JP3943527B2

JP3943527B2 - Concrete storage tank and its construction method

Info

Publication number: JP3943527B2
Application number: JP2003176148A
Authority: JP
Inventors: 昭夫春日; 和道佐々木; 祐二石井
Original assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2023-06-20
Also published as: JP2005008240A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願に係る発明は、プレストレストコンクリートからなる軸対称シェル構造の貯槽に係り、特にプレキャストコンクリートセグメントを組立てることによって構築される貯槽及びこの貯槽の構築方向に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
1000ｍ³程度から数万ｍ³の液体又は粒状体等を収容する大規模な貯槽として、プレストレストコンクリートからなるシェル構造の貯槽が広く用いられている。例えば、上下水道の貯水槽として、鉛直な軸線に関して対称な円筒シェル構造の壁体と球シェルであるドーム屋根とを備えたプレストレストコンクリートタンクが数多く構築されている。また、下水処理場における消化槽としては、上下で径が縮小された卵型の貯槽が知られている。さらに、穀物や石炭等を収容するサイロや低温常圧の液化ガスの貯蔵タンクとして、プレストレストコンクリートからなる円筒型貯槽が用いられることもある。
【０００３】
上記貯槽は、一般に、現場打ちコンクリートによって構築され、先ず壁体となる部分の内型枠及び外型枠を組立て、これらの間にコンクリートを打設し、コンクリートが硬化した後に型枠を撤去する。そして、所定の高さまで壁体を立ち上げた後、支保工を組立て、これに屋根となる部分のドーム型の型枠を支持させてコンクリートを打設する。又は、プレキャストコンクリートセグメントを支保工に支持させて配置し、接合する。
【０００４】
このような貯槽では、収容された貯蔵物によって内圧が作用し、軸対称シェル構造の円周方向（水平方向）に引張力が生じる。この引張力に抵抗するために、貯槽の円周方向に緊張材を配置し、張力を導入することにより、貯槽の円周方向にプレストレスを導入する。
【０００５】
円周方向のプレストレスは、周方向の全域にわたってほぼ均等に導入されるのが望ましく、端部付近をラップさせた複数の緊張材を壁体内の周方向に配置し、これらに緊張力を導入するのが一般的である。
【０００６】
緊張力の導入は、一般に、図１０に示すように円周方向に配置された緊張材１０３の端部を壁体１０２の外側に曲げ、壁体１０２の外側に突出するように設けられた柱状突出部１０１から引き出し、該柱状突出部１０１の側端面１０１ａにジャッキを装着して行なわれる。そして、緊張材に緊張力が導入された状態で、緊張材端部が定着具１０４によって壁体１０２に定着され、後打ちコンクリート１０５によって埋め込まれる。
なお、符号１０６は鉛直方向のＰＣ鋼材、符号１０７は鉄筋を示すものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構造のプレストレストコンクリート貯槽では、次のような問題点がある。
上記貯槽のように壁体及び屋根を現場打ちコンクリートによって構築する場合には、型枠の組立て及び脱型やコンクリートの打設及び養生等の現場における工数が増大するとともに、これらの作業を現場という環境が良好でない場所で行なうため、作業の効率化が難しい。また、壁体を構築後、屋根となる部分の型枠を組立てて支持するために大規模な支保工が必要となり、この支保工の組立て及び解体に多くの時間や費用を要してしまう。
【０００８】
また、上記緊張材は、壁体となる部分の内型枠及び外型枠を組立てた後、これらの間の所定の位置に、周方向に配置される。そして、内型枠と外型枠との間にコンクリートを打設し、このコンクリートが硬化した後、緊張材の緊張及び定着が行なわれる。このように、壁体内に緊張材を配置し、壁体の周方向にプレストレスを導入するには多くの作業工程が必要となるため、工費や工期の減縮が難しい。
【０００９】
さらに、プレストレスを導入するための緊張材は柱状突出部の部分でラップして配置され、それぞれが独立して柱状突出部の側面に定着される。したがって、緊張材の張力は定着具からコンクリートに伝達され、定着具付近のコンクリートには局部的に大きな応力が生じやすくなる。このため、定着具付近の補強等が必要となり、この部分の構造が複雑になるとともに、作業工数が多くなって工費もかさむことになる。
【００１０】
本願発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸対称シェル構造を有し、簡単な作業で壁体及び天蓋の構築及びプレストレスの導入が可能なコンクリート貯槽を提供すること及びこのようなコンクリート貯槽の構築方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、コンクリート壁体及びコンクリート天蓋が鉛直な中心軸線に関して対称な構造の貯槽であって、前記中心軸線から放射状に設定した鉛直面で分割され、前記コンクリート壁体となる部分と前記コンクリート天蓋となる部分とが連続したプレキャストコンクリートセグメントを周方向に配列して構成され、前記コンクリート壁体の外周面から突出し、上下方向に連続したリブが、周方向の所定間隔毎に設けられ、該プレキャストコンクリートセグメントの外側で周方向に配置された緊張材に引張力を導入することによって前記コンクリート壁体に周方向の圧縮力が導入されており、
前記緊張材は、前記リブを貫通し、前記コンクリート壁体の外周面と離隔して配置されているコンクリート貯槽を提供する。
【００１２】
上記貯槽は、プレキャストコンクリートセグメントによって構成されており、該プレキャストコンクリートセグメントをあらかじめ工場や現場ヤード等で製作し、架設現場へと搬入して架設することができる。また、貯槽のコンクリート壁体となる部分とコンクリート天蓋となる部分とが、連続したセグメントを組立てて構築されているため、これらのセグメントを支持する支柱等のみで構築することができ、屋根材の架設に用いられる大規模な支保工の組立て及び解体が不要となる。このため、現場での作業性が向上し、省力化及び工期の短縮化を図ることができる。
また、上記緊張材はコンクリート壁体の外側に配置されているため、これを緊張及び定着する作業を簡略化することができるとともに、コンクリート壁体内に配置する場合に比べて壁体の厚さを低減することができる。そして、この緊張材によってコンクリート壁体の周方向に圧縮力が導入されているため、該コンクリート壁体に貯槽内の液体や粒体等による内圧、及び、地震による慣性力が作用した場合における周方向の引張応力に抵抗することができる。
【００１３】
上記緊張材は、リブに貫通され、この部分で壁体に沿って方向が変えられ、周方向に連続するように配置される。したがって、緊張材を緊張したとき、リブから壁体の内側に向かって内圧に有効に抵抗する力が作用する。そして、緊張材はリブの部分のみにおいてコンクリート部材と接触しており、壁体の外周面とは離隔しているので、摩擦による緊張力の低下が少なく、全周にわたって大きな緊張力が導入される。また、リブによってコンクリート壁体の上下方向の剛性が増加するため、コンクリート壁体に作用する上下方向の曲げモーメントに対して、上下方向のプレストレスを導入する鋼材量を低減することができる。さらに、リブによってセグメントが十分な曲げ強度を有するため、該セグメントが輸送時に破損してしまうのを防止できる。
【００１４】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のコンクリート貯槽において、前記コンクリート壁体と前記コンクリート天蓋とは、なだらかな曲面で連続したものとする。
【００１５】
この貯槽は、該貯槽の中心軸線に関して対称なシェル構造であり、コンクリート壁体とコンクリート天蓋とがなだらかな曲面で連続しているため、壁体と天蓋との間で断面力の伝達が円滑に生じる。このため、局部的に大きな断面力が生じることがなく、外力に対して広い範囲で抵抗し得る構造となり、構造物の信頼性が向上する。
【００１６】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のコンクリート貯槽において、緊張材の定着具が前記リブに埋め込んで固着され、該定着具は、二つの筒状部が一体に結合されたものであり、周方向に配置された一連の緊張材の端部が前記定着具の二つの筒状部にそれぞれ反対側から挿通され、定着されているものとする。
【００１７】
上記緊張材はコンクリート壁体の周方向に配置され、緊張材の両端部を一体に定着する定着具によって定着され、環状に閉じた形状となる。また、複数の緊張材を同数の定着具を用いて環状に連結してもよい。そして、それぞれの緊張材の両端又は一方の端部から張力を導入して定着具に係止すると、張力は緊張材の端部間で定着具を介して伝達され、定着具周辺のリブへは緊張材の軸線方向の反力がほとんど伝達されない。このため、コンクリート壁体は、周方向にほぼ均一な圧縮力が導入され、該コンクリート壁体に作用する引張応力にほぼ均等に抵抗するものとなる。
【００１８】
請求項４に係る発明は、コンクリート壁体及びコンクリート天蓋が鉛直な中心軸線に関して対称なシェル構造の貯槽を形成する複数のプレキャストコンクリートセグメントであって、前記中心軸線から放射状に設定した鉛直面に沿ってセグメント間の接合面が形成され、壁体部分と天蓋部分とが連続したプレキャストコンクリートセグメントを製作し、該プレキャストコンクリートセグメントのそれぞれには、外側へ突出し、所定位置に建て込んだときに上下方向に連続したものとなるリブを設けておき、該プレキャストコンクリートセグメントを所定位置に建て込み、これらのプレキャストコンクリートセグメントの外側に周方向の緊張材を配置して、該緊張材が前記リブを貫通し、壁体部分の外周面と離隔するものとし、該緊張材に引張力を導入することによって、前記コンクリートセグメントを一体とし、壁体の周方向に圧縮応力を導入するコンクリート貯槽の構築方法を提供する。
【００１９】
上記コンクリート貯槽の構築方法では、プレキャストコンクリートセグメントをあらかじめ工場等で製作し、これを現場で架設することによって、現場で型枠を組立ててコンクリートを打設する場合に比べ、作業を簡略化することができる。このため、工期を短縮したり工費を低減することができる。また、壁体部分と天蓋部分とが連続したプレキャストコンクリートセグメントを用いるため、天蓋部分を構築するための大規模な支保工の組立て及び解体が不要となる。さらに、緊張材をプレキャストコンクリートセグメントの外側に容易に配置することができ、これにともなって部材厚を低減することができる。
【００２０】
また、緊張材をリブに貫通し、壁体部分の外周面と離隔するように配置することによって、緊張材を緊張したとき、壁体の外周面との摩擦によって緊張力が低下しにくく、全周にわたって大きな緊張力を導入することができる。また、リブによってセグメントの上下方向の剛性が増加するため、該セグメントに作用する上下方向の曲げモーメントに対するプレストレス量を低減することができるとともに、セグメントの輸送時等の取り扱いが容易になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願発明の一実施形態である貯槽を示す概略斜視図であり、図２は、該貯槽の概略断面図及び概略平面図である。
この貯槽は、支持地盤上又は基礎杭を形成した上に設けられた円形の底版１と、この上に立ち上げられ、なだらかな曲面で連続した壁体２ａと天蓋２ｂとからなる躯体２とで主要部が構成されている。また、躯体２の外周面には、周方向の所定間隔毎に上下方向のリブ１４が設けられており、該リブ１４を貫通し、躯体２の外周面と離隔して、周方向に緊張力が導入された外ケーブル４が配置されている。さらに、貯槽の頂部には換気孔３が設けられている。
【００２２】
上記底版１は、鉄筋コンクリートからなるものであり、支持地盤上又は基礎杭上で躯体２および貯留物５の重量を支持するものである。
【００２３】
上記躯体２は、鉛直な中心軸線に関して対称なシェル構造となっており、複数のプレキャストコンクリートセグメント（以下ＰＣセグメントという）１１を底版１上に周方向に配列して閉じた形状としたものである。
このＰＣセグメント１１は、図３に示すように、躯体２を中心軸線から所定の中心角で鉛直に分割した形状となっており、壁体２ａとなる部分と天蓋２ｂとなる部分とが連続したなだらかな曲面１２となっており、下端部には底版１とアンカーによって結合される下端ブロック部１３が形成されている。また、上下方向に連続したリブ１４は、下端ブロック部１３から上方に連続し、ＰＣセグメントの幅方向（周方向）の中心線上で外側に突出するように形成されており、該リブ１４には、外ケーブルを挿通するために水平方向の貫通孔１４ａが、上下方向に所定間隔で複数形成されている。そして、複数の外ケーブルの内、当該ＰＣセグメントで定着されるケーブルに対しては、貫通孔に換えて定着具がリブ１４内に埋め込まれている。
なお、躯体２を構成するＰＣセグメント１１の数は、貯槽の規模等に応じて任意に設定できるものであり、一つのセグメントの重量等、輸送及び組立て時の取り扱いを考慮して分割数が決定される。
【００２４】
上記ＰＣセグメント１１は、いわゆるマッチキャスト工法によって製作する。この工法は、既に製作されたＰＣセグメントの端面を新たなＰＣセグメントの型枠の端面とし、該型枠内にコンクリートを打設して硬化させ、脱型するものである。この工法では、連続して配置されるＰＣセグメントの接合部を高精度に製作することができ、複数のＰＣセグメントを周方向に配置して隣合うＰＣセグメントを接合したとき、ＰＣセグメント間の密着性が極めて良好となる。
【００２５】
上記外ケーブル４は、鋼より線等の高張力の鋼材を用いることができ、合成樹脂等の防食材によって被覆されている。この外ケーブル４は、躯体２を一周する長さを有しており、図４に示すように、各リブ１４の貫通孔１４ａに挿通して周方向に配置され、周方向に隣合うリブ１４の間では躯体２の外周面と離隔して配置されている。そして、張力が導入された状態で両端が一つの定着具２１にくさびによって定着され、環状に閉じたものとなっている。これにより、躯体２に周方向の圧縮力が導入され、該躯体２に貯槽内の液体や粒体等による内圧が作用したり、地震による慣性力が作用した場合に、周方向に生じる引張応力に抵抗することができる。
【００２６】
上記定着具２１は鋳造品であり、図５に示すように、外ケーブル４が挿通される二つの筒状体２１ａ，２１ｂをＸ状に交差させて一体化した形状となっており、それぞれの筒状体に挿通された外ケーブル４をそれぞれ反対側で緊張し、定着することができるものである。この定着具２１は、周方向における１つのリブ１４内に埋め込まれており、リブの端部には外ケーブル４を緊張するときにジャッキを装着するための切り欠き部２５が形成されている。
なお、図５中に示す符号２２は鋼より線を押さえ付けるくさび、符号２３はくさび２２が係止される雌コーン、符号２４は合成樹脂からなる鋼より線の被覆である。
【００２７】
また、定着具２１は、図６に示すように、上下に隣り合う外ケーブル４ａ，４ｂの定着具が、同一のリブ内に配置されることなく、周方向にずれた位置Ａ、Ｂに分散して配置されるのが望ましい。さらに、３つ以上のリブに分割して定着具を配置することもできる。
なお、定着具２１が埋め込まれているリブ１４は、定着具２１の全長に合わせて周方向の幅が、上下方向の全域にわたって大きいものとなっている。
【００２８】
次に、上記貯槽の構築方法について説明する。なお、この方法は、請求項４に係る発明の一実施形態である。
まず、支持地盤上又は基礎杭を形成した上に、鉄筋コンクリートの底版１を形成する。底版１の周縁部には、周方向に所定間隔でアンカーを埋め込み、底版の上面より鉛直に突き出しておく。一方、工場や現場ヤード等であらかじめＰＣセグメントを製作しておき、これを構築現場に搬入する。
【００２９】
上記ＰＣセグメントは、クレーン等によって吊り上げて、底版１上に配置する。このとき、図７に示すように、ＰＣセグメント１１の下端ブロック部１３にはあらかじめアンカー１５が挿通される孔１３ａ及びアンカー１５を係止するためのプレート１３ｃ及びナット１３ｄが埋め込まれる凹部１３ｂを形成しておき、これらが底版１から突き出しているアンカー１５と対応するようにＰＣセグメント１１を配置する。設置されたＰＣセグメント１１の内側には、図８に示すように、これらのＰＣセグメント１１を支持するサポート１６をあらかじめ設置しておき、このサポート１６によって支持しながら位置調整を行なう。
【００３０】
一つのＰＣセグメント１１が設置されると、これと隣合って連続するように他のＰＣセグメントを配置し、位置調整を行なう。このとき、接合されるＰＣセグメント１１の端面にはエポキシ樹脂等の合成樹脂を塗布し、ＰＣセグメントの内側及び外側にあらかじめ水平に配置しておいた引き寄せケーブルを用いてＰＣセグメントを互いに圧接する。このようにして、全てのＰＣセグメント１１を底版１の形状に沿って周方向に順次配列し、それぞれのＰＣセグメントを一体に接合する。また、最初と最後に配置したＰＣセグメント間には隙間が形成されるため、これらの間に型枠を組立て、この型枠内にコンクリートを打設することによって、躯体２を周方向に連続したものとする。
【００３１】
その後、底版１と水平面１３との間には、モルタル１７を充填してＰＣセグメントを安定した状態とするとともに、一部に止水用の充填材１８を充填する。ＰＣセグメント１１の下端ブロック部１３に挿通されたアンカー１５にはナットを締め込んで、該アンカー１５を緊張し、底版１上にＰＣセグメント１１を固定する。そして、アンカー１５の頭部を埋め込むように、ＰＣセグメント１１の水平部１３に形成された凹部１３ｂにコンクリートを打設する。
【００３２】
上記のように躯体２が構築された後、外ケーブル４をＰＣセグメント１１のリブ１４に設けられた貫通孔１４ａに順次挿通し、躯体２の外周面に沿って全周に配置するとともに、両端部は定着具２１の二つの筒状体にそれぞれ挿入する。このようにして、外ケーブル４を上下方向に間隔をあけて所定の本数を配置する。
【００３３】
定着具２１に挿通された外ケーブル４の両端部は、該定着具が埋め込まれたリブ１４の両側部に設けられた切り欠き部２５からそれぞれ引き出しておき、この切り欠き部２５の端面にジャッキを装着する。そして、外ケーブル４のそれぞれの端部をジャッキによって反対方向に緊張し、定着具２１に係止する。これにより、張力が外ケーブル４の端部間で伝達され、躯体２の周方向にプレストレスが導入される。その後、外ケーブル４の突出部分を切断し、切り欠き部２５にコンクリートを打設して端部を埋め込む。
【００３４】
上記のような貯槽の構築方法では、ＰＣセグメント１１をあらかじめ工場や現場ヤード等で製作しておくことができ、このＰＣセグメント１１が壁体２ａとなる部分と天蓋２ｂとなる部分とが連続した形状となっている。このため、現場において複数のＰＣセグメントを配置し、これらを接合することによって迅速に躯体２、すなわち壁体と天蓋とを構築することができる。また、貯槽の内側に設ける支保工が簡略化され、仮設費用を低減することができる。一方、外ケーブル４が躯体２の外側に突出したリブ１４を貫通して配置されており、これにより躯体２の周方向にプレストレスが導入されている。したがって、ケーブルの配置作業、グラウトの充填作業が簡略化され、現場での作業量が大幅に減少し、工期及び工費の削減を図ることができる。また、ケーブルとコンクリートの躯体との間の摩擦も極めて小さく、有効にプレストレスが導入される。
【００３５】
なお、上記貯槽では、複数の外ケーブル４を同数の定着具を用いて壁体の周方向に閉じた形状としてもよい。このような場合でもそれぞれの外ケーブル４を緊張して定着具に係止すると、張力が隣合う外ケーブル４の端部間で伝達され、壁体の周方向にほぼ均一な圧縮力が導入される。
【００３６】
また、本願の請求項１に係る発明の貯槽は、図１に示す貯槽の形状に限られるものではなく、用途に合わせて、図９に示すような形状のものとすることができる。すなわち、図９（ａ）のようにＰＣセグメントからなる躯体、すなわち壁体と天蓋とが連続した軸対称シェル構造であっても良いし、図９（ｂ）、（ｃ）のように壁体となる部分が軸対象シェルとなり、天蓋となる部分が平板状となったものとすることもできる。図９（ａ）、（ｂ）に示すように、壁体部分が上方に向かって径が縮小される形状であると、ＰＣセグメントの形状が輸送し易いものとなる。そして、上記貯槽と同様に、ＰＣセグメントの外周面側にリブを設けることにより、ＰＣセグメントの曲げ強度が大きくなり、輸送時等の取り扱いが容易になるともに、ＰＣセグメントを閉じた形状に配置した後、外ケーブルを周方向に配置して、簡単かつ迅速に緊張力を導入することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明に係るコンクリート貯槽及びコンクリート貯槽の構築方法では、該貯槽のコンクリート壁体となる部分とコンクリート天蓋となる部分とが連続しているプレキャストコンクリートセグメントを用いることによって、現場での作業性が向上し、仮設材の低減、省力化及び工期の短縮化を図ることができる。また、コンクリート壁体の外側に緊張材を配置することによって、これを緊張及び定着する作業を簡略化することができる。そして、この緊張材によって壁体の周方向に圧縮力をほぼ均等に導入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態である貯槽を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示す貯槽の概略断面図及び概略平面図である。
【図３】図１に示す貯槽の躯体を構成するＰＣセグメントを示す概略斜視図である。
【図４】躯体の円周方向に配置される外ケーブルを示す平断面図である。
【図５】図４に示す外ケーブルが定着具に係止されている状態を示す断面図である。
【図６】図５に示す外ケーブルの配置及び定着具の位置を示す概略図である。
【図７】ＰＣセグメントと底版との結合部を示す断面図である。
【図８】ＰＣセグメントを底版上に配置する方法を示す概略図である。
【図９】本願発明の他の実施形態である貯槽を示す概略断面図である。
【図１０】従来のプレストレストコンクリート貯槽における円周方向の緊張材の定着部を示す平断面図である。
【符号の説明】
１底版
２躯体
３換気孔
４外ケーブル
５貯留物
６地盤
１１ＰＣセグメント
１２曲面
１３下端ブロック部
１４リブ
１５アンカー
１６サポート
２１定着具
２２くさび
２３雌コーン
２４鋼より線の被覆
２５切り欠き部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The invention according to the present application relates to a storage tank having an axisymmetric shell structure made of prestressed concrete, and more particularly to a storage tank constructed by assembling a precast concrete segment and a construction direction of the storage tank.
[0002]
[Prior art]
Shell storage tanks made of prestressed concrete are widely used as large-scale storage tanks that store liquids or granules of about 1000 m ³ to tens of thousands m ³ . For example, many prestressed concrete tanks having a cylindrical shell-structured wall body symmetrical about a vertical axis and a dome roof that is a spherical shell are constructed as water and sewage water storage tanks. As a digestion tank in a sewage treatment plant, an egg-shaped storage tank whose diameter is reduced vertically is known. In addition, a cylindrical storage tank made of prestressed concrete may be used as a silo for storing grains, coal, or the like or a storage tank for low-temperature and normal-pressure liquefied gas.
[0003]
The storage tank is generally constructed by cast-in-place concrete. First, the inner and outer molds of the wall part are assembled, concrete is placed between them, and the mold is removed after the concrete has hardened. . And after raising a wall body to predetermined | prescribed height, a support construction is assembled, concrete is cast | placed by supporting the dome-shaped formwork of the part used as a roof to this. Alternatively, the precast concrete segments are arranged and supported by supporting works.
[0004]
In such a storage tank, an internal pressure is applied by the stored material, and a tensile force is generated in the circumferential direction (horizontal direction) of the axisymmetric shell structure. In order to resist this tensile force, a prestress is introduced in the circumferential direction of the storage tank by placing a tension material in the circumferential direction of the storage tank and introducing tension.
[0005]
Circumferential prestress is preferably introduced almost uniformly throughout the entire circumferential direction, and multiple tension members wrapped around the edges are placed in the circumferential direction in the wall, and tension is introduced into them. It is common to do.
[0006]
As shown in FIG. 10, the tension force is generally introduced in a columnar shape provided such that the end portion of the tension material 103 arranged in the circumferential direction is bent to the outside of the wall body 102 and protrudes to the outside of the wall body 102. This is performed by pulling out from the protruding portion 101 and attaching a jack to the side end surface 101a of the columnar protruding portion 101. Then, the end of the tendon is fixed to the wall body 102 by the fixing tool 104 and is embedded by the post-cast concrete 105 in a state where the tension is introduced into the tendon.
Reference numeral 106 denotes a PC steel material in the vertical direction, and reference numeral 107 denotes a reinforcing bar.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the prestressed concrete storage tank having the above structure has the following problems.
When building the wall and roof with on-site concrete like the above storage tank, the number of man-hours on the site such as assembling and demolding of the formwork, placing of concrete and curing is increased, and these operations are called on-site. Since it is performed in a place where the environment is not good, work efficiency is difficult. Further, after the wall body is constructed, a large-scale support work is required for assembling and supporting the formwork of the roof portion, and much time and cost are required for assembling and dismantling the support work.
[0008]
Moreover, after assembling the inner mold frame and the outer mold frame of the portion that becomes the wall body, the tension material is arranged in a circumferential direction at a predetermined position between them. Then, concrete is placed between the inner mold frame and the outer mold frame, and after the concrete is hardened, the tension material is tensioned and fixed. As described above, a lot of work steps are required to arrange the tendon material in the wall body and introduce prestress in the circumferential direction of the wall body, and therefore it is difficult to reduce the construction cost and the construction period.
[0009]
Furthermore, the tension material for introducing the prestress is arranged by being wrapped at the columnar protrusion portion, and each is independently fixed to the side surface of the columnar protrusion portion. Therefore, the tension of the tendon is transmitted from the fixing tool to the concrete, and a large stress tends to be locally generated in the concrete near the fixing tool. For this reason, reinforcement around the fixing tool or the like is necessary, the structure of this portion becomes complicated, and the number of work steps increases, which increases the work cost.
[0010]
The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and its purpose is a concrete storage tank having an axisymmetric shell structure and capable of constructing a wall and a canopy and introducing prestress by simple operations. And a method for constructing such a concrete storage tank.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is a storage tank having a structure in which a concrete wall body and a concrete canopy are symmetrical with respect to a vertical central axis, and is divided by a vertical plane set radially from the central axis. The precast concrete segment in which the portion that becomes the concrete wall and the portion that becomes the concrete canopy are arranged in the circumferential direction, and protrudes from the outer peripheral surface of the concrete wall, and a rib that is continuous in the vertical direction, A circumferential compressive force is introduced into the concrete wall by providing a tensile force to a tension member provided at predetermined intervals in the circumferential direction and arranged circumferentially outside the precast concrete segment ;
The tendon provides a concrete storage tank that penetrates the rib and is spaced apart from the outer peripheral surface of the concrete wall .
[0012]
The said storage tank is comprised by the precast concrete segment, this precast concrete segment can be manufactured beforehand in a factory, a site yard, etc., can be carried in to a construction site, and can be installed. In addition, since the concrete wall of the storage tank and the concrete canopy are constructed by assembling continuous segments, it can be constructed with only the pillars that support these segments. Assembling and dismantling of large-scale support used for erection is not required. For this reason, workability on site can be improved, and labor saving and shortening of the construction period can be achieved.
In addition, since the tension material is arranged outside the concrete wall body, the work of tensioning and fixing the tension material can be simplified, and the thickness of the wall body can be reduced as compared with the case where the tension material is arranged in the concrete wall body. Can be reduced. Since the compressive force is introduced in the circumferential direction of the concrete wall body by this tendon material, the internal pressure due to the liquid or granule in the storage tank and the inertial force due to the earthquake are applied to the concrete wall body. Can resist tensile stress in the direction.
[0013]
The above-mentioned tendon is penetrated by the rib, the direction is changed along the wall body at this portion, and the tension material is arranged to be continuous in the circumferential direction. Therefore, when the tension material is tensioned, a force that effectively resists internal pressure acts from the rib toward the inside of the wall body. And, since the tension material is in contact with the concrete member only at the rib portion and is separated from the outer peripheral surface of the wall body, there is little reduction in tension due to friction, and a large tension is introduced over the entire circumference. . Moreover, since the rigidity in the vertical direction of the concrete wall body is increased by the ribs, the amount of steel material that introduces prestress in the vertical direction can be reduced with respect to the bending moment in the vertical direction acting on the concrete wall body. Furthermore, since the segments have sufficient bending strength due to the ribs, the segments can be prevented from being damaged during transportation.
[0014]
The invention according to claim 2 is the concrete storage tank according to claim 1, wherein the concrete wall body and the concrete canopy are continuous with a gentle curved surface.
[0015]
This storage tank has a symmetrical shell structure with respect to the central axis of the storage tank, and the concrete wall and the concrete canopy are continuous with a gentle curved surface, so that the cross-sectional force is smoothly transmitted between the wall and the canopy. Arise. For this reason, a large cross-sectional force is not locally generated, and a structure capable of resisting a wide range against an external force is obtained, and the reliability of the structure is improved.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, in the concrete storage tank according to the first or second aspect , a tension material fixing tool is embedded and fixed in the rib, and the two cylindrical portions are integrally coupled to the fixing tool. It is assumed that the ends of a series of tension members arranged in the circumferential direction are inserted through the two cylindrical portions of the fixing tool from opposite sides and fixed.
[0017]
The tendon is arranged in the circumferential direction of the concrete wall, is fixed by a fixing tool that fixes both ends of the tendon integrally, and has an annularly closed shape. Also, a plurality of tendons may be connected in an annular shape using the same number of fixing tools. Then, when tension is introduced from both ends or one end of each tension member and locked to the fixing tool, the tension is transmitted between the ends of the tension material via the fixing tool, and to the ribs around the fixing tool. The reaction force in the axial direction of the tendon is hardly transmitted. For this reason, a substantially uniform compressive force is introduced into the concrete wall body in the circumferential direction, and the concrete wall body resists the tensile stress acting on the concrete wall body almost evenly.
[0018]
The invention according to claim 4 is a plurality of precast concrete segments in which the concrete wall body and the concrete canopy form a storage tank having a shell structure that is symmetric with respect to a vertical central axis, along a vertical plane set radially from the central axis. The joint surface between the segments is formed, and the precast concrete segment in which the wall part and the canopy part are continuous is manufactured, and each of the precast concrete segments protrudes outwards, and when installed in a predetermined position, the vertical direction Ribs that are continuous to each other are provided, the precast concrete segments are built in predetermined positions , circumferential tension members are disposed outside the precast concrete segments , and the tension members penetrate the ribs. , Separated from the outer peripheral surface of the wall part, A concrete storage tank construction method is provided in which the concrete segments are integrated by introducing force, and compressive stress is introduced in the circumferential direction of the wall.
[0019]
In the construction method of the above concrete storage tank, the precast concrete segment is manufactured in advance in a factory etc., and this is erected at the site, so that the work is simplified compared with the case where the formwork is assembled and the concrete is placed at the site. Can do. For this reason, a construction period can be shortened or a construction cost can be reduced. Moreover, since the precast concrete segment in which the wall portion and the canopy portion are continuous is used, it is not necessary to assemble and disassemble a large-scale support for constructing the canopy portion. Further, the tendon can be easily disposed outside the precast concrete segment, and accordingly, the member thickness can be reduced.
[0020]
Further, by placing the tension material through the rib and being spaced apart from the outer peripheral surface of the wall body portion, when the tension material is tensioned, the tension force is unlikely to decrease due to friction with the outer peripheral surface of the wall body. Large tension can be introduced over the circumference. Further, since the vertical rigidity of the segment is increased by the rib, it is possible to reduce the amount of prestress with respect to the vertical bending moment acting on the segment, and the handling of the segment during transportation becomes easy.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the invention according to the present application will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a storage tank according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view and a schematic plan view of the storage tank.
This storage tank is composed of a circular bottom plate 1 provided on a supporting ground or on a foundation pile, and a frame 2 which is raised on the wall 2a and a canopy 2b which is a continuous curved surface. The main part is composed. Further, the outer circumferential surface of the housing 2 is provided with vertical ribs 14 at predetermined intervals in the circumferential direction. The ribs 14 penetrate the ribs 14 and are spaced apart from the outer circumferential surface of the housing 2 so as to be tensioned in the circumferential direction. The outer cable 4 in which is introduced is arranged. Furthermore, the ventilation hole 3 is provided in the top part of the storage tank.
[0022]
The bottom slab 1 is made of reinforced concrete and supports the weight of the frame 2 and the storage 5 on the support ground or the foundation pile.
[0023]
The casing 2 has a symmetrical shell structure with respect to a vertical central axis, and has a plurality of precast concrete segments (hereinafter referred to as PC segments) 11 arranged in a circumferential direction on the bottom slab 1 in a closed shape. .
As shown in FIG. 3, the PC segment 11 has a shape in which the casing 2 is vertically divided from the central axis at a predetermined central angle, and a portion that becomes the wall 2a and a portion that becomes the canopy 2b are continuous. It has a gently curved surface 12, and a lower end block portion 13 connected to the bottom plate 1 by an anchor is formed at the lower end portion. Further, the rib 14 that is continuous in the vertical direction is formed so as to continue upward from the lower end block portion 13 and protrude outward on the center line in the width direction (circumferential direction) of the PC segment. In order to insert the outer cable, a plurality of horizontal through holes 14a are formed at predetermined intervals in the vertical direction. Of the plurality of outer cables, the fixing tool is embedded in the rib 14 instead of the through hole for the cable fixed on the PC segment.
The number of PC segments 11 constituting the housing 2 can be arbitrarily set according to the size of the storage tank, and the number of divisions is determined in consideration of the weight of one segment and the handling during transportation and assembly. Is done.
[0024]
The PC segment 11 is manufactured by a so-called match cast method. In this method, the end face of a PC segment that has already been manufactured is used as the end face of a new PC segment mold, and concrete is placed in the mold to be hardened and demolded. In this method, joints of PC segments that are continuously arranged can be manufactured with high precision. When multiple PC segments are arranged in the circumferential direction and adjacent PC segments are joined together, the PC segments are in close contact with each other. The properties are extremely good.
[0025]
The outer cable 4 can be made of a high-strength steel material such as a steel strand, and is covered with a corrosion-proof material such as a synthetic resin. The outer cable 4 has a length that goes around the housing 2. As shown in FIG. 4, the outer cable 4 is inserted in the through hole 14 a of each rib 14 in the circumferential direction, and is adjacent to the circumferential direction in the rib 14. Between the outer peripheral surfaces of the housing 2. Then, both ends are fixed to one fixing device 21 by a wedge in a state where tension is introduced, and the ring is closed in an annular shape. As a result, a compressive force in the circumferential direction is introduced into the housing 2, and tensile stress generated in the circumferential direction when an internal pressure due to a liquid or a granule in the storage tank acts on the housing 2 or an inertia force due to an earthquake acts on the housing 2. Can resist.
[0026]
The fixing device 21 is a cast product, and as shown in FIG. 5, the two cylindrical bodies 21 a and 21 b through which the outer cable 4 is inserted are integrated by intersecting in an X shape. The outer cables 4 inserted through the cylindrical body can be tensioned and fixed on the opposite sides. The fixing tool 21 is embedded in one rib 14 in the circumferential direction, and a notch 25 for attaching a jack when the outer cable 4 is tensioned is formed at the end of the rib.
Reference numeral 22 shown in FIG. 5 is a wedge for pressing the wire from the steel, reference numeral 23 is a female cone to which the wedge 22 is locked, and reference numeral 24 is a steel wire covering made of synthetic resin.
[0027]
In addition, as shown in FIG. 6, the fixing tool 21 is distributed in positions A and B that are displaced in the circumferential direction without the fixing tools of the outer cables 4 a and 4 b adjacent to each other being arranged in the same rib. It is desirable to arrange them. Further, the fixing tool can be arranged by being divided into three or more ribs.
The rib 14 in which the fixing device 21 is embedded has a circumferential width that is large over the entire length in the vertical direction in accordance with the entire length of the fixing device 21.
[0028]
Next, a method for constructing the storage tank will be described. This method is an embodiment of the invention according to claim 4 .
First, the bottom plate 1 of reinforced concrete is formed on the support ground or foundation pile. Anchors are embedded in the peripheral portion of the bottom plate 1 at predetermined intervals in the circumferential direction, and protruded vertically from the top surface of the bottom plate. On the other hand, a PC segment is manufactured in advance at a factory, a site yard, etc., and is carried into a construction site.
[0029]
The PC segment is lifted by a crane or the like and placed on the bottom plate 1. At this time, as shown in FIG. 7, the lower end block portion 13 of the PC segment 11 is formed with a hole 13a through which the anchor 15 is inserted, a plate 13c for locking the anchor 15 and a recess 13b in which the nut 13d is embedded. In addition, the PC segments 11 are arranged so that they correspond to the anchors 15 protruding from the bottom plate 1. As shown in FIG. 8, a support 16 that supports these PC segments 11 is installed in advance inside the installed PC segment 11, and the position adjustment is performed while being supported by the support 16.
[0030]
When one PC segment 11 is installed, another PC segment is arranged so as to be adjacent to the PC segment 11, and the position is adjusted. At this time, a synthetic resin such as an epoxy resin is applied to the end surface of the PC segment 11 to be joined, and the PC segments are pressed against each other using a drawing cable that is horizontally arranged in advance and inside the PC segment. In this way, all the PC segments 11 are sequentially arranged in the circumferential direction along the shape of the bottom plate 1, and the respective PC segments are joined together. In addition, since a gap is formed between the first and last PC segments, a frame is assembled between them, and concrete is placed in the frame so that the frame 2 is continuous in the circumferential direction. Shall.
[0031]
Thereafter, the mortar 17 is filled between the bottom plate 1 and the horizontal surface 13 to stabilize the PC segment, and a water-stopping filler 18 is partially filled. A nut is tightened to the anchor 15 inserted through the lower end block portion 13 of the PC segment 11 to tension the anchor 15 and fix the PC segment 11 on the bottom plate 1. Then, concrete is placed in the concave portion 13 b formed in the horizontal portion 13 of the PC segment 11 so as to embed the head portion of the anchor 15.
[0032]
After the housing 2 is constructed as described above, the outer cable 4 is sequentially inserted into the through-holes 14a provided in the ribs 14 of the PC segment 11, arranged along the outer peripheral surface of the housing 2, and both ends. The parts are inserted into the two cylindrical bodies of the fixing device 21 respectively. In this way, a predetermined number of outer cables 4 are arranged at intervals in the vertical direction.
[0033]
Both end portions of the outer cable 4 inserted through the fixing device 21 are respectively pulled out from the notch portions 25 provided on both sides of the rib 14 in which the fixing device is embedded, and a jack is attached to the end surface of the notch portion 25. Wear. Then, each end portion of the outer cable 4 is tensioned in the opposite direction by a jack and is locked to the fixing device 21. Thereby, tension is transmitted between the end portions of the outer cable 4, and prestress is introduced in the circumferential direction of the housing 2. Thereafter, the protruding portion of the outer cable 4 is cut, and concrete is placed in the cutout portion 25 to embed the end portion.
[0034]
In the construction method of the storage tank as described above, the PC segment 11 can be manufactured in advance in a factory, a site yard, or the like, and the portion where the PC segment 11 becomes the wall 2a and the portion where the canopy 2b becomes continuous. It has a shape. For this reason, the housing 2, that is, the wall body and the canopy can be quickly constructed by arranging a plurality of PC segments on the site and joining them together. Moreover, the support work provided inside the storage tank is simplified, and temporary costs can be reduced. On the other hand, the outer cable 4 is disposed so as to penetrate the rib 14 protruding to the outside of the housing 2, and thereby prestress is introduced in the circumferential direction of the housing 2. Therefore, the cable placement work and the grout filling work are simplified, the amount of work on site is greatly reduced, and the construction period and cost can be reduced. Also, the friction between the cable and the concrete frame is extremely small, and prestress is effectively introduced.
[0035]
In the storage tank, a plurality of outer cables 4 may be closed in the circumferential direction of the wall body using the same number of fixing tools. Even in such a case, when each outer cable 4 is tensioned and locked to the fixing tool, the tension is transmitted between the ends of the adjacent outer cables 4 and a substantially uniform compressive force is introduced in the circumferential direction of the wall body. The
[0036]
Moreover, the storage tank of the invention according to claim 1 of the present application is not limited to the shape of the storage tank shown in FIG. 1, and may have a shape as shown in FIG. 9 according to the application. That is, a housing made of PC segments as shown in FIG. 9 (a), that is, an axisymmetric shell structure in which a wall and a canopy are continuous, or a wall as shown in FIGS. 9 (b) and 9 (c). It can also be assumed that the part to be the axis is a shell and the part to be the canopy is flat. As shown in FIGS. 9A and 9B, when the wall portion has a shape whose diameter is reduced upward, the shape of the PC segment is easy to transport. And like the above-mentioned storage tank, by providing a rib on the outer peripheral surface side of the PC segment, the bending strength of the PC segment is increased, handling during transportation becomes easy, and the PC segment is arranged in a closed shape. Later, the outer cable can be arranged in the circumferential direction to introduce the tension force easily and quickly.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, in the concrete storage tank and the method for constructing the concrete storage tank according to the present invention, the precast concrete segment in which the part that becomes the concrete wall of the storage tank and the part that becomes the concrete canopy are continuous is used. This improves the workability of the machine, reduces the temporary materials, saves labor, and shortens the construction period. In addition, by placing a tension material on the outside of the concrete wall, the work of tensioning and fixing it can be simplified. And this compressive material can introduce compressive force into the circumferential direction of a wall body substantially equally.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a storage tank according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view and a schematic plan view of the storage tank shown in FIG.
3 is a schematic perspective view showing a PC segment constituting the housing of the storage tank shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a plan sectional view showing an outer cable arranged in the circumferential direction of the housing.
5 is a cross-sectional view showing a state in which the outer cable shown in FIG. 4 is locked to a fixing tool.
6 is a schematic view showing the arrangement of the outer cable and the position of the fixing device shown in FIG. 5. FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a connecting portion between a PC segment and a bottom plate.
FIG. 8 is a schematic view showing a method of arranging PC segments on a bottom plate.
FIG. 9 is a schematic sectional view showing a storage tank according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a plan sectional view showing a fixing portion of a tension material in a circumferential direction in a conventional prestressed concrete storage tank.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bottom plate 2 Housing | casing 3 Ventilation hole 4 Outer cable 5 Storage 6 Ground 11 PC segment 12 Curved surface 13 Lower end block part 14 Rib 15 Anchor 16 Support 21 Fixing tool 22 Wedge 23 Female cone 24 Steel wire covering 25 Notch part

Claims

The concrete wall and the concrete canopy are storage tanks having a symmetrical structure with respect to the vertical central axis,
Divided by a vertical plane set radially from the central axis, configured by arranging the precast concrete segments in which the portion that becomes the concrete wall and the portion that becomes the concrete canopy are arranged in the circumferential direction,
Ribs protruding from the outer peripheral surface of the concrete wall body and continuous in the vertical direction are provided at predetermined intervals in the circumferential direction,
A compressive force in the circumferential direction is introduced into the concrete wall by introducing a tensile force to the tension material disposed in the circumferential direction outside the precast concrete segment ;
The said tension material penetrates the said rib, and is spaced apart and arrange | positioned from the outer peripheral surface of the said concrete wall body, The concrete storage tank characterized by the above-mentioned .

2. The concrete storage tank according to claim 1, wherein the concrete wall body and the concrete canopy are continuous with a gentle curved surface.

A tensioner fixing device is embedded and fixed in the rib,
The fixing device is one in which two cylindrical portions are integrally coupled,
Circumferential end of the set of tendons arranged in the direction are inserted from opposite sides into two cylindrical portions of the fixing device, according to claim 1 or claim 2, characterized in that it is fixed Concrete storage tank.

A plurality of precast concrete segments in which the concrete wall and the concrete canopy form a storage tank with a shell structure that is symmetric with respect to a vertical central axis, and a joint surface between the segments is formed along a vertical plane set radially from the central axis A precast concrete segment in which the wall part and the canopy part are continuous,
Each of the precast concrete segments protrudes outward and is provided with ribs that are continuous in the vertical direction when built in place.
Building the precast concrete segment in place,
Circumferential tension material is arranged outside these precast concrete segments, the tension material penetrates the rib, and is separated from the outer peripheral surface of the wall portion,
A method for constructing a concrete storage tank, wherein a tensile force is introduced into the tendon material to integrate the concrete segments and introduce a compressive stress in the circumferential direction of the wall.