JP2009097196A - 円筒状容器構造物の耐震補強構造及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】既設の円筒状容器構造物をより簡易な構成でしかも経済的かつ低労力で耐震補強する。
【解決手段】円筒状容器構造物の側壁外周にＰＣ鋼棒２２、２３を備えたプレストレス導入装置１１を配置し、少なくともＰＣ鋼棒２２、２３を被覆するように円筒状容器構造物２の側壁外周に対して充填材１２を打設し、充填材１２が固化した後、プレストレス導入装置１１により充填材１２に対してプレストレスを導入する。このとき、円筒状容器構造物の側壁外周を被覆するようにプレキャストコンクリート版を配置し、プレストレス導入装置１１によりプレキャストコンクリート版にプレストレスを導入するようにしてもよい。
【選択図】図５

Description

本発明は、既設のタンクやサイロ等の円筒状容器構造物に対して、耐震補強を施す際に好適な円筒状容器構造物の耐震補強構造及び方法に関する。

水等の液体や、天然ガス、セメント等を貯留するためのタンクや、セメントや粒状の穀物を貯留するためのサイロのような円筒状容器構造物には、側壁外周に沿ってＰＣ鋼材等の緊張部材を配設し、これにプレストレスを導入することにより、耐震性を向上させることが従来より行われている（例えば、特許文献１参照。）。

円筒状容器構造物の側壁内部にＰＣ鋼材を縦方向又は横方向（円周方向）に配設する場合には、先ず縦方向に配置したＰＣ鋼材にプレストレスを導入し、これよりも外周側に配置した横方向のＰＣ鋼材にプレストレスを導入することにより、内部から外周側へと負荷される水圧等に抵抗するとともに、比較的小規模な地震による振動による曲げ応力に抵抗可能としている。
特開２００１−２００５８３号公報

しかし、近年において、大規模地震に対応すべく土木構造物の各種耐震基準の改定が行われている。タンクやサイロ等に代表される円筒状容器構造物についても同様に耐震補強の必要性が求められている。

既に側壁内部にＰＣ鋼材によりプレストレスが導入されている既設の円筒状容器構造物に対してさらに耐震補強を施すためには、側壁を増厚する方法が先ず考えられる。しかしながら、所望の耐震性能を発揮させるためには、この増厚すべき側壁が非常に厚くなってしまう可能性もあり、経済性の観点において問題がある。

また、プレストレストコンクリートを既設の側壁外周に設ける方法も考えられるが、その分増厚を抑えることができる一方で、ＰＣ鋼材を定着させるために底版周端に貫通孔を削孔し、さらにこの底版周端の周囲の土を掘削することにより、ＰＣ鋼材端部の定着具を設けるための空間を作る必要が生じ、労力の負担が増大し、工事が大規模にならざるを得ないという問題点があった。

またピラスターを有するＰＣタンクにおける円周方向の耐震補強では、ピラスターが却って障壁となり、補強が困難になるという問題点もあった。

そこで、本発明は、上述した課題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、既設の円筒状容器構造物をより簡易な構成でしかも経済的かつ低労力で耐震補強を行うことができる、円筒状容器構造物の耐震補強構造及び方法を提供することにある。

本発明者は、上述した課題を解決するために、円筒状容器構造物における底版周端にアンカー孔を削孔して、これにＰＣ鋼棒の一端を上記アンカー孔内に挿入することによりプレストレス導入装置を配置し、アンカー孔と上記ＰＣ鋼棒の一端との間を充填するとともに、ＰＣ鋼棒の他端を露出させるように充填材を打設し、充填材が固化した後、ＰＣ鋼棒における露出した他端側から上記プレストレス導入装置により充填材にプレストレスを導入することにより、既設の円筒状容器構造物に対して耐震補強を施す円筒状容器構造物の耐震補強構造を発明した。

即ち、本発明に係る円筒状容器構造物の耐震補強構造は、既設の円筒状容器構造物に対して耐震補強を施す円筒状容器構造物の耐震補強構造において、上記円筒状容器構造物の側壁外周にＰＣ鋼棒を備えたプレストレス導入装置が配置され、少なくとも上記ＰＣ鋼棒が被覆するように上記円筒状容器構造物の側壁外周に対してコンクリートが打設され、上記コンクリートが固化した後、上記プレストレス導入装置により上記コンクリートに対してプレストレスが導入されていることを特徴とする。

本発明に係る円筒状容器構造物の耐震補強方法は、既設の円筒状容器構造物に対して耐震補強を施す円筒状容器構造物の耐震補強方法において、上記円筒状容器構造物の側壁外周にＰＣ鋼棒を備えたプレストレス導入装置を配置し、少なくとも上記ＰＣ鋼棒を被覆するように上記円筒状容器構造物の側壁外周に対してコンクリートを打設し、上記コンクリートが固化した後、上記プレストレス導入装置により上記コンクリートに対してプレストレスを導入することを特徴とする。

本発明に係る円筒状容器構造物の耐震補強構造は、既設の円筒状容器構造物に対して耐震補強を施す円筒状容器構造物の耐震補強構造において、上記円筒状容器構造物の側壁外周を被覆するようにプレキャストコンクリート版が配置され、ＰＣ鋼棒を備えたプレストレス導入装置が上記プレキャストコンクリート版に配設され、上記プレストレス導入装置により上記プレキャストコンクリート版にプレストレスが導入されていることを特徴とする。

また、円筒状容器構造物の耐震補強方法は、既設の円筒状容器構造物に対して耐震補強を施す円筒状容器構造物の耐震補強方法において、上記円筒状容器構造物の側壁外周を被覆するようにプレキャストコンクリート版を配置し、ＰＣ鋼棒を備えたプレストレス導入装置を上記プレキャストコンクリート版に配設し、上記プレストレス導入装置により上記プレキャストコンクリート版にプレストレスを導入することを特徴とする。

上述した構成からなる本発明では、あくまで既設の円筒状容器構造物に対して、既存の床版周端に対してアンカー孔を削孔し、これにプレストレス導入装置を配設し、充填材を打設し、これが固化した後にプレストレスを導入することにより、耐震補強を実現することが可能となる。このため、既存の構造に対して大きな改変を施すことなく、極めて簡易な構成でしかも経済的かつ低労力で耐震補強を行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態として、既設の円筒状容器構造物の耐震補強構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明を適用した耐震補強構造１の全体構成を示している。また、図２は、耐震補強構造１の側断面図を示している。

この耐震補強構造１は、既設の円筒状容器構造物２に対して耐震補強を施す際に適用されるものであって、中実鋼棒を利用して応力を導入可能なプレストレス導入装置１１と、その外周に打設される充填材１２とを備えている。

円筒状容器構造物２は、水等の液体や天然ガス、セメント等を貯留するためのタンクや、粒状の穀物を貯留するためのサイロに代表されるものである。即ち、この円筒状容器構造物２の内部には、液体や、粉体或いは粒体からなる固体が貯留される。その結果、この円筒状容器構造物２には、かかる貯留された液体や固体からの内圧等によるフープテンションが負荷されることになる。このため、円筒状容器構造物２は、かかるフープテンションに対抗するために、例えば図２に示すように側壁２１にプレストレスを導入したＰＣ鋼材２２、２３がそれぞれ円周方向、鉛直方向に向けて配設されていてもよい。

常時は、この既設のＰＣ鋼材２２、２３の構造のみにより補強構造が実現されることになり、地震時は、これら既設の補強構造に加えて、後述するプレストレス導入装置１１を利用した補強構造により抵抗する。

この円筒状容器構造物２は、その底部の周端において底版周端２５が形成されている。この床版周端２５は、側壁２１から外側に向けて突出された状態となっている。

プレストレス導入装置１１は、この床版周端２５から上方に向けて配設されている。図３(a)は、プレストレス導入装置１１の１ユニットの一部切欠側面図を示し、図３(b)は、その縦断側面図を示している。プレストレス導入装置は、鋼製中空ＰＣ鋼棒本体３６ａの長手方向の一端部（前端部）外側に雄ねじ部５０を有するとともに、他端部（後端部）外側に雄ねじ部５１を有し、前記雄ねじ部５１に、前後両端部に雌ねじ孔５２、５３を有すると共に多角形の回動工具係合用外面５４を有する支承筒５５における前端部の雌ねじ孔５２が螺合連結されている。

前記支承筒５５の後端部の雌ねじ孔５３に、鋼製筒状の環状係止片からなるストッパー５６の前部雄ねじ部５７が螺合され、前記ストッパー５６の後端部外側には、回動工具係合用外面５８が形成され、前記ストッパー５６の前端部には、前記支承筒５５の内部に配置され、前端部に凹部５９を有する押圧係止片６０の後端面が係合され、前記押圧係止片６０の前端部の凹部５９には、中空ＰＣ鋼棒３６内に他端側を除くほぼ全体が挿入され、かつ他端側が前記中空ＰＣ鋼棒３６の他端部から突出するように配置されたノンプル用反力ＰＣ鋼棒３７ａの後端部が嵌合されている。なお、前記のノンプルとは、引き抜かない方式で、換言すると据え置き方式の意味である。

この形態においては、１本もののノンプル用反力ＰＣ鋼棒３７ａにより押込み鋼棒を構成しているが、他端側に短尺の撤去用反力ＰＣ鋼棒と前記ノンプル用反力ＰＣ鋼棒３７ａよりも若干短尺なノンプル用反力ＰＣ鋼棒との２本により押し込み用反力ＰＣ鋼棒３７を構成することも可能である。前記中空ＰＣ鋼棒３６の前端部外側の雄ねじ５０に、雌ねじ部６１を有するナットからなるアンカー材６２が着脱自在に螺合固定され、前記ノンプル用反力ＰＣ鋼棒３７ａの先端部は前記雌ねじ部６１に連結されている。前記アンカー材６２には雄ねじ部材７１が螺合固定され、前記雄ねじ部材７１により反力ＰＣ鋼棒３７の先端部が支承されている。

なお、このプレストレス導入装置１１は上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば特開２００６−４５９９７号に開示されている他のいかなる形態を用いるようにしてもよい。

このようなプレストレス導入装置１１を配設するためには、図２に示すように、床版周端２５において上方に向けて床版を貫通しない溝付きのアンカー孔２８を削孔する。次に、このアンカー孔２８に対して、ＰＣ鋼棒３６におけるアンカー材６２が設けられている一端側を挿入する。即ち、このアンカー孔２８は、アンカー材６２の外周よりも広い内径で構成されている必要がある。

次に、無収縮モルタル等の充填材１２をＰＣ鋼棒３６におけるアンカー材６２とアンカー孔２８との間を埋め込むようにして充填する。次に、コンクリート８２をＰＣ鋼棒３６を被覆するようにして側壁２１の外周に対して打設する。このとき、ＰＣ鋼棒３６の他端に該当するストッパー５６が設けられている側が上方となるように配置するとともに、そのＰＣ鋼棒３６の他端を露出させるように充填材１２を打設する。実際には、充填材１２の最上位が支承筒５５の下端に至るまで充填することが望ましい。

このようにして打設されたコンクリート８２並びに充填材１２が固化した後、プレストレス導入装置１１によりＰＣ鋼棒３６にプレストレスを導入する。具体的には、支承筒５５を締め込んでいくことにより、固化された充填材１２に対してプレストレスを導入することが可能となる。

このように、本発明を適用した耐震補強構造１は、あくまで既設の円筒状容器構造物２に対して、耐震補強を施す必要がある場合において、既存の床版周端２５に対してアンカー孔２８を削孔し、これにプレストレス導入装置１１を配設し、充填材１２を打設し、これが固化した後にプレストレスを導入することにより、これを実現することが可能となる。このため、既存の構造に対して大きな改変を施すことなく、極めて簡易な構成でしかも経済的かつ低労力で耐震補強を行うことができる。

円筒状容器構造物２は、上部よりも下部の方が、貯蔵された液体等により大きな応力が負荷されることになるため、図１に示すように、プレストレス導入装置１１の本数を上部よりもむしろ下部において増やすようにしてもよい。

また、図１に示すように、ＰＣ鋼棒３６を鉛直方向から傾斜させて、かつ格子状に配置するようにしてもよい。これにより、周方向へのプレストレス導入効果、上下方向へのプレストレス導入効果を同時に実現することが可能となる。即ち、地震等により、周方向へ負荷される応力と、上下方向へ負荷される応力の双方に対してそれぞれ対抗することが可能となる。

勿論、図４に示すようにこのプレストレス導入装置１１を周方向に向けて配設するとともに、上下方向にも配設させることにより、縦横格子状となるように構成するようにしてもよい。かかる場合においても、必要となるプレストレス導入装置１１の本数は若干多くなるものの、極めて簡易な構成でしかも経済的かつ低労力で耐震補強を行うことができる。

図５は、プレストレス導入装置１１を縦横格子状となるように配設する際のピラスター部７の断面図を示している。このピラスター部７では、既設の側壁２１内においてＰＣ鋼材２２、２３が既に埋設されており、その外周側において縦横格子状となるように配設されたプレストレス導入装置１１に充填材１２が被覆されてなる耐震補強構造１が形成されている。そしてピラスター部７においても同様に、プレストレス導入装置１１を縦横格子状となるように配設し、ピラスター部７に形成されている凹部８を埋めるように充填材１２を被覆することにより、耐震補強構造１を同様に形成する。

ちなみに、この充填材１２を充填する代わりに、凹部８と嵌合可能な凸部が内周側に形成されてなり、プレストレス導入装置１１が予め配設されたプレキャストコンクリート版をこのピラスター部７に配置するようにしてもよい。

次に、プレキャストコンクリート版を利用した耐震補強方法について説明をする。例えば図６(a)に示すように、シース７１、７２が縦横格子状に穿設されたプレキャストコンクリート版７０を予め工場等において作製する。次にこれを耐震補強すべき円筒状容器構造物２へ搬送し、その側壁外周を被覆するように配置する。このとき、図６(b)に示すように、予め埋設されたシース７１がアンカー孔２８と整合するようにプレキャストコンクリート版７０を配置する。そして、互いに連続するアンカー孔２８とシース７１内にＰＣ鋼棒３６を挿通させる。

次に、この互いにアンカー孔２８に充填材１２を充填し、さらにシース７１内にコンクリート８２を打設する。このとき、ＰＣ鋼棒３６の他端に該当するストッパー５６が設けられている側が上方となるように配置するとともに、そのＰＣ鋼棒３６の上端を露出させるように充填材１２を打設する。実際には、充填材１２の最上位が支承筒５５の下端に至るまで充填することが望ましい。

コンクリート８２や充填材１２が固化した後、ＰＣ鋼棒３６における露出した他端側からプレストレス導入装置１１によりプレキャストコンクリート版７０にプレストレスを導入する。これにより、極めて簡易な構成でしかも経済的かつ低労力で耐震補強を行うことができる。

本発明を適用した耐震補強構造の全体構成図である。 本発明を適用した耐震補強構造の側断面図である。 (a)は、プレストレス導入装置の１ユニットの一部切欠側面図であり、(b)は、その縦断側面図である。 プレストレス導入装置を周方向に向けて配設するとともに、上下方向にも配設させることにより、縦横格子状となるように構成した例を示す図である。 ピラスター部における接合形態について説明するための図である。 プレキャストコンクリート版により耐震補強をする方法について説明するための図である。

符号の説明

１ 耐震補強構造
２ 円筒状容器構造物
１１ プレストレス導入装置
１２ 充填材
２１ 側壁
２２、２３ ＰＣ鋼材
２５ 底版周端
７０ プレキャストコンクリート版

Claims (8)

1. 既設の円筒状容器構造物に対して耐震補強を施す円筒状容器構造物の耐震補強構造において、
   上記円筒状容器構造物の側壁外周にＰＣ鋼棒を備えたプレストレス導入装置が配置され、
   少なくとも上記ＰＣ鋼棒が被覆するように上記円筒状容器構造物の側壁外周に対してコンクリートが打設され、
   上記コンクリートが固化した後、上記プレストレス導入装置により上記コンクリートに対してプレストレスが導入されていること
   を特徴とする円筒状容器構造物の耐震補強構造。
2. 上記円筒状容器構造物における底版周端に床版を貫通しない溝付きアンカー孔が削孔され、
   上記ＰＣ鋼棒の一端を上記アンカー孔内に挿入することにより上記プレストレス導入装置が配置され、
   上記アンカー孔と上記ＰＣ鋼棒の一端との間に充填材が打設され、
   上記ＰＣ鋼棒の他端を露出させるように上記コンクリートが打設され、
   上記コンクリートが固化した後、上記ＰＣ鋼棒における露出した他端側から上記プレストレス導入装置により上記充填材にプレストレスが導入されていること
   を特徴とする請求項１記載の円筒状容器構造物の耐震補強構造。
3. 上記ＰＣ鋼棒は、鉛直方向から傾斜させて、かつ格子状に配置されていること
   を特徴とする請求項１又は２記載の円筒状容器構造物の耐震補強構造。
4. 既設の円筒状容器構造物に対して耐震補強を施す円筒状容器構造物の耐震補強方法において、
   上記円筒状容器構造物の側壁外周にＰＣ鋼棒を備えたプレストレス導入装置を配置し、
   少なくとも上記ＰＣ鋼棒を被覆するように上記円筒状容器構造物の側壁外周に対してコンクリートを打設し、
   上記コンクリートが固化した後、上記プレストレス導入装置により上記コンクリートに対してプレストレスを導入すること
   を特徴とする円筒状容器構造物の耐震補強方法。
5. 既設の円筒状容器構造物に対して耐震補強を施す円筒状容器構造物の耐震補強構造において、
   上記円筒状容器構造物の側壁外周を被覆するようにプレキャストコンクリート版が配置され、
   ＰＣ鋼棒を備えたプレストレス導入装置が上記プレキャストコンクリート版に配設され、
   上記プレストレス導入装置により上記プレキャストコンクリート版にプレストレスが導入されていること
   を特徴とする円筒状容器構造物の耐震補強構造。
6. 上記円筒状容器構造物における底版周端に床版を貫通しない溝付きアンカー孔が削孔され、
   予め埋設されたシースが上記アンカー孔と整合するように上記プレキャストコンクリート版が配置され、
   互いに連続する上記アンカー孔並びに上記シース内に上記ＰＣ鋼棒を挿通させることにより、上記プレストレス導入装置が配置され、
   上記アンカー孔並びに上記シースと上記ＰＣ鋼棒の一端との間を充填する充填材が打設され、
   上記ＰＣ鋼棒の他端を露出させるように上記コンクリートが打設され、
   上記コンクリートが固化した後、上記ＰＣ鋼棒における露出した他端側から上記プレストレス導入装置により上記プレキャストコンクリート版にプレストレスが導入されていること
   を特徴とする請求項５記載の円筒状容器構造物の耐震補強構造。
7. 上記プレキャストコンクリート版に対して、上記ＰＣ鋼棒が鉛直方向から傾斜させて、かつ格子状に配設されること
   を特徴とする請求項５又は６記載の円筒状容器構造物の耐震補強構造。
8. 既設の円筒状容器構造物に対して耐震補強を施す円筒状容器構造物の耐震補強方法において、
   上記円筒状容器構造物の側壁外周を被覆するようにプレキャストコンクリート版を配置し、
   ＰＣ鋼棒を備えたプレストレス導入装置を上記プレキャストコンクリート版に配設し、
   上記プレストレス導入装置により上記プレキャストコンクリート版にプレストレスを導入すること
   を特徴とする円筒状容器構造物の耐震補強方法。