JP2018177315A - Ｐｃ防液堤 - Google Patents

Abstract

【課題】簡略な構造でありながら、効率的にひび割れの発生を抑制することの可能な、ＰＣ防液堤を提供する。【解決手段】基礎版上に設置されるタンク本体を取り囲むように構築され、頂部および脚部がそれぞれ屋根および前記基礎版に拘束されるＰＣ防液堤であって、円周方向プレストレスが導入された状態のＰＣ製の円筒状周壁と、円筒状周壁の、円周方向プレストレスの作用により曲げモーメントが発生する範囲における引張側の側周面に、鉛直方向プレストレスが導入された状態で設置されるＰＣパネルと、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ＰＣタンクに備えられるＰＣ防液堤に関する。

近年、液化天然ガス（以下、ＬＮＧと称す）を貯留するにあたり、敷地の有効利用や大容量化の観点から、外槽および内槽からなる金属二重殻式ＬＮＧタンクとその周囲に配置される防液堤とを一体化させると共に、当該防液堤をＰＣ（プレストレストコンクリート）製とすることで液密性を確保した施設であるＰＣＬＮＧタンク（以下、単にＰＣタンクと称す）が採用されている。

かかるＰＣ製の防液堤（以下、ＰＣ防液堤と称す）は、ＬＮＧタンクが載置される基礎版の外周縁部に立設されたコンクリート製の円筒状周壁に対し、周方向に沿って挿通されたＰＣ鋼材と、鉛直方向に沿って配置され下端部が直線状やＵ字状に曲折された形状で配設されたＰＣ鋼材とを配設したものである。

そして、これら円周方向と鉛直方向のＰＣ鋼材が緊張されて定着されることで、円筒状周壁に円周方向および鉛直方向のプレストレス力が導入されるため、ＰＣ防液堤のひび割れを抑制し、貯留中のＬＮＧが内槽から万一漏出した場合であっても、これを施設内にとどめることができるように液密性が確実に担保されている。

ここで、ＰＣ防液堤では、地震時の抵抗力を向上させるべく、下端側の基礎版や上端（頂部）側の屋根と剛接合されるが、この状態で当該ＰＣ防液堤に周方向の緊張力を導入した場合に、これらＰＣ防液堤の下端部近傍や上端部近傍で基礎版や屋根によって変形が拘束される。これにより、曲げモーメントが鉛直方向に沿って発生し、それに伴ってひび割れが生じるため、上述した円周方向の緊張力のみならず、鉛直方向に沿った緊張力も併せて導入する必要があった。

しかし、上記の曲げモーメントは、ＰＣ防液堤の上端部近傍および下端部近傍に集中的に発生する。したがって、鉛直方向に沿うＰＣ鋼材をＰＣ防液堤の上端部から下端部に至るまで配設して緊張力を付与すると、ＰＣ防液堤の高さ方向中間部にも鉛直方向のプレストレス力が導入されるため、無駄が生じていた。

そこで、特許文献１に記載されるように、ＰＣ防液堤の下端部や上端部に鉛直方向のＰＣ鋼材を集約して配置し、これらＰＣ防液堤の下端部や上端部におけるひび割れの発生を有効に抑制するＰＣタンクが開発されている。

特許第５５１６９６３号公報

特許文献１のＰＣタンクでは、無駄なプレストレス力の導入を省略して、効率的にＰＣ防液堤に対するひび割れの発生を抑制できるものの、ＰＣ防液堤の上端部および下端部に大量の鉛直方向に沿うＰＣ鋼材が密に配設されることとなる。このため、ＰＣ防液堤の構造が複雑になるとともに、大量の鉛直方向に沿うＰＣ鋼材に緊張力を付与する作業が煩雑となり、作業効率が低下し施工期間も長期化しやすい。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、簡略な構造でありながら、効率的にひび割れの発生を抑制することの可能な、ＰＣ防液堤を提供することである。

かかる目的を達成するため本発明のＰＣ防液堤は、基礎版上に設置されるタンク本体を取り囲むように構築され、少なくとも脚部が前記基礎版に拘束されるＰＣ防液堤であって、円周方向プレストレスが導入された状態のＰＣ製の円筒状周壁と、該円筒状周壁の、前記円周方向プレストレスの作用により曲げモーメントが発生する範囲における引張側の側周面に、鉛直方向プレストレスが導入された状態で設置されるＰＣパネルと、を備えることを特徴とする。

上述する本発明のＰＣ防液堤によれば、鉛直方向プレストレスが導入されたＰＣパネルを設置することにより、ひび割れの発生を抑制することが可能となる。

これにより、従来より円筒状周壁に装備していたシースや緊張材を省略でき、円筒状周壁の構造を簡略化でき、円筒状周壁を備えるＰＣ防液堤を合理性および経済性に富んだ構造とすることが可能となる。

また、円筒状周壁に鉛直方向プレストレスを導入するべく実施していた、緊張材に緊張力を付与する工程や緊張材を定着するためのグラウト充填工程等が不要となるため、作業工程が大幅に省略され施工性が良いだけでなく、施工期間を大幅に短縮することも可能となる。

本発明のＰＣ防液堤は、前記円筒状周壁における前記ＰＣパネルが設置される複数の区間のうちの少なくとも１つに対応する高さ範囲に、鉛直方向プレストレスが導入されることを特徴とする。

本発明のＰＣ防液堤によれば、円筒状周壁における所望のＰＣパネルが設置される高さ範囲に、さらに鉛直方向プレストレスを直接導入して圧縮力を作用させることから、大きい曲げモーメントが発生する可能性のある、例えば、円筒状周壁の脚部近傍や、漏液時に大きな液圧が作用する大容量ＰＣタンクのＰＣ防液堤等において、より確実に曲げモーメントに起因するひび割れの発生を抑制することが可能となる。

また、ＰＣパネルと円筒状周壁に直接鉛直方向プレストレスを導入する構成とを併用することにより、円筒状周壁に直接導入する鉛直方向プレストレスを小さくできるため、円筒状周壁に内装する鉛直方向緊張材の数量を減らす、もしくは鉛直方向緊張材に付与する緊張力を小さくすることができ、施工性を大幅に向上することが可能となる。

本発明のＰＣ防液堤は、前記ＰＣパネルに、前記円筒状周壁の縦筋をなす鉄筋が設置されることを特徴とする。

本発明のＰＣ防液堤によれば、ＰＣパネルを円筒状周壁に埋設するように設置する場合において、円筒状周壁を構成する縦筋とＰＣパネルとの干渉を防止するべく、円筒状周壁の壁厚を増大させたり、縦筋の配設位置を変更する等の煩雑な作業を行うことなく、円筒状周壁の壁厚内にＰＣパネルを収めることが可能となる。

本発明によれば、円筒状周壁の、前記円周方向プレストレスの作用により曲げモーメントが発生する範囲における引張側の側周面に、鉛直方向プレストレスが導入された状態のＰＣパネルを一体に設置することにより、簡略な構造でありながら、効率的に円筒状周壁に対するひび割れの発生を抑制することが可能となる。

本発明の実施の形態におけるＰＣタンクの概略を示す図である。 本発明の実施の形態におけるＰＣ防液堤を構成する円筒状周壁の断面を示す図である。 本発明の実施の形態におけるＰＣパネルを示す図である。 本発明の実施の形態における円筒状周壁の頂部近傍の詳細を示す図である。 本発明の実施の形態におけるＰＣパネルの他の実施例を示す図である。 本発明の実施の形態における円筒状周壁の脚部近傍の詳細を示す図である（その１）。 本発明の実施の形態における円筒状周壁の脚部近傍の詳細を示す図である（その２）。 本発明の実施の形態における円筒状周壁の脚部近傍の詳細を示す図である（その３）。 本発明の実施の形態における円筒状周壁に配設した鉛直方向緊張材を示す図である。

本発明のＰＣ防液堤は、円周方向プレストレスが導入されたＰＣ製の円筒状周壁の側周面に、鉛直方向プレストレスが導入されたＰＣパネルを一体に設置することにより、円筒状周壁において、鉛直方向プレストレスを導入するためのシースや緊張材等の装備を省略しつつ、円筒状周壁に円周方向プレストレスが作用することにより発生する曲げモーメントに起因するひび割れの発生を抑制するものである。

なお、ＰＣ防液堤は、液化天然ガス（ＬＮＧ）や液化石油ガス（ＬＰＧ）等、いずれを貯蔵するＰＣタンクにも適用可能であるが、本実施の形態では、ＬＮＧを貯蔵するＰＣタンクに備えるＰＣ防液堤を事例とし、以下、図１〜７を参照して詳細を説明する。

ＰＣタンク１は、図１（ａ）で示すように、タンク本体４と、タンク本体４が設置される基礎版５と、基礎版５を支持する複数の杭Ｋと、基礎版５上に一体に構築されるＰＣ防液堤６を備えている。

タンク本体４は、ＬＮＧを貯蔵する内槽３と、内槽３を保護する外槽２を備え、これら外槽２および内槽３の間には、図２で示すように、粒状パーライト等からなる側部保冷材Ｑが介装されている。そして、内槽３の側部保冷材Ｑ側表面にはグラスウール３１が設けられ、外槽２の側部保冷材Ｑ側表面には、冷熱抵抗緩和部（ＰＵＦ）２１が設けられている。

そして、ＰＣ防液堤６は、図１（ｂ）で示すように、タンク本体４を取り囲むようにして基礎版５の外周縁に沿って一体に構築されており、図２の側面図で示すように、円筒状周壁７と、その側周面に設置される、複数のＰＣパネル８とを備えている。

円筒状周壁７は、場所打ちＰＣ製の壁体であり、図２で示すように、円周方向に延在する円周方向緊張材９を複数備える。本実施の形態では、ポストテンション方式にて円周方向緊張材９に緊張力を付与する構成としているため、円筒状周壁７の頂部から脚部に至る区間に、複数のシース（図示せず）が間隔を有して層状に埋設されている。

複数の円周方向緊張材９は、これら円筒状周壁７に埋設された複数のシースそれぞれに挿通された状態で緊張力が付与されるとともに、シース内に充填されたグラウトに定着されて、円筒状周壁７に円周方向プレストレスを導入している。

ＰＣパネル８は、工場等により製造されるプレキャストコンクリート部材であり、円筒状周壁７の外周面もしくは内周面に沿う筒状体を、その軸線方向に複数分割した弧状の断面を有する板片により形成される。本実施の形態においてＰＣパネル８は、図２で示すように、円筒状周壁７の外周面に設置されており、複数がリングを形成するように隣接して配置される。

また、ＰＣパネル８の内方には、図３（ａ）で示すように、弧状の端面と直交する方向に、パネル用緊張材８１が複数配設されて、プレテンション方式により緊張力が付与されている。なお、円筒状周壁７に設置された態様のＰＣパネル８は、弧状の端面が上端面および下端面をなすから、鉛直方向プレストレスが導入された状態となる。

本実施の形態では、パネル用緊張材８１にプレテンション方式で緊張力を付与したが、ポストテンション方式ににより緊張力を付与してもよい。この場合には、ＰＣパネル８を製造する際に、例えば、図３（ｂ）で示すように、弧状の断面に直交する方向に、Ｕ字状シース８２を複数埋設しておく。

そして、製造後のＰＣパネル８における複数のＵ字状シース８２各々に、パネル用緊張材８１を挿入して緊張力を付与するとともに、シース内にグラウトを充填してこれを定着すればよい。なお、シース管８２は、必ずしもＵ字状でなくてもよく、ＰＣパネル８を貫通する直線状の管材でもよい。

このような構成のＰＣ防液堤６は、円筒状周壁７に円周方向プレストレスが導入されているため、タンク本体４から万一の漏液が発生した場合に、その漏液圧により発生する引張力に抵抗することが可能となっている。しかし、円筒状周壁７は、その頂部が屋根（図示せず）に剛結されて拘束されるとともに、脚部が基礎版５と一体に構築されて拘束される。このため、円筒状周壁７に漏液圧のかからない通常時において、円筒状周壁７の頂部近傍および脚部近傍に鉛直方向曲げモーメントが発生する。すると、円筒状周壁７の曲げモーメントが発生する範囲の側周面であって引張側となる部分は、ひび割れが生じやすい状態となる。

そこで、円筒状周壁７の、曲げモーメントが発生する範囲であって引張側となる側周面に、上述する鉛直方向プレストレスが導入されたＰＣパネル８を設置する。

例えば、図４（ａ）で示すように、円筒状周壁７の頂部近傍において、引張側の側周面が外周面のみであると特定された場合には、円筒状周壁７の曲げモーメントが発生する範囲における外周面側に、ＰＣパネル８を設置する。このとき、ＰＣパネル８は、円筒状周壁７に確保した壁厚より外側に添接するように設置してもよいし、図４（ｂ）で示すように、円筒状周壁７の壁厚内に埋設するように設置してもよい。

また、円筒状周壁７の曲げモーメントが発生する範囲において、引張側の側周面が外周面である部分と内周面である部分に分散すると特定された場合は、図４（ｃ）で示すように、これら引張側の外周面および内周面各々に、ＰＣパネル８を設置する。この場合にも、ＰＣパネル８は、円筒状周壁７に確保した壁厚より外側に添接するように設置してもよいし、円筒状周壁７の壁厚内に埋設するように設置してもよい。

このように、鉛直方向プレストレスが導入された状態のＰＣパネル８を設置された円筒状周壁７の外周面は、曲げモーメントに起因するひび割れの発生を抑制することが可能となる。これにより、従来より円筒状周壁７に装備していた、鉛直方向プレストレスを導入するためのシースや緊張材を省略でき、円筒状周壁７の構造を簡略化でき、円筒状周壁７を備えるＰＣ防液堤６を合理性および経済性に富んだ構造とすることが可能となる。

また、円筒状周壁７に鉛直方向プレストレスを導入するべく実施していた、緊張材に緊張力を付与する工程や緊張材を定着するためのグラウト充填工程等が不要となるため、作業工程が大幅に省略され施工性が良いだけでなく、施工期間を大幅に短縮することも可能となる。

ここで、ＰＣパネル８を円筒状周壁７に対して一体となるように設置すると、曲げモーメントに起因するひび割れの発生を、より確実に抑制できるため、図３および図４で示すように、ＰＣパネル８の円筒状周壁７と対向する面にスタッドジベル等のシアコネクタ８３を設けておくとよい。

ところで、ＰＣパネル８に鉛直方向プレストレスを導入するにあたり、パネル用緊張材８１に付与する緊張力の大きさは、円筒状周壁７に発生する曲げモーメントによって異なる。そして、ＰＣパネル８により大きい鉛直方向プレストレスを導入したい場合には、パネル用緊張材８１に付与する緊張力も大きくなるため、ＰＣパネル８に十分な部材厚を確保する必要がある。

このような場合において、ＰＣパネル８を円筒状周壁７の壁厚内に埋設するように設置すると、円筒状周壁７に配設されている縦筋７１に十分なかぶり厚を確保できない、もしくはこれら縦筋７１とＰＣパネル８とが干渉する、等の事態が生じる。

そこで、本実施の形態では図５で示すように、必要な部材厚を確保したＰＣパネル８’に対してあらかじめ、円筒状周壁７に配設されている縦筋７１と同様の鉄筋８４を埋設している。この鉄筋８４を円筒状周壁７に配設すべき縦筋７１として機能させることにより、円筒状周壁７の壁厚を増大させたり、縦筋７１の配筋位置を変更する等の煩雑な作業を行うことなく、円筒状周壁７の壁厚内にＰＣパネル８を収めることが可能となる。

このため、鉄筋８４の上下端は、ＰＣパネル８’を円筒状周壁７に設置した際に、鉄筋８４が縦筋７１と共に重ね継手を形成できるよう、ＰＣパネル８’の上端面および下端面より露出させておくとよい。なお、鉄筋８４は、ＰＣパネル８’に埋設することなく、ＰＣパネル８’と平行に配置し、円筒状周壁７に配筋されている縦筋７１と共に重ね継手を形成させてもよい。

一方、図６Ａで示すように、円筒状周壁７の脚部近傍においても、曲げモーメントが発生する範囲において、引張側の側周面が外周面のみであると特定された場合には、円筒状周壁７の外周面にＰＣパネル８を設置する。このとき、ＰＣパネル８の下端部は基礎版５に根入れするとよい。

また、ＰＣパネル８は、図６Ｂで示すように、円筒状周壁７の壁厚内に埋設するように設置してもよい。さらに、曲げモーメントが発生する範囲において、引張側の側周面が外周面である部分と内周面である部分に分散する場合には、図６Ｃで示すように、これら引張側の外周面および内周面各々にＰＣパネル８を設置する。

ところで、円筒状周壁７の脚部近傍では、鉛直方向プレストレスを導入したＰＣパネル８を設置するだけでは、ひび割れの発生を抑制できない程度の引張力が側周面に作用する場合が多い。そこで、本実施の形態では、円筒状周壁７の脚部近傍における曲げモーメントが発生する範囲に鉛直方向緊張材１１を内装し、圧縮力を作用させることとした。

鉛直方向緊張材１１は、脚部近傍における曲げモーメントが発生する範囲において、図７で示すように、鉛直状に立設した状態で周方向に一定の間隔を有して基礎版７に跨って、埋設されている複数のＵ字状シース１０各々に挿通される。そして、鉛直方向緊張材１１は、緊張力が付与された状態で、Ｕ字状シース１０内に充填されたグラウトに定着され、図６Ａ〜図６Ｃで示すような、円筒状周壁７の脚部近傍における曲げモーメントが発生する範囲に、鉛直方向プレストレスを導入する。

上記の構成により、円筒状周壁７の脚部近傍では、曲げモーメントが発生する範囲に鉛直方向緊張材１１を介して圧縮力が作用する。これにより、頂部と比較して大きい曲げモーメントが発生する円筒状周壁の脚部近傍に対して、ＰＣパネル８と鉛直方向緊張材１１を併用して、曲げモーメントに起因するひび割れの発生を確実に抑制することができる。また、漏液時に大きな液圧が作用するような大容量のＰＣタンク１にも、ＰＣパネル８を用いたＰＣ防液堤６を採用することが可能となる。

このように、ＰＣパネル８と鉛直方向緊張材１１を併用すると、円筒状周壁に直接導入する鉛直方向プレストレスを小さくできるため、円筒状周壁７と基礎版７に跨って内装する鉛直方向緊張材１１の数量を減らす、もしくは鉛直方向緊張材１１に付与する緊張力を小さくすることができ、施工性を大幅に向上することが可能となる。

なお、円周方向緊張材９、鉛直方向緊張材１１、およびパネル用緊張材８１は、例えばＰＣ鋼線もしくはＰＣ鋼より線等のプレストレストコンクリートに一般に広く用いられるＰＣ鋼材であれば、いずれを採用してもよい。

さらに、円周方向緊張材９が挿通されるシース（図示せず）、鉛直方向緊張材１１が挿通されるＵ字状シース１０、およびパネル用緊張材８１が挿通されるＵ字状シース８２はいずれも、ポストテンション方式にてＰＣ鋼材に緊張力を付与する際に一般に用いられるものであれば、いずれの管材を採用してもよい。

また、ＰＣパネル８は、円筒状周壁７を構築するべく現場打ちコンクリートを打設する際の型枠として機能させてもよい。この場合、隣り合うＰＣパネル８どうしを連結治具を介して連結しつつ、組み立てるとよい。そして、ＰＣパネル８の高さは、コンクリートの１回あたりの打設高さと等しく製造してもよいし、搬送作業や設置作業を容易な程度の大きさに製造してもよい。

本発明のＰＣ防液堤６は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であることはいうまでもない。

本実施の形態では、円筒状周壁７の頂部近傍にＰＣパネル８を設置し、円筒状周壁７の脚部近傍に鉛直方向緊張材１１とＰＣパネル８を設置した。しかし、必ずしもこれに限定されるものではない。

例えば、円筒状周壁７の頂部近傍と円筒状周壁７の脚部近傍の両者に、鉛直方向緊張材１１とＰＣパネル８を設置する構成としてもよいし、頂部近傍がＰＣパネル８を設置しなくとも自重によりひび割れの発生を抑制できる場合には、脚部近傍のみにＰＣパネル８、もしくは鉛直方向緊張材１１とＰＣパネル８を設置してもよい。このように、ＰＣ防液堤の構造条件等に応じて、ＰＣパネル８と鉛直方向緊張材１１とによるいずれの組み合わせを採用して円筒状周壁７に対するひび割れの発生を抑制してもよい。

また、本実施の形態では、ＰＣパネル８を工場にて製造したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、施工現場に設置されているヤード等にて製造してもよい。

１ ＰＣタンク
２ 外槽
２１ 冷熱抵抗緩和部（ＰＵＦ）
３ 内槽
３１ グラスウール
４ タンク本体
５ 基礎版
６ ＰＣ防液堤
７ 円筒状周壁
７１ 縦筋
８ ＰＣパネル
８１ パネル用緊張材
８２ Ｕ字状シース
８３ シアコネクタ
８４ 鉄筋
８’ ＰＣパネル
９ 円周方向緊張材
１０ Ｕ字状シース
１１ 鉛直方向緊張材
Ｋ 杭
Ｑ 側部保冷材

Claims (3)

1. 基礎版上に設置されるタンク本体を取り囲むように構築され、少なくとも脚部が前記基礎版に拘束されるＰＣ防液堤であって、
   円周方向プレストレスが導入された状態のＰＣ製の円筒状周壁と、
   該円筒状周壁の、前記円周方向プレストレスの作用により曲げモーメントが発生する範囲における引張側の側周面に、鉛直方向プレストレスが導入された状態で設置されるＰＣパネルと、
   を備えることを特徴とするＰＣ防液堤。
2. 請求項１に記載のＰＣ防液堤において、
   前記円筒状周壁における前記ＰＣパネルが設置される複数の区間のうちの少なくとも１つに対応する高さ範囲に、鉛直方向プレストレスが導入されることを特徴とするＰＣ防液堤。
3. 請求項１または２に記載のＰＣ防液堤において、
   前記ＰＣパネルに、前記円筒状周壁の縦筋をなす鉄筋が設置されることを特徴とするＰＣ防液堤。

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