
r
コ
n
u
ヲ
ι
、
4
4
よ
噌
止
(
E
E
)
初陣
2500mm~
O
m
m
を
5
0
0
m
m
刻みにした位置を基本とし表
1
，図
1のように設置する.実験結果は A面での比較， B面での
比較，
C
面での比較で検討を行い，
A
-
，l
B
-
1
，
C
-
1
での比較，
A
-
2
，
B
-
2
，
C
-
2
での比較，
A
-
4
，
B
-
3
，
C
-
3
での比較で検討を
行う.
1.00
(a)スロッシング
1
次モード
A
面
0.80
0.40 0.60
水 圧(KPa)
0.20
500
0
0.00
実験考察
正弦波入力鼠験による結果
l次モードおよび 2次モードのスロッシング，
パルジングの高さ 動水圧関係を図 2に記す.
高さが低くなるにつ
ならひ、に
3
.
3
.
1
一←側板
.， ・.・・A-1
'
司
.
-
A-2
- -A-3
・・・.A-4
1.00
(b)スロッシング2次モードA面
0.80
一←側板
.
，・.，A-1
国司.-A-2
- -A.3
・・令 A-4
"
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0.40
7]<圧(KPa)
ト
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30α〉
∞
∞
∞
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0
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﹁
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E
E
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初俺
スロッシングの l次モードでは，
れ，
O
.
30~0，
4
0
k
P
a
I
こ収まる.
スロッシングの 2次モードでは，側板に向かうにつれ，
全体的に水圧が上昇する.
パルジングでは，高さが低くなるにつれ，水圧が上昇して
タンク中央から側板にかけて水圧が上昇して
10α)
500
0
0.00
また，
し、く .
0.60
_ L
0.20
し、く
地震波入力鼠験による結果
本研究では東北地方太平洋沖地震変位
20%
相当を用い
地震波入力試験を行った.加振により得られた水圧の応答
スベクトノレと振動数の関係を記す.タンク中央から側板に
かけて水圧が上昇していくことがわかる.
3
.
2
30α)
25α)
言 20
∞
三15
∞
守U
~ 10
∞
15.0
10.0
5.0
水圧(KPaJ
4
.
結宮
本研究では以下の知見を得た.
1) 1次モード， 2次モードのスロッシングともにタンク
中央から側板に向かうにつれ水圧が上昇する.
パルジングでは，タンク中央から側板に向かうにつれ，
500
0
0.0
10
一一世!版
ー一一A-1
- A.2
何 回 一A・3
一一-A-4
(C) I ¥}レジングA面
高さー水圧関係
図
-
2
図
-
3
水圧応答スペクトルー振動数関係
(東北地方太平洋沖地震(変位20%相当))
4 6
周波数(Hz)
n u
問
問
削
加
制
問
問
削
加
。
1
1
1
1
1
h u
E "
(
E
X )
︺
﹂
﹁
L
h
て
パ
細
川
四
回
v
T
水圧が上昇する.
参考文献
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におけるスロッシング挙動とその抑制方法に対する検
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