JP7614434B1 - 工程計画方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】モノパイル基礎の建設プロジェクトの工程を計画する工程計画方法であって、モノパイル基礎のモデルの構造解析を、コンピュータが複数回行う構造解析工程SA3と、1回目の構造解析工程SA3に含まれる地震応答解析の完了後であって2回目の構造解析工程SA3に含まれる地震応答解析の完了前に開始される第1製作工程SB1と、を備え、第1製作工程SB1は、トランジションピースのうちインターフェイスフランジを製作せず、トランジションピースのうちインターフェイスフランジ以外の部分を製作し、第1製作工程SB1は、モノパイル本体のうちトランジションピースと水平方向視で重複する状態で接続される接続部を製作し、モノパイル本体のうち接続部以外の部分を製作しない。
【選択図】図5
Description
特許文献1には、工場において予め製作される単位構造体が、一枚の平滑な金属板から成っていると同時に、その外表面に水平方向の補強リブが溶接されている垂直構造物の構築方式が開示されている。
本実施形態に係る海洋構造物は、洋上風車のタワーを支持する基礎構造である。海洋構造物は、例えば、ジャケット式基礎であってもよいし、モノパイル基礎であってもよいし、その他任意の構造体であってよい。
図1は、実施形態に係る海洋構造物1の第1例を示す図である。
図2は、図1に示す海洋構造物1が複数設置された状態を示す図である。
図1に示すように、本実施形態において、海洋構造物1は、モノパイル基礎である。図2に示すように、海洋構造物1は、例えば、同一のウインドファーム又は海域(以下、設置場所A)に複数存在してよい。
モノパイル本体10は、海底OFに打設される筒状の部材である。本実施形態において、モノパイル本体10とは、例えば、少なくとも一部が土中部に根入れされている鋼管のことをいう。本実施形態において、モノパイル本体10の内面及び外面のうち少なくとも一方には、被覆防食されていてもよい。
本実施形態において、モノパイル本体10は、例えば図1に示すように、任意の長さを有する筒状の部材である単位筒状体11を長手方向に複数接続することで形成される。モノパイル本体10は、鋼製であってもよいし、その他任意の材料により構成されてもよい。
また、本実施形態において、上述のように同一の設置場所Aに設けられる複数の海洋構造物1は、モノパイル本体10の形状の一部又は全部が共通していてもよいし、複数の海洋構造物1のそれぞれの配置場所における地盤や水深等の条件に合わせて適宜個別に形状が設定されてもよい。
本実施形態において、モノパイル本体10は、図3に示すように、横断面における断面形状が円状に形成されてよい。このような断面形状を有する単位筒状体11は、例えば、図3に示すように、複数の湾曲した板11Aの端部同士を接続することによって形成されてもよいし、鋼板を曲げ加工することで形成されてもよいし、筒状の部材が一体成形されることで形成されてもよい。
あるいは、モノパイル本体10は、断面形状が楕円状に形成されてもよいし、その他任意の断面形状に形成されてもよい。
モノパイル本体10の内部には、図4に示すように、ケーブルCが設けられてもよい。ケーブルCは、例えば、洋上風車WMの内部に設けられた不図示の各種機器と、海底OFに敷設された不図示の海底ケーブルと、を接続するためのケーブルである。不図示の海底ケーブルと、図4に示すケーブルCと、を接続可能とするため、モノパイル本体10の海底面に近い部分の側壁には、不図示の孔が設けられてもよい。なお、ケーブルCと不図示の海底ケーブルとが、不図示のジョイントによって接続されている場合、ケーブルCと不図示の海底ケーブルとの境界は、不図示のジョイントが位置する箇所によって確認してもよい。また、海底に着底しているものを、不図示の海底ケーブルと理解することにより、ケーブルCと不図示の海底ケーブルとの境界を確認してもよい。
図4に示すように、モノパイル本体10の上端を含む一部とトランジションピース20とは、水平方向視において互いに重なるように配置された状態で、グラウトGによって固定されてよい。グラウトGは、モノパイル本体10の上部とトランジションピース20との間の隙間(アニュラースペース)に注入される。
トランジションピース20は、例えば、鋼製であってもよいし、その他任意の材料によって構成されてもよい。
上述のようにしてモノパイル本体10の上部に配置されるトランジションピース20は、モノパイル本体10と洋上風車WMのタワーTとを接続する。タワーTはトランジションピース20との接続位置から上側へ延びる。洋上風車WMは洋上に設置される。
本実施形態において、トランジションピース20は、図4に示すように、インターフェイスフランジIFを有する。インターフェイスフランジIFは、トランジションピース20の上端に設けられる。本実施形態において、同様のインターフェイスフランジIFは、洋上風車WMのタワーTの下端にも設けられている。トランジションピース20と洋上風車WMのタワーTとの接続は、図4に示すように、トランジションピース20及び洋上風車WMのタワーTのそれぞれに設けられたインターフェイスフランジIF同士をボルトBによって接合することによってなされる。なお、トランジションピース20は、タワーTとの接続角度を調整する機能を有していてもよい。この構成により、洋上風車WMのタワーTの下端との接続時に、洋上風車WMのタワーTが鉛直方向に延びるように調整できる。
トランジションピース20の内部には、図4に示すように、ケーブルCが設けられてもよい。トランジションピース20の内部には、ケーブルCを通すために、円形、楕円形その他の任意の形状を有する孔Hが設けられてもよい。なお、上述のように、海洋構造物1は、図2に示すように、同一の設置場所Aに複数存在することがある。このとき、複数の海洋構造物1において、トランジションピース20の内部に設けられた孔Hの形状は、共通していることが好ましい。
なお、本実施形態において、トランジションピース20は、上述のように同一の設置場所Aに複数設けられる海洋構造物1において、共通の構造のものが用いられてよいし、異なっていてもよい。
なお、本実施形態において、付属設備30は、上述のように同一の設置場所Aに複数設けられる海洋構造物1において、共通の構造のものが用いられてよいし、異なっていてもよい。
梯子32は、海洋構造物1に移動した作業者が上下に移動するために用いられる。本実施形態において、図4に示す梯子32は、例えば、係船設備31の有する一対の棒状の部材同士の間に設けられる。
踊場33は、図4に示すように、梯子32の上端に設けられる。本実施形態において、踊場33は、作業船から海洋構造物1に移動し、梯子32を用いて上方に移動した作業者が降り立つ場所である。
作業床34は、作業者が各種作業を行うための場所である。作業床34には、例えば図4に示すように、物資を吊り上げるためのダビットクレーンDCが設けられてもよい。
通路35は、作業者が移動する部分である。本実施形態において、通路35は、梯子32と、踊場33と、を含む。換言すれば、本実施形態において、梯子32及び踊場33をまとめて通路35といってもよい。
以上の各構成によって、本実施形態に係る海洋構造物1は構成される。
次に、本実施形態に係る工程計画方法について説明する。本実施形態に係る工程計画方法は、洋上風車WMのタワーTを支持する海洋構造物1の建設プロジェクトの工程を計画する方法である。本実施形態に係る海洋構造物1の製作には、以下に述べる工程計画方法が適用される。本実施形態に係る海洋構造物1は、前記工程計画方法に基づく工程により製作され、洋上に設置される。
なお、本実施形態において、海洋構造物1を製作するとは、材料を調達すること、材料を加工して各種部材を形成すること、各種部材を組み立てて海洋構造物1を形成すること、を含むものとする。
図5に示すように、本実施形態に係る工程計画方法は、設計検討フローSAと、製作フローSBと、を含む。
設計検討フローSAは、海洋構造物1の形状を検討するフローである。図5に示すように、設計検討フローSAは、事前調査工程SA1と、形状検討工程SA2と、構造解析工程SA3と、を備える。
なお、事前調査工程SA1の前後において、製作フローSBにおける前第1製作工程SB1a(後述する)を開始してもよい。
このとき、本実施形態において、形状検討工程SA2では、海洋構造物1の形状を複数検討してもよい。形状検討工程SA2において、モノパイル本体10やトランジションピース20の径や板厚は、在庫として確保された鋼管に合わせて、所定の数値刻みで設定されることが好ましい。また、前記所定の数値は、例えば、在庫として確保された鋼管に合わせて、離散値であることが好ましい。このことで、例えば、次に述べる構造解析工程SA3を行いやすくすることができる。また、モノパイル本体10やトランジションピース20の材料を調達する際に、在庫の余剰が生じることを抑えやすくすることができる(詳細は後述する)。
形状検討工程SA2において海洋構造物1の形状が検討された後は、製作フローSBにおける中第1製作工程SB1b(後述する)を開始するとともに、構造解析工程SA3に移行する。ただし、中第1製作工程SB1bの開始は、必須ではない。すなわち、中第1製作工程SB1bを開始するか否かは、適宜判断される。
構造解析工程SA3は、形状検討工程SA2において検討された海洋構造物1の形状によって行われる。図5に示すように、構造解析工程SA3は、解析実施ステップSA3aと、第1確認ステップSA3bと、第2確認ステップSA3cと、第3確認ステップSA3dと、見直しステップSA3eと、を含む。
なお、形状検討工程SA2において海洋構造物1の形状が複数検討されている場合、解析実施ステップSA3aでは、例えば、それぞれの形状に対して解析を行う。
海洋構造物1のモデル全体の形状によって、海洋構造物1の全ての部材を最終化可能であると判定される場合(SA3b:できる)、構造解析工程SA3を終了し、海洋構造物1の形状が最終決定とされる。海洋構造物1の全ての部材を最終化可能ではないと判定される場合(SA3b:できない)、第2確認ステップSA3cに移行する。
海洋構造物1のモデルの一部のうち、最終化可能であると判定される部材(SA3c:できる部材)は、製作フローSBにおける後第1製作工程SB1c(後述する)を開始する。海洋構造物1のモデルの一部のうち、最終化可能でないと判定される部材(SA3c:できない部材)は、第3確認ステップSA3dに移行する。
最終化可能でないと判定された部材について、比較的大規模な形状の修正が必要と判断された場合(SA3d:再び形状検討工程が必要)、該当する部材について、形状検討工程SA2に移行し、形状を再検討する。最終化可能でないと判定された部材について、大規模な形状の修正は必要ないと判断された場合(SA3d:部材断面や材質の見直し程度でよい)、該当する部材について、見直しステップSA3eに移行する。
本実施形態において、形状検討工程SA2及び構造解析工程SA3は、最終的に海洋構造物1の形状が決定されるまで繰り返し行ってよい。
以上のようにして、設計検討フローSAが行われる。
そこで本実施形態では、以下のように製作フローSBを行うことで、建設プロジェクトの工程を短縮することに寄与する。
各部材の解析結果が相互に影響し合うので、通常は、上述の構造解析工程SA3が全て終わってから製作(調達)を開始するところ、本実施形態では、第1製作工程SB1が、例えば、上述の構造解析工程SA3において最終化可能とされた部材の製作を先行して開始することで、海洋構造物1の完成を早期化することに寄与する。
本実施形態において、第1製作工程SB1では、例えば、海洋構造物1を構成する部材の一部を製作してもよい。第1製作工程SB1において製作する前記一部の例については後述する。あるいは、第1製作工程SB1では、海洋構造物1を構成する部材の全部を製作してもよい。
この時、複数の種類の鋼管における径や板厚は、所定の数値刻みで変化するようにしてよい。なお、前記所定の数値は、例えば、任意の数値で適宜決定されてよい。また、前記所定の数値は、例えば、離散値であってよい。
中第1製作工程SB1bでは、例えば、前第1製作工程SB1aで調達されない材料の調達が行われる。具体的には、中第1製作工程SB1bでは、例えば、モノパイル本体10又はトランジションピース20を構成する材料のうち、形状検討工程SA2で形状が最終化されたものの発注等を行う。
なお、上述のように調達された複数の径及び板厚を有する材料のうち、モノパイル本体10やトランジションピース20に用いられなかったものについては、他の部材や構造体等に転用されることが好ましい。このことによっても、より確実に、在庫の余剰が生じることを抑えやすくすることができる。
なお、中第1製作工程SB1bにおいては、海洋構造物1の付属設備30に用いられる材料が調達されてもよい。ただし、海洋構造物1の付属設備30に用いられる材料は、前第1製作工程SB1aや後第1製作工程SB1cにおいて、調達されてもよい。
中第1製作工程SB1bによっては、上述のように材料を先行して調達することで、海洋構造物1の完成の早期化に寄与することができる。
本実施形態において、第1製作工程SB1では、例えば、海洋構造物1を製作する工程上、律速となる部材を製作する。本実施形態において、律速となるとは、例えば、材料の調達に長期間を要することや、材料の加工及び組み立てに長期間を要することにより、海洋構造物1の製作の工程を短縮する余地があることをいう。
以下、海洋構造物1を製作する工程上律速となる部材について数例説明する。本実施形態では、以下に述べる部材のいずれかについて適宜選択の上、第1製作工程SB1において製作することが好ましい。
また、第1製作工程SB1では、モノパイル本体10のうちトランジションピース20と水平方向視で重複する状態で接続される接続部を製作し、モノパイル本体10のうち前記接続部以外の部分を製作しないようにしてもよい。
すなわち、第1製作工程SB1では、例えば、トランジションピース20を製作してもよい。上述のように、トランジションピース20は、モノパイル本体10の上部に重なるように配置される。このため、トランジションピース20は、相対的に強度が高くなることから、構造解析工程SA3の前後で形状の変更が生じにくい。このため、第1製作工程SB1においてトランジションピース20を製作してもよい。
また、第1製作工程SB1では、トランジションピース20のうちインターフェイスフランジIFを製作せず、トランジションピース20のうちインターフェイスフランジIF以外の部分を製作してもよい。トランジションピース20のうちインターフェイスフランジIF以外の部分とは、例えば、トランジションピース20の側壁部である。
組立工程SB3は、例えば、第1製作工程SB1及び第2製作工程SB2が行われた工場等の場所で行われてもよい。この場合、海洋構造物1は、組立工程SB3の完了後に設置場所Aまで運搬されて設置されてもよい。
あるいは、組立工程SB3は、海洋構造物1の設置現場で行われてもよい。この場合、海洋構造物1は、組立工程SB3において組み立てると同時に設置場所Aに設置されてもよい。
以上の各工程により、本実施形態に係る工程計画方法は実施される。
また、第1製作工程SB1は、トランジションピース20を製作する。第1製作工程SB1は、トランジションピース20のうちインターフェイスフランジIFを製作せず、トランジションピース20のうちインターフェイスフランジIF以外の部分を製作する。これにより、トランジションピース20のうちインターフェイスフランジIF以外の部分について、完成を待機する期間を短縮し、海洋構造物1の建設プロジェクトの工程を短縮することができる。また、トランジションピース20のうちインターフェイスフランジIFについては、構造解析工程SA3において生じる形状の変更に柔軟に対応しやすくすることができる。
また、第1製作工程SB1は、モノパイル本体10を製作する。第1製作工程SB1は、モノパイル本体10のうちトランジションピース20と水平方向視で重複する状態で接続される接続部を製作し、モノパイル本体10のうち接続部以外の部分を製作しない。これにより、モノパイル本体10のうちの接続部について、完成を待機する期間を短縮し、海洋構造物1の建設プロジェクトの工程を短縮することができる。また、モノパイル本体10のうちの接続部以外の部分については、構造解析工程SA3において生じる形状の変更に柔軟に対応しやすくすることができる。
また、例えば、海洋構造物1のモデルの構造解析を、想定される全ての径によって行う場合と比較して、構造解析を実施する回数を抑えることができる。よって、構造解析工程SA3を短縮することができる。
また、例えば、海洋構造物1のモデルの構造解析を、想定される全ての板厚によって行う場合と比較して、構造解析を実施する回数を抑えることができる。よって、構造解析工程SA3を短縮することができる。
次に、本開示に係る第2実施形態の工程計画方法を説明する。
なお、この第2実施形態においては、第1実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
このように、律速とならない部材について、構造解析工程SA3の完了前に行われる第1製作工程SB1で製作しないことで、形状が決定した後に製作を開始できるようにする。このことで、製作途中に形状の変更が発生しないようにすることで、製作のやり直しが発生することを抑えられるようにすることに寄与する。
以下、海洋構造物1を製作する工程上律速とならない部材について数例説明する。本実施形態では、以下に述べる部材のいずれかについて適宜選択の上、第1製作工程SB1において製作しないようにすることが好ましい。
例えば、本実施形態に係る工程計画方法を、海洋構造物1以外の構造物に適用してもよい。
また、構造解析工程SA3において、海洋構造物1のモデルの構造解析を、所定の径刻みあるいは所定の板厚刻みで行わず、任意の径や板厚で行ってもよい。
また、第1製作工程SB1は、シアキーが付いている部材を製作しないようにしてもよい。
また、海洋構造物1は、トランジションピース20を備えなくてもよい。
また、海洋構造物1は、モノパイル基礎でなくてもよい。
また、第1製作工程SB1では、モノパイル本体10のうち土中に設置される部分を製作しないようにしてもよい。
また、第1製作工程SB1では、モノパイル本体10の両端部のうち一方又は両方を製作してもよい。
また、第1製作工程SB1では、海洋構造物1を構成する部材の全部を製作しないようにしてもよい。
また、第1製作工程SB1は、同一の設置場所Aに存在する複数の海洋構造物1の二つ以上について行われてもよいし、全てについて行われてもよい。
また、第1製作工程SB1は、中第1製作工程SB1bと、後第1製作工程SB1cと、を備えなくてもよい。
また、第1製作工程SB1においては、モノパイル本体10の内面及び外面のうち少なくとも一方に被覆防食しなくてもよい。
前記実施形態に係る工程計画方法及び海洋構造物は、例えば以下のように把握される。
また、第1製作工程は、トランジションピースを製作する。第1製作工程は、トランジションピースのうちインターフェイスフランジを製作せず、トランジションピースのうちインターフェイスフランジ以外の部分を製作する。これにより、トランジションピースのうちインターフェイスフランジ以外の部分について、完成を待機する期間を短縮し、海洋構造物の建設プロジェクトの工程を短縮することができる。また、トランジションピースのうちインターフェイスフランジについては、構造解析工程において生じる形状の変更に柔軟に対応しやすくすることができる。
また、第1製作工程は、モノパイル本体を製作する。第1製作工程は、モノパイル本体のうちトランジションピースと水平方向視で重複する状態で接続される接続部を製作し、モノパイル本体のうち接続部以外の部分を製作しない。これにより、モノパイル本体のうちの接続部について、完成を待機する期間を短縮し、海洋構造物の建設プロジェクトの工程を短縮することができる。また、モノパイル本体のうちの接続部以外の部分については、構造解析工程において生じる形状の変更に柔軟に対応しやすくすることができる。
また、例えば、海洋構造物のモデルの構造解析を、想定される全ての径によって行う場合と比較して、構造解析を実施する回数を抑えることができる。よって、構造解析工程を短縮することができる。
また、例えば、海洋構造物のモデルの構造解析を、想定される全ての板厚によって行う場合と比較して、構造解析を実施する回数を抑えることができる。よって、構造解析工程を短縮することができる。
10 モノパイル本体
11 単位筒状体
11A 板
20 トランジションピース
30 付属設備
31 係船設備
32 梯子
33 踊場
34 作業床
35 通路
A 設置場所
B ボルト
C ケーブル
DC ダビットクレーン
G グラウト
H 孔
IF インターフェイスフランジ
OF 海底
SA 設計検討フロー
SA1 事前調査工程
SA2 形状検討工程
SA3 構造解析工程
SA3a 解析実施ステップ
SA3b 第1確認ステップ
SA3c 第2確認ステップ
SA3d 第3確認ステップ
SA3e 見直しステップ
SB 製作フロー
SB1 第1製作工程
SB1a 前第1製作工程
SB1b 中第1製作工程
SB1c 後第1製作工程
SB2 第2製作工程
SB3 組立工程
T タワー
WM 洋上風車
Claims (1)
- モノパイル本体と、トランジションピースと、を有し、洋上風車のタワーを支持するモノパイル基礎の建設プロジェクトの工程を計画する工程計画方法であって、
前記モノパイル基礎のモデルの構造解析を、コンピュータが複数回行う構造解析工程と、
1回目の前記構造解析工程に含まれる地震応答解析の完了後であって2回目の前記構造解析工程に含まれる地震応答解析の完了前に開始される第1製作工程であって、前記モノパイル基礎を構成する部材のうち少なくとも一部を製作する第1製作工程と、
を備え、
前記第1製作工程は、前記トランジションピースを製作し、
前記第1製作工程は、前記トランジションピースのうちインターフェイスフランジを製作せず、前記トランジションピースのうち前記インターフェイスフランジ以外の部分を製作し、
前記第1製作工程は、前記モノパイル本体を製作し、
前記第1製作工程は、前記モノパイル本体のうち前記トランジションピースと水平方向視で重複する状態で接続される接続部を製作し、前記モノパイル本体のうち前記接続部以外の部分を製作しない工程計画方法。
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