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研究内容

Realize 100% Renewable Energy in Low-Latitude Pacific Ocean

Takaji KOKUSHO

 

Professor Emeritus, Chuo University Tokyo, Japan

 

Sailing Mega Solar-Module Raft Project in Low-Latitude Pacific Ocean & and Its Possibility

 

 

 

Highlight:

Gigantic solar PV raft always sailing low-latitude Pacific Ocean.

There, rich sunshine, mild winds/waves, and little typhoon risk.

Electricity transported by myriad EV batteries or H2-gas.

Solar PV modules, thin flexible type, integrated with solar cloths.

A 25km2 raft, consisting of 40000 subunits of 25m square jointed.

Estimated economically feasible if H2-gas price is 50% up.

Further innovation in design concepts realize 0.25 USD H2/m3.

Huge rafts should be accepted internationally to sail in ocean.

 

Outline:

The Japanese Government recently declared to fulfil carbon-neutralization of the country by 2050. However, a realistic scenario toward that goal has not yet been visualized. With its limited land areas inhabited by more than a hundred million people, it is absolutely impossible for Japan to realize this target only by land-based natural energies such as hydraulic, geothermal, solar and wind, even with the aid of operations of preexisting nuclear power stations.

 

The most plausible strategy the government is going to take for that goal seems to be offshore wind power similar to many other nations in the world. A number of off-shore wind power farms have already been developed in northern European countries like Denmark, UK and Germany in these decades. They are all fixed-bottom types with their foundations constructed directly on sea-floor, wherein water depth cannot be greater than 50 m at the deepest because of technology and economy. Unfortunately, most coastal seas around the Japan islands tend to increase water depth in short distance from the shore, restricting the potential capacity of the fixed-bottom type. 

Hence, the floating type which can be sited in seas of 200 m or deeper are considered to be promising, wherein the wind turbine is fixed on the float moored and anchored to deep sea-floor. UK is proud of this offshore technology as a front-runner in R & D making the most of the experience in the North Sea oil/gas projects and planning to demonstrate the technology getting mature in a few years through a couple of test-site operations. The Japanese government appears to look forward almost exclusively to the floating type wind power as promising renewable energy because large sea areas may be able to be chosen as favorable sites.

However, the practical operation of the floating wind power has not yet been started even in European front-runner countries. In Asian countries like Japan and Taiwan where natural environments are more hostile with severe typhoon, high seismicity and tsunami, considerable technical problems will have to be solved before the power system can be dependable as a major player. A couple of test sites have already been decided and experimental floating wind power projects are tested for years in Japan, though their clear technical perspective has not yet been recognized publicly. Furthermore, fishing industries in Japan have historically had strong voices in using oceans all along the coasts, that may impose another constraint on the off-shore wind power.

Thus, it seems too optimistic to believe that we can depend exclusively on off-shore wind power to supply huge volume of renewable energy demand in Japan to realize the carbon-neutral. Instead, possibilities of other renewable energies conceivable in our particular conditions in the east Asian region also have to be explored.

In this respect, our research group have been proposing an innovative project for more than a decade (before the Fukushima nuclear disaster in 2011) that could be another possibility of huge renewable energy particularly in Japan; PV solar power in the Pacific Ocean, wherein huge sunshine energy affluent in low-latitude Pacific Ocean may be captured with reasonable economy by slow-sailing mega-solar module rafts if we can meet associated technical requirements.

It is no doubt the right of any countries authenticated by the International Maritime Law to make a sail in international open seas for commercial purposes, wherein renewable sunshine energy is exploited on purpose. Hence, it is considered possible to share a consensus in international forums such as IMO (International Maritime Agency) how to realize such innovative sailing for solar power generation in open seas by minimizing the impact on other sea-businesses there. Fortunately, the low-latitude Pacific Ocean are remote from major commercial sea traffics in the high latitudes.

If a giant mega-solar raft as 5 km square is considered for example, the electric energy generated only during daylight hours can be equivalent to 1 GW nuclear power stations of availability 100%, by assuming daily sunshine energy per area 8 kWh/m2, the energy conversion rate 12 % (of silicone solar module commercially available today). In the most part of low-latitude Pacific Ocean, the annual average of daily sunshine energy exceeds 6.0 kWh/m2 among that the highest can reach 6.5~7.0 kWh/m2 between the equator and 15° south in a sea expanding as vast as the Australian continent. Hence, it seems possible for the sailable raft to pursue seasonal optimal sunshine attaining 8.0 kWh/m2 (more than twice the average in the Japan island) by making an energy-saving slow-speed wind sailing.

As for the wind condition there, it is found to be very mild and stable with annually averaged wind speed of 3~7 m/s distinctly lower than in high-latitude oceans. The waves are not rough, 1~2 m high on yearly-average in low-latitude Pacific, unlike middle/high latitude throughout the year, though the solar module raft will be designed operational in much higher waves.

As the greatest risk to this mega-solar raft system, tropical depressions or storms, typhoon or hurricane, cannot be ignored. However, it should be emphasized that there are two wide sea areas literally free from the risk in the low-latitude Pacific. One is overlapping with the area of the highest sunshine energy mentioned above (due to exceptionally low temperature of sea current originated from Antarctica. Another is ±5° along the equator where tropical depressions cannot be born theoretically because of the Colioris Effect. In other areas, the risk tends to increase, though not so severe as in the middle-latitude, necessitating in-advance evacuations. It may well be expected that rapidly advancing meteorological knowledge/technology will enable reliable predictions of tropical depressions in a month ahead in near future. As for one more natural disaster, tsunami, the effect may not be critical to this energy system as long as it stays remotely from shallow coastal areas.

In our scenario to realize this system contributing to the carbon-neutral initiative by 2050, three major technologies have to become practically mature in 30 years as follows;

  1. The huge electric energy generated by the mega-solar module is transformed into hydrogen gas by alkaline water electrolysis and shuttled periodically either as MCH (Methylcyclohexane) or as liquefied H2-gas by huge vessels. Another possibility is to transport the electric energy directly by packages of myriad high energy-density EV batteries without energy conversion process.
  2. Thin and flexible solar modules (such as CIS-types or organic dye-sensitized types) seem to be promising for this project rather than conventional silicone types, thin (2 micron) with conversion efficiency of more than 12% and should be integrated with flexible sail clothes. The associated energy collection system from myriad modules all over the gigantic raft should be as simplified, cost-effective and durable as possible.
  3. The giant raft consisting of typically 2500 units of 100 m square, each of them further comprising 16 subunits of 25 m square on which 4 solar modules are set. All of them are connected by universal joints so as to deflect freely following wave motions. The gigantic raft is designed to be able to sail as a whole basically by wind and sea-current.

Though the hurdles to realize these widely diverged technologies seem to be too high to overcome, their technical bases are already present actually. What is needed in the next 30 years is to integrate the individual technical elements by scaling up the capacity, raising the efficiency for better performance and minimizing the cost.

In comparison with the floating wind power, this sailing solar power may look far unrealistic and more challenging. However, to construct thousands of 10~20 MW floating windfarms of 200~300 m high above sea-level in a few decades to supply enough renewable energy in Japan is also very challenging though this challenge has already been initiated by European countries and followed worldwide, while the sailing solar power concept has never been proposed before. One essential condition to realize this concept is to form an international consensus in UN or IMO accepting the sailing of huge rafts in low-latitude Pacific Ocean with due regulations for minimizing the effect on other sea-traffics.

The economic feasibility has already been estimated on the 25 km2 mega-solar raft by roughly extrapolating current state of technologies. It indicates that subsidizing the price of hydrogen by 50% will make it well viable. However, more cost-cutting efforts are further required to be commercially feasible for market-competitive hydrogen price. It is particularly needed for the giant raft to employ truly innovative design concepts for drastic cost reduction free from conventional float design concept. Essential chemical plants needed for the hydrogen transportation, if the battery transportation is not chosen, are also very costly and have to be drastically economized by incorporating advanced technology, scaling-up and mass production effects.

Though further steps are still needed to reach to the gigantic 1 GW system, it seems possible to realize a smaller capacity mega-solar module raft to practically operate in low-latitude Pacific by 2050 because the basic technologies are already in our hands. Also note that such an innovative green energy initiative where international multidisciplinary cooperation is critical will surely lead to creation of next-generation disciplines in science & technology, new markets in business and job opportunities not only in Japan but all over the world. That will make an epoch bringing all human beings on earth to a new horizon to live a truly sustainable life without burning fossil fuels.

One may wonder if such a green-energy initiative in the low-latitude Pacific Ocean may be able to coexist with the current circumstances of US-China power struggle conducted right there. Because of that, however, it is really meaningful from a quite different perspective of world peace to start this initiative in cooperation firstly with Pacific Island countries as well as with many other interested nations.

Time will surely come sooner or later when developing countries have sufficiently developed and demand as much energy as pre-developed countries. Then, abundant sunshine energy in low-latitude Pacific Ocean will be targeted by many countries as indispensable natural energy resource on earth. To prepare for that time, Japan is a right country in a right position to take the first step to this endeavor in cooperation with many other countries including Pacific Island nations.

Thus, besides offshore wind power, we may possibly be able to have another option of huge renewable energy. Why do not we expand our sight and investigate the possibility to make use of abundant sunshine energy in the Pacific Ocean that nobody has ever tried.

 

References: Kokusho, T., Emoto E. and Kato, T. (2012): Sailing Solar-Cell Raft Project and Weather/Marine Conditions in Low-Latitude Pacific Ocean, Journal of JSES, Japan Sunshine Energy Society, 38 (1), 49-57 (in Japanese). Kokusho, T., Emoto E. and Kato, T. (2013): Sailing solar-cell raft project and weather and marine conditions in low-latitude Pacific Ocean, Journal of Energy Engineering, ASCE, 139 (1), 2-7. Kokusho, T. (2016): Feasibility of Mega Solar Raft in Low-Latitude Pacific Ocean, 42 (6), Journal of JSES, Japan Sunshine Energy Society, 42 (6), 49-57 (in Japanese).

 

The following is a PPT presentation material associated with a lecture delivered in Energy Committee of Japan Society for Civil Engineers in January 2020, where a more detailed information on this energy project is available as translated into English.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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研究内容

太平洋で再エネ100%を目指す

中央大学名誉教授  國生剛治

太平洋で我が国の再生可能エネルギー100%実現を!!!

ー低緯度太平洋メガソーラー帆走筏構想とその成立性ー

2050年までに我が国のカーボンニュートラルを目指すとの大きな目標を掲げた我が国ですが、それを実現するための具体的手段については明確には示されていません。従来の火力発電のCO2貯蔵技術併用による継続使用や、議論の多い原子力発電の再稼働を前提とし、国内での太陽光・風力など陸上の自然エネルギ-を可能な限り開発できたとした場合でも目標到達は困難です。

そこで注目されているのが国土沿岸での洋上風力に大幅に依存するシナリオです。すでにデンマーク・英国など北欧諸国では海底に基礎を固定する着床式風力発電所を多数実用化していますが、その水深は50m程度が限度となっているため、遠浅海岸の少ない我が国では立地点が限られます。そこで、深い水深でも立地可能な浮体式風力発電が注目を浴びています。この方式では基礎は固定せず、海底にワイヤーなどで係留された浮体の上に風車発電機が取り付けられ、200mを超える水深でも可能とされています。英国が北海の海底資源開発で獲得したノウハウを応用して技術開発の先頭を走っており、近々実用化段階に入るとされています。日本はじめ台湾やアジア諸国への技術売り込みも計画しているようです。実際、日本政府はこの浮体式風力発電であれば広い立地点が選択できるとしてカーボンニュートラル実現の切り札と考えていることがNEDOの調査報告書などから推定されます。

ただしその技術的・経済的成立性については先行している欧州でさえ未だ実証されておらず,ましてや台風・地震・津波など自然災害が多く風況も北欧とは異なる我が国沿岸への適用可能性については解決すべき課題は山積みと思われます。計画では11020W出力、風車直径200250m、海面に浮かぶ浮体からの高さ250300mの構造物を水深が数100mの沖合に2050年までに数千基建設し運転保守することになり、日本としてかつてないチャレンジングなプロジェクトとなります。

浮体式洋上風力を主体とするカーボンニュートラル化は欧米・東アジアを含めた世界が一致して目指している方向であり、我が国でも是非とも成功させる必要があります。現在NEDOの浮体式風力のプロジェクトが沿岸数か所で進行中ですが、現時点で明らかな技術的見通しは未だ公表されておらず楽観を許しません。さらに我が国では伝統的に沿岸域での漁業権が尊重されてきた社会的背景があり、計画実施に当たってはその調整が大きな制約条件となる可能性を考慮しておく必要があります。

このように考えると、日本の将来の基幹エネルギーとして膨大な必要量の自然エネルギー開発を浮体式洋上風力だけに絞るのではなく、他のエネルギーについても可能性を追及し開発していくことが我が国のエネルギーセキュリティー上から必要と考えられます。もともと、風力エネルギーは高緯度で風況に恵まれたヨーロッパ諸国で開発が始まり、現在の沿岸洋上浮体式による大型化への世界的流れとなってきています。それに対し我が国のような中・低緯度の東アジア諸国で海洋での大規模太陽光利用の構想がほとんど語られてこなかったことは奇妙と言わざるを得ません。

これに関し、太平洋に面した我が国の特性を生かし、我々は10数年前(福島原子力事故の前)から自然エネルギーを基幹エネルギーとして大規模利用するための開発構想を独自に提案してきました。それは太平洋低緯度公海上で大規模なメガソーラー筏船団が移動しながら,従来とは桁違いの規模で太陽光エネルギーの利用を図るものです。近年の太陽光発電やエネルギー輸送技術の急速な発展により、従来は夢物語と思われてきたメガソーラー筏によるこのエネルギーシステムが現実味を帯びてきました。

この構想の最大の特徴はメガソーラー筏が一か所に係留されることなく、最適の太陽エネルギーを求めて常に低速帆走する点です。これにより熱帯低気圧などを回避し良好な海象条件で操業することで、筏の設計条件を大幅に緩和できる点も大きな長所です。公海上を商業活動を目的として航行することは国際海洋法の理念からして当然認められるべき権利ですから,航行しながら発電することも基本的に自由であると主張する根拠は十分あります。従来の船舶とは異なる筏のような構造体の新たな海洋利用について前例は皆無ですが、地球環境を守るための人類のエネルギー利用パラダイムシフトを目的とすることで十分国際的合意が得られる素地があり、国際海事機構(IMO)のような国際的場において安全面に十分配慮しつつ従来の公海利用形態との調整を図りながら合意形成を図ることは可能と考えられます。 

メガソーラー筏の究極的には25km25km×5km)の大面積化を目指した場合,1日で得られる単位面積当たりの太陽エネルギーを8 kWh/m2,ソーラーモジュールの電気変換効率を12%(現時点の家庭用太陽電池の値)で試算すると、昼間の日照時間のみの発電にもかかわらず24時間連続稼働する100kW級の原子力発電所の電力に匹敵します。南北太平洋の低緯度海域で,メガソーラー筏や母船などからなる船団が長期気象予報技術を活用して晴天域を低速帆走しつつ,太陽光発電をします。

太平洋低緯度海域には1日あたりの日射量が年平均6.0 kWh/m2/day以上の海域は帯状に広く拡がり,赤道から南緯15°には6.57.0 kWh/m2/dayに達するオーストラリアやサハラ砂漠を凌ぐ広大な海域が存在します。これらの低緯度海域を筏船団が可動性を生かし季節変動を考慮しながら回遊することで, 8.0 kWh/m2/day(国内平均の2倍以上)の日射エネルギーを得ることは十分可能です。また低緯度海域は高緯度海域より全般的に風は穏やかであり、年平均風速は 37 m/sで風向も安定しています。それに伴い波浪条件も比較的静穏で冬場でも平均波高は2mを超えず夏場は1m程度です。

一方、この構想の成立性に深刻なリスクとなり得る熱帯低気圧(台風・ハリケーン・サイクロン)についてですが、赤道から±5°以内は地球自転によるコリオリ効果が作用しないため原理的に発生・存在ができません。さらにその危険性がほぼゼロで(南極寒流の影響で海水温が低いため)、かつ太陽エネルギーも最強のサハラ砂漠より広大な理想的な海域が南半球に拡がっています。それ以外の赤道から±20°以内の海域については熱帯低気圧の危険度は我が国近海ほどには高くはないもののゼロではないため退避行動が不可欠ですが,1ヶ月程度先の熱帯低気圧に特化した予報技術を発展させることで熱帯低気圧を確実に回避できる筏船団の航行が可能と思われます。 また津波については沖合深海域での影響はほぼ無視でき、地震については浮遊物体へは横揺れのエネルギーは伝わりません。このように可動性を生かすことで自然災害への備えは大幅に軽減され、筏の設計簡素化が可能となります。

2050年までにこのメガソーラー筏発電構想を実現させるための主要な技術課題は以下の3点です。送電ケーブルに依らない発電エネルギーの輸送手段として発電エネルギーを水の電気分解により水素に変換しそれを液化・MCH(メチルシクロヘキサン)化・アンモニア化などの方法でタンカー輸送する技術、または大量のEV(電気自動車)用バッテリーのパッケージ化により電気エネルギーのまま輸送する技術。筏を覆う帆布と一体化された薄膜・撓み性で変換効率12%以上が期待されるCIGSタイプ・有機色素増感タイプなどのソーラーモジュールの開発と膨大な数(例えば16万枚)のモジュールからの発電電力の集電・貯蔵技術、塩水環境での保守・運用技術。筏本体については例えば総面積25km2の場合、25m四方のサブユニットを16個連結した100m四方の筏ユニット2500個をユニバーサルジョイントで簡便に現場接続できる構造の開発と製作・運搬・組立・保守、風力と海流による省エネ帆走技術。これら3技術は極めてハードルが高いように見えますが、実はその基本的要素技術はすでに存在しており、それらを組み合わせて小規模試験から大規模試験へ実証を重ね、実用化していくことが鍵となります。

このようにメガソーラー筏を低緯度太平洋に浮かべて,日射エネルギーの高い公海上を帆走し太陽光発電を行うことにより自然エネルギーを大量供給するシステムの経済的成立性について概略評価しました。その結果、水素市場価格を30/Nm3とした場合にその50%増しの補助金政策によれば成立性はあるが,市場価格を達成するにはコストに占める割合の大きい筏構造の革新によりコストダウン努力が必要であり,また水素化輸送する場合には大きなコストを占める関連施設について,さらなる技術革新・量産化・大型化などによるコストダウンが必要となることが分かりました。

ハードルは決して低くはないですが,低緯度太平洋でのメガソーラー筏発電システムについては太陽電池技術やバッテリー技術など関連個別技術の近年の急速な発展のおかげで必要な基本技術は既に我々の手の届くところになりました。これらを組み合わせることにより、原子力発電所並みの大規模化に至るには更なる規模拡大段階段階は必要にしても、30年ほどの技術開発期間で基本的システムの実用化が可能と考えられます。

勿論、これは大きなチャレンジであり、ハードルの高さは並大抵ではないでしょう。しかしカーボンニュートラル自体が正に未曽有のチャレンジであり、浮体式洋上風力開発も未経験で非常にチャレンジングなタスクであることは明白です。風力と太陽光との違いは前者が現地試験も含め既に多くの具体的検討がなされているのに対し、後者は何故かほとんど考慮の対象になってこなかった点で、まずはその可能性について真摯な検討が必要です。また、公海の発電筏による利用に道を開くための国際的合意形成活動を開始する必要があります。

なお、太平洋は米中の覇権争いの場となっており、軍事的緊張にある環境下でこんな海洋利用構想はそぐわないとの意見も出されると思います。しかしそんな国際情勢だからこそ,我が国が全く別の次元に立ち地球規模での自然エネルギー利用を太平洋島嶼国はじめ広く各国に呼びかけ主導することで、国際平和への極めて大きな貢献につながるのではないでしょうか。

我が国の基幹エネルギーの再エネ化100%を実現するための残された選択肢として、浮体式沿岸風力と並行して、太平洋公海域での太陽エネルギー利用の可能性にも視野を広げ、その基本的調査とR&D計画に直ちに取り掛かることを提案したいと思います。

 

参考文献:

國生剛治 (2016):低緯度太平洋メガソーラー発電筏の概略成立性,太陽エネルギー 日本太陽エネルギー学会 Vol.42,No.6,61-67.

中央大学理工学研究所プロジェクト研究2014年度報告書(2014):「低緯度太平洋ソーラーセル帆走筏発電 システムの成立性」、低緯度太平洋ソーラーセル帆走筏発電システムの成立性研究会 http://www.civil.chuo-u.ac.jp/lab/doshitu/top/houkokusyo%20honsastu.pdf

 

以下には上記の構想について多少詳しい内容をお示しするために、2020年1月に土木学会エネルギー委員会主催講演会で行った講演をベースとしたパワーポイントを掲載します。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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研究内容

Energy-Based Liquefaction-Potential for Induced Strain and Settlement -Evaluation Steps & Example Cases –

 

Takaji Kokusho

Professor Emeritus

Chuo University, Tokyo, JAPAN.

 

Why Energy is Recommended ?:

It is widely recognized that Dissipated energy in soils during earthquakes is a key variable determining liquefaction behavior uniquely independent of wave forms rather than Acceleration currently used in Liquefaction evaluation practice.  The graph below vividly shows how uniquely the dissipated energy can decide pore-pressure buildup up to 100% during two earthquakes of quite different time duration and wave form; 2011 Tohoku EQ. (M=9.0, lasting 3 min.) versus 1995 Kobe EQ.(M=7.2. lasting 10 sec.).

To practicing Engineers:

Please try this once to compare the results with the conventional stress-based evaluation or sophisticated numerical methods. Hopefully, you can recognize its simplicity and convenience in comparison with other methods by only implementing Excel calculations. Please email koktak@ad.email.ne.jp if you have any questions.

 

OUTLINE OF THIS  ARTICLE

Liquefaction potential and its consequence are predicted here in Energy-Based Method [EBM] in contrast to conventional Stress-Based Method [SBM] by comparing capacity (cumulative dissipated energy) with demand (upward earthquake wave energy).

Studies on soil profiles indicate that EBM (in the 1st stage evaluation) tends to yield similar results to conventional SBM for ordinary earthquakes but can  reproduce actual performance better than SBM for peculiar earthquake waves with exceptionally large/small energy in contrast to acceleration.

Induced strain and settlement can further be evaluated in the second stage of  EBM by assuming that equal demand energy is allocated to every layer predicted liquefiable in the first stage.

This two-stage evaluation applied to examples of uniform sand and case-history sites demonstrated its reliability in comparison with SBM results as well as with actual performance and soil settlements in case histories.

Thus, liquefaction potential including induced strain and settlement in 1D soil models can readily be determined in multiple-step Excel-calculations, without resorting to complicated time-increment effective stress analyses.

REFERENCE OF THIS ARTICLE:

Kokusho, T. (2021):Energy-based liquefaction evaluation for induced strain and surface settlement – evaluation steps and case studies –, Soil Dynamics & Earthquake Engineering, Elsevier, 143, 106552.

It can be downloaded free until April 6, 2021 at:

https://authors.elsevier.com/a/1cavBytxOJ5lh

 

 

 

 

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研究内容

エネルギーによる液状化発生ひずみ・沈下量計算

      エネルギーに基づく簡便な液状化判定と       発生ひずみ・沈下量の算定法ならびに適用例


中央大学(名誉教授)  國生剛治


エネルギー的液状化評価法の勧め:

地震時の地盤の液状化し易さは地震加速度で判定する方法が現在使われていますが、実はむしろ地震波の違いに関わらず、液状化により地盤で失われる損失エネルギーと密接に関係していることが知られています。下図は継続時間が10秒程度と短かった1995年の阪神淡路大震災と3分以上と長い2011年東日本大震災を比べていますが、加速度波形の大きな違いにもかかわらず、砂の水圧上昇率が100%まで上昇し液状化に至る全過程が損失エネルギーのみで一意的に説明でき、液状化現象を支配するエネルギーの重要性が理解できます。

自治体・コンサルタントエンジニアの方々へ:


一度この方法を試してみて、従来法や有効応力解析の結果と比較してみてください。
エクセルで計算できる簡便さと既存判定法を凌ぐ便利さを実感してもらえるはずです。


要約:


液状化に密接に関わる累積損失エネルギーに着目し、それを地震波動エネルギーと比較することにより簡便に液状化判定できるエネルギー法を提示  (1次評価)。


これをモデル地盤や既往液状化事例に適用した結果,従来の応力法(FL法)のように応力低減率や等価繰返し回数など不確定性の高いパラメータを必要としないにも関わらず,標準的地震動については従来法とほぼ整合する一方で,加速度の大きさに比べエネルギーが過大・過小な特徴ある地震動へも適用性が高い。


地盤への供給エネルギーの総量が上昇波で規定できるという本エネルギー法の特徴をさらに生かし,液状化すると判定された各層へのエネルギーが均等に配分されるとの単純な仮定を導入し、発生ひずみや沈下量まで算定可能な評価法を開発(2次評価)。
実際に液状化した地盤などに適用した結果を例示、その沈下量の比較をすることで有用性を確認した。


これにより、複雑な有効応力解析などに依らずとも、地震波特有の不規則性を考慮した液状化時の発生ひずみと沈下量の簡易評価が可能である。

参考文献:國生剛治 (2020):エネルギーに基づく液状化評価法による発生ひずみ・沈下量の簡易計算と既往事例への適用,地盤工学ジャーナル Vol.15,No.4,683-695.