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製造プラント施設 大規模地震津波に備えるための構造解析技術

特集 製造プラント施設 大規模地震・津波に備えるための構造解析技術

東日本大震災におけるプラント施設の被害実態調査結果が速報として4月26日に消防研究センターのホームページに公表されました。 (NRIFD | 総務省消防庁消防大学校 消防研究センター 2. 1) コンビナート被害 (平成23年4月26日報告) )

調査の結果によると、被害の状況は以下の3つに大別されます。

  • 津波被害
  • 短周期地震動による被害
  • 長周期地震(スロッシング)による被害

プラント施設の被災は、揺れや液状化によるパイプラインの損壊や支柱の座屈、津波によるタンクの流出など様々なものが挙げられますが、それらによって、時として大規模火災などを引き起こします。

プラント施設の火災の特徴として、発生した火災が他の危険物に延焼し、広範囲に被害が及ぶ危険性がある上、可燃性ガスが地震で漏えいし、地震の影響で配管が損傷するなどの原因によりガスの噴出が止められないケースでは、なかなか消化ができないなどの問題も抱えており、東日本大震災で被災した施設の火災は、燃え尽きるまで10日かかったという報告もあります。

そして一度被災すると、地域経済、日本経済へ与える影響ははかり知れません。

大規模地震や津波の引き起こすこれらの問題に対し、弊社では様々な解析技術とノウハウを総合的に活用したコンサルティングサービス「製造プラント施設、大規模地震・津波に備えるための構造解析技術」をご提供いたします。

1.津波 波力等に対する構造健全性評価

津波の波高/遡上の評価から、津波波力等に対する構造物の健全性評価までを総合的に、ご提供いたします。

津波の高さ

津波の高さ

津波の遡上

津波の遡上

タンクの損傷評価 座屈/大変形:複合非線形(動的)

タンクの損傷評価 座屈/大変形:複合非線形(動的)

検討のポイント

  • 津波波力による防油堤/防潮堤の検討
  • 津波波力によるタンクの滑動/浮き上がり/転倒の検討
  • 津波漂流物による防油堤やタンク本体の損傷を考慮
  • 流体-構造物連成解析(構造物の変形と流れの相互作用を考慮)
  • 海水部分をナビエストークス流体要素で評価
  • ADINAプログラムを適用

2.大規模地震に対するプラント施設の耐震検討

十勝沖地震で被害の発生したいわゆる“長周期地震動”に対する屋外タンクの耐震性能評価(スロッシング)を、検討内容に応じて最適な手法(3次元FEM解析、粒子法など)を用いて、ご提供いたします。

また、揺れや液状化に対する施設全体~配管(パイプライン)等構造物の損傷に対する耐震検討を行います。

2.1 スロッシングに対する浮き屋根/タンク本体の耐震検討

液面変形モード

液面変形モード

タンク壁面応力分布

タンク壁面応力分布

粒子法による検討

粒子法による検討

2.2 高圧ガス施設、配管の耐震検討

高圧ガス施設モデル

高圧ガス施設モデル

管路応力分布図

管路応力分布図

耐震検討のポイント

  • 流体と構造物の相互作用を考慮
  • 流体:ポテンシャル流体要素やナビエストークス流体要素
  • 浮き屋根のモデル化も可能
  • 液状化による反力低減、側方流動考慮
  • ADINARESP-T プログラムを適用

3.プラント施設における耐爆・耐火検討

弊社では、プラント建屋・各種タンク・格納容器/圧力容器など重要構造物を対象として、耐爆・耐火対策・耐爆設計コンサルタント・安全度評価などのサービスを提供しています。

爆風荷重時、壁やスラブの最大発生応力分布

爆風荷重時、壁やスラブの最大発生応力分布

爆風荷重時、柱梁の最大発生力分布

爆風荷重時、柱梁の最大発生力分布

耐爆・耐火検討のポイント

  • 爆発圧力を衝撃荷重として考慮
  • ADINA-Tを用いて非定常温度解析を行ったのち、ADINAを用いて温度データを読み込み、変形・応力解析を行う。
  • ADINAプログラムを適用

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