JP2020143439A - 筒状構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリートの現場打ちを必要とせず、各セグメントを製造容易な形状に形成できて短時間で組み立てできる上にコストを低減できる。【解決手段】円筒構造物１は、起立する側壁部１１から屈曲して頂部４に向けて延びていて略リング状に配列された頂版セグメント１０と、頂版セグメント１０の内側に連結されて周方向に配列された出刃包丁型の中間セグメント１４と、中間セグメント１４間の開口１５に嵌合されたキーセグメントとしての蓋５と、を備えた。頂版セグメント１０は側面に立ち上がる側壁部１１と頂部に向けてアーチ状に延びる略台形状の頂版部１２とを有する。頂版部１２と中間セグメント１４はアーチ状に湾曲または傾斜している。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば複数のセグメントで構築した地下タンク、地上タンク等の筒状構造物に関する。

従来、石油タンクや貯水タンク、或いはその他、資材を保管する筒状構造物を構築する場合、現場に生コン車等を搬送して生コンクリートを現場打ちしてコンクリート構築物からなる筒状構造物を構築することが知られている。しかし、筒状構造物を構築する現場が例えば離島や海底、洋上、山頂または山腹、或いは地下深い場所等である場合、現場に生コン車等を搬送して現場打ちでコンクリート構築物を構築することが困難なことがある。

このようなコンクリート製の筒状構造物として例えば特許文献１に記載された組み立て容器が提案されている。この組み立て容器は、刃口部の上に３分割した円弧状側壁を組み立て、その隙間の連結部を鉄筋で連結してコンクリートを打設することで互いに連結して円筒状の側壁を構築している。この側壁の上部開口に円板状の蓋体を載置し、蓋体をインサートボルトで側壁に連結している。

また、図１３（ａ）、（ｂ）に示す筒状構造物では、側部セグメント１０１を千鳥配置で積み上げた円筒状の側壁１０２の上部開口に、円板状の蓋部である頂版１０３を設置している。この頂版１０３は、ケーキのトルテのように鋭角の先細状に分割した頂部セグメント１０４を互いに接合して構築している。

特開平１０−１９４３７８号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたコンクリート製組み立て容器は、側壁の円弧状セグメント同士を鉄筋で連結してコンクリートで一体化している上に、蓋は短冊状の３枚の板を連結して構築している。この場合、離島や山頂や洋上等では生コンクリートの搬送と現場打ちが困難である。
また、組み立て容器が大型化して上部開口が大径になると、薄い板状の蓋では自重によるたわみが大きくなるという欠点がある。蓋の強度を改善するためには蓋に梁構造を設けたり、蓋を構成する複数の短冊状の板を厚くしたりする必要があり、運搬と組立が煩雑で作業に時間がかかり、コスト高になるという欠点もある。

また、図１３に示す筒状構造物の場合、蓋部を構成する複数の頂部セグメント１０４の先細部分が鋭角に細くなるため、鉄筋コンクリート（ＲＣ）構造では製造が困難であった。また、仮に先細の頂部セグメント１０４を製造できるとしても、その側面にはシール部材が貼られているため、先細部ではシール部材が重なり合って組み立てが困難になるという問題がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、コンクリートの現場打ちを必要とせず、各セグメントを製造容易な形状に形成できて短時間で組み立てできる筒状構造物を提供することを目的とする。

本発明による筒状構造物は、起立する側壁部から屈曲して頂部に向けて延びていて略リング状に配列された頂版セグメントと、頂版セグメントの内側に連結されて周方向に配列された中間セグメントと、中間セグメント間の開口に嵌合されたキーセグメントと、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、リング状に配列された頂版セグメントの内側に中間セグメントを連結して配列し、中間セグメント間の開口にキーセグメントを嵌合するため、各セグメントが先細形状にならず製造が容易である上にコンクリートで現場打ちしなくても容易に組み立てできる。しかも、頂版セグメントは側部から頂部に向けて一体形成されているため防水性が高くて高強度である。

また、頂版セグメントは側壁部と頂部に向けて延びる略台形状の頂版部とを有しており、頂版部と中間セグメントはアーチ状に湾曲または傾斜していることが好ましい。
頂版セグメントの頂版部と中間セグメントがアーチ状であるため、筒状構造物の強度を補強できる。

また、複数の中間セグメントで形成する開口は多角形状とされ、開口に多角形状のキーセグメントが嵌合していてもよい。
本発明によれば、頂部の中央の開口に多角形状のキーセグメントを嵌合させるため、各セグメントが先細にならず高強度で製造と組み立てが容易である。

また、複数の中間セグメントで形成する開口は円形とされ、開口に円形のキーセグメントが嵌合していてもよい。
頂部の中央の開口に円形のキーセグメントを嵌合させるため、各セグメントが先細にならず高強度で製造と組み立てが容易である。

本発明による筒状構造物は、中央に配設されたキーセグメントと、キーセグメントの周囲に連結して配列された中間セグメントと、中間セグメントの周囲に連結して配列されていて径方向外側に延びる底面部と該底面部から屈曲して起立する側壁部とを有する底版セグメントと、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、筒状構造物の底部が、キーセグメントの周囲に中間セグメントを連結して配列され、更に中間セグメントの周囲に底版セグメントを連結して配列されることで構築されており、各セグメントが先細形状にならず製造が容易である上にコンクリートで現場打ちしなくても組み立てできる。しかも、底版セグメントは底面部から側壁部に起立して形成されており、高強度で防水性が高い。

本発明による筒状構造物は、キーセグメントと中間セグメントと頂版セグメントまたは底版セグメントが先細形状にならず製造容易である。しかも、各セグメントの組み立て時にコンクリートによる現場打ちを必要とせず、短時間で組み立てできて組立コストを低廉にできる。
また、筒状構造物の頂部または底部の構造を、キーセグメントと中間セグメントと頂版セグメントまたは底版セグメントとで構築できるため、筒状構造物が大径化しても蓋が大型化したり厚みを増大させたりする必要がなく、高強度で容易に組み立てできる。

本発明の第一実施形態による円筒構造物の中央縦断面図である。 図１に示す円筒構造物の頂部の平面図である。 頂版セグメントの斜視図である。 底部の平面図である。 第二実施形態による円筒構造物の頂部の平面図である。 第三実施形態による円筒構造物の頂部の平面図である。 第四実施形態による円筒構造物の頂部の平面図である。 第五実施形態による円筒構造物の頂部の平面図である。 第六実施形態による円筒構造物の中央縦断面図である。 第七実施形態による円筒構造物の中央縦断面図である。 図１０に示す円筒構造物に用いる底版セグメントの斜視図である。 図１０に示す円筒構造物の底部を示す平面図である。 従来の円筒構造物を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図である。

以下、本発明の実施形態による筒状構造物について添付図面を参照して説明する。
図１乃至図４は本発明の第一実施形態による筒状構造物を示すものである。この筒状構造物は概略で円筒形状のタンクからなる円筒構造物１である。この円筒構造物１は例えば離島や山頂、地下等に設置される貯水タンクまたは石油タンク等として用いられ、これらを地上タンクまたは地下タンクとする。
円筒構造物１は、円板状の底部２と略円筒状の側部３とその上部に連結された略ドーム型の頂部４と蓋５とで構成されている。蓋５は頂部４の上端に形成された開口１５を開閉可能な蓋体となるキーセグメントである。

図１及び図４において、底部２は、例えば平板で略短冊状の底部セグメント７ａ、７ｃ、７ｄと円弧版状の底部セグメント７ｂが複数枚、例えば１０枚、継手で連結されて円板状に構成されている。なお、底部２は、後述の図１２に示すように、各セグメントを同心円状に複数層配列して継手を介して中心側から周辺側に順次組み立てて円板状に形成してもよい。或いは、頂部４及び蓋５と略同一のセグメントを同様に配列して底部２を形成してもよい。
側部３は、例えば平面視長方形板状で円弧状に湾曲形成された側部セグメント８が千鳥状に積み上げられて継手で連結されて構成されている。頂部４は図１及び図２に示すように複数、例えば１６等分割された頂版セグメント１０が側面同士で継手によって接合されてリング状に配列された構成を有している。

頂版セグメント１０は、図３に示すように、側部セグメント８上に起立していて周方向に円弧版状に湾曲して形成された側壁部１１と、側壁部１１から屈曲して斜め上方に向けて延びる平面視略台形状の頂版部１２と、が略Ｌ字状に一体形成されている。なお、頂版部１２の部分は斜め上方に向けてアーチ状に湾曲して延びているが、水平方向または斜め上方に向けて略平面状に形成されていてもよい。
頂版セグメント１０は側部セグメント８の上面に側壁部１１側の端面１０ａが継手で連結され、側面１０ｂ同士が互いに継手で連結されて周方向にリング状に配列されている。しかも、リング状に配列された複数の頂版セグメント１０の内周面１０ｃは円形に形成されている。

リング状の頂版セグメント１０の内周面１０ｃには、例えば平面視略出刃包丁型の４枚の中間セグメント１４が継手を介して等間隔に連結されている。中間セグメント１４は外周面１４ａが頂版セグメント１０の端面１０ａに沿って円弧状に形成され、他の２面の長面１４ｂ及び短面１４ｃが互いに直交して平面に形成されている。
４枚の中間セグメント１４は長面１４ｂ同士が互いに直交して風車状に連結され、その中央に四角形、例えば正方形状の空間が開口１５として形成されている。この開口１５内には例えば正方形板状の蓋５が着座することで頂部４が密閉される。蓋５はキーセグメントを構成する。開口１５は水や石油等の資材の投入排出口になるため、蓋５は開閉可能であり、継手を介して中間セグメント１４に連結可能である。

頂部４は頂版セグメント１０と中間セグメント１４が断面視でアーチ型に配設されているため、開口１５を形成する４枚の中間セグメント１４の長面１４ｂは斜め上向きに位置している。そのため、蓋５を載置することで着座させて開口１５を封止できる。
底部セグメント７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、側部セグメント８、頂版セグメント１０、中間セグメント１４、蓋５はシールドトンネル等に用いる鉄筋コンクリート製のコンクリートセグメントである。これに代えて、コンクリートと鋼材からなる合成セグメントや鋼材からなる鋼製セグメントを用いてもよい。しかも、各セグメントを例えば幅２ｍ以下に製造することでトラック等による運搬や組み立てが容易になる。

なお、各セグメントの互いに連結する側面同士には、継手以外に液密にシールするためのシール部材が貼着されている。また、各セグメント同士を連結する継手として、ボルトボックス継手やコッター継手等を用いることができる。

本第一実施形態による円筒構造物１は上述した構成を備えており、次にその組み立て方法を説明する。
まず、離島や山頂等において、床面上、または地上に外足場を組んだ後、底部セグメント７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを継手を介して互いに接合して底部２を構築する。次に底部２の上面周縁部に側部セグメント８を継手を介して接合し、その上段には千鳥組になるように側部セグメント８を半分の長さ分だけ水平方向にずらして継手を介して接合する。この積み上げ作業を適宜の高さまで施工して側部３を構築する。

次いで、側部３の上面に頂版セグメント１０の側壁部１１を継手を介して接合する。この頂版セグメント１０をその周方向に順次連結してリング状に組み立てる。リング状の頂版セグメント１０の内周面１０ｃに中間セグメント１４の外周面１４ａを所定間隔を開けて順次連結する。そして、風車状に組み立てられた中間セグメント１４間の開口１５内に、最後にキーセグメントとして蓋５を載置することで緊密に嵌合させて組み立てできる。

上述のように、本第一実施形態による円筒構造物１によれば、組み立てに際してそれぞれ継手を介して底部セグメント７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ同士、側部セグメント８同士、頂版セグメント１０同士、中間セグメント１４同士を接合し、最後に開口１５に蓋５を載置することで水密に組み立てできる。特に頂版セグメント１０は側部３から上面の頂部４にかけて覆うことでリング状に形成できるため高強度で防水性が高い。しかも、頂部４の頂版セグメント１０と中間セグメント１４はアーチ型に形成されているため一層高強度になる。
そのため、離島や山頂等において、生コン車のコンクリート等を現場打ちすることなく容易に円筒構造物１を組み立てできる。しかも、各セグメントは予め工場で製造できるため現場では組み立てるだけでよく、組み立て効率がよく製造コストや施工コストを低廉にできる。

しかも、キーセグメントとなる蓋５は正方形板状に形成して開口１５に嵌合させたため、頂版セグメント１０や中間セグメント１４を含めて先細状のセグメントを有さないから側面にシール部材を貼着しても組み立てが困難にならない。
また、円筒構造物１が大型のドーム状施設であっても、底部２、側部３、頂部４を各セグメントに分割して形成でき、しかも各セグメントを例えば幅２ｍ以下に形成することで運搬時や組み立て時の取り扱いが容易になる。また、円筒構造物１の組み立てに際して、頂部４では蓋５をキーセグメントとして中間セグメント１４間の開口１５に嵌め込み可能であるため、組立容易でバランスがよく高強度に組み立てできる。
しかも、本実施形態による円筒構造物１によれば、円筒構造物１の内部に支保工を立てる必要がなく、外足場を設置するだけで組み立て作業を行える。

以上、本発明の第一実施形態による円筒構造物１について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。以下に、本発明の変形例や他の実施形態等について説明するが、上述の第一実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。

図５は本発明の第二実施形態による円筒構造物１８を示すものである。
本実施形態では円筒構造物１８が大型化し、中間セグメント１４が大型化して開口１５が第一実施形態の円筒構造物１より大型化している。この場合、中間セグメント１４間に形成された開口１５に載置するキーセグメントとしての蓋５を分割して第一キーセグメント１９ａと第二キーセグメント１９ｂとで構成することができる。第一キーセグメント１９ａと第二キーセグメント１９ｂは例えば長方形板状に形成されている。これによって、蓋５の第一キーセグメント１９ａと第二キーセグメント１９ｂを小型化できて、運搬や組み立て等の取り扱いが容易になる。
なお、第一キーセグメント１９ａと第二キーセグメント１９ｂは長方形状に限定されるものではなく、例えば三角形板状やその他の適宜形状を採用できる。また、蓋５は必ずしも２分割でなくてもよく、３分割以上に形成してもよい。

図６は本発明の第三実施形態による円筒構造物２２を示すものである。
本実施形態では、円筒構造物２２は、頂部４において、リング状に配列された頂版セグメント１０の内周面１０ｃに５枚の中間セグメント１４の外周面１４ａを継手を介して等間隔に連結している。これにより、中間セグメント１４で囲われた中央に正五角形の空間からなる開口１５が形成されている。この開口１５に正五角形の蓋５を載置することで閉鎖できる。

図７は本発明の第四実施形態による円筒構造物２５を示すものである。
本実施形態では、円筒構造物２５は、頂部４において、リング状に配列された頂版セグメント１０の内周面１０ｃに６枚の中間セグメント１４の外周面１４ａを継手を介して等間隔に連結している。これにより、中間セグメント１４で囲われた中央に正六角形の空間からなる開口１５が形成されている。この開口１５に正六角形の蓋５を載置することで閉鎖できる。
このように、頂部４において、リング状の頂版セグメント１０の内側に連結して配置する中間セグメント１４の数を増減することで、その内側の開口１５の面積と形状を変化させることができる。そのため、開口１５と開口１５に載置するキーセグメントとしての蓋５を小型化できて、運搬や組み立て等の取り扱いが一層容易になる。なお、開口１５と蓋５は中間セグメント１４の配設数や形状に応じて適宜の多角形状に形成できる。

次に本発明の第五実施形態による円筒構造物３０について図８により説明する。
本実施形態では、円筒構造物３０の頂部４において、リング状に配列された頂版セグメント１０の内周面１０ｃに８枚の中間セグメント３１が継手を介してリング状に等間隔に連結されている。この中間セグメント３１は平面視略台形状で上下辺が円弧状に湾曲して形成されており、８枚の中間セグメント３１がリング状に連結して形成されている。そのため、中間セグメント３１で囲われた中央に円形の空間からなる開口１５が形成されている。この開口１５にキーセグメントとして円形の蓋５を載置することで閉鎖できる。

次に、本発明の第六実施形態による円筒構造物３５について図９により説明する。
本実施形態による円筒構造物３５は底部２と頂部４と蓋５とで構成されており、側部３は設けられていない。本実施形態においては、底部２と頂部４と蓋５は第一実施形態による円筒構造物１と同一構成を有している。即ち、底部２は底部セグメント７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを適宜組み合わせて円板状に形成されている。頂部４は底部２の周縁部に側壁部１１が連結された頂版セグメント１０が周方向にリング状に配列され、各頂版セグメント１０の内周面１０ｃに中間セグメント１４の外周面１４ａが等間隔で連結されている。そして、中間セグメント１４の内側の正方形をなす開口１５に正方形板状の蓋５がキーセグメントとして載置されて密閉されている。

なお、第六実施形態による円筒構造物３５の変形例として、底部２を設置しなくてもよい。この場合でも、地盤、床面や海底等に頂版セグメント１０の側壁部１１を直接設置することができる。この場合でも、側壁部１１の下端部を地中に埋設したり、床面との間にシール部材を介在させて継手等で連結することで、水密性を確保可能である。

次に本発明の第七実施形態による円筒構造物３８について図１０乃至図１２により説明する。
本実施形態による円筒構造物３８は、図１０に示すように、底部３９と側部３と頂部４とを備えており、頂部４に形成した開口１５に蓋５を着座可能としている。側部３、頂部４、蓋５については上述した第一実施形態による円筒構造物１と同一の構成を有している。底部３９において、第一実施形態と相違する。
底部３９は、図１２に示すように、中央にキーセグメントとなる円形板状の中央セグメント４０が設けられている。中央セグメント４０の周囲に所定幅を有する円弧版状または略台形状の複数枚、例えば５枚の第一中間セグメント４１が継手を介してリング状に取り付けられている。周方向に配列された複数の第一中間セグメント４１間の空間にはキーセグメント４１ａが装着されている。

第一中間セグメント４１の外周側には、同じく円弧版状または略台形状の複数枚、例えば８枚の第二中間セグメント４４がリング状に配列されている。第二中間セグメント４４の外周側には略Ｌ字状の底版セグメント４５が周方向に複数、例えば１６枚配列されて継手を介してリング状に配列されて取り付けられている。
底版セグメント４５は、図１１に示すように、第二中間セグメント４４の外周面に継手等で連結されていて略台形状をなす底面部４６と底面部４６の外周側端部から屈曲して上方に起立する側壁部４７とを有する断面略Ｌ字形状とされている。側壁部４７は側部３の側部セグメント８に対応して円弧状に湾曲して形成されている。底版セグメント４５の側壁部４７の上面には継手を介して側部セグメント８が連結されている。なお、第一中間セグメント４１と第二中間セグメント４４は中間セグメントに含まれる。

本第七実施形態による円筒構造物３８によれば、頂部４には、径方向内側に向けて側部３に連結される頂版セグメント１０と中間セグメント１４とが同心円状に連結して形成されている。しかも、その中央の開口１５にキーセグメントとして蓋５を装着可能している。また、円筒状の側部３を挟んで頂部４と対向する底部３９には、径方向内側に向けて側部３に連結される底版セグメント４５と第二中間セグメント４４と第一中間セグメント４１が同心円状に連結して形成されている。しかも、その中央に中央セグメント４０が連結されている。
円筒構造物３８の組み立て時には、底部３９は中央セグメント４０、第一中間セグメント４１、第二中間セグメント４４、底版セグメント４５の順に組み立てることが好ましい。

本第七実施形態による円筒構造物３８においても、組み立てに際してそれぞれ継手を介して底部３９の中央セグメント４０、第一及び第二中間セグメント４１、４４、底版セグメント４５を接合して底部３９を水密に組み立てできる。特に底版セグメント４５は底部３９から側部３にかけて覆うことでリング状に形成できるため高強度で防水性が高い。
そのため、離島や洋上や海底や山頂や地下等において、円筒構造物３８の頂部４、側部３及び底部３９を生コンクリート等で現場打ちすることなく容易に組み立てできる。しかも、各セグメントは予め工場で製造できるため現場では継手を介して組み立てるだけでよく、組み立て効率がよく製造コストや施工コストを低廉にできる。

また、円筒構造物３８が大型のドーム状施設であっても、底部３９、側部３、頂部４を各セグメントに分割して形成できるため、運搬時や組み立て時の取り扱いが容易である。しかも、本実施形態による円筒構造物３８によれば、円筒構造物３８の内部に支保工を立てる必要がなく、外足場を設置するだけで組み立て作業を行える。

上述した各実施形態や変形例による筒状構造物は円筒構造物１、１８、２２、２５、３０、３５、３８としたが、側部３の側部セグメント８や頂版セグメント１０の側壁部１１、更には底版セグメント４５の側壁部４７を平板状に形成することで、適宜の多角形筒状をなす角筒状構造物を採用することができる。これらは筒状構造物に含まれる。

なお、上述した各実施形態や変形例では、キーセグメントとして例えば蓋５を開口１５に装着する場合、頂部４に設けた頂版セグメント１０及び中間セグメント１４がアーチ状であるため、中間セグメント１４の長面１４ｂが上向きのテーパ面形状になっている。そのため、蓋５を載置することで密閉することができる構成とした。しかし、中間セグメント１４を水平面状に設置して、長面１４ｂを上向きの傾斜面に形成して蓋５を載置してもよい。

１、１８、２２、２５、３０、３５、３８ 円筒構造物
２、３９ 底部
３ 側部
４ 頂部
５ 蓋
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ 底部セグメント
８ 側部セグメント
１０ 頂版セグメント
１１、４７ 側壁部
１２ 頂版部
１４ 中間セグメント
１５ 開口
１９ａ 第一キーセグメント
１９ｂ 第二キーセグメント
４１ａ キーセグメント
４０ 中央セグメント
４１ 第一中間セグメント
４４ 第二中間セグメント
４５ 底版セグメント
４６ 底面部

Claims (5)

1. 起立する側壁部から屈曲して頂部に向けて延びていてリング状に配列された頂版セグメントと、
   前記頂版セグメントの内側に連結されて周方向に配列された中間セグメントと、
   前記中間セグメント間の開口に嵌合されたキーセグメントと、
   を備えたことを特徴とする筒状構造物。
2. 前記頂版セグメントは前記側壁部と頂部に向けて延びる略台形状の頂版部とを有しており、前記頂版部と前記中間セグメントはアーチ状に湾曲または傾斜している請求項１に記載された筒状構造物。
3. 複数の前記中間セグメントで形成する前記開口は多角形状とされ、前記開口に多角形状の前記キーセグメントが嵌合している請求項１または２に記載された筒状構造物。
4. 複数の前記中間セグメントで形成する前記開口は円形とされ、前記開口に円形の前記キーセグメントが嵌合している請求項１または２に記載された筒状構造物。
5. 中央に配設されたキーセグメントと、
   前記キーセグメントの周囲に連結して配列された中間セグメントと、
   前記中間セグメントの周囲に連結して配列されていて径方向外側に延びる底面部と該底面部から屈曲して起立する側壁部とを有する底版セグメントと、
   を備えたことを特徴とする筒状構造物。

Images