JP4419135B2 - シングルデッキ構造浮屋根の補強構造 - Google Patents

Description

この発明は、浮屋根タンクのシングルデッキ構造の浮屋根が、貯蔵液の変動や地震等によって揺動した際に、シングルデッキ構造の浮屋根を構成するポンツーンとデッキ板、及びこのポンツーンと屋根板の接合部などが過大な荷重を受けて損傷しないように、耐久性と安全性を配慮したシングルデッキ構造浮屋根の補強構造に関するものである。

原油その他の揮発性・可燃性液体を貯蔵する大型の浮屋根タンクは、円形平板の底板と円筒体形状の側板と、この側板内部の貯蔵液の液面上に浮べた浮蓋状の浮屋根とから形成されている。
この浮屋根は、貯蔵液体の蒸発を抑制するとともに、貯蔵液体への雨水や異物の混入を防止するように、薄板鋼板の屋根板つまりデッキ板と、このデッキ板外周の浮力体である環状箱体の外周ポンツーンとから形成され、この外周ポンツーンと側板内面との間隙を気密に保持するシール装置と、その上部に雨よけ板が設けられている。
図８（ａ），図９（ｂ），図１０（ｃ）に従来構造の事例として、外周ポンツーン７と一枚のデッキ板６とからなるシングルデッキ構造の浮屋根５を備えた浮屋根タンクを示す。
図８（ａ）の二点鎖線に示すように、外周ポンツーン７とデッキ板６に対する貯蔵液体４の液面との高さ位置関係は、デッキ板６より液面の方が高い位置となっている。
また、図９（ｂ）に示すように、地震などで貯蔵液体４がＸ−Ｙ方向に揺動した場合、外周ポンツーン７とデッキ板６はスロッシングによって大きく撓んだ現象を生じる。
そして、図１０（ｃ）に図９（ｂ）の平面を示すように、Ｘ−Ｙ方向のＡ，Ｂの箇所に荷重を受けて、さらに図１１にＡ，Ｂ箇所を拡大して示すように、外周ポンツーン７及びデッキ板６の斜め格子線で示す部位などが損傷することがあった。

上記図８〜図１０に示すような、浮屋根タンクの浮屋根の構造に関する従来技術の発明には、実公昭５１−４３４５１号（特許文献１参照）「浮屋根の沈没防止装置」の発明がある。
この特許文献１の「浮屋根の沈没防止装置」の発明は、その第１図及び第３図に示されているように、ポンツーンFの底壁1’と側壁２、又は屋根板１と側壁２との挟角α内に、帯状金属板３を所定角度を形成するように渡設した構造が開示されている。
この構造によって、第１図に示されるA及びB点への応力の集中が避けられ、溶接部の亀裂による浸液のおそれを皆無にし、浮屋根の沈没を防止するようにしたものである。

さらに、浮屋根式タンクの補修方法に関する従来技術には、特開平１０−３１６１９３号（特許文献２参照）「浮屋根式貯蔵タンクのデッキ補修方法」の発明がある。
この特許文献２の「浮屋根式貯蔵タンクのデッキ補修方法」の発明は、図４及び明細書の［０００２］〜［０００７］に示されるように、シングルデッキ３に貫通孔、亀裂、破損等の貫通部９が生じた場合について、図１〜図３及び明細書の［００１３］〜［００１８］に、中空管１０、中空弾性袋１２、ガス供給チューブ１２ａなどを用いた具体的な補修方法が記載されている。

実公昭５１−４３４５１号 特開平１０−３１６１９３号

上記従来の浮屋根タンクのシングルデッキ構造の浮屋根は、外周ポンツーン７とデッキ板６は、従来例の図９（ｂ）に示すように、地震などの液面変動によって大きく撓んで、図１０（ｃ）に示す外周ポンツーン７のＡ，Ｂの箇所に集中荷重を受けて、図１１の格子線に示す部位などが損傷する場合があった。
図１１に示すように、外周ポンツーン７はデッキ板６から浮屋根の中心方向にFｒの引張り荷重を受け、そのため所定範囲の外周ポンツーン７には圧縮方向の荷重Fｃ，Fｃを生じた。さらに外周ポンツーン７には、垂直荷重Fzによって回転方向の荷重Mを受ける。そのため、デッキ板６は格子線箇所ａ，ａが引張り荷重及び曲げ荷重を受けて損傷することがあった。また、外周ポンツーン７を構成する上下の板は、外リム板との接合部近傍の格子線箇所ｂ，ｂ及びｃ，ｃ箇所が圧縮荷重を受けて撓んで、座屈し損傷することがあった。
そして、これらの損傷部からデッキ板６の上面や外周ポンツーン７の内部に貯蔵液４が浸入して、浮屋根５が傾き浮力の低下によって沈没などを来すことがあった。
さらに、浸入した貯蔵液体４がデッキ板６上でガス化し、拡散して火災が発生する心配も生じた。

上記特許文献１の浮屋根の沈没防止装置は、外周ポンツーンを部分的に補強することは出来るが、外周ポンツーン７及びデッキ板を総体的に補強して、撓みに対する耐久性を確保することは難しかった。

さらに、上記特許文献２の浮屋根式貯蔵タンクのデッキ補修方法は、損傷したデッキ板を事後に修復することは出来るが、損傷する事前に耐久性を高めるため二枚板構造に補強や補修をすることはできず、耐久性を確保することは難しかった。

この発明の目的は、上述の従来技術が有する問題点に鑑みてなされたもので、強風や地震等で浮屋根タンクの貯蔵液体が揺動した際に、シングルデッキ構造の浮屋根のポンツーンとデッキ板、及びその接合部が荷重を受けて撓んで損傷することなく、またポンツーン内部及び浮屋根上に貯蔵液体が浸入し、浮力の低減をきたして傾いて沈没などすることがないようにした耐久性、安全性及び信頼性に優れたシングルデッキ構造浮屋根の補強構造を提供するものである。

請求項１の発明に係るシングルデッキ構造浮屋根の補強構造においては、シングルデッキ構造の浮屋根を構成するポンツーンは、上下の板、厚板からなる外リム板と内リム板、及び該ポンツーンの内部を気密・液密に仕切る厚さの薄い板であるバルクヘッドで仕切った箱体構造であり、該ポンツーンの内部に、円周方向に沿って複数列に上下梁材を配設し、その間に柱材及び斜材を組合せ、該斜材は上から下、下から上へと繰返してジグザグに架設して補強トラスを設けたものである。

請求項２の発明に係るシングルデッキ構造浮屋根の補強構造は、請求項１記載のシングルデッキ構造の浮屋根のデッキ板上方位置で貯蔵液体の液面よりも幾分高い位置において、浮屋根のポンツーンの内側縁に液密かつ気密に接続してなる補強デッキ板を設けるシングルデッキ構造の浮屋根の補強構造であって、該下部のデッキ板と補強デッキ板の間は、同心円の略扇状に仕切る如く、型鋼材又は円筒材で形成した間隔部材を用いて円環状の仕切材と直径方向の放射状の仕切材で複数個に仕切って、気体及び液体を遮蔽する気密・液密構造の円環状の中間ポンツーンを形成したものである。

請求項３の発明に係るシングルデッキ構造浮屋根の補強構造は、上記下部デッキ板と補強デッキ板の間の気密・液密構造の空間の内部へ気体を圧入することが可能な漏洩検知管を、補強デッキ板から上方へ延出させて設けたものである。

請求項１の発明に係るシングルデッキ構造浮屋根の補強構造においては、シングルデッキ構造の浮屋根を構成するポンツーンは、上下の板、厚板からなる外リム板と内リム板、及び該ポンツーンの内部を気密・液密に仕切る厚さの薄い板であるバルクヘッドで仕切った箱体構造であり、該ポンツーンの内部に、円周方向に沿って複数列に上下梁材を配設し、その間に柱材及び斜材を組合せ、該斜材は上から下、下から上へと繰返してジグザグに架設して補強トラスを設けたので、地震などで貯蔵液体がスロッシングして浮屋根が揺動した際に、ポンツーンにかかる捩れ荷重に強く損傷し難い構造となる。
また、外周ポンツーンの内部に設ける上記補強トラスは、円周方向に沿って複数列状に設けたので、大型の浮屋根に対する捩れに一層強い構造となる。

請求項２の発明に係るシングルデッキ構造浮屋根の補強構造は、請求項１記載のシングルデッキ構造の浮屋根のデッキ板上方位置で貯蔵液体の液面よりも幾分高い位置において、浮屋根のポンツーンの内側縁に液密かつ気密に接続してなる補強デッキ板を設けるシングルデッキ構造の浮屋根の補強構造であって、該下部のデッキ板と補強デッキ板の間は、同心円の略扇状に仕切る如く、型鋼材又は円筒材で形成した間隔部材を用いて円環状の仕切材と直径方向の放射状の仕切材で複数個に仕切って、気体及び液体を遮蔽する気密・液密構造の円環状の中間ポンツーンを形成したので、地震などによって万一下部のデッキ板が損傷して貯蔵液体が漏洩し、下部のデッキ板上に貯蔵液体が浸入しても、上部の補強デッキ板上に貯蔵液体が上昇することがなく、また浮屋根全体に拡大することなく浮力を確保するため、浮屋根が傾いて沈没などすることがない。また、万一火災を発生したとしても、補強デッキ板上面が全面火災へと拡大することがない。
さらに、気密・液密構造の空間に形成されているので、デッキ板上に漏洩した浸入液の拡大を防止することができ、浮屋根が一部没したとしても平衡力、バランスが良いため、傾斜して沈降してしまうことはなく、沈没災害に強い構造体となる。

請求項３の発明に係るシングルデッキ構造浮屋根の補強構造は、上記請求項２記載の下部デッキ板と補強デッキ板の間の気密・液密構造の空間の内部へ気体を圧入することが可能な漏洩検知管を、補強デッキ板から上方へ延出させて設けたので、下部のデッキ板の損傷・漏液は、上部の補強デッキ板上へ漏液する心配はなく漏洩検知管を用いて確認することができる。またこの漏洩検知管から窒素ガス等の不活性気体を圧入すれば、浸入している漏液をタンク内へ排除することが可能となり、浮力を復活させて浮屋根の傾斜や沈没を防止することができる。

この発明に係るシングルデッキ構造浮屋根の浮屋根の補強構造の実施の形態について、図１乃至図７を参照して説明する。
図１は浮屋根全体の改修補強構造を示す側断面説明図で、図２乃至図７はこの改修補強構造を構成する補強構造体の実施形態例を示す説明図である。

図１に示すように、原油その他の揮発性・可燃性液体を貯蔵する大型の浮屋根タンク本体１は、円形平板の底板２と円筒体形状の側板３と、この側板３内部の貯蔵液４の液面上に浮べた浮蓋状の浮屋根５とから形成されている。
浮屋根５は、貯蔵液体４の蒸発を抑制するとともに、貯蔵液体４への雨水や異物の混入を防止するように形成されている。
この浮屋根５は、図１のような一枚板のデッキ板６からなるシングルデッキ構造であって、薄板鋼板のデッキ板６と、このデッキ板６の外周部の環状の外周ポンツーン７とから形成され、この外周ポンツーン７と側板３内面との間隙を気密に保持するシール装置８と、その上部に雨よけ板９が設けられている。
なお、図１に示す事例は、シングルデッキ構造のデッキ板６の中央部に、中央ポンツーン１０を設けている場合の構造を示している。

この発明に係る浮屋根の補強構造体１１は、図１に示す浮屋根５の外周ポンツーン７の内部に設ける補強トラス１１Ａ及び中央ポンツーン１０の内部に設ける補強トラス１１Ａと、シングルデッキ構造のデッキ板６の上方に新たに設ける補強デッキ板１１Ｂとで形成する。
補強構造体１１の実施形態例について、図２乃至図７に示す部分拡大図に基づいて説明する。

図２に示すように、外周ポンツーン７は上下の板、厚板からなる外リム板７ａと内リム板７ｂ、及び外周ポンツーン７の内部を気密・液密に仕切る厚さの薄い板、つまりバルクヘッド７ｃによって箱型に形成されている。
この外周ポンツーン７の内部に沿うリング状に、底部梁材１２ａと頂部梁材１２ｂからなるスティフナーの梁材１２を配設し、この間に柱材１３ａ及び斜材１３ｂを組合せて架設し補強トラス１１Ａを形成する。
このように、上下の板、厚板の外リム板７ａと内リム板７ｂ、及び薄板のバルクヘッド７ｃで仕切った箱体構造の外周ポンツーン７の内部に、円周方向に沿って複数列に上下梁材１２ａ，１２ｂを配設し、その間に複数の斜材１３ｂ，１３ｂを上から下、下から上へと繰返してジグザグに架設することにより、外周ポンツーン７の捩れや撓みに対して、一層剛性を向上することができる。
そのため、外周ポンツーン７の外リム板７ａとその上下板近傍、デッキ板６と内リム板７ｂとの接合部近傍が損傷するのを防止し、バルクヘッド７ｃで仕切られた箱体の気密・液密性を確保し、液の浸入を防止することができる。
この図２では、外周ポンツーン７の内部で浮屋根円周方向に沿うリング状に、型鋼材からなる補強トラス１１Ａを２列に設けた場合を示すが、円管材やリブ板材などを使用し、単数列或いは複数列に設けるようにしてもよい。
また図１に示すように、規模や強度に応じて中央ポンツーン１０を有する場合もあり、この中央ポンツーン１０内にも補強トラス１１Ａを設ける。

図３に示すように、シングルデッキ構造の浮屋根のデッキ板６の上方に、貯蔵液体の液面位置よりも上方に位置させて新たな補強デッキ板１１Ｂを隔離して設け、該補強デッキ板１１Ｂの外周縁を該浮屋根の外周ポンツーン７の内側縁に液密かつ気密に接続する。
このように、デッキ板６より上方の液面よりも幾分高い位置に、新たな補強デッキ板１１Ｂを設けることにより、デッキ板６が腐食や荷重などによって損傷し、貯蔵液がデッキ板６の上部に浸入したとしても、浮屋根の浮力を低下させることなく沈没などの被害を防止することができる。
つまり、補強デッキ板１１Ｂは、シングルデッキ構造浮屋根のデッキ板６を補修し改造するのに適する。

図４に示すように、下部のデッキ板６と補強デッキ板１１Ｂの間は、同心円の略扇状に仕切る如く、円環状の仕切材１５ａと直径方向の放射状に仕切材１５ｂとからなる仕切材１５で複数個に仕切って、液体を堰き止める液密構造、又は気体及び液体を遮蔽する気密・液密構造からなる、円筒状の中央ポンツーンと円環状の中間ポンツーンとに形成する。
このように、上下のデッキ板間を同心円の略扇状に仕切材１５（１５ａ，１５ｂ）で複数個のポンツーンに仕切ることにより、万一貯蔵液が浸入した場合に限定されたポンツーンにとどまり、浸入液が複数のポンツーンに拡大することなく、浮屋根のバランスの不均衡や浮力低下を生ずることなく安全性を確保することができる。

図５〜図７に上記仕切材１５の実施形態例として、下部のデッキ板６と上部の補強デッキ板１１Ｂの間に設ける間隔部材１６，１６ａ，１６ｂを示す。
図５（ａ），図６（ｂ），図７に示すように、仕切材１５となる間隔部材１６は、型鋼材１６ａ又は円筒材１６ｂなどによって形成する。
シングルデッキ構造の浮屋根を補修する際には、デッキ板６の上に型鋼材１６ａを配置してデッキ板6と型鋼材１６ａをシール溶接し、その上に新規の補強デッキ板１１Ｂを並べて型鋼材１６ａを裏当材として補強デッキ板１１Ｂの両端縁をシール溶接にて接合する。
また、円筒材１６ｂは、デッキ板６の上に並べて配置してデッキ板6と円筒材１６ｂをシール溶接した場合を示し、その上に補強デッキ板１１Ｂを載せて円筒材１６ｂを裏当材として補強デッキ板１１Ｂの両端縁をシール溶接にて接合する。
なお、補強デッキ板１１Ｂ同士の接合は、貯槽の稼動時には安全性を配慮して火気を使用する溶接ではなく、火気を使わないボルト・ナットとシール材などを適用してもよい。
このように、下部のデッキ板６上に型鋼材１６ａや円筒材１６ｂ、或いは平板材などの間隔部材１６を配置し、その上に補強デッキ板１１Ｂを並べて作業性よく構築することができる。
なお、上下デッキ板間の間隔部には、断熱性や防液性などを向上させるためにブロック状やシート状の断熱材、又は現場発泡の発泡材などを施工し、その表面は薄膜材などで被覆などしてもよい。

図７に示すように、補強デッキ板１１Ｂには、この新たに設けた上部の補強デッキ板１１Ｂと下部のデッキ板６との間の仕切材１５、或いは間隔部材１６で囲繞された空間部位へ気体を圧入することが可能となる漏洩検知管１７を設ける。
漏洩検知管１７は複数個所に分布させて設け、漏洩箇所を検出して、この漏洩検知管１７から窒素などの不燃性ガスの気体を圧入することによって、漏洩液をデッキ板６下方の貯蔵液内に押し戻し、漏洩の拡大防止と浮屋根の浮力の低下を防止することができる。
なお、上記の実施の形態は、既設のシングルデッキ構造浮屋根の改修補強構造を示したが、新設のシングルデッキ構造浮屋根に適用してもよい。

この発明のシングルデッキ構造浮屋根の補強構造は、強風や地震等で貯蔵液体が揺動した際に、浮屋根のポンツーン及びデッキ板の撓みを防止し、荷重の集中によって損傷することなく、また浮屋根が浮力の低減を来し傾いて沈没などすることがなく、耐久性、安全性に優れた浮屋根に補強し改修することができる。

この発明に係るシングルデッキ構造浮屋根の補強構造を示す側断面説明図である。 ポンツーンの内部に設ける補強構造体の実施形態例を示す側断面説明図である。 デッキ部に設ける補強構造体の第１の実施形態例を示す側断面説明図である。 デッキ部に設ける補強構造体の第２の実施形態例を示す側断面説明図である。 デッキ部に設ける補強構造体の第３の実施形態例で、（ａ）は型綱材を使用した場合を示す側断面説明図である。 （ｂ）は上記第３の実施形態例で、円筒材を使用した場合を示す側断面説明図である。 デッキ部の補強構造体に付属する漏洩検知管を設けた場合を示す側断面説明図である。 （ａ）は、従来例の浮屋根式タンクのシングルデッキ構造の浮屋根を示す側断面説明図である。 （ｂ）は、図８（ａ）に示すシングルデッキ構造の浮屋根が、地震などによる貯蔵液体の揺動によって荷重を受ける状態を示す側断面説明図である。 （ｃ）は、図９（ｂ）の平面を示す説明図である。 図１０（ｃ）に示す外周ポンツーンのＡ，Ｂ部の近傍を拡大して示す斜視説明図である。

符号の説明

１ 浮屋根タンク本体
２ 底板
３ 側板
４ 貯蔵液
５ 浮屋根
６ デッキ板
７ 外周ポンツーン
８ シール装置
９ 雨よけ板
１０ 中央ポンツーン
１１ 補強構造体
１１Ａ 補強トラス
１１Ｂ 補強デッキ板
１２ 梁材
１２ａ 底部梁材
１２ｂ 頂部梁材
１３ａ 柱材
１３ｂ 斜材
１４ 液面
１５ 仕切材
１５ａ 円環状仕切材
１５ｂ 放射状仕切材
１６ 間隔部材
１６ａ 型鋼材
１６ｂ 円筒材
１７ 漏洩検知管

Claims (3)

1. シングルデッキ構造の浮屋根を構成するポンツーンは、上下の板、厚板からなる外リム板と内リム板、及び該ポンツーンの内部を気密・液密に仕切る厚さの薄い板であるバルクヘッドで仕切った箱体構造であり、該ポンツーンの内部に、円周方向に沿って複数列に上下梁材を配設し、その間に柱材及び斜材を組合せ、該斜材は上から下、下から上へと繰返してジグザグに架設して補強トラスを設けたことを特徴とするシングルデッキ構造浮屋根の補強構造。
2. 請求項１記載のシングルデッキ構造の浮屋根のデッキ板上方位置で貯蔵液体の液面よりも幾分高い位置において、浮屋根のポンツーンの内側縁に液密かつ気密に接続してなる補強デッキ板を設けるシングルデッキ構造の浮屋根の補強構造であって、該下部のデッキ板と補強デッキ板の間は、同心円の略扇状に仕切る如く、型鋼材又は円筒材で形成した間隔部材を用いて円環状の仕切材と直径方向の放射状の仕切材で複数個に仕切って、気体及び液体を遮蔽する気密・液密構造の円環状の中間ポンツーンを形成したことを特徴とする請求項１記載のシングルデッキ構造浮屋根の補強構造。
3. 上記下部デッキ板と補強デッキ板の間の気密・液密構造の空間の内部へ気体を圧入することが可能な漏洩検知管を、補強デッキ板から上方へ延出させて設けたことを特徴とする請求項２記載のシングルデッキ構造浮屋根の補強構造。