JP2012250712A

JP2012250712A - タンク側板の補強構造及びその施工法

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Publication number: JP2012250712A
Application number: JP2011122389A
Authority: JP
Inventors: Koji Ishii; 宏治石井; Yuji Shirakawa; 勇治白川
Original assignee: Ishii Iron Works Co Ltd
Current assignee: Ishii Iron Works Co Ltd
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2012-12-20
Anticipated expiration: 2031-05-31
Also published as: JP5904394B2

Abstract

【課題】耐震強度が不足するタンクを、供用中であってもタンク本体に溶接することなく簡単かつ短期間に補強施工し、側板の座屈変形の防止や底板の浮上がりの防止を図り、さらに、地震によって側板の一部が、変形や部分座屈など損傷した場合には、溶接を行わずに簡単に短期間で補修施工して、損傷箇所の拡大などの二次被害を防止するタンク側板の補強構造及びその施工法を提供する。
【解決手段】平底円筒形鋼製タンクの側板で地震によって座屈変形を生じやすい箇所を含む所定高さ部位２ａについて、離隔して所定幅位置に設置する支持枠体６と、この支持枠体６の内部及び又は支持枠体６の外周面に張設するテンションＰＣ鋼線８と、支持枠体６の内部に連続的に打設するコンクリート７とで補強形成することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、水や石油などの液体、穀物や粉体などの固体、或いは乾式ガスなどの気体を貯蔵するタンクの側板の補強構造及びその施工法に関するものである。

平底円筒形鋼製の各種タンクに関わる耐震設計基準については、幾度もの震災の経験を踏まえて強化されてきている。
そのため、既設タンクにあっては、耐震性能の向上を図るための補強工事を必要とされるタンクが存在する。
なかでも、危険物の液体を貯蔵するタンクにあっては、早急な補強を要するが、これまでの溶接を行う補強工事では、危険物液体を他のタンクに移送した後、更に洗浄や清掃を行った後でなければ補強工事に着手できず、タンクの規模にもよるが４ヶ月から１年程度の長期間を要する工事となる。そのため、設備の運用上、補強工事に直ぐには着手できない場合がある。更には、工事を実施するにあたっては、できる限り短期間での施工完了を求められる。
これらのタンクは、地震によって側板が座屈し変形などの損傷により貯蔵液が漏出する危険があり、更には浸水や津波によって浮いたり流されたりするなどの被害を生ずる心配もあった。
また、地震によってタンクの側板の一部が、変形や部分座屈、象脚型座屈などで損傷した場合には、これらのタンクは供用中であるため、貯蔵液を空にすることなく溶接などの火気を使用することなく、簡単に短期間で補修施工することも望まれていた。

タンクの部分補修に関する従来の発明技術がある。
例えば特許文献１（特開２００３−２０５９９５号公報）「ＰＣタンクの修復工法」の発明には、従来例１の図６（a）〜（c）に示すように、コンクリート側壁１外周に装着した既設緊張部材２が腐食で体積膨張したＰＣタンクに対して、腐食部を含む周辺の保護被覆層３を除去又は補強し、この被覆除去部又は被覆補強部に保護被覆層３より外周側へ突出する態様で定着構造部１０を構築すると共に、定着構造部１０を支持部として新たな追加緊張部材１３を設置した後に、腐食部を含む既設緊張部材２は定着構造部１０の両側で切断する構成が開示されている。

特許文献２（特開２００６−５６５２５号公報）「貯蔵タンクの補修方法」の発明には、従来例２の図７（a）〜（h）に示すように、燃料タンク１の周囲に側板上部５ａに連結する複数のジャッキ６を配置し、側板５の周囲を溶断し、側板上部５ａと側板下部５ｂとを縁切りし、各ジャッキ６を一斉にジャッキアップして側板上部５ａを側板下部５ｂから分離し、底板４及び側板下部５ｂを撤去し、撤去後の地盤に新設の底板４Ａを設置し、各ジャッキ６を一斉にジャッキダウンして側板上部５ａを新設の底板４Ａに接合し、接合位置に沿って溶接を行い側板上部５ａと底板４Ａを一体化する構成が開示されている。

特許文献３（特開平１０−１９４３８３号公報）「既設タンクの強度補強方法」の発明には、従来例３の図８（a）,(b)に示すように、複数の等辺山形鋼９を、その材軸方向がタンク側板３の高さ方向に沿って略鉛直に延びるように、タンク側板３の外周面の周方向に沿って所定ピッチで離間する複数位置にそれぞれ配設して、各等辺山形鋼９の両側縁部をタンク側板３外周面にそれぞれ溶接し、特に、タンク側板３の高さ方向の略全長に等辺山形鋼９を溶接固定するなどの構成が開示されている。

特開２００３−２０５９９５号公報特開２００６−５６５２５号公報特開平１０−１９４３８３号公報

特許文献１（特開２００３−２０５９９５号公報）の従来例１の発明は、稼働中で側壁に貯蔵液体による内圧が作用しているＰＣタンクに対して修復が可能であり、ＰＣタンクを休眠させる経済的な損失を無くすと共に、更に長期間の使用を可能にする構造であるが、部分的に座屈したタンク側板を応急的に補修し修復するものではない。

特許文献２（特開２００６−５６５２５号公報）の従来例２の発明は、補修時期においてタンク底面とその近傍のみを交換するものであって、供用中のタンクの側板の一部を補強修復することはできない。

また、特許文献３（特開平１０−１９４３８３号公報）の従来例３の発明は、地震発生時の側板の変形や破損が発生する虞を回避できると共に、放爆構造とし得る既設タンクの強度補強方法であるが、鋼材を用いて側板の広範囲に施工するもので、大掛かりな溶接施工を必要とし、供用中のタンク側板の下部を対象として補強するものではない。

このように、従来例の発明技術は、いずれも側板を部分的又は全体に補修し修復するものであって、耐震強度が不足するタンクの側板を簡単に短期間に補強施工するものではなく、さらに地震で損傷した供用中のタンクについて、タンク側板の座屈損傷箇所を応急的に補修施工することに対して配慮したものではなかった。

この発明は上述のような従来技術が有する問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、耐震強度が不足するタンクを、供用中であってもタンク本体に溶接することなく簡単かつ短期間に補強施工し、側板の座屈変形の防止や底板の浮上がりの防止を図り、さらに、地震によってタンクの側板の一部が、変形や部分座屈、象脚型座屈などで損傷した場合には、溶接を行わずに簡単に短期間で補修施工して、損傷箇所が拡大し破壊などの二次被害を防止するタンク側板の補強構造及びその施工法を提供することにある。

請求項１の発明に係るタンク側板の補強構造は、平底円筒形鋼製タンクの側板で地震によって座屈変形を生じやすい箇所を含む所定高さ部位について、離隔して所定幅位置に設置する支持枠体と、この支持枠体の内部及び又は支持枠体の外周面に張設するＰＣ鋼線と、支持枠体の内部に連続的に打設するコンクリートとで補強形成することを特徴とする。

請求項２の発明に係るタンク側板の補強構造は、上記請求項１記載の側板の所定高さ部位は、地震によって座屈変形を生じた箇所を含む所定高さ部位であって、この座屈変形を生じた箇所の空隙部にスペーサ等を設置して形成することを特徴とする。

請求項３の発明に係るタンク側板の補強構造の施工法は、平底円筒形鋼製タンクの側板で地震によって座屈変形を生じやすい箇所を含む所定高さ部位について、離隔して所定幅位置に縦ステーの枠体を側板に密着させて立設するステップと、複数本のＰＣ鋼線を支持枠体の内部及び又は外周面に設置して仮止めするステップと、コンクリート打設用型枠材を縦ステー間に落とし込んで設置するステップと、ＰＣ鋼線をコンクリート打設の側圧抵抗値まで仮緊張するステップと、支持枠体の内部にコンクリートを連続的に打設するステップと、所定強度まで固化した後にＰＣ鋼線を本緊張するステップを有することを特徴とする。

請求項４の発明に係るタンク側板の補強構造の施工法は、上記請求項３記載の側板の所定高さ部位は、地震によって座屈変形を生じた箇所を含む所定高さ部位であって、この座屈変形を生じた箇所の空隙部にスペーサ等を設置するステップと、座屈変形を生じた範囲を含む所定高さ部位について、離隔して所定幅位置に縦ステーを側板に密着させて立設するステップとを有することを特徴とする。

請求項１の発明に係るタンク側板の補強構造は、平底円筒形鋼製タンクの側板で地震によって座屈変形を生じやすい箇所を含む所定高さ部位について、離隔して所定幅位置に設置する支持枠体と、この支持枠体の内部及び又は支持枠体の外周面に張設するＰＣ鋼線と、支持枠体の内部に連続的に打設するコンクリートとで補強形成するので、
耐震強度が不足する中小規模の既設タンクの耐震強度を向上することができる。経年劣化による側板の変形防止や底板の浮き上がり防止を図り、この耐震補強によって長く使い続けることができる。コンクリートの圧縮力で補給することができるとともに、ＰＣ鋼線の緊張テンションで側板に発生するフープ荷重を負担することにより、側板の強度を増し安全性を向上することが出来る。
地震によって側板が変形や座屈、象脚型座屈などで損傷を生じることがなく、地盤の浸水や津波によって浮いたり流されたりするなどの被害を生ずる心配もなくなる。

請求項２の発明に係るタンク側板の補強構造は、上記請求項１記載の側板の所定高さ部位は、地震によって座屈変形を生じた箇所を含む所定高さ部位であって、この座屈変形を生じた箇所の空隙部にスペーサ等を設置して形成するので、
地震によってタンクの側板の一部が、変形や部分座屈、象脚型座屈などで損傷した場合、座屈箇所の凹凸部をスペーサと矢で調整して確りと力を伝達し、縦ステーとコンクリートとＰＣ鋼線で確りと補強し、鋼製側板の座屈部塑性変形箇所の破壊を抑制することが出来る。

請求項３の発明に係るタンク側板の補強構造の施工法は、平底円筒形鋼製タンクの側板で地震によって座屈変形を生じやすい箇所を含む所定高さ部位について、離隔して所定幅位置に縦ステーなどの支持枠体を側板に密着させて立設するステップと、複数本のＰＣ鋼線を支持枠体の内部及び又は外周面に設置して仮止めするステップと、コンクリート打設用型枠材を縦ステー間に落とし込んで設置するステップと、ＰＣ鋼線をコンクリート打設の側圧抵抗値まで仮緊張するステップと、支持枠体の内部にコンクリートを連続的に打設するステップと、所定強度まで固化した後にＰＣ鋼線を本緊張するステップを有するので、
タンクの側板を、縦ステーとコンクリートとＰＣ鋼線で確りと補強することが出来る。また、供用中のタンク設備であっても、予め工場で必要な部材を製作し、現地では溶接などの火気を使用することなく組立て施工を簡素化することにより、作業性良く短期間に補強することが出来る。
地震によって変形や部分座屈、象脚型座屈などで損傷しやすいタンクの側板を、縦ステーとコンクリートとＰＣ鋼線で確りと補強することが出来る。

請求項４の発明に係るタンク側板の補強構造の施工法は、上記請求項３記載の側板の所定高さ部位は、地震によって座屈変形を生じた箇所を含む所定高さ部位であって、この座屈変形を生じた箇所の空隙部にスペーサ等を設置するステップと、座屈変形を生じた範囲を含む所定高さ部位について、離隔して所定幅位置に縦ステーを側板に密着させて立設するステップとを有するので、
変形し座屈、象脚型座屈などで損傷を生じた側板を、タンク供用中に応急の補修施工が可能となり、損傷箇所の破損の拡大防止、二次被害の防止をすることができる。供用中のタンク設備であっても、予め工場で必要な部材を製作し、現地では溶接などの火気を使用することなく組立て施工を簡素化することにより、作業性良く短期間に補強することが出来る。
予め工場で必要な部材を製作し、現地では溶接などの火気を使用することなく組立て施工を簡素化することにより、作業性良く短期間に補強することが出来る。

本発明に係るタンク側板の補強構造の全体側面説明図である。本発明に係るタンク側板の補強構造の全体平面説明図である。図２のＡ部を示す説明図である。図２のＢ部を示す説明図である。座屈変形した箇所の修復補強状況を示す側断面説明図である。従来例１の構造を示す説明図である。従来例２の構造を示す説明図である。従来例３の構造を示す説明図である。

本発明に係るタンク側板の補強構造の実施形態例について図１から図５を参照しながら説明する。本発明は下記の実施形態にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記の実施形態に変更（例えば構成要素の省略または付加、構成要素の形状の変更等）を加えることが出来るのはもちろんである。なお、図は概略を示すもので、一部のみを描き詳細構造は省略した。また、この構造は、既設のタンクに形成した場合を示すが、新規のタンクに採用しても良い。

図１は平底円筒形鋼製のタンク１の全体側面説明図で、２は側板、３は基礎、４は底板、５は屋根である。この発明によるタンク側板の補強構造は、支持枠体６と、コンクリート７と、ＰＣ鋼線８とで形成する。
図のように、側板の所定高さにわたる部位２ａ（図５には地震などで損傷した座屈変形箇所２ｂを示している）について、離隔して所定幅位置に支持枠体６を設置し、この支持枠体６の外周面に複数列リング状にＰＣ鋼線８を張設し、この支持枠体６の内部に連続的にコンクリート７を打設して補強形成する。

図２は、本発明に係るタンク側板の補強構造の全体平面説明図で、１は平底円筒形鋼製のタンク、２は側板、５は屋根である。
この発明によるタンク側板の補強構造は、縦ステー６ａと、コンクリート７と、ＰＣ鋼線８とで形成する。１１は緊張接続具で、ＰＣ鋼線８にテンションを与えて緊張させる。

図３は、図２のＡ部を示す斜視説明図で、Ｈ形鋼などの縦ステー６ａとＬ形鋼や帯板鋼などの連結材６ｂを用いてブロック化した支持枠体６を、側板２から離隔して所定幅位置に設置する。この支持枠体６の縦ステー６ａの外周面にＰＣ鋼線セット用フック１０を設け、このＰＣ鋼線セット用フック１０にＰＣ鋼線８を引掛け支持させて複数列周方向に張設する。
支持枠体６の縦ステー６ａ，６ａ間の内側にコンクリート打設用型枠材９を差込んで固定し、このコンクリート打設用型枠材９の内部に連続的にコンクリート７を打設する。所定のコンクリート固化強度が得られた時期に、ＰＣ鋼線８に所定強度のテンションを与える。
なお図示はしないが、ＰＣ鋼線はコンクリートの内部にも、複数列周方向にテンションを与えて張設してもよい。

図４は、図２のＢ部を示す説明図で、縦ステー６ａの外周面に緊張接続具１１を設置する。
この緊張接続具１１を用いて、ＰＣ鋼線セット用フック１０に引掛け支持させて設置したＰＣ鋼線８にテンションを与える。

図５は、座屈変形した箇所の修復補強状況を示す側断面説明図で、２は側板、３は基礎、４は底板、縦ステー６ａと、コンクリート７と、ＰＣ鋼線８とで形成、２ａは側板下部、２ｂは座屈変形部を示す。
図のように縦ステー６ａを立設する際に、座屈変形部２ｂの下部の隙間に木製角材のスペーサ１２を当てがい、上部の隙間に木製クイ状の矢１３を打込み、さらに縦ステー６ａ外側には、サポートとなる傾斜材１４、ベース板１５、アンカー１６を設けて固定する。
図示例は、ＰＣ鋼線８を外周ＰＣ鋼線８ａ，内部ＰＣ鋼線８ｂのように複数列円周方向に張設する場合を示す。内部のＰＣ鋼線８ｂは、縦ステー６ａに開口部１７を設けてその内部に挿通する。
コンクリート打設用型枠材９の内側にコンクリート７を打設し、所定の固化強度が得られた時期に、ＰＣ鋼線８，８ａ，８ｂにテンションを与える。

この発明に係るタンク側板の補強構造は、平底円筒形鋼製タンクの側板の所定高さにわたる部位２ａについて、離隔して所定幅位置に設置する複数の縦ステー６ａなどからなる支持枠体と、この支持枠体６の内部及び又は支持枠体６の外周面にリング状に張設する複数本のＰＣ鋼線８と、支持枠体６の内部に連続的に打設するコンクリート７とで補強形成するので、
耐震強度が不足する中小規模の既設タンクの耐震強度を向上することができる。また、経年劣化による側板の変形防止や底板の浮き上がり防止を図り、この耐震補強によって長く使い続けることができる。コンクリート７の圧縮力で補給することができるとともに、ＰＣ鋼線８の緊張テンションで側板に発生するフープ荷重を負担することにより、側板２の強度を増し安全性を向上することが出来る。

また、この発明に係るタンク側板の補強構造は、殊に上記側板の所定高さにわたる部位２ａは、地震によって座屈変形を生じやすい箇所であるので、
地震によって側板が変形や座屈、象脚型座屈などの損傷を生じることがなく、地盤の浸水や津波によって浮いたり流されたりするなどの被害を生ずる心配もなくなる。

さらに、この発明に係るタンク側板の補強構造は、上記側板の所定高さにわたる部位２ａは、地震によって座屈変形を生じた箇所２ｂを含む全周であって、座屈変形を生じた空隙部にスペーサ１２と矢１３を設置して形成するので、
地震によってタンクの側板の一部が変形や部分座屈、象脚型座屈などで損傷した場合には、座屈変形箇所２ｂの凹凸部をスペーサ１２と矢１３を用いて垂直面を調整して確りと力を伝達させ、縦ステー６ａとコンクリート７とＰＣ鋼線８で確りと補強し、鋼製側板の座屈部塑性変形の拡大や破壊を抑制することが出来る。
なお、コンクリート７としては、早強セメントなどを使用すると復旧工事を短縮することができる。

この発明に係るタンク側板の補強構造の施工法は、平底円筒形鋼製タンクの側板の所定高さにわたる部位２ａ、殊に地震によって座屈変形を生じやすい箇所について、離隔して所定幅位置に縦ステー６ａ（ブロック）を側板に密着させて立設するステップと、ＰＣ鋼線８をセット用フック１０の上に置いて例えば全周２段張りに仮止めするステップと、コンクリート打設用型枠材９を縦ステー６ａ，６ａ間に落とし込んで設置するステップと、ＰＣ鋼線８をコンクリート打設の側圧抵抗値まで仮緊張するステップと、早強セメントなどのコンクリート７を打設するステップと、所定強度まで固化した後にＰＣ鋼線８を本緊張するステップを有する。

この施工法によると、タンクの側板の所定高さ部位２ａを、縦ステー６ａとコンクリート７とＰＣ鋼線８で確りと補強することが出来る。また、供用中のタンク設備であっても、予め工場で必要な部材を製作し、現地では溶接などの火気を使用することなく組立て施工を簡素化することにより、作業性良く短期間に補強することが出来る。
殊に地震によって変形や部分座屈、象脚型座屈などで損傷しやすいタンクの側板の所定高さ部位２ａを、縦ステー６ａとコンクリート７とＰＣ鋼線８で確りと補強することが出来る。

また、地震によって座屈変形を生じた箇所２ｂについては、上記施工の前に、座屈変形を生じた空隙部にスペーサ１２、矢１３を用いて垂直面を調整して確りと力を伝達させ縦ステー６ａを押付けて設置するステップを有する。

このように、座屈し変形などの損傷を生じた箇所２ｂを含む側板の所定高さ部位２ａについて、応急の補修施工をすることが可能となり、損傷箇所の拡大を抑え、二次被害の防止をすることができる。
また、供用中のタンク設備に対しては、補強施工に必要な部材は簡素化し予め工場で製作し、現地では溶接などの火気を使用することなく組立て施工するようにして、作業性良く短期間に補強することが出来る。

上記補強構造及び施工法は、既設のタンクのみならず、耐震性能の向上や津波対策、強風対策などが望まれる新規のタンク、或いはモニュメントなどの構築物にも適用することができる。

１タンク
２側板
２ａ所定高さ部位
２ｂ座屈変形箇所
３基礎
４底板
５屋根
６支持枠体
６ａ縦ステー
６ｂ連結材
７コンクリート
８，８ａ，８ｂＰＣ鋼線
９コンクリート打設用型枠材
１０ＰＣ鋼線セット用フック
１１ＰＣ鋼線緊張接続具
１２スペーサ
１３矢
１４サポート
１５ベース板
１６アンカー
１７開口部

Claims

平底円筒形鋼製タンクの側板で地震によって座屈変形を生じやすい箇所を含む所定高さ部位について、離隔して所定幅位置に設置する支持枠体と、この支持枠体の内部及び又は外周面に張設するＰＣ鋼線と、支持枠体の内部に連続的に打設するコンクリートとで補強形成することを特徴とするタンク側板の補強構造。
上記側板の所定高さ部位は、地震によって座屈変形を生じた箇所を含む所定高さ部位であって、この座屈変形を生じた箇所の空隙部にスペーサ等を設置して形成することを特徴とする請求項１記載のタンク側板の補強構造。
平底円筒形鋼製タンクの側板で地震によって座屈変形を生じやすい箇所を含む所定高さ部位について、離隔して所定幅位置に縦ステーなどの支持枠体を側板に密着させて立設するステップと、複数本のＰＣ鋼線を支持枠体の内部及び又は外周面に設置して仮止めするステップと、コンクリート打設用型枠材を縦ステー間に落とし込んで設置するステップと、ＰＣ鋼線をコンクリート打設の側圧抵抗値まで仮緊張するステップと、支持枠体の内部にコンクリートを連続的に打設するステップと、所定強度まで固化した後にＰＣ鋼線を本緊張するステップを有することを特徴とするタンク側板の補強構造の施工法。
上記側板の所定高さ部位は、地震によって座屈変形を生じた箇所を含む所定高さ部位であって、この座屈変形を生じた箇所の空隙部にスペーサ等を設置するステップと、座屈変形を生じた範囲を含む所定高さ部位について、離隔して所定幅位置に縦ステーを側板に密着させて立設するステップとを有することを特徴とする請求項３記載のタンク側板の補強構造の施工法。