説明

地上PCタンク

【課題】地上PCタンクにおける側壁に対して合理的にプレストレスを導入する。
【解決手段】側壁2に周方向に沿う周方向PC鋼材4を配設して周方向のプレストレスを導入し、側壁の下端部と基礎版1との間において上下方向に延在する下端部上下方向PC鋼材6を配設して側壁の下端部に対して上下方向のプレストレスを導入する。側壁の頂部に上下方向に延在する頂部上下方向PC鋼材を配設してそこにも上下方向のプレストレスを導入する。下端部上下方向PC鋼材を側壁の外層部に配設してその内側に周方向PC鋼材を配設する。下端部上下方向PC鋼材の両端部の定着部の位置を上下方向にずらす。側壁の下端部にハンチ部2aを設けて下端部上下方向PC鋼材を該ハンチ部の傾斜面に沿って配設する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、たとえばLNGやLPG等の液化ガスを貯蔵するためのタンクに係わり、特に側壁にPC鋼材によるプレストレスを導入してなる地上PCタンクに関する。
【背景技術】
【0002】
この種の地上PCタンクの構造として特許文献1,2に示すものが知られている。これらはいずれもタンクの側壁に周方向(水平方向)のPC鋼材と上下方向(鉛直方向)のPC鋼材を配設するとともに、側壁の下端部にはさらに他のPC鋼材を配設してプレストレスの増強を図ったものである。
【0003】
この種のタンクの構造について図4〜図6を参照して説明する。
図中、符号1は基礎版、2はその基礎版1の外周縁部に一体に形成されてそこから立ち上げられた円筒状の側壁、3はそれら基礎版1および側壁2に埋設されている鉄筋であり、これら基礎版1および側壁2は頑強な鉄筋コンクリート造とされてタンクの躯体を構成するものである。
側壁2の下端部にはその外側方向に壁厚が下方に向かって若干増大するハンチ部2aが形成されており、それにより側壁2の下端部の壁厚は下方に向かって漸次厚くなるようにされている。
【0004】
側壁2には周方向に沿う第1のPC鋼材4が所定間隔で配設され、また、上下方向に沿う第2のPC鋼材5がその下端部をU状に折り曲げた状態で所定間隔で側壁2の全高にわたって配設されており、それら第1のPC鋼材4および第2のPC鋼材5がそれぞれ緊張されて定着されることにより側壁2全体に周方向および鉛直方向のプレストレスが導入されている。
【0005】
さらに、側壁2の下端部においては図4(b)に示すように上下方向に沿う短尺の第3のPC鋼材6が密に配設されており、それら第3のPC鋼材6は緊張されて上端部が側壁2に対して定着されるとともに下端部が基礎版1に対して定着されている。
これら第3のPC鋼材6は隣り合う第2のPC鋼材5の間に多数(図示例では10本)配設されることからそれらの相互間隔を十分に確保できないことが通常であり、そのため、特許文献2においては図示例のように第3のPC鋼材6を1本ごとに交互に上下方向にずらすことでそれぞれの両端部の定着強度を確保するようにしている。
【0006】
なお、第1のPC鋼材4および第2のPC鋼材5はPC鋼撚り線をシース管内に通してポストテンション工法により緊張して定着した構造とされるが、第3のPC鋼材6はPC鋼棒をコンクリート中に直接埋設して直接緊張し定着する構造とされる。
また、図示例のように基礎版1の外周縁部にも周方向に沿ってPC鋼材7を配設してそこにもプレストレスを導入することが好ましい。
【0007】
上記従来の地上PCタンクにあっては、側壁2全体に対して周方向の第1のPC鋼材4と上下方向の第2のPC鋼材5を配設することに加えて、側壁2の下端部に対して第3のPC鋼材6を配設して側壁2の下端部に対する上下方向のプレストレス力を増強することにより、側壁2全体に対するひび割れ防止効果を合理的に得られるものである。
そのことについて図6を参照して説明する。図6は側壁2においてひび割れが発生する状況を概念的に示すもので、横軸は側壁2の外面での発生応力、縦軸はひび割れ発生に対する限界応力であり、グラフが縦軸よりも右側にあれば発生応力が限界応力を超えて許容幅以上のひび割れが発生し、左側にあればひび割れが発生しないことをイメージとして示すものである。
【0008】
図中のグラフ(1)は第2のPC鋼材5がない場合である。通常、側壁2の高さ方向中間部は自重による圧縮応力が生じているのでひび割れが発生するような限界応力を超えることはない(グラフが縦軸の左側にある)が、側壁2の下端部および上端部は基礎版1および屋根により変形が拘束されることからそこでは発生応力が限界応力を超えてひび割れが発生してしまう(そこではグラフが縦軸の右側にある)場合がある。
グラフ(2)はその対策のために第2のPC鋼材5を配設した場合であり、この場合は第2のPC鋼材5によるプレストレス力によって側壁全体に大きな圧縮応力を生じさせ(グラフ(1)全体を左側に大きく平行移動させる)、側壁2の下端部および上端部が縦軸の左側にくるようにプレストレス力を導入すればそこでのひび割れの発生を防止できる。しかし、そのためには第2のPC鋼材5に対して大きなプレストレス力を導入する必要があるし、側壁2の中間部に対しては無駄にプレストレスを導入して必要以上の圧縮応力が生じることになり、不合理である。
そこで、側壁2の下端部に第3のPC鋼材6を配設してグラフ(3)のようにその第3のPC鋼材6によって下端部に対するプレストレス力を局所的に増強したうえで、第2のPC鋼材5によるプレストレス力を全体的に低減する(グラフ(2)を右側にずらす)ことにより、側壁2各部での発生応力を限界応力以下に維持(グラフ(3)全体を縦軸の左側に収める)しつつ、第2のPC鋼材5による無駄なプレストレス力を軽減でき、したがって第2のPC鋼材5の所要本数やその緊張力を低減でき、全体として合理的にひび割れ防止効果が得られるのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2007−270901号公報
【特許文献2】特開2009−269648号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
上述したように上記従来の地上PCタンクは優れたひび割れ防止効果が得られるのであるが、側壁2の中間部に対しても本来は不要であるプレストレス力が導入される点で不合理であるし、また、側壁2の下端部においては第1〜第3のPC鋼材4,5,6が複雑に錯綜してしまうことが不可避であるので、その点では改善の余地を残している。
特に、図5に示しているように、第1のPC鋼材4を側壁2の外層部にタガのように配設してその内側に第2のPC鋼材5を配設し、それら第1、第2のPC鋼材4,5の間の狭隘な隙間に第3のPC鋼材6をさらに配置しなければならず、またその周辺には多くの鉄筋3も配筋されることから、第3のPC鋼材6を設置するためのスペースを確保してそれを精度良く施工することは設計的にも施工的にも容易ではなく、その点で有効な改善策が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記事情に鑑み、本発明の地上PCタンクは、基礎版上に筒状の側壁を一体に形成して立ち上げ、該側壁に周方向に沿う周方向PC鋼材を配設して周方向のプレストレスを導入し、かつ前記側壁の下端部と前記基礎版との間において上下方向に延在する下端部上下方向PC鋼材を配設して該下端部上下方向PC鋼材によって前記側壁の下端部に対して上下方向のプレストレスを導入してなることを特徴とする。
【0012】
本発明においては、前記側壁の頂部に上下方向に延在する頂部上下方向PC鋼材を配設して、該頂部上下方向PC鋼材によって前記側壁の頂部に対して上下方向のプレストレスを導入することが考えられる。
【0013】
本発明においては、前記下端部上下方向PC鋼材を前記側壁の外層部に配設してその内側に前記周方向PC鋼材を配設することが好ましい。
【0014】
本発明においては、隣り合って配設される前記下端部上下方向PC鋼材の両端部の定着部の位置を上下方向にずらして配設することが好ましい。
【0015】
本発明においては、前記側壁の下端部における壁厚を外側に漸次拡大するようにハンチ部を設け、前記下端部上下方向PC鋼材を該ハンチ部の傾斜面に沿って配設することが好ましい。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、従来においては側壁の全高にわたって配設していた上下方向のPC鋼材(上記の第2のPC鋼材5に相当)を省略して、側壁の下端部にのみ下端部上下方向PC鋼材(上記の第3のPC鋼材6に相当)を集約して配設したので、その下端部上下方向PC鋼材により側壁の下端部でのひび割れの発生を有効に防止しつつ、側壁の中間部に無駄なプレストレスを導入することがないので構造的に合理的である。
したがって本発明によれば、従来に比べてPC鋼材を大幅に削減することが可能であるのでそれによるコスト削減を図ることができるばかりでなく、側壁全体でのPC鋼材や配筋の納まりが容易となるので設計的にも有利であるし、施工性を大きく改善することができる。
【0017】
なお、側壁の頂部に頂部上下方向PC鋼材により上下方向のプレストレスを導入することにより、側壁頂部に架設される屋根の変形により生じる引張曲げモーメントに起因して側壁頂部の外面に発生することが懸念されるひび割れも有効に防止することができる。
【0018】
また、下端部上下方向PC鋼材を側壁の外層部に配置してその内側に周方向PC鋼材を配設することにより、下端部上下方向PC鋼材のタンク中心軸からの偏心距離が従来の場合よりも大きくなり、これに導入する鉛直プレストレス力が同じであっても従来よりも大きな外面圧縮偏心曲げモーメントが発生するから、ひび割れを効率的に防止することができる。
また、下端部上下方向PC鋼材を密に配設する場合においては、各下端部上下方向PC鋼材の位置を交互に上下方向にずらすことにより、両端部の定着強度を支障なく確保することができる。
さらに、側壁の下端部にハンチ部を設けて下端部上下方向PC鋼材をハンチ部に沿わせて外側に傾斜させた状態で配設することにより、側壁の下端部に生じる曲げモーメントに応じて断面を大きくでき、かつ下端部上下方向PC鋼材による偏心曲げモーメントを大きく取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の地上PCタンクの実施形態を示すもので、側壁の断面図および部分正面図である。
【図2】同、側壁下端部(図1(a)におけるII部)の拡大断面図である。
【図3】同、PC鋼材によるひび割れ抑制効果についての説明図である。
【図4】従来の地上PCタンクの一例を示すもので、側壁の断面図および部分正面図である。
【図5】同、側壁下端部(図4(a)におけるV部)の拡大断面図である。
【図6】同、PC鋼材によるひび割れ抑制効果についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
本発明の地上PCタンクの実施形態を図1〜図3に示す。側壁(防液堤)2の外形は図4、図5に示した従来の側壁2と基本的に変わりはなく、従来の地上PCタンクから第2のPC鋼材5を省略したことを主眼とするものであって、その他の構成は従来とほぼ同様であるので、従来の地上PCタンクと同一に機能する構成要素については便宜的に同一符号を付すことにする。
【0021】
従来の地上PCタンクにあっては図4(b)に示したように、側壁2の全高にわたって第2のPC鋼材5を配設していたのであるが、本実施形態では図1(b)に示すようにその第2のPC鋼材5に相当する要素を省略している。
そして、本実施形態では、従来の地上PCタンクにおける第1のPC鋼材4に相当してそれと同様に機能する周方向PC鋼材4を周方向に配設し、従来の地上PCタンクにおける第3のPC鋼材6に相当してそれと同様に機能する下端部上下方向PC鋼材6を側壁2の下端部に配設している。
加えて、本実施形態では、側壁2の頂部に上下方向に沿う頂部上下方向PC鋼材8を配設しており、それら周方向PC鋼材4、下端部上下方向PC鋼材6、頂部上下方向PC鋼材8によって側壁2に対して所望のプレストレスを導入している。
【0022】
具体的には、図2に示すように、側壁2の下端部に従来と同様にハンチ部2aを形成してそのハンチ部2aの外層部に下端部上下方向PC鋼材6をハンチ部2aの傾斜面に沿って配設するとともに、その内側に周方向PC鋼材4を配設しており、それら下端部上下方向PC鋼材6と周方向PC鋼材4とによって側壁2の下端部に対して所望のプレストレスを導入してひび割れを防止するようにしている。
下端部上下方向PC鋼材6の下部定着部は基礎版1内に設け、上部定着部はハンチ部2a内の適宜のコンクリート打継部付近またはハンチ部2a上部のコンクリート打継部付近に設ける。
なお、側壁2の外層部とは、側壁2の壁厚方向中心位置よりもタンクに対して外側にある部分、内層部とは逆にタンクに対して内側にある部分をいう。
【0023】
また、図1(b)に示すように、側壁2の頂部外層部には頂部上下方向PC鋼材8を配設してこれに所望のプレストレスを導入することにより、屋根変形により生じる引張曲げモーメントに起因して側壁2の頂部の外表面に発生することが懸念されるひび割れを有効に防止するようにしている。
なお、この頂部上下方向PC鋼材8としては下端部上下方向PC鋼材6と同様にPC鋼棒をコンクリート中に直接埋設して直接緊張し定着すれば良いが、その上部定着部は側壁2の上端部に設け、その下部定着部は側壁2の頂部付近において屋根変形により生じる引張曲げモーメントの影響が及ばない高さ位置に下げて設けられている。この頂部上下方向PC鋼材8は下端部上下方向PC鋼材6ほどは密に配設する必要はなく、したがって図示例のように単に上下を揃えて配設すれば良いが、仮に十分な相互間隔が確保できない程度に密に配設する必要がある場合には、下端部上下方向PC鋼材6と同様に1本ごとに交互に上下にずらして配設することにより定着強度を確保すれば良い。
【0024】
本発明においては、従来における第2のPC鋼材5を省略しても側壁2全体に対するひび割れ防止効果を支障なく確保することができるものであり、そのことを図3を参照して説明する。
図3は図6に対して本発明によるグラフ(4)を追加したものである。本発明では側壁2の下端部や頂部を除いた中間部に対しては上下方向のプレストレスを導入していないことから、基本的には第2のPC鋼材5を設けていないグラフ(1)と重って縦軸の左側にある。
そして、側壁2の下端部および頂部に対してそれぞれ下端部上下方向PC鋼材6および頂部上下方向PC鋼材8によりプレストレスを導入することにより、下端部および頂部のみが縦軸の左側に移動し、したがってグラフ(4)の全体が縦軸の左側となって側壁2全体にひび割れが生じないものとなる。
したがって本発明によれば、従来において単に第2のPC鋼材5を設ける場合(グラフ(2))や、第3のPC鋼材6により下端部のプレストレスを増強する場合(グラフ(3))に比べて、最も合理的にプレストレスを導入できることになる。
【0025】
このように本発明によれば、従来においては側壁2のほぼ全高にわたって配設していた上下方向のPC鋼材(第2のPC鋼材5)を省略して、側壁2の下端部および頂部に下端部上下方向PC鋼材6と頂部PC鋼材8を集約して配設したので、それらにより側壁2の下端部および頂部でのひび割れの発生を有効に防止しつつ、側壁2の中間部に無駄なプレストレスを導入することがないので構造的に合理的である。
そして、本発明によれば、従来に比べてPC鋼材を大幅に削減することが可能であるのでコスト削減を図ることができるばかりでなく、側壁2全体でのPC鋼材や配筋の納まりが容易となるので設計的にも有利であるし、施工性を大きく改善することができ、施工精度を確保する点でも有利であり、ひいては側壁2の壁厚を削減することも可能である。
【0026】
特に、下端部上下方向PC鋼材6を側壁2の下端部において外層部に配置してその内側に周方向PC鋼材4を配置したことにより、下端部上下方向PC鋼材6のタンク中心軸からの偏心距離が従来の場合よりも大きくなり、したがってその下端部上下方向PC鋼材6に導入する鉛直プレストレス力を従来と同じとした場合であっても1本当たりが発生する外面圧縮偏心曲げモーメントは従来よりも大きくなり、その結果、ひび割れを効率的に防止することが可能である。
なお、従来においては図5に示したように第1のPC鋼材4(周方向PC鋼材4)を側壁2の外層部にタガのように配設してその内側に第3のPC鋼材6(下端部上下方向PC鋼材6)を配設していたのであるが、上記のように周方向PC鋼材4の位置を下端部上下方向PC鋼材6の内側に変更しても、それによるプレストレス力によって側壁2に発生する断面力は変化しないので構造上の特性は変わりがなく、ひび割れ性能に悪影響を及ぼすようなことはない。
【0027】
ところで、下端部上下方向PC鋼材6を密に配設する場合においては、従来と同様に各下端部上下方向PC鋼材6の位置を交互に上下方向にずらすことにより両端部の定着強度を支障なく確保することができるが、その必要がなければ特許文献1に示されるように上下を揃えて配置することでも良い。
いずれにしても、以上の説明で明らかなように下端部上下方向PC鋼材6によるプレストレス力を有効に活用するためにはその位置を可及的に側壁2の外層部に配置することが好ましいが、下端部上下方向PC鋼材6と側壁表面との間には所定のかぶり寸法を確保する必要があることはいうまでもないから、図2に示すように側壁2の外面側に配筋される鉄筋3の内側とすることが現実的であり、そのようにすべきである。
【0028】
また、側壁2の下端部にハンチ部2aを設けて下端部上下方向PC鋼材6をハンチ部2aに沿わせて外側に傾斜させた状態で配設することにより、側壁2の下端部での断面を曲げモーメントに応じて大きくでき、かつ下端部上下方向PC鋼材6による偏心曲げモーメントを大きく取ることができるので有効であるが、いずれにしても所望のプレストレス力が得られるように最適設計すれば良い。
【0029】
さらに、上記実施形態のように側壁2の頂部に頂部上下方向PC鋼材8を配設してそれにより上下方向のプレストレスを導入することにより、側壁2頂部に架設される屋根の変形により生じる引張曲げモーメントに起因して側壁頂部の外面に発生することが懸念されるひび割れを有効に防止することができるが、側壁頂部に生じる曲げモーメントは屋根の剛性その他の条件にも依存するので状況によってはひび割れを考慮する必要がない場合もあり、その場合は頂部PC鋼材8は必ずしも設けることはなく省略して差し支えない。
それから、ハンチ部2aとして図2の鎖線で示すように段階的に壁厚を増大させることが考えられる。この場合、個々の段階的増大部2a’における下部では、各PC鋼材6の配設位置が側壁2の外層部とはなるが、上部では外層部とはならない。このような場合でも外層部配置になる。つまり、段階的増大部2a’のようにすることは工事施工上の関係もあることから、外層部配置かどうかは、側壁2にかかる応力状態を実質的に考慮して判断するものである。
【符号の説明】
【0030】
1 基礎版
2 側壁
2a ハンチ部
2a’ 段階的増大部(ハンチ部)
3 鉄筋
4 周方向PC鋼材(第1のPC鋼材)
5 第2のPC鋼材
6 下端部上下方向PC鋼材(第3のPC鋼材)
7 PC鋼材
8 頂部上下方向PC鋼材

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基礎版上に筒状の側壁を一体に形成して立ち上げ、該側壁に周方向に沿う周方向PC鋼材を配設して周方向のプレストレスを導入し、かつ前記側壁の下端部と前記基礎版との間において上下方向に延在する下端部上下方向PC鋼材を配設して該下端部上下方向PC鋼材によって前記側壁の下端部に対して上下方向のプレストレスを導入してなることを特徴とする地上PCタンク。
【請求項2】
請求項1記載の地上PCタンクであって、
前記側壁の頂部に上下方向に延在する頂部上下方向PC鋼材を配設して、該頂部上下方向PC鋼材によって前記側壁の頂部に対して上下方向のプレストレスを導入してなることを特徴とする地上PCタンク。
【請求項3】
請求項1または2記載の地上PCタンクであって、
前記下端部上下方向PC鋼材を前記側壁の外層部に配設してその内側に前記周方向PC鋼材を配設してなることを特徴とする地上PCタンク。
【請求項4】
請求項1,2または3記載の地上PCタンクであって、
隣り合って配設される前記下端部上下方向PC鋼材の両端部の定着部の位置を上下方向にずらして配設してなることを特徴とする地上PCタンク。
【請求項5】
請求項1,2,3または4記載の地上PCタンクであって、
前記側壁の下端部における壁厚を外側に漸次拡大するようにハンチ部を設け、前記下端部上下方向PC鋼材を該ハンチ部の傾斜面に沿って配設してなることを特徴とする地上PCタンク。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate


【公開番号】特開2011−219140(P2011−219140A)
【公開日】平成23年11月4日(2011.11.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−91392(P2010−91392)
【出願日】平成22年4月12日(2010.4.12)
【出願人】(000002299)清水建設株式会社 (2,433)
【Fターム(参考)】