NONLINEAR OSCILLATION OF A FLOATING ROOF IN A CYLINDRICAL TANK UNDER LIQUID SLOSHING: MODEL TESTS VERSUS THEORETICAL PREDICTION

摘要

Shaking table tests are carried out to investigate the nonlinear oscillation of a floating roof in a cylindrical tank under liquid sloshing. The experimental tank is a stainless steel cylinder of 800 mm in radius with a single-deck type floating roof composed of an inner deck made of polyvinyl chloride sheet and an outer pontoon made of acrylic plate. The razor sensor system is employed to measure the roof displacements. The tests are performed using the 2003 Tokachi-oki earthquake record at Tomakomai K-NET station. The time scale of the earthquake record is so reduced according to the similarity law that the test model corresponds in real scale to a typical oil-storage tank of 30,000m~3 capacity. It is observed that the nonlinear oscillation modes with the numbers of circumferential waves 0 and 2 may occur, which can never be predicted by the linear theory. The test results are compared with nonlinear analysis based on the hybrid.%著者らは，浮屋根と液体の非線形性を考慮した大型円筒浮屋根貯槽のスロッシング解析法として，内部液体の運動をポテンシャル理論の解析解で表現し，浮屋根（液面）にのみ有限要素法を適用する結合解法を提案し，2003年十勝沖地震で損傷を受けたシングルデッキ型浮屋根貯槽に適用して，被害原因の究明を試みている。その結果，液面や浮屋根の非線形性に起因する非線形振動モードの存在がポンツーンに過大な応力を発生させた可能性を指摘するとともに，それら非線形モードの発生を振動台実験により確認している。またそれらの存在のいくつかを見過ごしている改正消防法告示の浮屋根強度算定式はポンツーン応力を過小評価しており，再検討が必要であることを示唆している。本論文では，解析解と有限要素法の結合解法の妥当性を検証するために実施したシングルデッキ型浮屋根円筒貯槽模型の振動台実験の結果を報告する。