JP2021167529A

JP2021167529A - 波力低減構造

Info

Publication number: JP2021167529A
Application number: JP2020071082A
Authority: JP
Inventors: 隆英本田; Takahide Honda; 幸伸織田; Yukinobu Oda
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2020-04-10
Filing date: 2020-04-10
Publication date: 2021-10-21

Abstract

【課題】限られた用地内において効果的に衝撃波力を低減することが可能な波力低減構造を提案する。【解決手段】防潮壁１の海側面４に沿って形成された波力低減構造２である。波力低減構造２は、防潮壁１の海側面４に間隔をあけて、海側面４から突出するように並設された複数の突出部材３を備えている。突出部材３は、直方体状で、津波Ｗの流れの向きに向かって海側面４から延設されている。さらに、突出部材３同士の間隔は等間隔である。【選択図】図２

Description

本発明は、衝撃波力を低減するための波力低減構造に関する。

津波発生時に構造物に作用する津波波力には、津波衝突時の衝撃波力と水位増大時の持続波力とがある。このうち衝撃波力は、作用時間は短いものの、波力の絶対値が持続波力よりも大きくなることがある。そのため、防潮壁等の海岸構造物に対し、衝撃波力に対する十分な耐力を要求される場合がある。一方、衝撃波力に応じて海岸構造物を設計すると、海岸構造物の規模が大きくなり、コストも増加する。
そのため、特許文献１には、陸地に形成された対象構造物に作用する衝撃波力を低減する波力低減構造として、対象構造物の海側に堤防を設けるとともに、対象構造物と堤防との間に複数の耐波力構造物を設けたものが開示されている。
ところが、特許文献１の波力低減構造は、堤防と離れた位置に設けられた構造物に作用する波力を低減する構造であるため、例えば臨海工場のように、複数の構造物が隣接して配置されている場合には、対象構造物の海側に複数の耐波力構造物を配置する用地を確保できない場合がある。

特開２０１３−７６３０３号公報

本発明は、限られた用地内においても効果的に衝撃波力を低減することが可能な波力低減構造を提案することを課題とする。

このような課題を解決する本発明の波力低減構造は、構造物の海側面に沿って形成された波力低減構造であって、前記海側面に間隔をあけて、前記海側面から突出するように並設された複数の突出部材を備えている。
かかる波力低減構造によれば、構造物の側面（海側面）から複数の突出部材が間隔をあけて突出しているため、津波が構造物に衝突する際の打ち上げが分散されて、打ち上げ水塊の落下時に生じる津波波力が低減される。その結果、構造物への衝突波力が低減される。また、突出部材は、構造物の海側面に沿って形成されているため、構造物の海側に大きな用地を確保できない場合であっても形成することができる。また、波力低減構造は、比較的簡易な構造なため、施工が容易で、かつ、特別なメンテナンスも必要としない。その結果、施工から維持管理に要するコストの低減化を図ることができる。
なお、前記突出部材は直方体状であるのが望ましい。突出部材をシンプルな形状にすることで、施工時の手間を少なくすることができる。
また、前記突出部材が、津波の流れの向きに向かって前記海側面から延設されていれば、より効果的に衝撃波を低減することができる。このとき、前記突出部材同士の間隔は、等間隔であるのが望ましい。

本発明の波力低減構造は、限られた用地内に形成することが可能で、かつ、津波等の衝撃波力を効果的に低減することができる。そのため、構造物の大規模化を抑制し、ひいてはコスト低減化を図ることができる。

津波波力の時系列特性の例を示すグラフである。本実施形態に係る波力低減構造を示す斜視図である。実験装置の概要を示す実験断面図である。実験時の波力低減構造を示す斜視図である。比較例における実験状況を示す写真であって（ａ）は打ち上げ時、（ｂ）は打ち上げ水塊着水時である。実施例における実験状況を示す写真であって（ａ）は打ち上げ時、（ｂ）は打ち上げ水塊着水時である。突出部材の長さの違いによる衝撃波力の低減効果を示すグラフである。

本実施形態では、津波等による被害を低減するための波力低減構造２について説明する。構造物（防潮壁１等）に作用する津波波力は、津波衝撃時の衝撃波力と浸水深増大時の持続波力に大別される。図１は、津波波力の時系列特性の例を示すグラフである。図１に示すように、衝撃波力は構造物に作用する時間が短いものの、津波波力の絶対値が持続波力よりも大きくなる場合がある。そのため、本実施形態では、衝撃波力に耐え得るように防潮壁１に突出部材３を形成するものとする。図２は、本実施形態の波力低減構造２を示す斜視図である。防潮壁１は、壁面が海岸を臨むように海岸線の陸地（例えば、護岸７）に形成されている。すなわち、防潮壁１は、津波Ｗの流れに対して交差するように立設されている。なお、図２中のＷＬは通常時の水位を示している。水位ＷＬは護岸７の地上面（上面）よりも下方に位置している。防潮壁１の海側の側面（海側面４）には、壁面に沿って波力低減構造２が形成されている。

波力低減構造２は、護岸７に設けられた防潮壁１の海側面（壁面）４から海側に向かって突出するように形成された複数の突出部材３からなる。本実施形態の突出部材３は、直方体状である。なお、突出部材３の形状は限定されるものではなく、例えば、平面視で四角形以外の多角形断面であってもよい。また、突出部材３は、必ずしも全て同じ形状である必要はなく、位置に応じて異なる形状や大きさの突出部材３が形成されていてもよい。
本実施形態の突出部材３は、津波Ｗの流れの向きに向かって延びるように、防潮壁１の側面４から突出している。ここで、津波Ｗの向きは、設計時に想定する物であり、実際の流れの向きとは必ずしも一致しない。なお、突出部材３の向きは限定されるものではなく、例えば、防潮壁１の海側面４に対して直交するように突出部材３を形成してもよいし、防潮壁１の海側面４に対して傾斜した状態で突出部材３を形成してもよい。
突出部材３は、防潮壁１の海側面４の下部において、横方向（津波Ｗの流れと交差する方向）に所定の間隔をあけて複数形成されている。なお、突出部材３同士の間隔は等間隔に限定されるものではなく、例えば、位置に応じて間隔を変化させてもよい。また、突出部材３同士の間隔は適宜決定する。
突出部材３は、防潮壁１の海側面４に当接するように形成された部材であってもよいし、防潮壁１の海側面４から突出するように防潮壁１と一体に形成された部材であってもよい。また、突出部材３は、プレキャスト部材を防潮壁１の海側面４に沿って配設することにより形成してもよい。また、突出部材３と防潮壁１の海側面４との間に隙間が形成されていてもよい。

本実施形態の防潮壁１は、海側面（海側の壁面）４に沿って波力低減構造２が形成されている。波力低減構造２は、複数の突出部材３が間隔をあけて突設された構造であるため、防潮壁１に衝突する波を分散させる（波の衝突のタイミングに時間差を生じさせる）。そのため、津波Ｗなどの大きな波が防潮壁１に衝突する際の打ち上げが分散され、その結果、打ち上げられた水塊の落下時に生じる津波波力が低減される。
また、波力低減構造２は、直方体状の突出部材３を形成するだけで構築できるため、既設の防潮壁１（構造物）に対して追加設置することも可能である。すなわち、既設の防潮壁１に対しても、簡易な施工により、津波Ｗ等に対する安全性を向上させることができる。また、特別なメンテナンスを要しないため、維持管理も容易である。その結果、施工から維持管理に要するコストの低減化を図ることができる。
また、突出部材３は、防潮壁１の海側面４に沿って形成されているため、防潮壁１の周りに大きな用地を確保できない場合であっても形成することができる。

次に、本実施形態の波力低減構造２について実施した実験結果について説明する。図３に本実験の概要を示す。本実験では、図３に示すように、津波造波装置５により発生させた津波Ｗを防潮壁１に衝突させた際の状況を確認した。なお、図３中のＷＬは水位を示している。実験は、縮尺を１／３０と想定して、水深４５０ｍｍの水槽６内において、津波造波装置５から１９．４５ｍの位置に防潮壁１を形成した。津波造波装置５から１９．２０ｍの位置に護岸７が形成されており、防潮壁１は護岸７上に形成した。護岸７は、上面の高さが水位ＷＬよりも２７ｍｍ高くなるようにした。また、護岸７の前面（津波造波装置５側の面）から１１．２５ｍの区間には、１／１００の傾斜区間が形成されている。傾斜区間における水深は、２８８ｍｍ〜１３７ｍｍである。傾斜区間の津波造波装置５側は、水槽６の底面に擦りついている。本実験では、実施例として防潮壁１の津波造波装置５側の壁面（海側面４）に波力低減構造２が形成されている場合と、比較例として無対策の防潮壁１の場合についてそれぞれ実験を行った。図４に本実験の波力低減構造２の概要を示す。図４に示すように、波力低減構造２は、高さ２００ｍｍ、壁面からの突出長２０ｍｍ、幅５０ｍｍの突出部材３を、５０ｍｍ間隔で配設した。

本実験では、沖合での津波高を３ｍ、防潮壁１前面での浸水深７．５ｍ（防潮壁無しの通過波浸水深η＝２．２ｍ）になる津波を想定し、津波造波装置５により津波Ｗを発生させた際に防潮壁１に作用する津波波力を測定した。
図５に比較例の実験状況、図６に実施例の実験状況を示す。なお、図５，６の（ａ）は津波打ち上げ時の状況、（ｂ）は打ち上げ水塊着水状況である。
実験の結果、比較例（無対策時）では、津波が防潮壁１に衝突した後、図５（ａ）に示すように水塊が一様に打ち上がり、図５（ｂ）に示すように打ち上がった水塊の着水時に顕著な飛沫が発生した。そして、防潮壁１に作用した衝撃波力は、約３８０ｋＮ／ｍであった。一方、実施例では、波力低減構造２によって津波Ｗの衝突面が前後にズレる（衝突のタイミングに時間差が生じる）ため、図６（ａ）に示すように津波Ｗの打ち上がりおよび落水が分散し、図６（ｂ）に示すように打ち上がり水塊着水時の飛沫は比較例に比べて減少した。また、防潮壁１に作用した衝撃波力は約１８０ｋＮ／ｍとなり、波力低減構造２を設置することで衝撃波力を半減させることができた。

次に、突出部材３の長さ（膨張壁１の壁面からの突出長）Ｌを変化させた場合の衝撃波力の低減効果を測定した。長さＬは、１０ｍｍ、２０ｍｍ、４０ｍｍ（Ｌ／η＝０．１４、０．２７、０．５５）とした。図７に本実験の各ケースの衝撃波力Ｆを無対策時の衝撃波力Ｆ_０で無限化した値（衝撃波力の低減率Ｆ／Ｆ_０）と、突出部材３の長さＬを通過波浸水深ηで無限化した値（Ｌ／η）との関係を示す。
図７に示すように、波力低減構造２（複数の突出部材３）を防潮壁１の海側面４に設置することで、無対策時（Ｌ／η＝０）に比べて衝撃波力を低減することができることが確認できた。また、突出部材３の長さを２０ｍｍ以上にすることで、衝撃波力を半分程度に低減できることが確認できた。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
前記実施形態では、構造物が防潮壁１である場合について説明したが、構造物は防潮壁１に限定されるものではない。

１防潮壁
２波力低減構造
３突出部材
４側面
５津波造波装置
６水槽
７護岸
Ｗ津波

Claims

構造物の海側面に沿って形成された波力低減構造であって、
前記海側面に間隔をあけて、前記海側面から突出するように並設された複数の突出部材を備えていることを特徴とする、波力低減構造。
前記突出部材は、直方体状であることを特徴とする、請求項１に記載の波力低減構造。
前記突出部材は、津波の流れの向きに向かって前記海側面から延設されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の波力低減構造。
前記突出部材同士の間隔が、等間隔であることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の波力低減構造。