JP2016075023A - コンクリート構造体、コンクリート構造体の形成方法、構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接後の収縮によるプレートの引張応力を低減できるコンクリート構造体等を提供する。【解決手段】プレキャストブロック１０ａは、コンクリートによる本体１１に、鋼製のプレート１２の一方の面を合わせて配置したものである。プレート１２には、固定アンカー部２０と可動アンカー部２１が設けられており、これらが本体１１のコンクリートに埋設される。固定アンカー部２０は、プレート１２の面の中央部付近に設けられる。可動アンカー部２１は、プレート１２の面において固定アンカー部２０の外側に設けられ、プレート１２が本体１１に対し面方向に変位するのを許容する構造である。【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリート部と鋼製のプレートを有するコンクリート構造体等に関する。

LNG（液化天然ガス）、LPG（液化石油ガス）などの液体を貯留する設備として、PC(プレストレストコンクリート)タンクがある。図７は、PCタンクとして、LNGを貯留するLNGタンク１００の例を示したものである。図７のLNGタンク１００は、地盤７中の杭４で支持された底版５上に防液堤２を設け、その内側に鋼板等による内槽３ａと外槽３ｂを設置したものである。外槽３ｂの屋根部は鋼製または鉄筋コンクリート製であり、外槽３ｂの側部の内側は鋼製のライナープレートを防液堤２に貼り付けた形となっている。LNGは内槽３ａにて貯留し、内槽３ａと外槽３ｂの間に断熱材を配置して保冷を行う。

防液堤２は、内槽３ａが破損した場合にLNGの外部への液漏れを防ぐために設けられるコンクリート製の側壁であり、通常円筒形である。防液堤２はLNGの液圧に耐え得る構造とする必要があり、そのため周方向および鉛直方向の緊張材（不図示）の緊張によりプレストレスが導入される。

防液堤２の構築を効率良く行うために、プレキャスト(PCa)部材を用いた方法が種々提案されている。例えばプレキャスト部材を組立てて防液堤２を構築すると、防液堤２のコンクリートの打設を省略することができる。また、プレキャスト部材に鋼製のプレートを予め取り付けておくことにより、外槽３ｂの側部を形成する防液堤２の施工手間を省くことができる。

図８は、プレキャスト部材の一例であるプレキャストブロック１０（以下、ブロック１０という）を示す図である。図８（ａ）はブロック１０の鉛直方向の断面であり、図８（ｂ）はプレート１２上のアンカー配置を示す図である。図８（ａ）は図８（ｂ）の線ａ−ａに沿った位置の断面である。

このブロック１０では、鋼製のプレート１２の一方の面がコンクリートによるブロック本体１１（以下、本体１１という）に沿って配置される。本体１１内には、緊張材を通すためのシース管（不図示）、鉄筋（不図示）なども設けられる。

プレート１２には、固定アンカーとして多数の頭付きスタッド１３が溶接して取り付けられ、これらの頭付きスタッド１３が本体１１に埋設される。頭付きスタッド１３により、プレート１２が本体１１から離れたり、プレート１２の面と平行な方向（以下、面方向という）に変位したりするのが防がれる。固定アンカーとしては、頭付きスタッド１３の他、L形鋼等も用いることができる。

なお、特許文献１、２には、鋼材に頭付きスタッドを設け、頭付きスタッドをコンクリート部材に埋設する例が記載されている。特許文献１、２では、頭付きスタッドの軸部の周囲に硬化遅延型の合成樹脂モルタルを設けることで、コンクリートの硬化時の収縮等による変形に対し、鋼材がコンクリートを拘束することによる影響を小さくする。

防液堤２を構築するには、ブロック１０を現地に搬入した後、図９に示すようにプレート１２を内側としてブロック１０を縦横に組立てる。こうして防液堤２を構築し、本体１１内のシース管に緊張材（不図示）を通して緊張を行い、防液堤２にプレストレスを導入する。そして、隣り合うブロック１０のプレート１２の辺同士を溶接接続し、外槽３ｂの側部を形成する。

特開２００１−１１９３８号公報 特開２００２−４４７５号公報

図１０（ａ）は、プレート１２の辺同士の溶接接続部１４近傍の断面を示したものである。図１０（ｂ）は、溶接接続部１４を、図８（ｂ）と同様にプレート１２上のアンカー配置とともに示したものである。

プレート１２の溶接接続部１４の近傍では、溶接時の熱によって一度1500℃程度の高温にさらされた後常温に戻ることとなり、温度低下時にプレート１２の収縮が発生する。

プレート１２の最外部の頭付きスタッド１３は、プレート１２の端部に配置され、溶接接続部１４から近い位置にある。頭付きスタッド１３の位置ではプレート１２の面方向の変位が拘束されるので、上記の収縮が、両プレート１２の最外部の頭付きスタッド１３間の短い範囲Ｄ（例えば、25cm程度の範囲）内で発生し、この範囲Ｄのプレート１２に大きな引張応力が発生する。

そのため、プレート１２の外周部に大きな残留引張応力が残り、場合によってはプレート１２の板厚を大きくするなどの対策が必要となる。また溶接ひび割れが発生することもある。特許文献１、２の方法は、このようなプレート溶接時の収縮の影響を考慮したものではなかった。

本発明は、溶接後の収縮によるプレートの引張応力を低減できるコンクリート構造体等を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための第１の発明は、コンクリート部と、前記コンクリート部に一方の面を合わせて配置した鋼製のプレートを有するコンクリート構造体であって、前記プレートに設けられた固定アンカー部と可動アンカー部が前記コンクリート部に埋設され、前記固定アンカー部は、前記面の中央部付近に設けられ、前記可動アンカー部は、前記面において前記固定アンカー部の外側に設けられ、前記プレートが前記コンクリート部に対し前記面と平行な方向に変位するのを許容する構造であることを特徴とするコンクリート構造体である。

前記可動アンカー部は、前記プレートに取付けたランナーをガイドレールの溝に挿入したものであることが望ましい。前記ガイドレールが、前記面の中央部付近から放射状に配置されることも望ましい。

あるいは、前記可動アンカー部は、前記プレートに取り付けた頭付きスタッドをハウジングの内部空間に挿入したものであり、前記頭付きスタッドの側面が、前記ハウジングの内側面から離隔して設けられることが望ましい。前記頭付きスタッドの側面に、リング状の弾性部材が設けられることも望ましい。

また、前記ガイドレールもしくは前記ハウジングの外側に、頭付きスタッドが設けられることが望ましい。

さらに、前記可動アンカー部は、前記プレートに取付けた頭付きスタッドの軸部の周囲に筒状の弾性部材を設けたものであることが望ましい。

第２の発明は、鋼製のプレートの一方の面上にコンクリートを打設して、前記プレートに設けられた固定アンカー部と可動アンカー部をコンクリート部に埋設し、前記固定アンカー部は、前記面の中央部付近に設けられ、前記可動アンカー部は、前記面において前記固定アンカー部の外側に設けられ、前記プレートが前記コンクリート部に対し前記面と平行な方向に変位するのを許容する構造であることを特徴とするコンクリート構造体の形成方法である。

第３の発明は、第１の発明のコンクリート構造体が用いられた筒状の構造物であって、前記プレートが内側に配置され、隣り合うプレートの辺同士が溶接により接合されたことを特徴とする構造物である。

本発明では、プレート同士の溶接後の温度低下時に、溶接接続部に近い位置にある可動アンカー部がプレートの変位を拘束しない。従って、プレートの温度低下時の収縮は、両プレートの中央部付近の固定アンカー部間の長距離の範囲内で発生することになり、単位長さあたりの収縮量が小さくなってプレートに発生する引張応力を大幅に緩和することができる。従って、プレートの外周部に大きな残留引張応力が残ることもなく、プレートの板厚を大きくするなどの対策も不要であり、プレートに溶接ひび割れが発生することも無い。

本発明により、溶接後の収縮によるプレートの引張応力を低減できるコンクリート構造体等を提供することができる。

ブロック１０ａを示す図 ブロック１０ａの製作について示す図 プレート１２同士の溶接接続部１４を示す図 ブロック１０ｂを示す図 ブロック１０ｃを示す図 プレキャスト型枠１０ｄ、防液堤２ｂを示す図 LNGタンク１００を示す図 ブロック１０を示す図 防液堤２を示す図 溶接接続部１４を示す図

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

[第１の実施形態]
図１は、本発明の第１の実施形態に係るコンクリート構造体であるプレキャストブロック１０ａ（以下、ブロック１０ａという）を示す図である。図１（ａ）、（ｂ）はブロック１０ａの鉛直方向の断面を示す図であり、図１（ｃ）はプレート１２上のアンカー配置を示す図である。図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１（ｃ）の線Ａ−Ａ、線Ｂ−Ｂに示す位置での断面を示したものである。

ブロック１０ａは、前記のブロック１０（図８参照）と同様、コンクリートによる本体１１（コンクリート部）に鋼製のプレート１２の一方の面を合わせて配置したものである。本体１１には、前記と同様、緊張材を通すためのシース管（不図示）、鉄筋（不図示）等も埋設される。ただし、本実施形態のブロック１０ａは、プレート１２上のアンカー配置において前記のブロック１０と異なっている。

すなわち、本実施形態では、プレート１２の上記した面において、中央部付近に頭付きスタッド１３による固定アンカー部２０が設けられ、固定アンカー部２０の外側に可動アンカー部２１が設けられる。

可動アンカー部２１は、プレート１２が本体１１に対し面方向に変位するのを許容する構造である。可動アンカー部２１は、ランナー１３ａ、ガイドレール１５、頭付きスタッド１６等を有する。

ランナー１３ａは、頭付きスタッド１３と同様の形状であり、軸部と、軸部より幅の大きな頭部を有する。ランナー１３ａの軸部は溶接によりプレート１２に取り付けられる。

ガイドレール１５は、プレート１２側に開口する断面略Ｃ字状の溝１５２を有する。ランナー１３ａはガイドレール１５の溝１５２に挿入される。ランナー１３ａは、軸部が溝１５２の下面のスリット状の開口に通され、頭部が溝１５２内に配置される。頭部の幅は上記の開口の幅よりも大きい。ランナー１３ａは、矢印ｄに示すプレート１２の面方向をガイドレール１５に沿って移動可能である。

図１（ｃ）に示すように、ガイドレール１５はプレート１２の中央部付近から放射状に複数配置され、各ガイドレール１５に１または複数のランナー１３ａが挿入される。また、各ガイドレール１５の外側には複数の頭付きスタッド１６が取り付けられ、これによりガイドレール１５が本体１１のコンクリートにしっかりと固定される。

ブロック１０ａを工場で製作するには、図２（ａ）に示すように、一方の面の中央部付近に頭付きスタッド１３による固定アンカー部２０を設け、その外側にランナー１３ａ、ガイドレール１５、頭付きスタッド１６による可動アンカー部２１を設けたプレート１２を配置する。

そして、図２（ｂ）に示すように、プレート１２の上記の面上に本体１１のコンクリートを打設する。コンクリートには固定アンカー部２０や可動アンカー部２１が埋設される。また、シース管（不図示）なども本体１１のコンクリートに埋設するようにしておく。こうしてブロック１０ａが製作される。

このブロック１０ａは、図９と同様、プレート１２を内側に配置して縦横に組み立て、隣り合うブロック１０ａのプレート１２の辺同士を溶接接続することにより、LNGタンク１００の筒状の防液堤２（構造物）を外槽３ｂの側部として構築することができる。なお、防液堤２では周方向及び鉛直方向の緊張材が本体１１内のシース管に通して配置され、緊張材の緊張によるプレストレスも導入される。

図３は、プレート１２の辺同士の溶接接続部１４を、前記の図１０（ｂ）と同様に示したものである。本実施形態では、前記のブロック１０とは異なり、プレート１２同士の溶接後の温度低下時に、溶接接続部１４に近い位置にある可動アンカー部２１（ランナー１３ａ、ガイドレール１５、頭付きスタッド１６等）がプレート１２の変位を拘束しない。

従って、プレート１２の温度低下時の収縮は、両プレート１２の中央部付近の固定アンカー部２０（頭付きスタッド１３）間の長距離の範囲Ｄ（例えば、2-3m程度の範囲）で発生することになり、単位長さあたりの収縮量が小さくなってプレート１２に発生する引張応力を大幅に緩和することができる。

そのため、本実施形態では、プレート１２の外周部に大きな残留引張応力が残ることもなく、プレート１２の板厚を大きくするなどの対策も不要であり、プレート１２に溶接ひび割れが発生することも無い。また、ブロック１０ａの現地組み立て後の作業はプレート１２の溶接だけとなり、作業を大幅に短縮でき、防液堤２の構築時の工期短縮をはかることができる。また、頭付きスタッド１６によりガイドレール１５が本体１１のコンクリートにしっかりと固定される。

しかしながら、本発明はこれに限ることはない。例えば本実施形態ではブロック１０ａによりLNGタンク１００の防液堤２を構築したが、これに限ることはない。例えば各種タンクの側壁等の構築時にも用いることができる。

[第２の実施形態]
図４は、第２の実施形態に係るコンクリート構造体であるプレキャストブロック１０ｂ（以下、ブロック１０ｂという）を示す図である。図４（ａ）、（ｂ）はブロック１０ｂの鉛直方向の断面を示す図であり、図４（ｃ）はプレート１２上のアンカー配置を示したものである。図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図４（ｃ）の線Ｃ−Ｃ、線Ｄ−Ｄの位置における断面を示したものである。

本実施形態は、第１の実施形態と比較して可動アンカー部２１ａの構成が異なる。すなわち、本実施形態の可動アンカー部２１ａは、頭付きスタッド１３ｂ、１６、ハウジング１７等を有する。

頭付きスタッド１３ｂは、頭付きスタッド１３やランナー１３ａと同様、軸部と、軸部より幅の大きな頭部を有し、軸部が溶接によりプレート１２に取り付けられる。

ハウジング１７は内部空間１７２を有し、プレート１２側の面に内部空間１７２に通じる孔１７１が設けられる。ハウジング１７の内部空間１７２には、上記の頭付きスタッド１３ｂが挿入される。頭付きスタッド１３ｂの軸部は孔１７１に通され、頭部は内部空間１７２内に配置される。頭部の幅は、孔１７１の幅よりも大きい。

また、孔１７１と内部空間１７２の幅は、それぞれ、頭付きスタッド１３ｂの軸部、頭部の幅よりも大きく、頭付きスタッド１３ｂの頭部と軸部の側面は、それぞれ、ハウジング１７の内部空間１７２と孔１７１の内側面から離隔している。内部空間１７２内の頭付きスタッド１３ｂの頭部回りには、リング状の弾性部材であるゴムリング１８が配置される。

ハウジング１７の外側には、前記と同様頭付きスタッド１６が設けられており、これによりハウジング１７が本体１１のコンクリートにしっかりと固定される。

第２の実施形態でも、頭付きスタッド１３ｂが矢印ｄに示すプレート１２の面方向に移動可能であり、可動アンカー部２１ａが、プレート１２が本体１１に対し面方向に変位するのを許容する構造となる。従って、第２の実施形態でも第１の実施形態と同様の効果が得られる。

[第３の実施形態]
図５は、第３の実施形態に係るコンクリート構造体であるプレキャストブロック１０ｃ（以下、ブロック１０ｃという）を示す図である。図５（ａ）、（ｂ）はブロック１０ｃの鉛直方向の断面を示す図であり、図５（ｃ）はプレート１２上のアンカー配置を示したものである。図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図５（ｃ）の線Ｅ−Ｅ、線Ｆ−Ｆの位置における断面を示したものである。

本実施形態は、第１、２の実施形態と比較して、可動アンカー部２１ｂの構成が異なる。すなわち、本実施形態において、可動アンカー部２１ｂは、頭付きスタッド１３ｃとゴム管１９（筒状弾性部材）を有する。

頭付きスタッド１３ｃは、頭付きスタッド１３、１３ｂやランナー１３ａと同様、軸部と、軸部より幅の大きな頭部を有し、軸部が溶接によりプレート１２に取り付けられる。

ゴム管１９は、頭付きスタッド１３ｃの軸部の周囲に嵌められた筒状の弾性部材である。ゴム管１９の肉厚は、例えば5mm程度である。ゴム管１９の軸方向の一端は、プレート１２に接している。

第３の実施形態では、頭付きスタッド１３ｃの軸部がゴム管１９の中で矢印ｄに示すプレート１２の面方向にたわみ変形できることから、可動アンカー部２１ｂが、プレート１２が本体１１に対し面方向に変位するのを許容する構造となる。従って、第３の実施形態でも第１の実施形態と同様の効果が得られる。

[第４の実施形態]
第４の実施形態のコンクリート構造体は、コンクリート打設時のプレキャスト型枠である。図６（ａ）はこのプレキャスト型枠１０ｄを示す図である。プレキャスト型枠１０ｄは、コンクリートによる型枠本体１１ａ（コンクリート部材）に、鋼製のプレート１２の一方の面を合わせて配置したものである。

プレート１２には、第１〜第３の実施形態のいずれかと同様に、固定アンカー部及び可動アンカー部が設けられ、型枠本体１１ａのコンクリートに埋設される。

図６（ａ）に示すように、本実施形態では、防液堤２ａの構築時、プレキャスト型枠１０ｄを、内側がプレート１２となるように縦横に配置して、その外側に場所打ちコンクリート２２を打設する。コンクリート２２は、例えば高さ方向に数ロットに分けて打設される。

緊張材（不図示）によるプレストレスを防液堤２ａの周方向及び鉛直方向に導入した後、隣り合うプレキャスト型枠１０ｄのプレート１２の辺同士を溶接して接続する。こうして、外槽３ｂの側部のプレート１２を内側に形成した防液堤２ａが構築される。

[第５の実施形態]
第５の実施形態のコンクリート構造体は、プレート１２を残置型枠として用い、構築した防液堤である。図６（ｂ）はこの防液堤２ｂを示す図である。

防液堤２ｂの構築時は、鋼製のプレート１２を内側で縦横に配置して型枠とし、その外側に場所打ちコンクリート２２を打設する。プレート１２のコンクリート２２（コンクリート部材）側の面には、第１〜第３の実施形態のいずれかと同様に、固定アンカー部及び可動アンカー部が設けられ、防液堤２ｂのコンクリート２２に埋設される。コンクリート２２は、例えば高さ方向に数ロットに分けて打設される。

緊張材（不図示）によるプレストレスを防液堤２ｂの周方向及び鉛直方向に導入し、縦横のプレート１２の辺同士を溶接して接続すると、外槽３ｂの側部を内側に形成した防液堤２ｂが構築される。

以上の第４、５の実施形態でも、プレート１２のアンカー配置が第１〜第３の実施形態のいずれかと同様であるから、第１の実施形態で説明したものと同様の効果が得られる。

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

２、２ａ、２ｂ；防液堤
３ａ；内槽
３ｂ；外槽
４；杭
５；底版
７；地盤
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ；プレキャストブロック
１０ｄ；プレキャスト型枠
１１；ブロック本体
１１ａ；型枠本体
１２；プレート
１３、１３ｂ、１３ｃ、１６；頭付きスタッド
１３ａ；ランナー
１４；溶接接続部
１５；ガイドレール
１７；ハウジング
１８；ゴムリング
１９；ゴム管
２０；固定アンカー部
２１、２１ａ、２１ｂ；可動アンカー部
２２；場所打ちコンクリート

Claims (9)

1. コンクリート部と、前記コンクリート部に一方の面を合わせて配置した鋼製のプレートを有するコンクリート構造体であって、
   前記プレートに設けられた固定アンカー部と可動アンカー部が前記コンクリート部に埋設され、
   前記固定アンカー部は、前記面の中央部付近に設けられ、
   前記可動アンカー部は、前記面において前記固定アンカー部の外側に設けられ、前記プレートが前記コンクリート部に対し前記面と平行な方向に変位するのを許容する構造であることを特徴とするコンクリート構造体。
2. 前記可動アンカー部は、前記プレートに取付けたランナーをガイドレールの溝に挿入したものであることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造体。
3. 前記ガイドレールが、前記面の中央部付近から放射状に配置されたことを特徴とする請求項２記載のコンクリート構造体。
4. 前記可動アンカー部は、前記プレートに取り付けた頭付きスタッドをハウジングの内部空間に挿入したものであり、
   前記頭付きスタッドの側面が、前記ハウジングの内側面から離隔して設けられることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造体。
5. 前記頭付きスタッドの側面に、リング状の弾性部材が設けられることを特徴とする請求項４記載のコンクリート構造体。
6. 前記ガイドレールもしくは前記ハウジングの外側に、頭付きスタッドが設けられることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載のコンクリート構造体。
7. 前記可動アンカー部は、前記プレートに取付けた頭付きスタッドの軸部の周囲に筒状の弾性部材を設けたものであることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造体。
8. 鋼製のプレートの一方の面上にコンクリートを打設して、前記プレートに設けられた固定アンカー部と可動アンカー部をコンクリート部に埋設し、
   前記固定アンカー部は、前記面の中央部付近に設けられ、
   前記可動アンカー部は、前記面において前記固定アンカー部の外側に設けられ、前記プレートが前記コンクリート部に対し前記面と平行な方向に変位するのを許容する構造であることを特徴とするコンクリート構造体の形成方法。
9. 請求項１から請求項７のいずれかに記載のコンクリート構造体が用いられた筒状の構造物であって、
   前記プレートが内側に配置され、
   隣り合うプレートの辺同士が溶接により接合されたことを特徴とする構造物。
   
   

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