JPWO2014068649A1 - 建造物への津波波力低減装置 - Google Patents

Abstract

海洋での地震で津波が発生して、海洋沿岸の構造物や沿岸近傍の水上構造物に津波が到達した際、津波の波力で前記構造物が、変形、転倒、漂流、および漂流物の衝突による損傷、などを防止するため、本発明は、海洋沿岸若しくは海上に建てられた建造物への津波波力低減装置であって、地震によって遡上する津波の方向に対して前記建造物の上流側と下流側に導流ガイドを配置するとともに、前記導流ガイドは前記建造物の前記上流側と前記下流側で対称に配置され、かつ前記導流ガイドは前記建造物から所定間隔の隙間を有するようにしたものである。

Description

本発明は、海洋沿岸若しくは海上に建築された建造物への津波波力低減装置に関する。

海洋で発生した地震により津波が発生すると、津波が海洋沿岸の建造物や沿岸近傍の水上建造物に到達することがある。この津波は、「遡上時」および「引潮時」の双方において、津波の波力で前記建造物の変形、転倒、漂流、および漂流物の衝突による損傷、などの課題が発生する。

従来の前記建造物は、津波の「遡上時」への対応を想定したものであり、「引潮時」で水の流れが反転する状況が想定されていない。また従来の前記建造物では、津波が建造物へ到達した際の建造物前面（流入側の面）への動圧（水流による衝撃圧）を低減する対応が取られていた。

しかしながら、建造物全体が津波に浸水した際に、建造物の前後（流入側が「前」で、流出側が「後」）の水位差で生じる静水圧差から発生する流体力については考慮されていない。

この改善策として、例えば特開２００９−１３７４３号公報（特許文献１）がある。この特許文献１では、沿岸建造物等を船舶等の漂流物から防護するコンクリート系防護柱において、フレキシブルで変形性能の高い柱部材を設けることで漂流物に損傷を与えず、柱部材も倒壊せず、漂流物を捕捉できものである。これは、比較的簡単な構造で施工性の良い防護柱が構築でき、様々な大きさの漂流物をその損傷を抑制しつつ効果的に捕捉できるものである。

柱部材としては、ＵＦＣ等の高性能繊維補強コンクリートとアンボンドＰＣ鋼材を用いたＤ型中空プレキャストＰＣ柱を沿岸建造物の海側の基礎上に沿岸建造物に沿って所定の間隔をおいて一列または複数列で配置されている。また、Ｄ型の曲線部は海側に向くように設置し、曲げ剛性・曲げ耐力が小さく、変形性能の大きいＰＣ柱により、漂流物に損傷を与えることなく、防護柱も倒壊させることなく、漂流物を捕捉するものである。

また他の対策として、例えば特開昭５２−６１８１７号公報（特許文献２）がある。この特許文献２では、防波堤本体に作用するモーメントを効果的に低減するものである。そのため特許文献２では、港内と外海とを区別するように海岸部に設置された防波堤で湾内への波が侵入を防止するものにおいて、海水内に位置する外海に面する壁面に開口部を、また、海水より上部に位置する湾内に面する壁面に噴出口をそれぞれ形成したものである。これらの開口部と噴出口を管路間で連通させ、必要に応じて、開口部の前方に外海から開口部に向かって縮径するダクトを設けたものである。

特開２００９−１３７４３号公報 特開昭５２−６１８１７号公報

上記特許文献１と２では、津波の「引潮時」に水流方向が逆転する状況が考慮されていない。また双方の発明では、津波が建造物へ到達した際の建造物前面（流入側の面）への動圧（水流による衝撃圧）を低減することは可能であるが、建造物全体が津波に浸水した際に、建造物の前後（流入側が「前」で、流出側が「後」）の水位差で生じる静水圧差から発生する流体力を低減できない課題がある。

したがって、海洋において地震の発生によって発生した津波が海洋沿岸の建造物や沿岸近傍の水上建造物に津波が到達した際、津波の波力で前記建造物が、変形、転倒、漂流、および漂流物の衝突による損傷、などを防止する必要がある。

そこで本発明の目的は、津波が海洋沿岸の建造物や沿岸近傍の水上建造物に津波が到達した際、津波の波力で建造物が、変形、転倒、漂流することを防止できる建造物への津波波力低減装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、海洋沿岸若しくは海上に建てられた建造物への津波波力低減装置であって、地震によって遡上する津波の方向に対して前記建造物の上流側と下流側に導流ガイドを配置するとともに、前記導流ガイドは前記建造物の前記上流側と前記下流側で対称に配置され、かつ前記導流ガイドは前記建造物から所定間隔の隙間を有することを特徴とする。

本発明によれば、津波が海洋沿岸の建造物や沿岸近傍の水上建造物に津波が到達した際、津波の波力で建造物が、変形、転倒、漂流することを防止できる建造物への津波波力低減装置を提供できる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施例１に係る概略構成図である。 図１の側面図である。 下流側の導流ガイドがなかった場合の概略構成図である。 図３を上から見た上面図である。 図３の第１の導流ガイド２Ａの上流側に分流ガイドを取り付けた場合の上面図である。 本発明の実施例２に係る導流ガイドの上面図である。 本発明の実施例３に係る導流ガイドの上面図である。 本発明の実施例４に係る導流ガイドの上面図である。 図８の斜視図である。 本発明の実施例５に係る導流ガイドの上面図である。 本発明の実施例５に係る導流ガイドの上面図である。 本発明の実施例６に係る導流ガイドの上面図である。 本発明の実施例６に係る導流ガイドの上面図である。 建造物に対する水流の流れを説明するための図である。 図１４の建造物を上から見た図である。

さて、津波が建造物に対してどのようにして衝撃を与え、流出させてしまうかを図１４、図１５を使って考察する。

図１４は建造物に対する水流の流れを説明するための図である。

図１５は図１４の建造物を上から見た図である。

図１４、図１５において、津波２が矢印Ｐ方向から建造物１に対して押し寄せて来た場合を想定する。その場合、Ｗ１は津波２の水面形状となる。Ｈ２は津波２の水流方向（図の左から右、矢印Ｐ方向）に対する建造物１の前面１ａ側の水位である。Ｈ３は津波２の水流方向に対する建造物１の後面１ｂ側の水位である。３は建造物１の地面を示す。

図１４に示すように、建造物１の前面１ａと後面１ｂの水位差が発生するため、建造物１の前後で静水圧差が発生する。つまり、建造物１の前面１ａに衝突した津波２は建造物１の高さに匹敵するほど水位Ｈ２となって上昇する。その後、建造物１に衝突した津波２は図１５に示すように外広がりとなって拡散してしまう。

図１５において、津波２は建造物１の後面１ｂ側に回り込まないため、点線で示した水位Ｈ３の範囲は建造物１の半分の高さくらいまで低くなってしまう。一方、建造物１の前面１ａ側では点線で示した水位Ｈ２の範囲は水位が上昇する。したがって、建造物１の前面１ａと後面１ｂとに静水圧差が生じてしまう。

この静水圧差によって、建造物１は前面１ａ部分だけに局部的な水圧がかかってしまうため、建造物１は地面３から剥ぎ取られるようにして、押し流されてしまうことになる。

このことから、津波２による建造物１の流出を防止する一つの手段として、建造物１の後面１ｂにも前面１ａと同じような水圧をかけてやれば少なくとも局部的な水圧による建造物１への負荷は軽減されることになる。

そこで本発明の発明者らは、建造物１の周囲に津波２を建造物１の後面１ｂ側に案内するため導流ガイドを取り付けることを考えてものである。

ところで、津波の恐ろしい点は海側から陸上側への溯上は勿論であるが、陸側から海側への引潮である。そのため本発明の発明者らは導流ガイドを引潮にも対応できるよう配置した。

以下、本発明の一実施例を図にしたがって説明する。

海洋において地震の発生により津波が発生して、海洋沿岸の建造物や沿岸近傍の水上建造物に津波が到達したとする。本実施例ではこの津波の「遡上時」と「引潮時」の双方において、津波の波力で建造物が、変形、転倒、漂流、および漂流物の衝突による損傷などの防止を実現したので、以下に説明する。

図１は本発明の実施例１に係る概略構成図である。

図２は図１の側面図である。

図１、図２において、海洋沿岸には建造物１が形成されている。本実施例では例えば原油タンクなどの円筒形状の建造物としたが、この形状に限定されるものではない。

この建造物１に対して津波２が矢印Ｐ方向から押し寄せているとして、建造物１の周囲には第１の導流ガイド２Ａと第２の導流ガイド２Ｂが２枚ずつ設置されている。この第１と第２の導流ガイド２Ａ、２Ｂの面は津波２の遡上時および引潮時の水流方向とほぼ同じ方向を向いて設置されている。そして、この第１と第２の導流ガイド２Ａ、２Ｂは水流方向に対して、建造物１の前方および後方に「ハ」の字状に設けられている。

矢印Ｐ方向から押し寄せて来た津波２は建造物１と第１の導流ガイド２Ａとの間に形成された隙間１１ａを通った後、建造物１と第２の導流ガイド２Ｂとの間に形成された隙間１１ｂを通って流れる。そのため、建造物１の前面１ａに衝突した津波２は建造物１の後面１ｂ側に案内されることになり、建造物１に対する水圧が均一化され、前面１ａだけに集中した水圧が緩和される。

つまり、遡上する津波の方向に対して建造物１の上流側と下流側に導流ガイド２Ａ、２Ｂを配置するとともに、この導流ガイド２Ａ、２Ｂは建造物１の上流側と下流側で対称に配置され、かつ導流ガイド２Ａ、２Ｂは建造物１から所定間隔の隙間１１ａ、１１ｂを有する構成となっている。

ここで、本実施例では第１と第２の導流ガイド２Ａ、２Ｂは向き合う方向に配置したが、仮に第１の導流ガイド２Ａのみとした場合について図３、図４を用いて説明する。

図３は下流側の導流ガイドがなかった場合の概略構成図である。

図４は図３を上から見た上面図である。

図５は図３の第１の導流ガイド２Ａの上流側に分流ガイドを取り付けた場合の上面図である。

図３、図４、図５において、矢印Ｐ方向から押し寄せて来た津波２は建造物１と第１の導流ガイド２Ａとの間に形成された隙間１１ａを通過するが、第２の導流ガイド２Ｂがないため、図４に示すように津波２は外広がりに拡散してしまう。

したがって、図３に示すように実線の水面形状Ｗ２のように、建造物１の前面１ａ側の水位Ｈ４は図１４の水位Ｈ２とほとんど変化がない。更に図１４の水位Ｈ３よりは高いものの、建造物１の後面１ｂ側の水位はＨ５のように静水圧差が発生する。

ところが、図５に示したように第１の導流ガイド２Ａの上流側の分流ガイド４を設けると、図３では点線で示した水面形状Ｗ３のように水位はＨ６、Ｈ７のように清水圧差が緩和される。

このように本実施例によれば、第２の導流ガイド２Ｂが設けることで、建造物の後方へ回り込む水流を発生させることが可能となる。その結果、図３の水面形状Ｗ３のように、建造物１の前面１ａと後面１ｂとの水位差が小さくなり、静水圧差で建造物へ作用する流体力を低減することが実現される。

ところで、図２に示した水位Ｈ１は津波の想定水位を示したものである。想定水位とは、発生した地震に対し、この程度の津波が来るだろうと、国や大学の洋上の津波シミュレーションなどから推測する水位のことである。そのため、第１と第２の導流ガイド２Ａ、２Ｂは津波の想定水位よりも高いことが望ましい。

ただし、第１と第２の導流ガイド２Ａ、２Ｂを建造物１と同程度の高さにしても構わない。そうした場合、津波の想定水位が建造物を超えた場合でも、建造物の後方に水流が回り込む効果が得られる。そのため、建造物後方での圧力低下が防止され、建造物の前後圧力差で生じる流体力を低減することが可能となる。

なお、第１と第２の導流ガイド２Ａ、２Ｂは例えば、コンクリートや鉄筋で構成することが可能である。

以上のごとく本実施例によれば、津波の水流により発生する建造物への流体力が低減される効果を示したが、この効果に加えて、津波の「遡上時」と「引潮時」の双方に対応する効果が必要である。図１の実施例では、水流方向の前方と後方に、「ハ」の字状の構造物を向き合う方向で配置しているため、「遡上時」と「引潮時」の双方に対応することが可能となっている。

図６は本発明の実施例２に係る導流ガイドの上面図である。

図６において、実施例１では第１と第２の導流ガイドを別体に設けたが本実施例では第１と第２の導流ガイドを一体構造の「へ」字状の導流ガイド５としたものである。したがって、本実施例では導流ガイド５によって連続した隙間１１ａ、１１ｂが形成されることになる。

このようにすることで、より建造物１に沿った水流が形成される。その結果、建造物の後面１ｂ方向へ回り込む水流が得られ、建造物１の前面１ａへの水圧が低減される。

図７は本発明の実施例３に係る導流ガイドの上面図である。

図７において、実施例２では導流ガイドを平板の組み合わせ構造としたが、本実施例では、導流ガイド６をポール状構造体の集合体としたものである。したがって、本実施例では導流ガイド５によって連続した隙間１１ａ、１１ｂが形成されることになる。

この場合、ポール状構造体の間隔は、ポール状構造体の直径以下が望ましい。なお、ポール状構造体の形状は、図７のように円柱である必要はなく、例えば、矩形柱や三角柱など、他形状でも効果が得られる。

このようにすることで、より建造物１に沿った水流が形成される。その結果、建造物の後面１ｂ方向へ回り込む水流が得られ、建造物１の前面１ａへの水圧が低減される。

図８は本発明の実施例４に係る導流ガイドの上面図である。

図９は図８の斜視図である。

図８、図９において、実施例１〜実施例４では、建造物１に対して「ハ」或いは「へ」の字状の導流ガイドとしたが、本実施例ではトンネル形状による導流通路となったトンネル状構造体７としたものである。このトンネル状構造体７の入口８と出口９の断面積は同じにした。したがって、本実施例では導流ガイド５によって連続した隙間１１ａ、１１ｂが形成されることになる。

図９において、本実施例ではトンネル状構造体７を数個、高さ方向に積み上げた構造となっている。なお、このトンネル状構造体７は、図９のように円筒状である必要はなく、断面形状は円形以外にも矩形や楕円など、他の形状を取ることが可能である。

また、本実施例では、トンネル状構造体７の前方および後方の入口８と出口９の面積が等しくなっている。これにより津波の「遡上時」と「引潮時」の双方に対応することが可能である。

このようにすることで、より建造物１に沿った水流が形成される。その結果、建造物の後面１ｂ方向へ回り込む水流が得られ、建造物１の前面１ａへの水圧が低減される。

図１０は本発明の実施例５に係る導流ガイドの上面図である。

図１１は図１０の導流ガイドを複数のポール形状構造体に置き換えた上面図である。

図１０、図１１において、本実施例では、建造物１の前面１ａ部分と後面１ｂ部分の双方に三角柱状の分流ガイド１０を設けたものである。この分流ガイド１０により、水流が建造物１に衝突する際の動圧（衝撃力）を低減することが可能である。

その結果、建造物１の前面１ａと後面１ｂは図３の水位のＨ６とＨ７との差がＷ２よりも更に小さくなって、建造物１に作用する静圧差が小さくなり、流体力を低減することが可能となる。

また図１１は、図１０の導流ガイド２Ａと２Ｂおよび分流ガイド１０を、図７に示したポール状構造体６による導流ガイドとポール状構造体による分流ガイド１２としたものである。なお、ポール状構造体は前記の導流ガイドと分流ガイドの一部のみをポール状構造体とした場合でも効果が得られる。

ところで、図１０および図１１の実施例では、建造物の周囲を導流ガイドと分流ガイドが囲む配置となっている。そのため、津波と伴に流入する浮遊物などが建造物１に衝突するのを防ぐことが出来る。さらに、万が一、建造物１が津波により押し流されそうになった場合でも、導流ガイドと分流ガイドが支えとなって建造物１が押し流されるのを防ぐことができる。さらに、建造物１が漂流することで他の建造物へ及ぼす２次的被害を防止することが可能である。

図１２は本発明の実施例６に係る導流ガイドの上面図である。

図１３は図１２の導流ガイドを複数のポール形状構造体に置き換えた上面図である。

図１２、図１３において、本実施例は海洋沿岸の建造物１３や沿岸近傍の水上建造物が矩形の場合の例である。建造物が矩形の場合、津波と衝突する面が大きいため建造物に対する衝撃力が大きい。

本実施例では、矩形の建造物１３の前面１３ａ部分と後面１３ｂ部分の双方に三角柱状の分流ガイド１０を設けたものである。この分流ガイド１０により、水流が矩形の建造物１３に衝突する際の動圧（衝撃力）を低減することが可能である。

また図１３は、図１２の導流ガイド２Ａと２Ｂおよび分流ガイド１０を、図７に示したポール状構造体６による導流ガイドとポール状構造体による分流ガイド１２としたものである。なお、ポール状構造体は前記の導流ガイドと分流ガイドの一部のみをポール状構造体とした場合でも効果が得られる。

以上のごとく本発明によれば、津波の「遡上時」および「引潮時」の双方において、津波の波力で建造物が、変形、転倒、漂流、および漂流物の衝突による損傷などを防止することが可能となる。

また、津波が建造物へ到達した際、建造物の前面への動圧（水流による衝撃圧）の低減に加え、建造物全体が津波に浸水した際の建造物の後面（流入側が「前」で、流出側が「後」）の水位差で生じる静水圧差から発生する流体力を低減することが可能となる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されたものではない。またある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、またある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…建造物、１ａ…前面、１ｂ…後面、２…津波、２Ａ、２Ｂ…導流ガイド、３…地面、４…分流ガイド、５…導流ガイド、６…導流ガイド、７…トンネル状構造体８…入口、９…出口、１０…分流ガイド、１１ａ、１１ｂ…隙間、１２…分流ガイド、１３…矩形の建造物、１３ａ…前面、１３ｂ…後面、Ｗ１、Ｗ２…水面形状、Ｈ１〜Ｈ５…水位。

また、他の対策として、例えば特開昭５２−６１８１７号公報（特許文献２）がある。この特許文献２は、防波堤本体に作用するモーメントを効果的に低減するものである。そのため、特許文献２では、港内と外海とを区別するように海岸部に設置された防波堤で湾内への波の侵入を防止するものにおいて、海水内に位置する外海に面する壁面に開口部を、また、海水より上部に位置する湾内に面する壁面に噴出口をそれぞれ形成したものである。これらの開口部と噴出口を管路間で連通させ、必要に応じて、開口部の前方に外海から開口部に向かつて縮径するダクトを設けたものである。

本発明の建造物への津波波力低減装置は、上記目的を達成するために、海洋沿岸若しくは海上に建てられた建造物への津波波力低減装置であって、地震によって遡上する津波の方向に対して前記建造物の上流側と下流側に導流ガイドを配置するとともに、
前記導流ガイドは前記建造物の前記上流側と前記下流側で対称に配置され、前記上流側の前記導流ガイドと前記下流側の前記導流ガイドを連続した一体構造の「へ」の字状とし、かつ、前記導流ガイドは前記建造物から所定間隔の隙間を有するか、
或いは、前記導流ガイドは前記建造物の前記上流側と前記下流側で対称に配置され、かつ、前記導流ガイドは前記建造物から所定間隔の隙間を有し、前記建造物の前面と後面に三角柱状の分流ガイドを設けたことを特徴とする。

図１４に示すように、建造物１の前面１ａと後面１ｂの水位差が発生するため、建造物１の前後で静水圧差が発生する。つまり、建造物１の前面１ａに衝突した津波２は、建造物１の高さに匹敵するほどの水位Ｈ２となって上昇する。その後、建造物１に衝突した津波２は、図１５に示すように、外広がりとなって拡散してしまう。

そこで、本発明の発明者らは、建造物１の周囲に津波２を建造物１の後面１ｂ側に案内するための導流ガイドを取り付けることを考えたものである。

ところが、図５に示したように、第１の導流ガイド２Ａの上流側の分流ガイド４を設けると、図３では点線で示した水面形状Ｗ３のように、水位はＨ６、Ｈ７のように静水圧差が緩和される。

図６において、実施例１では第１と第２の導流ガイドを別体に設けたが、本実施例では第１と第２の導流ガイドを一体構造の「へ」の字状の導流ガイド５としたものである。したがつて、本実施例では、導流ガイド５によって連続した隙間１１ａ、１１ｂが形成されることになる。

図７において、実施例２では導流ガイドを平板の組み合わせ構造としたが、本実施例では、導流ガイド６をポール状構造体の集合体としたものである。したがって、本実施例では、導流ガイド６によって連続した隙間１１ａ、１１ｂが形成されることになる。

図８、図９において、実施例１〜実施例３では、建造物１に対して「ハ」或いは「へ」の字状の導流ガイドとしたが、本実施例では、トンネル形状による導流通路となったトンネル状構造体７としたものである。このトンネル状構造体７の入口８と出口９の断面積は同じにした。したがつて、本実施例では、トンネル状構造体７によって連続した隙間１１ａ、１１ｂが形成されることになる。

図１０において、本実施例では、建造物の前面１ａ部分と後面１ｂ部分の双方に三角柱状の分流ガイド１０を設けたものである。この分流ガイド１０により、水流が建造物１に衝突する際の動圧(衝撃力)を低減することが可能である。

その結果、建造物１の前面１ａと後面１ｂは、図３の水位のＨ６とＨ７との差がＷ２よりも更に小さくなって、建造物１に作用する静水圧差が小さくなり、流体力を低減することが可能となる。

Claims (6)

1. 海洋沿岸若しくは海上に建てられた建造物への津波波力低減装置であって、
   地震によって遡上する津波の方向に対して前記建造物の上流側と下流側に導流ガイドを配置するとともに、
   前記導流ガイドは前記建造物の前記上流側と前記下流側で対称に配置され、かつ前記導流ガイドは前記建造物から所定間隔の隙間を有することを特徴とする建造物への津波波力低減装置。
2. 請求項１記載の建造物への津波波力低減装置において、
   前記導流ガイドは前記建造物の上流側と下流側で「ハ」の字状に配置されていることを特徴とする建造物への津波波力低減装置。
3. 請求項２記載の建造物への津波波力低減装置において、
   前記上流側の前記導流ガイドと前記下流側の前記導流ガイドを連続した一体構造としたことを特徴とする建造物への津波波力低減装置。
4. 請求項１記載の建造物への津波波力低減装置において、
   前記建造物の前面と後面に三角柱状の分流ガイドを設けたことを特徴とする建造物への津波波力低減装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の建造物への津波波力低減装置において、
   前記導流ガイドと三角柱状の分流ガイドをポールの集合体で構成したことを特徴とする建造物への津波波力低減装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の建造物への津波波力低減装置において、
   前記上流側の前記導流ガイドと前記下流側の前記導流ガイドを連続したトンネツ構造体とし、このトンネル状構造体の入口と出口の断面積を同じにしたことを特徴とする建造物への津波波力低減装置。

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