JPH0718689A - 接触圧調整機能を有する滑動免震式海洋構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 重力式構造物としての安定を保ちつつ、２重
底版構造部分の接触圧調整機能により、環境荷重や地盤
条件に応じて適切な滑動抵抗を与え、所定以上の水平外
力に対して接触面での滑動を許容する安全性に優れた滑
動免震式海洋構造物を提供する。 【構成】 重力式海洋構造物の底版部分を本体側底版３
とそれを支持する基礎側底版２とに分離する。基礎側底
版２と本体側底版３間の外周をＯリング５９などでシー
ルし、基礎側底版２と本体側底版３の接触面の間隙と定
水位枡５１とを配管により連結する。定水位枡５１の水
位により接触圧を調整することで、適切な滑動抵抗が得
られるようにし、生起頻度の高い波、潮流、風に対して
は、滑動抵抗により重力式構造物の安定性を保ち、設計
地震以上の水平外力に対しては、基礎側底版２と本体側
底版３の接触面での滑動を許容する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はドライドックなどで建造
し、曳航後、沈設して、据付けを行う海洋構造物に適用
されるものである。具体的な構造物の例としては、海洋
石油開発プラットフォーム、海洋レジャー施設、発電・
メタノール・パルプなどの産業用プラントバージなどが
挙げられる。

【０００２】

【従来の技術】海洋石油開発用プラットフォームなど、
海洋構造物の一般的な建設方法は以下の手順からなる。

【０００３】 ドライドック内で構造物本体を建造す
る。

【０００４】 ドライドックに注水して構造物本体を
浮遊状態として、設備を艤装する。

【０００５】 浮遊状態の構造物を現地へ曳航する。

【０００６】 構造物を沈設し、据付ける。

【０００７】 波、潮流、風、地震、氷圧力などの水
平外力に対し、滑動しないよう注水した後、砂バラスト
の投入、コンクリートバラストの打設などにより、重量
を付加して滑動抵抗を増す。

【０００８】なお、手順はドライドック内で行う場合
もある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述のような重力式海
洋構造物を、日本など地震域の沿岸または沖合いの海に
建設しようとする場合、以下のような問題がある。

【００１０】(a) 従来の方法では、地震に対し滑動しな
いよう重量を付加するため、地震慣性力が増し、十分な
滑動の安全率を確保することが難しい。

【００１１】(b) 海洋構造物は陸上構造物に比べ、浮力
を受けており、さらに地震時には、まわりの海水による
動水圧も受けることになり、滑動の安全率を確保するこ
とが容易でない。

【００１２】(c) 海底地盤が軟弱である場合、地盤改良
など工費が嵩むばかりでなく、重力式の海洋構造物の建
設が不可能となる場合もある。

【００１３】上述のような問題を解決する手段として、
海洋構造物の底版部分を基礎側底版と本体側底版とに分
離し、所定以上の水平外力に対し、基礎側底版と本体側
底版との接触面での滑動を許容する構造が考えられる。
しかし、その場合にも以下のような問題がある。

【００１４】(1) 軟弱地盤においては、基礎側底版と地
盤の間で滑ったり、または地盤が破壊する恐れがある。

【００１５】(2) 水深または地震、波などの環境荷重の
異なる地点に移設した場合、適当な滑動抵抗が得られな
い恐れがある。

【００１６】(3) 据付け時、本体に基礎側底版を一体化
して曳航する際、緊結する装置を必要とする。

【００１７】(4) 移設する際、基礎側底版は海底に置き
去りになり、回収が難しい。

【００１８】(5) 水深が深い地点へ移設する場合、調整
する機能を要する。

【００１９】本発明は海洋構造物の底版を２重底版構造
とした場合の上述のような問題点を解決することを目的
としたものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の滑動免震式海洋
構造物は、重力式海洋構造物において、例えば次のよう
な基準により設計される。

【００２１】(1) バラストを含めた構造物の重量を軽量
化する。ただし、生起頻度の高い波、潮流、風に対して
は、重力による滑動抵抗で滑動しない程度とする。

【００２２】(2) 設計地震（構造物の応力度が降伏点以
下または短期許容応力度以下となるよう設計される対象
の地震）に対しては、滑動を許す。

【００２３】(3) 事故荷重（歴史的にまた地質学的に考
え得る最大級の地震または船舶の衝突などの荷重）に対
しては、滑動を許すと同時に、構造物は致命的破壊に到
らないように設計する。

【００２４】以上を可能とするため、本発明では構造物
の基礎底版部を２重底版構造として、２つの底版間で滑
動し、滑動抵抗をコントロールするようにする。

【００２５】すなわち、重力式海洋構造物の底版部分を
本体側底版とそれを支持する基礎側底版とに分離し、上
述の設計地震など所定以上の水平外力に対しては、基礎
側底版と本体側底版との接触面での滑動を許容するよう
構成する。

【００２６】この基礎側底版と本体側底版との接触面
は、金属、プラスチック、タイル、石材、セメントモル
タル、コンクリートなどの平滑に仕上げられた面とする
ことにより、滑動抵抗係数を把握し、滑動挙動の予測解
析を容易にすることができる。

【００２７】また、例えば上述した事故荷重に対して
は、基礎側底版の周辺部に立上り壁を設け、構造物本体
との間に所定の間隙を形成し、必要に応じゴムまたは木
材などからなる防衝装置を設けるなどの手段と、立上り
壁の構造的強度を本体側より弱く設計することにより、
仮に局部的な破壊があっても、滑動する構造物本体の変
位をある程度拘束し、地震エネルギーを吸収することに
より、本体側の致命的破壊を防ぐ構造が考えられる。

【００２８】本発明では、このような２重底版構造の免
震式海洋構造物において、さらに前項で述べた課題を解
決するため、基礎側底版と本体側底版間の外周をＯリン
グなどによりシールし、接触面の間隙部に配管を経由し
て、水圧をかけることにより接触圧を任意に調整するよ
う構成した。

【００２９】接触面間の水圧の調整は、配管を行い、間
隙部の水圧を一定に保つ定水位枡に接続するなどして構
成した接触圧調整装置により行うことができる。

【００３０】定水位枡は上下移動可能とすることによ
り、接触面間の水圧を０から外水位による水圧以上ま
で、任意に調整することができ、接触圧を変えることに
より滑動抵抗を調整したり、曳航などの際の２重底版の
一体化を図ることができる。

【００３１】

【実施例】次に、図示した実施例について説明する。

【００３２】図２および図３は一実施例として、海洋石
油開発プラットフォームに本発明における２重底版構造
を適用した場合を示したものである。

【００３３】図に示すように中空の構造物本体１の下部
底版部分が、本体側底版３とそれを支持する基礎側底版
２とに分離されている。

【００３４】構造物本体１は中央にドライ区画４を有
し、ドライ区画４の外側に水バラスト５および砂バラス
ト６を注入または投入し、重力式構造物として波、潮
流、風や中小の地震に対し、滑動しないようになってい
る。また、構造物本体１上には、居住施設、作業設備な
どの上載設備７が構築されている。

【００３５】図３は底版部分の詳細を示したもので、基
礎側底版２と本体側底版３との接触面には、それぞれス
テンレス鋼板あるいはテフロン加工鋼板などからなる基
礎側ベースプレート２ａと本体側滑動プレート３ａがコ
ンクリート表面に一体化されており、プラットフォーム
に所定以上の水平外力、例えば前述した設計地震が作用
した場合、構造物本体１が基礎側底版２に対し、滑動す
るようになっている。

【００３６】また、本実施例において、基礎側底版２の
周辺部には、下向きの基礎スカート部８と、上向きの立
上り壁９とが形成されている。基礎スカート部８は海底
面１０内に貫入され、基礎側底版２を海底面１０に対し
定着させている。

【００３７】立上り壁９は設計地震あるいは事故荷重な
どにより、構造物本体１が滑動した場合の滑動を制限す
るものであり、構造物本体１側の対向面には遊びδをお
いて防衝装置１１が設けられている。本実施例における
防衝装置１１は合成ゴムなどからなる円筒形ゴム防舷材
などを利用したものである。

【００３８】設計地震に対しては遊びδの範囲で滑動
し、防衝装置１１は働かない。すなわち、防衝装置１１
は事故荷重または破壊的地震にのみ有効に作動し、運動
エネルギーの一部を吸収する。

【００３９】防衝装置１１の保護のため、構造物本体１
と立上り壁９間の間隙には、例えば発泡スチロールなど
滑動を拘束しない充填材１２が充填され、その上面には
異物侵入防止のためのシール材１３が取付けられてい
る。

【００４０】また、図中、符号１４は曳航時などに基礎
側底版２を構造物本体１に緊結するためのテンションボ
ルトであり、１５，１５ａは後からテンションボルト１
４を撤去する場合などに利用する監査廊である。本発明
では接触面の間隙部における水圧を調整することによ
り、基礎側底版２と本体側底版３を一体化することがで
きるので、これらは必ずしも必要としないが、併用する
こともできる。

【００４１】図１は本発明における水圧による接触圧調
整機構の実施例を示したもので、構造物本体１内部に、
定水位枡５１を設置し、ヘッダーパイプ５２を通し、基
礎側底版２と本体側底版３の接触部に働く水圧をコント
ロールするようにしたものである。その結果として、接
触部に働く滑動抵抗をコントロールし、構造物本体１が
所定の設計地震で滑動するようにすることができる。

【００４２】定水位枡５１は構造物本体１のシャフト部
分のドライ区画４内に設置され、漏水分を給水ポンプ５
３により、給水管５４を通じて、定水位枡５１に間欠的
に補給し、定水位枡５１の水位を保つとともに、堰５５
を越えた水を排水ピット５６に送り、排水ポンプ５７に
より、排水管５８を通じて、海へ戻す構造になってい
る。

【００４３】また、給水ライザー管５４ａ、定水圧ライ
ザー管５２ｂ、および排水ライザー管５８ａに可撓また
は伸縮可能な管を使用することにより、定水位枡５１は
上下移動可能となり、任意の定水位を確保できる構造と
なっている。また、基礎側底版２と本体側底版３の接触
部の周辺部には、シール材としてＯリング５９が装着さ
れている。

【００４４】以下、接触圧調整機能について説明する。

【００４５】 定水位枡５１の水位を外水位より低く
すると、接触面間の水は定水圧管５２ａ、ヘッダーパイ
プ５２および定水圧ライザー管５２ｂを通じ、定水位枡
５１へ絞り出される。Ｏリング５９から漏水があって
も、定水位枡５１から自然流出することにより、接触面
間の水圧は一定に保たれる。

【００４６】 定水位枡５１の水位を外水位より高く
すると、定水圧ライザー管５２ｂ、ヘッダーパイプ５２
および定水圧管５２ａを通じ、接触面間に水圧が加えら
れる。Ｏリング５９から漏水がある場合は、定水位枡５
１の水位を一定に保つため、ポンプ５３により水を補給
する。

【００４７】 据付け時および移設時には、接触面間
の水圧を小さくすることにより、基礎側底版２は外水圧
により、本体側底版３に密着する。通常、この圧力は基
礎側底版２の自重を支える他、本体側底版３と一体化す
るのに十分な圧力が得られる。

【００４８】 定水位枡５１を適当な高さに保つこと
により、底版接触面間には任意な圧力を働かせることが
でき、結果的に滑動抵抗を任意に調整できる。

【００４９】

【発明の効果】

(1) 生起頻度の高い波、潮流、風に対しては、重力式構
造物としての滑動抵抗により、構造物の安定性を保つこ
とができる。

【００５０】(2) 設計地震以上の水平外力に対しては、
海洋構造物本体が基礎側底版上を滑動することにより、
地震エネルギーを吸収し、免震効果を発揮する。また、
その場合も重力式構造物としての鉛直方向における安定
性は保たれる。

【００５１】(3) 事故荷重に対しては、滑動により運動
エネルギーを吸収すると同時に、基礎側底版の周辺部に
立上り壁を設けるなどして、防衝装置あるいは立上り壁
の変形によるひずみエネルギーの形で、運動エネルギー
を吸収し、海洋構造物本体にとって有害な変位を起こさ
ないようにすると同時に本体にとって致命的な破壊を防
ぐことができる。

【００５２】(4) 接触面の間隙の水圧を調整することに
より、任意の滑動抵抗を得ることができ、水深または地
震、波などの環境荷重の異なる地点や地盤条件の異なる
地点に移設した場合にも、適切な滑動抵抗が得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における要部の構造を示す鉛直
断面図である。

【図２】滑動免震式海洋構造物をプラットフォームに適
用した場合の一実施例を示す鉛直断面図である。

【図３】図２に対応する要部の拡大図である。

【符号の説明】

１…構造物本体、２…基礎側底版、２ａ…基礎側ベース
プレート、３…本体側底版、３ａ…本体側滑動プレー
ト、４…ドライ区画、５…水バラスト、６…砂バラス
ト、７…上載設備、８…基礎スカート部、９…立上り
壁、１０…海底面、１１…防衝装置、１２…充填材、１
３…シール材、１４…テンションボルト、１５，１５ａ
…監査廊、５１…定水位枡、５２…ヘッダーパイプ、５
２ａ…定水圧管、５２ｂ…定水圧ライザー管、５３…給
水ポンプ、５４…給水管、５４ａ…給水ライザー管、５
５…堰、５６…排水ピット、５７…排水ポンプ、５８…
排水管、５８ａ…排水ライザー管、５９…Ｏリング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 海底面上に設置される重力式海洋構造物
   において、前記海洋構造物の底版部分を本体側底版と前
   記本体側底版を支持する基礎側底版とに分離し、前記基
   礎側底版と本体側底版間の外周をシールし、前記基礎側
   底版と本体側底版の接触面の間隙に水圧をかけることに
   より、接触圧を任意に調整し、所定以上の水平外力に対
   して、前記基礎側底版と本体側底版の接触面での滑動を
   許容し、それ以下の水平外力に対しては滑動しないよう
   構成したことを特徴とする接触圧調整機能を有する滑動
   免震式海洋構造物。
2. 【請求項２】 前記接触面の間隙と前記海洋構造物内に
   設置した定水位枡とを配管により連結し、定水位枡の水
   位により、接触圧を任意に調整し得るよう構成した請求
   項１記載の接触圧調整機能を有する滑動免震式海洋構造
   物。