JP4614164B2 - 球形タンク脚部の補強構造 - Google Patents

Description

この発明は、圧縮ガス、液化ガス等を貯蔵する球形タンクの脚部の補強構造に関するものである。

球形タンクを支持する脚部の構造について、図５に基づいて説明する。 図５に示すように、球形タンク２１は、地面の基版２２上の隔離した複数の基礎２３から地上に高く垂直に設けた複数本の円筒状の支柱２５によって支持され、この隔離し独立した支柱２５の相互間には傾斜し交差させて設けた斜材のブレーシング２８が設けられている。この円筒状の支柱２５の上端部２６は、球形タンク２１の球殻外壁面２４の赤道部近傍の固着部２７の位置に、溶接によって一体に固着されている。

球形タンクの耐震性を向上させた従来発明として、例えば、特開平９−１５６６８８号公報「球形タンクの支持構造」に開示されている。この発明は、球形タンク１を複数の支持脚２で支持し、この複数の支持脚２に接する環状の帯板１０を配置しかつ固定して耐震性を向上するようにしたものである。

また、球形貯槽１の支承部の耐震性を向上させた発明としては、本出願人に係る特開２００１−１８０７９７号公報「貯槽の支持構造」の発明がある。この発明は、一体架構の剛構造の支持枠体４の上に、球形貯槽１の湾曲した底部外壁面３を固着することなく、摺動可能に接触させた状態で支承するようにした支持構造である。

さらにまた、球形タンクの耐震性を向上させた補強に関わる発明としては、本出願人に係る特願２００４−３６５３７８号「球形タンク脚部の補強構造と補強方法」の発明がある。この発明は、球形タンクの支柱の基礎近傍に環状の支持枠を配置し、傾斜材と水平補強材にて一体剛構造に補強したものである。

特開平９−１５６６８８号 特開２００１−１８０７９７号 特願２００４−３６５３７８号

図５のような球形タンク２１の支柱２５の上端部２６は、地面の基版２２上の基礎２３から高い位置の固着部２７で、球形タンク２１の赤道部近傍に至る湾曲した球殻外壁面２４に溶接で固着する構造である。そのため、垂直方向の自重は十分支持することができるが、地震などによる基版２２の振動は、各基礎２３に個別に伝わり、また強風や地震などによる球形タンク２１の揺れは、固着部２７から支柱２５上端部２６を介して基礎２３に個別に伝わるため、この振動と揺れの荷重集中によって、一部の支柱２５の基礎２３に変形や損傷を生じる場合があった。このように複数の隔離した基礎２３上に、長い円筒状の支柱２５が独立して設けられているために、地震や強風などによる大きな振動や揺れに対して、各支柱２５の応答挙動がバラバラとなり、荷重に偏りと集中が生じ易くなって、一部の支柱２５の基礎２３に大きな変形や損傷などの被害を受けることがあった。 この大きく変形し損傷した球形タンク２１の支柱２５及び基礎２３を、後から大幅に補強することは大変であった。

また、球形タンクの耐震性を向上させた特開平９−１５６６８８号公報に開示された従来発明の「球形タンクの支持構造」は、球形タンク１を複数の支持脚２で支持し、この複数の支持脚２に接する環状の帯板１０を配置しかつ固定したもので、球形タンク１の水平方向の揺れを減衰する制震性能には優れている。しかしながら、長周期の振動や大きな横揺れなどは各支柱２５及び基礎２３へ伝わって変形や損傷を生じる心配があった。

さらに、本出願人に係る発明、特開２００１−１８０７９７号公報「貯槽の支持構造」に開示された発明の支持構造は、一体架構の剛構造の支持枠体４の上に、球形貯槽１の湾曲した底部外壁面３を固着することなく摺動可能に接触させた状態で支承するようにした支持構造である。しかしながら、このような支承する支持構造は、隔離し独立した支柱を補強する構造とは本質的に異なるもので、独立した支柱よりなる脚部の補強構造としては充分ではなかった。

さらにまた、本出願人に係る発明、特願２００４−３６５３７８号「球形タンク脚部の補強構造と補強方法」の発明は、球形タンクの支柱の基礎近傍に環状の支持枠を配置し、傾斜材と水平補強材にて一体剛構造に補強するものであるが、現地で溶接など火気を使用して組立て固着するため、供用中の球形タンク及び稼働中のガス設備などがある場合には、原則的に工事ができない状況であった。また、設備を休止して設置工事を行う場合であっても、溶接時の安全対策や養生などの配慮が大変で組立ての作業性も良くなかった。

この発明の目的は、上述のような従来技術が有する問題点に鑑みてなされたもので、球形タンクを支持する支柱下部の基礎の外周に、環状枠材と傾斜材と水平梁材を組合せた構造体を、火気を使用することなく安全作業で作業能率良く構築し、基礎近傍に荷重が集中することなく損傷を生じないように補強支持して、地震や強風などによる振動や揺れによる変位を抑えて、耐久性と耐震性をより向上させた球形タンク脚部の補強構造を提供するものである。

請求項１の発明に係る球形タンク脚部の補強構造は、地面の基版上に隔離して設けた複数の基礎から垂直に設置した複数本の支柱によって球殻の外周下部を垂直に支えた球形タンクにおいて、該支柱の基礎から外周に隔離して支柱の本数に応じた平面多角形状に設けた水平な環状の支持枠と、該支持枠の平面多角形の頂点近傍の上端面から対向する支柱の上部にわたって設けた傾斜材と、該傾斜材と上記支柱との結合は支柱取付部にて湾曲材を介してボルト接合等で組立て連結して一体架構の剛構造に形成する球形タンク脚部の補強構造であって、上記支持枠から支柱へ水平に連結して設ける水平梁材は、支柱へ支柱取付部にて湾曲材を介してボルト接合等で結合して一体架構の剛構造に形成したものである。

請求項２の発明に係る球形タンク脚部の補強構造は、上記水平な環状の支持枠の平面多角形の頂点近傍の下部フランジ面に、基版の地面中へ至るように基版と一体化するアンカーを設けたものである。

請求項１の発明に係る球形タンク脚部の補強構造は、地面の基版上に隔離して設けた複数の基礎から垂直に設置した複数本の支柱によって球殻の外周下部を垂直に支えた球形タンクにおいて、該支柱の基礎から外周に隔離して支柱の本数に応じた平面多角形状に設けた水平な環状の支持枠と、該支持枠の平面多角形の頂点近傍の上端面から対向する支柱の上部にわたって設けた傾斜材と、該傾斜材と上記支柱との結合は支柱取付部にて湾曲材を介してボルト接合等で組立て連結して一体架構の剛構造に形成する球形タンク脚部の補強構造であって、上記支持枠から支柱へ水平に連結して設ける水平梁材は、支柱へ支柱取付部にて湾曲材を介してボルト接合等で結合して一体架構の剛構造に形成したので、例えば型鋼材、矩形鋼材、パイプ材等を適宜用いることができ、これらの部材をボルト接合等で組立て連結して一体架構の剛構造に形成することができるため、既設の球形タンクの脚部の補強に簡便に対応することができ、殊に供用中で火気を使用することが困難な場合の既設の球形タンク脚部の補強、並びに脚部が損傷した場合の補修及び補強に適用し、現地にて火気を使用することなく安全作業で作業能率良く施工することができる。また、地震や強風などによる振動や揺れに対して、一体に組立てた補強構造体が支えるため、特定の支柱及び支柱下部の基礎に荷重が集中することなく、かつ補強構造体により変位や振動などを吸収緩和するので、局部的に基礎が損傷し破損する心配がなく、垂直荷重及び水平荷重に対して、耐久性及び耐震性に優れた脚部の補強構造となる。よって、長周期の振動、大きな揺れなどの動きを生じる地震や強風などに対して一層強い構造となり、球形タンクの脚部の耐久性と安全性をより向上させることができる。

請求項２の発明に係る球形タンク脚部の補強構造は、上記水平な環状の支持枠の平面多角形の頂点近傍の下部フランジ面に、基版の地面中へ至るように基版と一体化するアンカーを設けたので、支持枠と基版との結合が一体化され既設の基礎への荷重負担が軽減されるため、一層の安定性を確保することができる。また、支持枠を設置する際に、基準となる位置が安定するため作業がし易い。環状の支持枠は剛性を持ちアンカーによって基版へ一体結合されているため、既設の球形タンクの脚部を補強する場合には、従来のように既設の各支柱と基礎を個別に補修するのではなく、また大掛かりな仮設機材を要することなく、補強部材である支持枠をアンカーで基版に固定し、位置ずれした支柱に対して、安定した支持枠を支えにして、ジャッキやチェーンブロック、ワイヤロープ等の治工具を用いて、大きな力を与えて押圧し、或いは引張ることによって移動し復元することができるため、作業が簡単容易で、短時間に、簡単な機材で支柱及び基礎の修正を行うことが出来る。このように、支持枠などの補強材の設置の際に、基版上でアンカーによる位置決め固定と支柱への取付け作業が容易で、組立て作業などに手間を要することなく、短時間で作業能率良く脚部の補強と基礎の補修を行うことができる。

この発明に係る球形タンク脚部の補強構造を、図１乃至図４に基づいて説明する。 図１は、球形タンクの脚部の補強構造の実施形態例で全体の斜視説明図を示す。図２は、図１の支柱の一箇所要部を拡大して示す側面図である。

球形タンク１は、地面の基版２上に隔離して設けた複数の基礎３から地上に垂直に設置した複数本の支柱５によって球殻４の外周を支えられている。図１に示す事例は６本の支柱５を設けた場合の補強事例であるが、球形タンク１の規模に応じて８本、１０本などの複数本の場合についても同様に、以下詳述する補強構造を適用することができる。 球形タンク１の脚部の補強構造について、図１に基づいて説明する。支柱５の基礎３から外周に隔離して、水平に環状の支持枠６を基版２上に設ける。この支持枠６は、図１に示すように支柱５の本数６に応じた平面正六角形の平面多角形状に、支持枠接合部１２にて連結し一体剛構造の環状体に形成する。

この支持枠６の正六角形の頂点に相当する位置近傍の基版２にアンカー１３を設置して位置決め固定し、その上端面から支柱５にわたって傾斜して支える傾斜材７を支柱取付部１０にて連結し、この傾斜材７から支柱５にわたって水平に支える水平梁材９を支柱取付部１１連結する。さらに支持枠６から基版２上に沿って基礎３の端縁に渡した水平材８を設け、これらの補強材全体を一体構造に形成する。

図２に基づいて、図１に示す脚部の補強構造についてさらに詳述する。この図２の事例では、支持枠６と基礎３との間に水平材８を設けていない場合を示している。支持枠６は基版２上の基礎３から外方に隔離して、図２に断面を示すような断面Ｈ型鋼材などを用いて支持枠接合部１２にてボルト接合等によって組立て、平面多角形状で一体剛構造の環状体に配置する。この支持枠６の多角形の頂点近傍の下部フランジ面には、基版２の地面中へ至るアンカー１３を設ける。この場合、支持枠６と基礎３との間に水平材８を設けていないので、既設の基礎３への荷重負担が軽減される。また、図２のＸ部に示すように、支持枠６の多角形の頂点近傍の上端面から、対向する支柱５の上部にわたって傾斜させて設ける傾斜材７は、支柱５へ支柱取付部１０にて湾曲材を介してボルト接合等で結合する。さらに、図２のＹ部に示すように、支持枠６から支柱５へ水平に連結する水平梁材９は、支柱５へ支柱取付部１１にて湾曲材を介してボルト接合等で結合する。

上記した支持枠６、傾斜材７、及び水平梁材９などの補強部材は、例えば型鋼材、矩形鋼材、パイプ材等を適宜用いることができ、これらの部材をボルト接合等で組立て連結して一体架構の剛構造に形成する。このように、ボルト接合等で組立て連結して一体架構の剛構造に形成する補強構造体は、現地にて火気を使用することなく作業性良く組立て施工することができる。

図３は、図２のＸ部で、支柱５と傾斜材７との固着部となる支柱取付部１０の他の実施形態例を示す。支柱取付部１０は、例えば湾曲材１０Ａ、１０Ｂで形成し、湾曲材１０Ａには傾斜材
７を接合する傾斜材接合端７Ａを予め工場で溶接にて固着した結合構造の場合を示す。この湾曲材１０Ａ、１０Ｂを支柱５の所定位置へボルト接合等で固定する。１４は傾斜材接合部で、上記傾斜材接合端７Ａに傾斜材７の端縁をボルト接合等で結合する。このように傾斜材７は、支柱５へ湾曲材１０Ａ、１０Ｂを用いて支柱取付部１０にてボルト接合等で作業性良く簡単に結合することができる。

図４は、図２のＹ部で、支柱５の基礎３近傍及び支柱５と水平梁材９との固着部となる支柱取付部１１の他の実施形態例を示す。支柱取付部１１は、例えば湾曲材１１Ａ、１１Ｂで形成し、湾曲材１１Ａには水平梁材９を接合する水平梁材接合端９Ａを予め工場で溶接にて固着した結合構造の場合を示す。この湾曲材１１Ａ、１１Ｂを支柱５の所定位置へボルト接合等で固定する。１５は水平梁材接合部で、上記水平梁材接合端９Ａに水平梁材９の端縁をボルト接合等で結合する。このように水平梁材９は、支柱５へ湾曲材１１Ａ、１１Ｂを用いて支柱取付部１１にてボルト接合等で作業性良く簡単に結合することができる。

１７は支柱５の下端面を固着する鋼板などのアンカープレート、１８はアンカープレート１７を基礎３に固定するためのアンカーボルト、１６は基礎２の割れや損傷部を被覆して補修するノンシュリンクモルタルなどのグラウト材、１９はアンカープレート１７の下端縁の隙間を埋める充填材である。 これらの補強部材及び補修部材を使用することにより、風雨や温度変化、地震などで基礎３部材が劣化し損傷などしないように保護し、支柱５及び基礎３の耐久性向上を図ることができる。

上述のように、補強支持部材を用いて補強することにより、地震や強風などによる振動や揺れに対して、特定の支柱５及び基礎３に荷重が集中することなく、かつ局部的に損傷や破損を生じる心配がなく、垂直荷重及び水平荷重に対して、耐久性に優れた補強構造となる。よって、長周期の振動、大きな揺れなどの動きを生じる地震や強風などに対して一層強い構造となり、球形タンクの脚部の耐久性と安全性をより向上させることができる。

既設の球形タンク１の脚部を補強する場合について説明する。支柱５の基礎３の外周地面の基版２の上に、所定間隔をおいて支持枠６を配置し、支持枠接合部１２にてボルト接合等を用いて環状の多角形に組み立てる。支持枠６の多角形の頂点近傍の下部フランジ面に、アンカー１３を挿通して基版２に埋設固定する。球形タンク１の支柱５には、その上部所定箇所に湾曲材１０Ａ，１０Ｂよりなる支柱取付部１０を取付け、また下部所定箇所に湾曲材１１Ａ，１１Ｂよりなる支柱取付部１１をボルト接合等で取付ける。環状多角形の支持枠６の頂点近傍の上端面から支柱５の上部にわたる傾斜材７の先端を、上記半割管材１０Ａの傾斜材接合端７Ａに合せて傾斜材接合部１４にてボルト接合等で結合する。また、傾斜材７から支柱５の下部にわたる水平梁材９の先端を、上記湾曲材１１Ａの水平梁材接合端９Ａに合せて水平梁材接合部１５にてボルト接合等で結合する。

地震等で支柱５の位置がずれて基礎３が損傷した既設の球形タンクについて、支柱５を所定の位置へ移動し戻して脚部を補強する手順の事例を、以下に詳述する。（１）支柱５の基礎３の外周地面の基版２の上に所定間隔をおいて支持枠６を配置する。この際に、支持枠６の多角形の頂点近傍の下部フランジ面などの適所にアンカー１３を施工するとともに、支持枠６を支持枠接合部１２にてボルト接合等で環状の多角形に組み立てる。（２）支持枠６と各基礎３の間には、必要に応じて水平材８を渡して両端を固定保持し、上記環状の支持枠６と基礎３を一体構造とする。（３）地震などによって位置がずれた支柱５を、上記アンカー１３で固定した支持枠６を支えに使用してジャッキやチェーンブロック等の治工具で押圧し、或いは引張って、支柱５の下端を基礎３上の所定位置に移動し修正する。（４）支柱５の上部所定箇所に湾曲材１０Ａ，１０Ｂよりなる支柱取付部１０を取付け、また下部所定箇所に湾曲材１１Ａ，１１Ｂよりなる支柱取付部１１を取付ける。（５）環状多角形の支持枠６の頂点近傍の上端面から、支柱５の上部に傾斜材７を斜めに掛け渡して、その端縁を支柱取付部１０の湾曲材１０Ａの傾斜材接合端７Ａに合せて傾斜材接合部１４にてボルト接合等で結合する。（６）傾斜材７と支柱５の間に、水平梁材９を水平に渡してその端縁を支柱取付部１１の湾曲材１１Ａの水平梁材接合端９Ａに合せて水平梁材接合部１５にてボルト接合等で結合する。（７）対向、或いは隣接する支柱５について、順次、（3）と同様に基礎３上の所定位置に移動修正し、（4）と同様に支柱５に支柱取付部１０，１１を取付け、（5）と同様に傾斜材７を掛け渡して端縁を結合し、（6）と同様に水平梁材９を渡し端縁を結合して全体を一体剛構造に組み立てる。（８）損傷した基礎３には、新しいアンカーボルト、グラウト材やモルタルなどを施工して補修する。

上述のように、既設の球形タンクの脚部を補強する場合には、従来のように既設の各支柱５と基礎３を個別に補修するのではなく、また大掛かりな仮設機材を要することなく、上記のように補強部材である支持枠６をアンカー１３で基版２に固定し、さらに必要に応じて水平材８を用いて基礎３と一体化し、位置ずれした支柱５に対して、安定した支持枠６を支えにして、ジャッキやチェーンブロック、ワイヤロープ等の治工具を用いて、大きな力を与えて押圧し、或いは引張ることができるため、作業が簡単容易、かつ短時間に、簡単な機材で支柱の修正を行うことが可能となる。上記の手順で作業性良く既設の支柱５及び基礎３を修正して補強するので、繁雑で手間を要する作業がない。また、補強材の配置と組立ての際にボルト接合で行うため、位置決め及び設置作業が容易で、現場で火気を使用しないため、供用中の球形タンクで周辺設備が稼働中であっても安全に作業することができ、短時間で作業能率良く一体剛構造に補強することができる。

さらに、図示はしないが、基礎３にかかる垂直方向及び水平方向の振動、変位、荷重などを吸収緩和するように、各部材の接続部に緩衝部材を設けるようにしてもよい。

球形タンクにおける脚部の補強構造として簡便に対応することができ、殊に供用中の球形タンクで火気を使用することが困難な既設の球形タンク脚部の補強、並びに脚部が損傷した場合の補修及び補強に適用し、安全作業で作業能率良く施工することができる。

この発明に係る球形タンクの脚部の補強構造の実施形態例を示す斜視説明図である。 図１の脚部の補強構造における支柱近傍部を拡大して示す側断面説明図である。 図２のＸ部に相当する箇所の他の実施形態例として、支柱と傾斜材の取付け部を拡大して示す斜視説明図である。 図２のＹ部に相当する箇所の他の実施形態例として、支柱と水平梁材の取付部及び基礎の部分を拡大して示す斜視説明図である。 従来の球形タンクの支持構造を示す側面説明図である。

符号の説明

１ 球形タンク ２ 基版 ３ 基礎 ４ 球殻 ５ 支柱 ６ 支持枠 ７ 傾斜材 ７Ａ 傾斜材接合端 ８ 水平材９ 水平梁材９Ａ 水平梁材接合端１０ 支柱取付部１０Ａ 湾曲材１０Ｂ 湾曲材１１ 支柱取付部１１Ａ 湾曲材１１Ｂ 湾曲材１２ 支持枠接合部１３ アンカー１４ 傾斜材接合部１５ 水平梁材接合部１６ グラウト材１７ アンカープレート１８ アンカーボルト１９ 充填材 ２１ 球形タンク２２ 基版２３ 基礎２４ 外壁面２５ 支柱２６ 上端部２７ 固着部２８ ブレーシング

Claims (2)

1. 地面の基版上に隔離して設けた複数の基礎から垂直に設置した複数本の支柱によって球殻の外周下部を垂直に支えた球形タンクにおいて、該支柱の基礎から外周に隔離して支柱の本数に応じた平面多角形状に設けた水平な環状の支持枠と、該支持枠の平面多角形の頂点近傍の上端面から対向する支柱の上部にわたって設けた傾斜材と、該傾斜材と上記支柱との結合は支柱取付部にて湾曲材を介してボルト接合等で組立て連結して一体架構の剛構造に形成する球形タンク脚部の補強構造であって、上記支持枠から支柱へ水平に連結して設ける水平梁材は、支柱へ支柱取付部にて湾曲材を介してボルト接合等で結合して一体架構の剛構造に形成したことを特徴とする球形タンク脚部の補強構造。
2. 上記水平な環状の支持枠の平面多角形の頂点近傍の下部フランジ面に、基版の地面中へ至るように基版と一体化するアンカーを設けたことを特徴とする請求項１記載の球形タンク脚部の補強構造。