制震装置で石油タンクのスロッシングを抑制模型タンクと実大タンクで効果确认长周期地震动に効果大
三井住友建設㈱（東京都新宿区西新宿7-5-25 社長 五十嵐久也）は、このたび地震による石油タンクの液面揺動（以下、スロッシング）を抑制する制震装置「フローティングネット」を開発しました。石油タンクの内部に設置することでタンクの耐震性を向上させます。長周期地震動等による液面の揺れ防止対策（波高低減対策）として、既設および新設のタンクに適用することを提案していきます。
＜背景＞
2003年9月26日に発生した十胜地震では、苫小牧を中心に数多くの石油タンクの浮き屋根が大きな损伤を受け、结果として全面火灾となった事例が见られました。これらの被害要因としては、地震の揺れに伴う内溶液のスロッシングやスロッシングを引き起こす数秒から数十秒のやや长周期の地震动が関係していると考えられています。长周期地震动の卓越周期がタンクのスロッシング周期に一致すると、液面の波高は共振现象により次第に高くなり、液の漏洩や浮き屋根の损伤を引き起こす大波へと成长することになります。石油タンクの损伤対策は、同种事例の再発防止の観点だけでなく都市防灾上の観点からも近年重要な课题となってきています。
＜タンクの构造＞
一般の石油タンクは、おおまかに①浮き屋根式、②内部浮き屋根をもつ固定屋根式、③内部屋根をもたない固定屋根式の3つに分类できます。石油タンクの中でも①は大型、②③は小型のタンクに用いられる型式で、挥発性が高い油种には②が、挥発性が高くない油种には③が用いられます。また、①にはダブルデッキ型とシングルデッキ型の2种类があります。ダブルデッキ型は上下2枚の钢板で屋根全面を浮き室にしたものであり、シングルデッキ型は1枚の钢板の円周上などに浮き室を设けたものです。
＜フローティングネット概要＞
今回开発したフローティングネットは、フロート材と减衰材で构成されており、石油タンクの内部に设置されます(図础?図叠：内部に浮き屋根がある场合は浮き屋根の下に设置されます)。フロート材の材质は、石油タンク内での火花発生防止の観点からアルミニウム合金としています。フロート材は、アルミニウム合金製のパイプ材を组み合わせたものであり、液体からの浮力によって浮游しています。减衰材はフロート材に吊された枠材にネットを取り付けたもので、液体が网の目を通过するときの抵抗を减衰要素として利用しています。また、フローティングネットには浮き屋根とフロート材の接触による损伤を防止する技术やタンクの侧壁への衝撃力を缓和する技术も取り入れています。构成部材が少ないため製作コストを削减することが可能であり、安価でありながら地震时の损伤発生を长期间にわたって防止することができます。
＜フローティングネットの施工方法＞
浮き屋根のある既存の石油タンクにおいては、浮き屋根を撤去することなしに改修工事を行うことが可能です。フローティングネットの构成部材は軽く、小さく分割可能な构造としているため、石油タンク侧壁のマンホールから容易に搬入することができます。施工手顺は3工程（①液体を排出して浮き屋根を下降させタンク底板と浮き屋根との间に作业空间を构筑 ②分割された构成部材を侧壁マンホールから搬入 ③构成部材を作业空间内で组立）と少なく短期间で施工可能です。
＜実験による効果确认＞
(1）模型実験
フローティングネットのスロッシング抑制効果を確認するため、弊社技术研究所の振動台を使い模型タンクでの振動実験を行いました。振動台の上に直径約3メートルの模型タンクをセットし、大型油圧ジャッキを用いて振動を与えました。タンクのスロッシングを最も引き起こす振動(共振時)を与えた結果、波高を最大で約1/8に低減できることを実証しました。また、2003年十勝沖地震において苫小牧で発生した地震と同様の波を模型タンクに与えた結果、地震による後揺れ抑制効果が大きいことがわかりました。
(2)実大実験
民间石油会社の协力のもと、内部浮き屋根をもつ固定屋根式タンク(直径15尘、1,500办尝程度)にフローティングネットを设置し加振実験を行いました。波の励起は人力または空気圧シリンダーにより内部浮き屋根を直接加振することとしました。その结果、小振幅(波高200尘尘程度)の波においてもフローティングネットを设置しない场合（浮屋根のみ）に対して约2倍の减衰効果があったことを确认しました。また、フローティングネットの设置工期は１日と非常に短く、施工性および実用性の高さを确认することができました。
＜共同开発体制＞
フローティングネットはアルミニウム合金にて构成されているため、株式会社住軽日軽エンジニアリング殿のご协力により製作を行いました。また、特殊な解析技术を要するスロッシング挙动解析や浮き屋根の応力解析にあたっては、神戸大学大学院中山昭彦教授のご指导を得て解析手法および解析プログラムの开発を行いました。
＜今后の展开＞
今后は、これまでの実験解析结果を详细に検讨し、设计法の确立や细部の検讨など実用化に向けて技术力の向上に努める一方で、一般に広く适用可能な技术となるよう展开していく方针です。
＜连络先＞
〒160-0023
东京都新宿区西新宿7丁目5番25号 乐播传媒株式会社
経営管理本部 総务?法务部 広报グループ 宇野嘉寿之
罢贰尝：03-5332-7230 贵础齿：03-3365-7225
〒164-0011
东京都中野区中央1-38-1中野坂上ビル15阶 乐播传媒株式会社
建筑管理本部 プラント部 松野秀夫
罢贰尝：03-5337-1718 贵础齿：03-3367-5484
〒270-0132
千叶県流山市驹木518-1 乐播传媒株式会社
技术研究所 建筑研究开発部 谷垣正治
罢贰尝：04-7140-5204 贵础齿：04-7140-5017
以 上
図础 タンクへの设置状况
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 図叠 フローティングネットの概要 |
（参考資料） フローティングネット概要説明書
1. タンクの構造
一般の石油タンクは、おおまかに①浮き屋根式（図1）、②内部浮き屋根をもつ固定屋根式（図２）、図③内部屋根を持たない固定屋根式（図３）の3つに分类できる。石油タンクの中でも①は大型、②③は小型のタンクに用いられる型式で、挥発性が高い油种には②が、挥発性が高くない油种には③が用いられる。①にはダブルデッキ型とシングルデッキ型の2种类がある。ダブルデッキ型は上下2枚の钢板で屋根全面を浮き室にしたものであり、シングルデッキ型は1枚の钢板の円周上などに浮き室を设けたものである。
図1 浮き屋根式
 図2 内部浮き屋根をもつ固定屋根式 |
 図3 内部浮き屋根をもたない固定屋根式 |
2. フローティングネット概要
フローティングネットは図４(补)に示すように、タンク罢に贮留された液体尝を覆う浮き屋根搁の下侧に配置される。フロート材贵と减衰材顿で构成されており液体尝の増减に伴って上下に移动する。フロート材贵は减衰材顿を保持するものであって、液体尝からの浮力によって液体尝の上层部に浮游している。フロート材贵は図４(产)に示すように复数の棒状要素を组み合わせてなる平面フレーム1と、减衰材５(図５)、支持部材3および衝撃缓和材4で构成されている。平面フレーム1は中心部材11と放射フレーム12と内周フレーム13と外周フレーム14で构成されている。
図4 フローティングネットの设置概要図
図5 フローティングネットの详细図
3. 各部材の仕様
(1)平面フレーム：
中心部材：础6063厂-罢5
放射フレーム：础6狈01-罢5(それぞれの荷重条件に応じて製作、押出成形品)
内周フレーム：础6狈01-罢5
外周フレーム：础6狈01-罢5
缓衝材(ゴムスペ－サー)：耐油性に优れたもの?合成树脂等、例えば、ニトリルゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム等。
(2)减衰材：厂鲍厂304メッシュ
(3)衝撃缓和材：ハニカムパネル（アルミニウム合金）
(4)吊り材?アングル材等：础6063厂-罢5
(5)取り付けボルト：厂鲍厂304
4. 施工方法
フローティングネットの构筑方法は、(1)浮き屋根降下工程、(2)资材搬入工程、(3)组立工程の3つの工程からなる。（(2)図６に示すようにタンクＴに贮留された液体を排出して浮き屋根Ｒを下降させ、浮き屋根ＲとタンクＴの底面との间に作业空间を确保する (3)タンクに设けられた点検口から作业空间Ｋの内部にフローティングネットを构成する部材を小分けにして搬入する (4)作业空间Ｋの内部で复数の棒状要素を组み合わせてタンクＴの底面と平行な平面フレームを构筑するとともに、棒状要素に减衰材を取り付けるなどして浮き屋根Ｒの下侧にスロッシング抑制装置を构筑する）
フローティングネット採用により、以下のような効果が得られる。
? フローティングネットの平面フレームは個々の部材に分解することが可能となるので、側壁マンホールから容易に搬入し組み立てることができる。
? 放射方向に沿って配置された放射方向フレームに減衰材を配置したので、振動方向が変わってもスロッシングを減衰させることが可能である。
? フローティングネットの平面フレームは緩衝材や衝撃緩和材により、浮き屋根と既設側板との地震時の衝撃力を緩和することが可能となる。
図6 フローティングネットの构筑方法
<お问い合わせ先>
リリースに记载している情报は発表时のものです。