JP2013154932A - 球形タンク脚部のパイプブレース交差部の構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 地震や強風などによる横揺れに対して従来構造よりも、より剛性を高め、安全性を一層向上させた球形タンク脚部のパイプブレース交差部の構造を提供する。
【解決手段】 球形タンク１の球殻体２を支持する支柱３，３間に傾斜して設けるパイプブレース５，５の交差部６の一方のパイプブレース５の中央に、八角形の補強用接続プレート７を差込んで溶接固着し、交差する他の二方向のパイプブレース５をこの補強用接続プレート７に差込んで溶接固着して一体に形成することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、圧縮ガス、液化ガス等を貯蔵する球形タンクについて、地震に対して安全性を向上した球形タンク脚部のパイプブレース交差部の構造に関するものである。

図８に示すように、従来一般の球形タンク１の球殻体２は、支柱３と基礎４で垂直に支持され、支柱３、３の相互間には傾斜し交差させたブレース５０、５１が設けられている。
（ａ）は鋼管材で形成するパイプブレース５０を有する球形タンク１を示す。（ｂ）は鋼棒材にターンバックルを設けたタイロッドブレース５１を有する球形タンク１である。

図９は、図８（ａ）のパイプブレース５０の一部を拡大して示すもので、交差部６は、傾斜する一方向のパイプブレース５０Ａに対して、交差して接続する二方向のパイプブレース５０Ｂ１、５０Ｂ２の端縁を溶接部６ａ、６ａで固着している。

図１０は、図９の交差部６の比較例で、この交差部６の各外周コーナー部４箇所にガセットと呼ばれる三角形のプレート７０ａを設けたもので、このプレート７０ａは、各２辺を溶接部８０ａ、８０ａで、パイプブレース５０Ａとパイプブレース５０Ｂの各管壁の表面へ溶接固着して補強した場合を示している。

鋼棒材よりなるタイロッドブレースについて、耐震性を向上させた従来技術の発明には、例えば特許文献１の特開２００２−８００９０号公報「球形タンクの耐震構造」の発明がある。この発明は、球形タンクの周囲を支持する複数の支柱間に、上部ブレースと下部ブレースとその中間に連結されたエネルギー吸収ダンパーとからなるエネルギー吸収ブレースを備えたものである。

また、鋼管材よりなるパイプブレースについて、地震や強風などによる耐久性と耐震性を向上させた既設の球形タンクの補強改造に関する従来技術の発明には、本出願人による特許文献２の特開２０１１−１８４０５６号公報「球形タンクの脚部耐震補強構造」の発明がある。この発明は、既設の球形タンクの支持部やブレースに半割り円筒管部材で被覆し溶接で一体形成したものである。

特開２００２−８００９０号公報 特開２０１１−１８４０５６号公報

図８（ａ）及び図９に示すパイプブレース５０の交差部６は、中空の鋼管材よりなる一方向のパイプブレース５０Ａと交差して接続する二方向のパイプブレース５０Ｂ１、５０Ｂ２の端縁を溶接部６ａ、６ａで固着して剛性を高めた一体化構造としている。この一体化構造の交差部６は、地震や強風により球形タンクが揺動した場合、一方のパイプブレース６ａに引張力が掛かると、もう一方のパイプブレース６ａには圧縮力が掛かるため、溶接部６ａ、６ａ近傍が損傷しせん断破壊することがあった。そのため、交差部６の剛性をより高めることが望まれていた。
なお、図８（ｂ）に示すタイロッドブレース５１では、交差する２本のタイロッドはそれぞれ独立しており、交差部は一体とはなっていない。そのため、球形タンクが揺動した場合、それぞれのタイロッドは引張力又は圧縮力が交互に作用して、それぞれに緊張又は撓みを生ずる構造となっている。

図１０に示す比較例のように、交差部６の各外周コーナー部４箇所に三角形のプレート７０ａを設けて補強した構造は、４枚の三角形のプレート７０ａの各２辺をパイプブレース５０Ａとパイプブレース５０Ｂの各管壁表面へ溶接部８０ａ、８０ａで溶接固着しているため、引張りや圧縮の荷重が掛かった場合に、溶接部８０ａ、８０ａに剥がれや捩れが生じて破損する恐れがあった。

従来の特許文献１の特開２００２−８００９０号公報「球形タンクの耐震構造」の発明は、鋼棒材よりなるタイロッドブレースについてエネルギー吸収ダンパーを設けて地震エネルギーを吸収して耐震性を向上させたものであるが、球形タンクの周囲を支持する複数の支柱間のパイプブレースの交差部を補強する構造に関するものではなかった。

また、従来の特許文献２の特開２０１１−１８４０５６号公報「球形タンクの脚部耐震補強構造」の発明は、既設の球形タンクの鋼管材よりなるパイプブレースについて、耐久性と耐震性を向上させる補強改造であるが、パイプブレースの交差部を補強する構造に関するものではなかった。

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、地震や強風などによる横揺れに対して従来構造よりも、より剛性を高め、安全性を一層向上させた球形タンク脚部のパイプブレース交差部の構造を提供することにある。

請求項１の発明に係る球形タンク脚部のパイプブレース交差部の構造は、球形タンクの球殻体を支持する支柱間に傾斜して設けるパイプブレースの交差部の一方のパイプブレースの中央に、八角形の補強用接続プレートを差込んで溶接固着し、交差する他の二方向のパイプブレースをこの補強用接続プレートに差込んで溶接固着して一体に形成することを特徴とする。

請求項２の発明に係る球形タンク脚部のパイプブレース交差部の構造は、上記請求項１記載の交差部の一方のパイプブレースの内部位置で、他の二方向のパイプブレースを溶接固着する位置に対応した八角形の補強用接続プレートの直交する表裏４箇所に、半円板状の補強用プレートを溶接固着形成することを特徴とする。

請求項３の発明に係る球形タンク脚部のパイプブレース交差部の構造は、上記請求項１又は２記載の二方向から差込んで溶接固着するパイプブレースに対して、交差するパイプブレースの中央に架け渡しその両端を差込んで下端部を上記八角形の補強用接続プレートに至る表裏２箇所に、半円くり抜き板状の補強用プレートを溶接固着形成することを特徴とする。

請求項１の発明に係る球形タンク脚部のパイプブレース交差部の構造は、球形タンクの球殻体を支持する支柱間に傾斜して設けるパイプブレースの交差部の一方のパイプブレースの中央に、八角形の補強用接続プレートを差込んで溶接固着し、交差する他の二方向のパイプブレースをこの補強用接続プレートに差込んで溶接固着して一体に形成するので、引張変形、圧縮変形に強い構造となり、すべり面とせん断応力の関係で２軸応力場のすべりに対応して強度が高まる構造となる。
パイプブレースの交差部が剛構造となるため、地震や強風などの横揺れに対して強い球形タンクの脚部耐震補強構造が得られる。

請求項２の発明に係る球形タンク脚部のパイプブレース交差部の構造は、上記請求項１記載の交差部の一方のパイプブレースの内部位置で、他の二方向のパイプブレースを溶接固着する位置に対応した八角形の補強用接続プレートの直交する表裏４箇所に、半円板状の補強用プレートを溶接固着形成するので、交差させて接続する斜め二方向からの圧縮力によって中央の短管が押しつぶされることなく、交差部の耐久性が向上する。

請求項３の発明に係る球形タンク脚部のパイプブレース交差部の構造は、上記請求項１又は２記載の二方向から差込んで溶接固着するパイプブレースに対して、交差するパイプブレースの中央に架け渡しその両端を差込んで下端部を上記八角形の補強用接続プレートに至る表裏２箇所に、半円くり抜き板状の補強用プレートを溶接固着形成するので、斜め方向の圧縮力や引張力に対して管体の溶着部が破損することなく接続部の耐久性が増大する。また、交差部の八角形の補強用接続プレートと直交する方向の剛性が高まるため捩れを防止することができる。

この発明に係る球形タンク脚部のパイプブレース交差部の全体を示す正面説明図である。 図１のパイプブレース交差部を拡大して示す斜視説明図である。 図２の分解斜視説明図である。 交差部短管の内部に半円板状の補強用プレートを設ける実施形態を示す分解斜視説明図である。 図４の垂直断面説明図である。 二方向から差込み固着するパイプブレースに半円くり抜き板状の補強用プレートを架け渡し差込んで設ける実施形態を示す分解斜視説明図である。 図６の垂直断面説明図である。 従来一般の球形タンク全体を示す側面説明図である。 図８（ａ）の交差部を拡大して示す説明図である。 図９の交差部の比較例を示す説明図である。

この発明に係る球形タンク脚部のパイプブレース交差部の構造の実施形態について、図１乃至図７を参照しながら説明する。
図１乃至図７にわたって同一の用語には同一の符号を使用し、各符号の説明は一部を省略している。この実施形態は、パイプブレース７を有する球形タンク１に適用する。
球殻体２を支持する支柱３の本数は、球形タンク１の規模に応じた本数とする。
本発明は下記の実施形態にのみ限定されるものではなく、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又は付加、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。

図１は、この発明に係る球形タンク脚部のパイプブレース交差部の構造を示す正面説明図で、球形タンク１は、球殻体（球殻板）２を複数本の支柱３で支持されている。
この支柱３、３の相互間には、傾斜して交差する円筒管状のパイプブレース５、５を設けている。
このパイプブレース５、５の中央位置の交差部６に、ガセットと言われる補強接続プレート７を設ける。

図２は、図１に示すパイプブレース５、５の交差部６を拡大して示す。
傾斜する一方向のパイプブレース５Ａに補強接続プレート７を差込み溶接固着し、この補強用接続プレート７の両端角部に他の二方向のパイプブレース５Ｂ１、５Ｂ２を溶接固着して接続し一体に形成する。

図３は、図２の分解斜視説明図で、さらに詳しく説明する。
交差する一方向のパイプブレース５Ａの交差部６に位置する中央箇所にスリット８を開口し、このスリット８に八角形の補強用接続プレート７を差込んでその周縁を溶接により固着する。次いで、この補強用接続プレート７の両端部に交差する他の二方向のパイプブレース５Ｂ１、５Ｂ２に開口して設けたスリット９、９を差込んでパイプブレースと接触する箇所の周縁を溶接により固着して一体に形成する。
この八角形の補強接続プレート７は、四角形の４角を切り落した形状で、パイプブレースに直交する辺の長さが、少なくともパイプブレースの直径よりも大きく形成する。

このように、パイプブレース５Ａの交差部６に差込み構造の補強接続プレート７を溶接固着し、二方向のパイプブレース５Ｂ１、５Ｂ２を差込んでその周囲を溶接固着することにより固着強度が増し、八角形の補強用接続プレート７を介して力を伝達することができるため、パイプブレース同士の溶接部のみに力が集中することなく、引張変形、圧縮変形に強い構造となり、すべり面とせん断応力の関係で２軸応力場（せん断応力場）のすべりに対応して強度が高まる構造となる。また、パイプブレースの交差部が補強接続プレート７を介して一体化され剛構造となるため、地震や強風などの横揺れに対して強い球形タンクの脚部耐震補強構造となる。さらに、交差部６は捩れ変形に対しても強くなる。

図４は、パイプブレース交差部６に短管５Ａ１を設け、この短管５Ａ１の内部に半円板状の補強用プレート１０を設ける実施形態を示す。
短管５Ａ１の内部位置で、八角形の補強用接続プレート７に対して直交する位置の表裏の４箇所に、半円板状の補強用プレート１０を溶接固着形成する。この補強用プレート１０は、短管５Ａ１の入口から手の届く所定の位置に溶接固着する。これらの部材は予め工場で製作加工し、位置合せと組立てを作業性良く行うことができる。

図５は、図４の垂直断面説明図で、交差部６の短管５Ａ１の内部に設ける円板状の補強用プレート１０は、接続する二方向のパイプブレース５Ｂ１、５Ｂ２の管壁面を延長する位置に相当する短管５Ａ１の直径箇所に設置した場合を示す。

図４及び図５に示すように、交差部６の短管５Ａ１の内部の直径箇所で、接続する二方向のパイプブレース５Ｂ１、５Ｂ２の管壁面を延長する位置近傍に、補強用プレート１０を設置することにより、パイプブレース５Ｂ１、５Ｂ２の二方向からの引張力に対して、円板状の補強用プレート１０が対抗して短管５Ａ１の扁平変形に対して抵抗力があるため、変形に強く、パイプブレース同士の溶接部に加わる変形力が強く、押しつぶれ、変形、破損を防止することができる。

図６は、二方向から差込み固着するパイプブレース５Ｂ１、５Ｂ２に、半円くり抜き板状の補強用プレート１２を架け渡し差込んで設ける実施形態を示す。
図のように、パイプブレース５Ｂ１、５Ｂ２のスリット９、９と直交する箇所に、スリット１１、１１を設けておく。
先ず、パイプブレース５Ａに取付けた補強用接続プレート７に、二方向からパイプブレース５Ｂ１、５Ｂ２のスリット９、９を差込んで溶接固着する。次いで、パイプブレース５Ａの上を覆いかつパイプブレース５Ｂ１、５Ｂ２間に架け渡すように、半円くり抜き板状の補強用プレート１２の両端をスリット１１、１１に差込んで設置し、その両端縁はパイプブレース５Ｂ１、５Ｂ２の管入口から手の届く位置を溶接固着する。続いて、上記差込んで設置した補強用プレート１２のスリット１１、１１周縁部を溶接固着して一体形成する。

図７は、図６の垂直断面説明図で、半円くり抜き板状の補強用プレート１２は、補強用接続プレート７と直交するように表裏対称位置の２箇所に対向して設置する。

このように、二方向から差込み固着するパイプブレース５Ｂ１、５Ｂ２に対して、半円くり抜き板状の補強用プレート１２を架け渡し差込んで、補強用接続プレート７と直交するように表裏の２箇所に設置することにより、斜め方向の圧縮力や引張力に対して管体の溶着部が破損することなく接続部の耐久性が増大する。また、交差部の八角形の補強用接続プレート７と直交する方向の剛性が高まるため、捩れを防止することができる。これらの部材は予め工場で製作加工し、位置合せと組立て施工を作業性良く行うことができる。

この発明に係る球形タンク脚部のパイプブレース交差部の構造は、新設や既設の球形タンクの脚部耐震補強構造に採用することができるのみならず、剛性と耐震性を向上するために既設のタイロッドブレースの取替え改造にも適用することができる。

１ 球形タンク
２ 球殻体
３ 支柱
４ 基礎
５ パイプブレース
６ 交差部
７ 補強用接続プレート
８ 差込溶接部
９ スリット
１０ 補強用プレート
１１ スリット
１２ 補強用プレート

５０ パイプブレース
５１ タイロッドブレース
７０ 三角形プレート
８０ 溶接部

Claims (3)

1. 球形タンクの球殻体を支持する支柱間に傾斜して設けるパイプブレースの交差部の一方のパイプブレースの中央に、八角形の補強用接続プレートを差込んで溶接固着し、交差する他の二方向のパイプブレースをこの補強用接続プレートに差込んで溶接固着して一体に形成することを特徴とする球形タンク脚部のパイプブレース交差部の構造。
2. 上記交差部の一方のパイプブレースの内部位置で、他の二方向のパイプブレースを溶接固着する位置に対応した八角形の補強用接続プレートの直交する表裏４箇所に、半円板状の補強用プレートを溶接固着形成することを特徴とする請求項１記載の球形タンク脚部のパイプブレース交差部の構造。
3. 上記二方向から差込んで溶接固着するパイプブレースに対して、交差するパイプブレースの中央に架け渡しその両端を差込んで下端部を上記八角形の補強用接続プレートに至る表裏２箇所に、半円くり抜き板状の補強用プレートを溶接固着形成することを特徴とする請求項１又は２記載の球形タンク脚部のパイプブレース交差部の構造。