JP2017150216A - 飛行体の落下に対する防護建造物 - Google Patents

Abstract

【課題】産業設備を防護するために設備全体を覆う防護建造物において、構造材に作用する衝撃を緩和し、破損しても破片が散乱したり、亀裂が拡大するのを防止する。【解決手段】曲面としたプレキャストコンクリート部材１０を接合組み立てして曲面状の外殻とし、プレキャストコンクリート部材１０同士を緊張鋼材によってプレストレスを与えて緊張定着して一体化した防護建造物１であり、防護建造物１の内面に密着させた飛散防止膜３が破片の飛散を防止し、亀裂が拡大するのを防止する。プレキャストコンクリート部材１０の外面には軽金属製や炭素繊維からなるハニカム材１１が緩衝補強層として設けてあり、更に上面にゴム製のリブ１２ｂを有する緩衝層１２が設けてあって飛行体の衝突による衝撃を緩和してプレキャストコンクリート部材１０が損傷を受けるのを防止する。【選択図】図１

Description

本発明は、発電所などの産業用設備を外的な影響、特に飛行機やロケットなどの飛行体の墜落や衝突、更には竜巻等自然災害による飛来物及び隕石等の宇宙からの落下物によって破壊されるのを防護するための建造物に関する。

飛行機等の飛行体の落下、または、竜巻等自然災害による飛来物及び隕石等の宇宙からの落下物による衝撃から産業用設備を防護する必要性は古くから言われており、対応策が提案されている。また、飛行機を対象施設に意図的に自爆衝突させて破壊することがおこなわれているので、それらから設備を防護する必要性は高くなってきている。
特に、２００１年９月に発生した米国同時多発テロ事件以降、米国原子力規制委員会は原子力施設の防衛を強化する為の規制・基準を定めた。
我が国が原子力施設保有国として、東電福島事故を踏まえ、同様の対応をすべきであるという要請が高まってきた。

ドイツ連邦共和国特許第４３２１２２９号明細書

特許文献１（ドイツ連邦共和国特許第４３２１２２９号明細書）には、産業設備を空襲から防護するため、基礎４上に構築された外殻カバー１の内部に産業設備Ｓを全て設置することが提案されている。この外殻カバー１内には、球体部１ｂが設けてあり、この内部に産業設備Ｓが設置してある。このような防護設備は、原子力発電所の防護用として設計されており、防護すべき設備は、閉じられた鉄筋コンクリート製の外殻カバー内に設備全体が配置されている。このコンクリート製外殻カバーは、飛行機が墜落して衝突しても破壊されない強度に設計されている。

防護すべき重要産業設備を鉄筋コンクリート製の防護建造物で覆っても、飛行物体が墜落したり、上空から意図的に落下衝突したりすると防護建造物が破壊されて内部の重要産業施設に損傷を与え、産業活動ひいては市民の生活にも大きな影響を与える。特に原子力発電設備が破壊されると放射性物質が飛散し、広大な範囲に影響を及ぼすことになる。
産業設備が防護建造物で包囲されていても、飛行機が墜落して防護建造物に衝突し、全壊とならなくても防護建造物が部分的に破壊され、破砕物が防護建造物の内部に散乱することによって内部の産業設備に対して被害を与え、設備の稼働が困難になったり、危険物質が外部に漏出することが予想されるので、このようなことが起こらないように、防護建造物の構造部材への衝撃をできるだけ緩和すると共に、防護建造物の破砕物が飛散したり亀裂が拡大しないようにする必要がある。
また、防護建造物を短期間で建造することができるようにし、破壊されても修復を容易に、かつ、短期間で行えるようにすることが要求されている。

本発明の防護建造物は、プレストレストコンクリート製の曲面構造物の外殻、この外殻の内面に密着させた飛散防止膜が設けてあり、外殻の外表面にはハニカム材が緩衝補強層として固定してあり、更にハニカム材の上面に縦横のリブを有するゴム製の外装材で形成された緩衝層が設けてある多層防護機能を備えた防護建造物である。
更に、外殻は、曲面状のプレキャストコンクリート部材に二方向に配設された緊張鋼材を緊張定着することによってプレストレスを与えると共に部材同士を圧着接合して一体化して曲面状とした多層防護機能を備えた防護建造物である。
また、防護建造物の形状は、シェル、ドーム、アーチ型などの曲面形状とし、飛行体の墜落による衝撃緩和作用について方向依存性が無いようにしてある。

防護建造物に飛行機が墜落して衝突したとしても、最外側の縦横のリブを有するゴム製の外装材で形成された緩衝層によって衝撃が大幅に緩和される。また、緩衝補強層であるハニカム材の変形によって衝撃力が更に吸収・低減される。プレキャストコンクリート部材で形成されたプレストレストコンクリート（ＰＣ）構造である曲面状の外殻の強固な抵抗によって破壊に至る確率が極めて小さくなり、建造物内部の重要施設は確実に保護されることになる。
飛行体の墜落による建造物の崩壊については、２００１年９月１１日に起こった「米国同時多発テロ事件」で、世界貿易センタービルが崩壊したのは、局所的破壊に起因する進行性崩壊の結果と判明された。
また、ＰＣ造のドームを爆破解体した際に、ドームの原型を留めたままの解体となり、ＰＣ造が進行性破壊防止機能を有していることが実証されたとの報告もある。
そこで、飛行体の墜落による建築物の進行性崩壊が防止できる構造にするため、本発明では、ＰＣ構造を採用し、プレストレス力の抵抗力と復元力によって、衝撃力で防護建造物に生じる変形を小さく抑制することができる。また、衝突後、残留変形を残すことなく防護建造物が元の状態に戻るという優れた効果が得られ、進行性崩壊の防止を図ることができる。
更に、外殻の内面に密着させた飛散防止膜を設けることによって、万一外殻に局部的に損傷や亀裂等が生じた場合でも、破砕物が飛散したり亀裂が拡大したりすることを防ぐことができる。
また、防護建造物の形状をシェル、ドーム、アーチ型などの曲面形状として飛行体の墜落に対しての衝撃緩和作用について方向依存性が無いようにしたことによって、どの断面においても多層防護機能が等しいものとなり、特定の部分に追加補強部材を設ける必要がなく、施工効率を高めることができ、コストの低減を図ることができる。
プレキャストコンクリート部材を接合組立し、緊張鋼材によって緊張し圧着接合して組み立てるので、短期間で構築することができると共に、短期間で修復することが可能である。
本発明の防護建造物は、緩衝層、緩衝補強層、ＰＣ構造とした曲面の外殻及び飛散防止膜で形成された多層防護機能を備えた防護建造物であるので、従来技術では得られない相乗効果を得ることができ、内部の重要施設の破壊や損傷を防止して確実に保護することを可能にしたのである。

本発明の防護建造物の正面断面図。 本発明の防護建造物を構成するプレキャストコンクリート部材の斜視図。 本発明の防護建造物の一部拡大斜視図。 プレキャストコンクリート部材の組立工程説明図。 防護建造物の組立工程説明図。 プレキャストコンクリート部材の組立完成図 従来の防護建造物の正面断面図。

本発明の防護建造物を添付の図面に基づいて説明する。
図１は、産業設備Ｓが防護建造物１で覆われて防護された状態を示す正面図である。
図示の例は、断面が半円形のアーチが長手方向に連続したものであり、防護建造物１が産業設備Ｓの全体をすべて収容するものである。長手方向の両端部は開放してある。防護建造物１の長さを産業設備Ｓより長くし、両端部にスペースが形成されるように産業設備の種類に応じた適当な空間が形成されている。こうすることによって、平常時の産業設備の利用は、不便なことなく従来通りに使用できるが、飛行体の落下に対しては、両端部を長くしたため、防護建造物１の両端で遮断して産業設備を防護することができる。
防護建造物１の端部を開放することなく、扉を有する壁を設けたり、端部側を曲面構造物によって閉鎖されるようにしてもよい。

防護建造物１は、アーチ構造であり、アーチの基端は、基礎とする基台４に緊張鋼材２０にて定着されている。基台４は、地盤より深く埋設し構築し、アーチの基端を強固に定着することが望ましい。アーチを構成する部材は、図２に示すプレキャストコンクリート部材１０を連接したものであり、プレキャストコンクリート部材１０のアーチ方向の両端部には接合部となる接合段部１０ａ、１０ｂが形成されており、両側面は平坦面としてある。プレキャストコンクリート部材１０の接合は、アーチ方向及び長手方向の二方向ともに緊張鋼材２０を緊張定着してプレストレスを付与すると共に圧着接合としてある。
プレキャストコンクリート部材１０の大きさは、収容する設備の大きさ、製造設備、運搬条件、及び施工現場の条件等を考慮して決める。
なお、コンクリート部材の製作は、プレキャストに限ることはなく、現場打ちとし、同じように二方向ともに緊張鋼材を配設して緊張定着してプレストレスを付与することによって現場打ちコンクリートＰＣ構造としてもよい。

プレキャストコンクリート部材１０を組み立てたアーチの上面には軽金属製のハニカム材１１が設けてある。このハニカム材１１は、アーチを構成するプレキャストコンクリート部材１０を補強すると共に飛行機等の落下物のプレキャストコンクリート部材１０への衝撃力を吸収・低減するものである。
ハニカム材１１の形成材料は、軽量な高強度素材としてアルミニウム等の軽金属とすることが好ましいが、炭素繊維強化プラスチック、アラミド繊維等の合成樹脂複合材料としてもよい。要するに、軽量な高強度素材であればよく、素材は限定されない。
ハニカム材１１はプレキャストコンクリート部材１０に設けたアンカーで固定する。ハニカム材１１同士はボルトとナットで緊結するか、溶接などの手段で一体化する。

ハニカム材１１の上部には、ゴム製の緩衝層１２を形成する。ゴム製緩衝層１２は、基層部１２ａと縦横のリブ１２ｂからなり、廃タイヤを再利用することによってコストを低減することができる。飛行体が落下して衝突するとリブ１２ｂが変形するので衝撃が緩和され、その下のハニカム材１１に対する衝撃を小さくすることができ、更にハニカム材１１が変形することによってプレキャストコンクリート部材１０に対する衝撃を吸収・低減する。このように、プレキャストコンクリート部材１０に作用する衝撃を大幅に小さくすることによって破壊的な損傷が生じないようにしている。

プレキャストコンクリート部材１０の下側面には、飛散防止膜３が設けてある。この膜材は、コンクリート面に接着剤によって貼り付けられ、プレキャストコンクリート部材１０が破損して飛散するのを防止するものである。また、工程短縮や現場作業を省力化するために、工場にて予めプレキャストコンクリート部材１０にコーティングして形成することもできる。
膜材としては炭素繊維膜やセルロースナノファイバー膜など軽量で強度の高いファイバーを樹脂で膜状としたものが好ましい。

図４は、プレキャストコンクリート部材１０を連接してアーチとする工程を説明する概略図であり、支保工５をアーチの形状に設置し、プレキャストコンクリート部材を支保工５で支持してアーチ形状とし、緊張鋼材２０（図示省略）によってプレキャストコンクリート部材１０同士を圧着接合して一体のアーチ部材とする。
図５に示すように、支保工５において完成したアーチ部材１ａをアーチ組立サイトから防護建造物構築場所まで移動させて長手方向も同様に圧着接合で一体化する。
アーチ部材１ａの移動には組立サイトから設置場所までレール（図示しない）を予め敷設しておくと、アーチの組立作業と防護建造物の構築作業を同時におこなうことができ、効率的に工事をすすめることができる。
図６は、プレキャストコンクリート部材１０を組立完成し、部材同士が二方向に配設された緊張鋼材２０で緊張定着されて（定着具図示省略）一体化されたことを示すものである。
緊張鋼材２０は、ＰＣ鋼より線、または、ＰＣ鋼線とするが、耐久性の向上を図るために防錆処理が施されている緊張鋼材、例えば、全素線エポキシ樹脂塗装型ＰＣ鋼より線（商品名：ＳＣストランド、登録商標）を用いることが好ましい。

防護構造物を球体型やシェル構造の曲面構造物とする場合のプレキャストコンクリート部材については、図示は省略するが、全ての部材が同一形状とならず、大きさの異なる台形状などのプレキャストコンクリート部材１０として曲面構造を構成するようにして防護建造物を構築することができる。

以上説明した実施例は本発明の構成を限定するものではなく、本発明の主旨に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、本発明の多層防護機能を備えた防護建造物は、緩衝層、緩衝補強層、ＰＣ構造とした曲面の外殻及び飛散防止膜の少なくとも計４層で形成されたものとするが、これに限ることなく、従来の単層防護機能に比べ、本発明と同じように多層防護機能を得ることができるなら、層数を増減、層の形成順番や構成材料を変更してもよい。
また、防護建造物１の端部を開放し、端部側より通路とする距離を開けて壁や障害物等を設置し、飛行体の突入を遮断することとしてもよい。

１ 防護建造物
１０ プレキャストコンクリート部材
１０ａ 接合用段部
１０ｂ 接合用段部
１１ ハニカム材
１２ 緩衝層
１２ａ 基層部
１２ｂ リブ
３ 飛散防止膜
４ 基台
５ 支保工
２０ 緊張鋼材

Claims (6)

1. プレストレストコンクリート製の曲面構造物の外殻、この外殻の内面に密着させた飛散防止膜が設けてあり、外殻の外表面にはハニカム材が緩衝補強層として固定してあり、更にハニカム材の上面に縦横のリブを有するゴム製の外装材で形成された緩衝層が設けてある多層防護機能を備えた防護建造物。
2. 請求項１において、外殻は曲面を有するプレキャストコンクリート部材を接合組み立て、プレキャストコンクリート部材同士は二方向に配設される緊張鋼材を緊張定着してプレストレスを与えると共に圧着接合して一体化してある多層防護機能を備えた防護建造物。
3. 請求項１または２において、ハニカム材は、軽量な高強度素材で形成されたものである防護建造物。
4. 請求項１〜３いずれかにおいて、緩衝層は廃タイヤを再生したゴムである防護建造物。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、曲面構造物は、アーチ構造物、球体構造物、シェル構造物のいずれかである防護建造物。
6. 請求項１〜５のいずれかにおいて、飛散防止膜は、セルロースナノファイバーを用いて形成されたものである防護建造物。