大径杭の吊り荷動揺に関する水理実験と再現解析
洋上風力の着底式基礎の建設において，外洋での大型クレーン船によるモノパイルのような大径杭の建設作業を想定した場合，作業船及び杭の動揺特性を把握することは，施工計画を行う上で重要となる。しかし，モノパイルのような長尺・重量物の運動について詳細に検討した例は少ない。そこで本研究では，船舶と大径杭の模型を用いた水理模型実験を実施した。その結果，吊り荷の運動応答は船の運動に依存し，特に船の固有周期で大きく応答することが分かった。杭の運動は上端と下端が逆位相で変動する回転運動の動揺モードであり，杭上端部の動揺量は杭が気中にある状態よりも半没水状態の方が大きかった。以上の実験結果に対して，動揺解析ソフトウェアOrcaFlexを用いて数値シミュレーションを行ったところ，実験結果とよく一致する結果が得られ，本条件に対するOrcaFlexの適用妥当性が示された。
キーワード：洋上風力，モノパイル基礎，動揺解析，水理模型実験，数値解析
＊１ 技術センター 社会基盤技術研究部 水理研究室
＊２ 土木本部 洋上風力発電プロジェクト部
Hydraulic Experiments and Reproduction Simulations of Motion of Suspended Large-diameter Piles
In the construction of monopile offshore wind power foundations, it is important to understand the motion characteristics of the vessel and pile for construction planning, especially when a large-diameter pile is installed by a large floating crane in the open sea. However, there are few examples of detailed studies on the motion of long and heavy objects such as monopiles. In this study, to investigate the characteristics of the motion of a large-diameter monopile and a vessel, experiments using a hydraulic model were conducted. The results showed that the motion response of the hoisted pile depended on the motion of the vessel, especially with regard to the natural period of vessel oscillation. It was confirmed that the motion of the pile was in an oscillatory mode of rotational motion with the top and bottom of the pile fluctuating in opposite phase, and the movement of the top of the pile when it was in a semi-submerged condition was greater than that when it was in the air. Furthermore, a numerical simulation was conducted using the motion analysis software OrcaFlex, and the simulated results closely corresponded to the experimental results, validating the applicability of OrcaFlex.
Keywords: offshore wind power, monopile, oscillation analysis, hydraulic model experiment, numerical simulation
*1 Hydraulic Research Section, Infrastructure Technology Research Department, Taisei Advanced Center of Technology
*2 Offshore Wind Power Project Department, Civil Engineering Division