JP2015168975A - 貫通スリーブ構造体及びこれを使用した構築物 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、６自由度拘束点として配管の解析モデルを区切って縮小化することができ、配管取付時の施工誤差を吸収することができる貫通スリーブ構造体を提供する。【解決手段】本発明の貫通スリーブ構造体１０は、構築物内の間仕切り３を貫通するように配置される筒部１１ａと、この筒部１１ａの軸方向の端部に形成され、前記間仕切り３の表面に沿うように配置されるフランジ部１１ｂとを有する貫通スリーブ１１と、前記筒部１１ａの内側に挿通される配管５にその一端側が接続され、その他端側がフランジ部１の前記間仕切り３側の面とは反対側の面に接続される配管ラグ１２と、前記フランジ部１１ｂの前記間仕切り３側の面から延出して前記間仕切り３に埋設されるスタッド１３と、前記筒部１１ａの内側で前記配管５周りに充填される充填材１４と、を備えることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、構築物の壁、床、天井等の間仕切りを貫通するように配置される配管を支持する貫通スリーブ構造体及びこれを使用した構築物に関する。

化学プラント、発電所等の構築物内における配管の引回しは、可能な限り短ルートで行うことが望ましい。そのため、一般には、配管は構築物の壁、床、天井等の間仕切りに形成した貫通孔に挿設される。この際、間仕切りの貫通孔には円筒形状の貫通スリーブが設置される。
ところで、構築物内に引き回される配管についてはその健全性を担保するために、コンピュータでモデル化してその応力解析が実施される。
例えば、原子力発電設備における配管支持部材等の追設や改造を行って、配管の耐震性を高めようとする場合に、応力解析の作業量は配管の解析モデルが大きくなるほど増大する。そのため解析モデルの縮小化が望まれる。解析モデルは、配管の６自由度拘束点を端点として区切ることで、その縮小化を図ることができる。

従来、構築物に配管を敷設するための貫通スリーブ構造体としては、コンクリート壁の貫通孔に円筒形状の貫通スリーブを挿嵌し、貫通スリーブに配管を貫通させたものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開昭６２−５２２８９号公報 特開昭５９−１５１６８５号公報

しかしながら、従来の貫通スリーブ構造体（例えば、特許文献１参照）においては、配管は貫通スリーブの筒部内に充填される充填剤のみで支持されている。一般的な充填材は配管を拘束するには強度が不十分であるため、配管応力解析上の６自由度拘束点と見なせるものではなく、貫通スリーブ構造体は、構築物内に引き回される配管の通過部として扱われている。
一方、原子炉格納容器に使用される従来の貫通スリーブ構造体（例えば、特許文献２参照）は、貫通スリーブの円筒片端部で配管を溶接支持しており、６自由度拘束点として扱われている。従来の壁、床、天井等の貫通部と配管は、それぞれに施工されるが、構造上、配管の取付施工時に、配管の軸方向及びこの軸方向に直交する方向に対する誤差を吸収することができず、最大で貫通部と配管の両方の誤差を足した誤差が生じる。
したがって、６自由度拘束点として配管の解析モデルを区切って縮小化することができ、配管取付時の施工誤差を吸収することができる貫通スリーブ構造体が望まれている。

そこで、本発明の課題は、配管の解析モデルを区切って縮小化することができる６自由度拘束点を設定するための、配管取付時の施工誤差を吸収することができる貫通スリーブ構造体及びこれを使用した構築物を提供することにある。

前記課題を解決する本発明の貫通スリーブ構造体は、構築物内の間仕切りを貫通するように配置される筒部と、この筒部の軸方向の端部に形成され、前記間仕切りの表面に沿うように配置されるフランジ部とを有する貫通スリーブと、前記筒部の内側に挿通される配管にその一端側が接続され、その他端側がフランジ部の前記間仕切り側の面とは反対側の面に接続される配管ラグと、前記フランジ部の前記間仕切り側の面から延出して前記間仕切りに埋設されるスタッドと、前記筒部の内側で前記配管周りに充填される充填材と、を備えることを特徴とする。
また、前記課題を解決する本発明の構築物は、前記の貫通スリーブ構造体が間仕切りに配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、６自由度拘束点として配管の解析モデルを区切って縮小化することができ、配管取付時の施工誤差を吸収することができる貫通スリーブ構造体及びこれを使用した構築物を提供することができる。

本発明の実施形態に係る貫通スリーブ構造体を使用した構築物を部分的に示す模式図である。 本発明の実施形態（第１実施形態）に係る貫通スリーブ構造体に対する配管の組付状態を、構築物の間仕切りを省略して示した斜視図である。 図２の貫通スリーブ構造体を使用して間仕切りに配管を取り付けた際の様子を示す、配管の軸方向に沿う断面図である。 本発明の実施形態（第２実施形態）に係る貫通スリーブ構造体に対する配管の組付状態を、構築物の間仕切りを省略して示した斜視図である。 図４の貫通スリーブ構造体を使用して間仕切りに配管を取り付けた際の様子を示す、配管の軸方向に沿う断面図である。

（第１実施形態）
まず、本発明の構築物としての原子力発電所の建屋について説明した後に、この建屋内に配管を引き回す際に使用される貫通スリーブ構造体について説明する。

＜原子力発電所の建屋＞
図１は、本発明の実施形態に係る貫通スリーブ構造体を使用した構築物を部分的に示す模式図である。図１は、引き回された配管５の解析モデルの縮小化を行うために、後に詳しく説明する貫通スリーブ構造体１０が適用された建屋１（構築物）を示すものである。

図１に示すように、建屋１は、部屋２ａ、部屋２ｂ、部屋２ｃ及び部屋２ｄを有している。部屋２ａと部屋２ｂとは互いに隣接するように横並びに配置され、部屋２ａと部屋２ｂとの間は、間仕切り３ａで仕切られている。部屋２ｂと部屋２ｃとは互い隣接するように上下に並んで配置されている。部屋２ｂと部屋２ｃとの間は、間仕切り３ｂで仕切られている。ちなみに間仕切り３ａは、部屋２ａ，２ｂの壁であり、間仕切り３ｂは、部屋２ｂの天井又は部屋２ｃの床である。以下、間仕切り３ａ，３ｂ同士で区別しない場合には、間仕切り３と称する。
なお、この建屋１は、鉄筋コンクリートにて構築されている。

部屋２ａの床には給水ポンプＰが配置されており、部屋２ａには一端が給水ポンプＰに接続された配管５ａが所定の経路に沿って延在している。部屋２ｂには配管５ｂが所定の経路に沿って延在している。部屋２ｃには配管５ｃが所定の経路に沿って延在している。なお、配管５ａ，５ｂ，５ｃは、連続して一本の配管５を構成している。そして、配管５は、間仕切り３ａ，３ｂを貫通して延びている。

配管５は、貫通スリーブ構造体１０ａを介して間仕切り３ａに支持されている。また、配管５は、貫通スリーブ構造体１０ｂを介して間仕切り３ｂに支持されている。つまり、配管５は、給水ポンプＰとの取合部から貫通スリーブ構造体１０ａ及び貫通スリーブ構造体１０ｂを経由して部屋２ａから部屋２ｂ、部屋２ｃへと延びている。

＜貫通スリーブ構造体＞
次に、本実施形態に係る貫通スリーブ構造体について説明する。
前記の貫通スリーブ構造体１０ａ及び貫通スリーブ構造体１０ｂは、互いに同じ構造を有しているので、以下ではこれらを貫通スリーブ構造体１０として説明する。

図２は、本実施形態に係る貫通スリーブ構造体に対する配管の組付状態を、構築物の間仕切りを省略して示した斜視図である。図３は、図２の貫通スリーブ構造体を使用して間仕切りに配管を取り付けた際の様子を示す、配管の軸方向に沿う断面図である。

図２及び図３に示すように、貫通スリーブ構造体１０は、貫通スリーブ１１と、配管ラグ１２と、スタッド１３と、充填材１４と、を備えて構成されている。
貫通スリーブ１１は、筒部１１ａと、筒部１１ａの一端側に形成されるフランジ部１１ｂと、を備えている。

筒部１１ａの内側には、その中心軸に沿うように配管５が挿通される。本実施形態での筒部１１ａは、円筒形状を呈しているが、本発明は多角筒形状、楕円筒形状等の他の筒形状とすることもできる。この筒部１１ａは、間仕切り３（図３参照）に埋め込まれる。

フランジ部１１ｂは、筒部１１ａの一端側でこの筒部１１ａの外側に向けて鍔状に張り出す板状部材で形成されている。本実施形態でのフランジ部１１ｂは、平面視でその外形が円形を呈しているが、本発明では平面視でその外形が多角形状、楕円形状等の他の形状とすることもできる。図３に示すように、フランジ部１１ｂは、筒部１１ａが間仕切り３に埋め込まれる際に、間仕切り３の表面に沿うように配置される。

配管ラグ１２は、フランジ部１１ｂと配管５とを接続する中間介在部材であり、本実施形態での配管ラグ１２は、平面視で細長の長方形状を呈する板体で形成されている。この配管ラグ１２の形状は、フランジ部１１ｂと配管５とを接続できれば特に制限はなく、棒状等の他の形状とすることもできる。

配管ラグ１２は、複数（本実施形態では４つ）からなるものを想定している。複数の配管ラグ１２のそれぞれは、筒部１１ａの内側に挿通された配管５に一端側が溶接等により接続され、この一端側から放射状に延びる他端側がフランジ部１１ｂに溶接等で接続されている。

また、本実施形態での板体からなる配管ラグ１２は、その板面が配管５の軸方向に沿うように配管５に接続され、フランジ部１１ｂ側では、配管ラグ１２の板面は、フランジ部１１ｂの表面に対して直立している。

スタッド１３は、図３に示すように、略棒状部材であり、フランジ部１１ｂの間仕切り３側の面に直立するようにその一端側が接続されている。また、スタッド１３の他端側には、棒状の軸部よりも径の大きい拡径部１３ａを有している。このようなスタッド１３は、筒部１１ａが間仕切り３（図３参照）に埋め込まれる際に、この筒部１１ａ周りで間仕切り３内に埋め込まれることとなる。本実施形態でのスタッド１３は、フランジ部１１ｂの周方向に等間隔に並んで４つ設けられ、各スタッド１３は、放射状に延びる各配管ラグ１２の延長線上に設けられている。

充填材１４は、図３に示すように、貫通スリーブ１１の筒部１１ａ内に充填されている。つまり、充填材１４は、筒部１１ａ内に挿通される配管５と、筒部１１ａの内側との隙間を埋めるように充填される。
充填材１４としては、例えば、モルタル、シリコーン等が挙げられる。

次に、貫通スリーブ構造体１０を使用した間仕切り３に対する配管５の取付方法について図１から図３を適宜参照しつつ説明する。
本実施形態での取付方法では、まず間仕切り３を形成するための鉄筋又は仮設材の型枠を形成する。この型枠は、建屋１の躯体工事のうち、鉄骨工事、型枠工事及び鉄筋工事を経て行われる。この鉄筋又は仮設材の型枠の所定の箇所にスタッド１３付きの貫通スリーブ１１が配置される。

この貫通スリーブ１１は、例えばロール加工又は押出加工して形成した筒部１１ａに、フランジ部１１ｂを溶接して製造することができる。また、貫通スリーブ１１は、鋳造、鍛造により製造することもできる。

スタッド１３は、前記したように溶接により貫通スリーブ１１のフランジ部１１ｂに取り付けることができるし、雄ねじを有するスタッド１３を、雌ねじを有するフランジ部１１ｂに螺合させて取り付けることもできる。また、鋳造で貫通スリーブ１１を製造する場合には、スタッド１３は、フランジ部１１ｂと一体になるように鋳込んで製造することもできる。

次に、コンクリート工事の実施により鉄筋又は仮設材の型枠にコンクリートが流し込まれる。これにより建屋１の躯体が構成される際に間仕切り３が形成され、貫通スリーブ１１の筒部１１ａとスタッド１３とは、この間仕切り３に埋め込まれる。

そして、建屋１内の間仕切り３に埋め込まれた貫通スリーブ１１に対して配管５が取付けられる。この際、貫通スリーブ１１に挿通される配管５には、予め配管ラグ１２（図２参照）が溶接等により接続される。次いで、この配管５が貫通スリーブ１１に挿通されて貫通スリーブ１１に対する配管５の位置決めが行われた後、配管ラグ１２はフランジ部１１ｂに対して溶接等により接続される。

次に、貫通スリーブ１１の筒部１１ａ内に充填材１４が充填される。これにより間仕切り３に対する配管５の取付方法の一連の工程が終了して貫通スリーブ構造体１０が完成する。

以上のような本実施形態によれば次のような作用効果を奏することができる。
本実施形態に係る貫通スリーブ構造体１０においては、貫通スリーブ１１の筒部１１ａが間仕切り３に埋め込まれると共に、フランジ部１１ｂに設けたスタッド１３が間仕切り３に埋め込まれる。また、貫通スリーブ１１の筒部１１ａ内に挿通される配管５と、貫通スリーブ１１のフランジ部１１ｂとが配管ラグ１２を介して溶接等により接続される。これにより配管５は、間仕切り３に対して６自由度が拘束され、貫通スリーブ構造体１０は、配管５の応力解析上の６自由度拘束点とみなすことができる。

そして建屋１内で引き回される配管５は、貫通スリーブ構造体１０ａ，１０ｂを端点として区切ることができる。つまり、配管５の解析モデルは、貫通スリーブ構造体１０ａ，１０ｂにより分割されて、配管５ａ、配管５ｂ及び配管５ｃの３つの解析モデルに縮小化することができる。これにより配管５の解析作業量が低減され、配管５の耐震性を高めるための配管支持部材の追設、改造等の検討評価が容易になる。

また、貫通スリーブ構造体１０ａ，１０ｂによれば、配管ラグ１２が配管５と貫通スリーブ１１のフランジ部１１ｂとを接続するので、フランジ部１１ｂに対する配管ラグ１２の溶接位置を調節することで、配管５の軸方向に直交する方向の施工誤差を吸収することができる。
また、グラインダ等の簡易工具による切削にて配管ラグ１２の板体幅（フランジ部１１ｂの表面からの配管ラグ１２の高さ）を調節することで、配管５の軸方向の施工誤差を吸収することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
以下では、貫通スリーブ構造体１０についてのみ説明し、建屋１（図１参照）については、本実施形態での貫通スリーブ構造体１０（図４参照）を備える以外は第１実施形態と同じであるのでその詳細な説明は省略する。また、貫通スリーブ構造体１０について、第１実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

図４は、第２実施形態に係る貫通スリーブ構造体に対する配管の組付状態を、間仕切りを省略して示した斜視図である。図５は、図４の貫通スリーブ構造体を使用して間仕切りに配管を取り付けた際の様子を示す、配管の軸方向に沿う断面図である。

図４及び図５に示すように、本実施形態の貫通スリーブ構造体１０は、第１実施形態の貫通スリーブ構造体１０（図２参照）と異なって、配管ラグ１２がＬ字状を呈すると共に、スタッド１３がフランジ部１１ｂを貫通する頭付きスタッドであって拡径部１３ａ（図３参照）を有していない。

貫通スリーブ１１は、第１実施形態の貫通スリーブ１１（図２参照）と同様に筒部１１ａを備えている。また、フランジ部１１ｂは、第１実施形態のフランジ部１１ｂ（図２参照）と同様に、筒部１１ａの一端側に形成されている。そして、筒部１１ａの内側には、第１実施形態と同様に充填材１４が充填されている。

本実施形態での配管ラグ１２は、前記のように平面視でＬ字状を呈する板体で構成されている。具体的には、配管５に溶接等で接続される基端から配管５の半径方向外側に向かって延びる途中でフランジ部１１ｂ側に向かってＬ字状に屈曲している。そして、フランジ部１１ｂと接触する先端で、配管ラグ１２はフランジ部１１ｂと溶接等により接続されている。
本実施形態での配管ラグ１２は、複数（本実施形態では４つ）からなるものを想定している。

スタッド１３は、図５に示すように、フランジ部１１ｂの挿通孔Ｈ１に挿通された軸部が、間仕切り３内にまで延びている。そして、本実施形態でのスタッド１３は、間仕切り３内にまで延びた軸部が後記するように接着剤で間仕切り３と接合されている。

次に、この貫通スリーブ構造体１０を使用した間仕切り３に対する配管５の取付方法について説明する。
前記の第１実施形態では、間仕切り３を形成する際に貫通スリーブ１１を間仕切り３に埋め込む取付方法について説明したが、本実施形態では、間仕切り３を形成した後、これに貫通スリーブ１１を嵌め込む取付方法について説明する。

本実施形態での取付方法では、間仕切り３を形成した後、これに貫通スリーブ１１の筒部１１ａを挿通するための貫通孔Ｈ２が開けられる。次いで、スタッド埋込み穴Ｈ３が、貫通孔Ｈ２の周囲であって、フランジ部１１ｂに形成される挿通孔Ｈ１に対応する位置に開けられる。

次に、間仕切り３の貫通孔Ｈ２に貫通スリーブ１１の筒部１１ａが挿入され、フランジ部１１ｂの挿通孔Ｈ１と、間仕切り３のスタッド埋込み穴Ｈ３とが一致するように位置合わせされる。この際、貫通孔Ｈ２と筒部１１ａとの間には、モルタル、接着剤等を充填することもできる。

次に、スタッド埋込み穴Ｈ３に接着剤が充填され、これにスタッド１３が差し込まれる。この接着剤が硬化すると、間仕切り３に対する貫通スリーブ１１の取付けが完了する。

そして、この貫通スリーブ１１に対して配管５が取付けられる。この際、貫通スリーブ１１に挿通される配管５には、予め配管ラグ１２（図４参照）が溶接等により接続される。次いで、配管５が貫通スリーブ１１に挿通されて、貫通スリーブ１１に対する配管５の位置決めが行われた後、配管ラグ１２とフランジ部１１ｂとが溶接等により接続される。

次に、貫通スリーブ１１の筒部１１ａ内に充填材１４が充填される。これにより間仕切り３に対する配管５の取付方法の一連の工程が終了して貫通スリーブ構造体１０が完成する。

以上のような本実施形態によれば次のような作用効果を奏することができる。
本実施形態に係る貫通スリーブ構造体１０においては、第１実施形態の貫通スリーブ構造体１０（図２参照）と同様に、配管５が間仕切り３に対して６自由度拘束される。これにより貫通スリーブ構造体１０は、配管５の応力解析上の６自由度拘束点とみなすことができる。つまり、解析モデルを縮小化することができるので、配管５の解析作業量が低減され、配管５の耐震性を高めるための配管支持装置の追設、改造等の検討評価が容易になる。

また、本実施形態に係る貫通スリーブ構造体１０においては、第１実施形態の貫通スリーブ構造体１０（図２参照）と同様に、配管ラグ１２が配管５と貫通スリーブ１１のフランジ部１１ｂとを接続するので、フランジ部１１ｂに対する配管ラグ１２の溶接位置を調節することで、配管５の軸方向に直交する方向の施工誤差を吸収することができる。

また、グラインダ等の簡易工具による切削にて配管ラグ１２のフランジ部１１ｂの表面からの高さを調節することで、配管５の軸方向の施工誤差、及び貫通スリーブ１１の筒部１１ａの軸方向に対する角度誤差を吸収することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。
前記第１実施形態では、配管ラグ１２の板面がフランジ部１１ｂの表面に対して直立するように配管ラグ１２とフランジ部１１ｂとが接続されているが、本発明は配管ラグ１２の板面がフランジ部１１ｂの表面に沿うように配管ラグ１２とフランジ部１１ｂとが接続される構成とすることもできる。

また、前記第１実施形態及び前記第２実施形態では、複数の配管ラグ１２が配管５からフランジ部１１ｂに向けて放射状に延在するものについて説明したが、本発明は配管ラグ１２が一つである構成とすることもできる。

また、前記第１実施形態及び第２実施形態では、貫通スリーブ１１は、筒部１１ａの一端側にのみフランジ部１１ｂを有しているが、本発明は筒部１１ａの両端に有する構成とすることもできる。

また、前記第１実施形態では、配管ラグ１２は、フランジ部１１ｂの表面に対して水平に延在するように形成されているが、本発明は配管ラグ１２が配管５側からフランジ部１１ｂ側に向けて下り勾配を形成するように傾斜する構成とすることもできる。

また、前記第２実施形態では、配管ラグ１２は、Ｌ字状に屈曲しているが、本発明は、円弧を描くように湾曲してフランジ部１１ｂに向けて曲がっている構成とすることもできる。

また、前記第１実施形態及び第２実施形態では、構築物として原子力発電所の建屋について説明したが、本発明はこれに限定されずに広く一般の建築物に対して適用することができる。

１ 建屋
２ａ 部屋
２ｂ 部屋
２ｃ 部屋
２ｄ 部屋
３ 間仕切り
３ａ 間仕切り
３ｂ 間仕切り
５ 配管
５ａ 配管
５ｂ 配管
５ｃ 配管
１０ 貫通スリーブ構造体
１０ａ 貫通スリーブ構造体
１０ｂ 貫通スリーブ構造体
１１ 貫通スリーブ
１１ａ 筒部
１１ｂ フランジ部
１２ 配管ラグ
１３ スタッド
１３ａ 拡径部
１４ 充填材
Ｈ１ 挿通孔
Ｈ２ 貫通孔
Ｈ３ スタッド埋込み穴
Ｐ 給水ポンプ

Claims (3)

1. 構築物内の間仕切りを貫通するように配置される筒部と、
   この筒部の軸方向の端部に形成され、前記間仕切りの表面に沿うように配置されるフランジ部とを有する貫通スリーブと、
   前記筒部の内側に挿通される配管にその一端側が接続され、その他端側がフランジ部の前記間仕切り側の面とは反対側の面に接続される配管ラグと、
   前記フランジ部の前記間仕切り側の面から延出して前記間仕切りに埋設されるスタッドと、
   前記筒部の内側で前記配管周りに充填される充填材と、
   を備えることを特徴とする貫通スリーブ構造体。
2. 請求項１に記載の貫通スリーブ構造体において、
   前記配管ラグは、前記配管に接続される基端から前記配管の半径方向外側に向かって延びる途中で前記フランジ部側に向かって曲がっていることを特徴とする貫通スリーブ構造体。
3. 請求項１又は請求項２に記載の貫通スリーブ構造体が間仕切りに配置されていることを特徴とする構築物。

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