JP5381546B2 - アンカー - Google Patents

Description

本発明は、アンカーに関する。

従来、例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）等の液体を貯蔵するタンクは、コンクリート製の外槽と、その外槽内に設けられる鋼製の内槽とからなる二重殻タンクで構成されている。
そして、このようなタンクでは、地震や内圧により内槽が浮き上がることを防止するためのアンカーが設置されている。

このようなアンカーとしては、例えば特許文献１に示すように、内槽の温度変化による
熱収縮に起因した半径方向の変形を許容しながら、浮き上がりを防止するものが提案されている。
より詳細には、このアンカーは、帯板状のストラッププレートと、ストラッププレートの上部において当該ストラッププレートの表面から突出するように取り付けられるストッパプレートと、内槽に固定されると共にストッパプレートの下方においてストラッププレートを覆うカバープレートとを備えている。
そして、ストラッププレートは、下部がアンカーボックスやセカンダリーバリアに溶接されて固定されるが、上部は内槽に対して溶接されずに移動が自由な状態とされている。これによって、内槽が半径方向に変形した場合にストラッププレートから内槽に無理な荷重が作用することを防止でき、内槽の半径方向の変形を許容することができる。
一方、内槽が浮き上がろうとした場合には、内槽の移動と共にカバープレートが上方に移動しようとするが、このカバープレートがストラッププレートの表面から突出するストッパプレートに当接することによってカバープレートの移動が抑えられ、さらには内槽の浮き上がりが防止される。

また、ストッパプレートの下端面とカバープレートの上端面とは、摺動可能とされている。これによって地震等により内槽が周方向に移動した際に、カバープレートがストッパプレートに対して周方向に摺動し、ストラッププレートの溶接部に作用する剪断応力を低減することができる。

特開２００３−２６９６９８号公報

ところが、ストッパプレートやカバープレートの取付誤差や、ストッパプレートの下端面やカバープレートの上端面の表面加工精度に起因して、ストッパプレートの下端面とカバープレートの上端面との間に生じる摩擦力が大きくなる場合がある。
そして、ストッパプレートの下端面とカバープレートの上端面との間に生じる摩擦力が大きいと、内槽が周方向に移動する初動時に、内槽の移動に合わせてストッパプレートとカバープレートとが摺動しない場合が生じる。
この場合には、内槽に固定されたカバープレートの移動に伴ってストッパプレートも移動してしまうが、ストラッププレートの下部が内槽の外部に溶接されていることから、ストッパプレートが傾くこととなる。
ストッパプレートは、矩形状であることから、このようにストッパプレートが傾くと、ストッパプレートの角部がカバープレートの上端面に食い込み、ストッパプレートとカバープレートとの滑らかな摺動が阻害されることとなる。
この結果、ストラッププレートの溶接部に作用する剪断応力が大きくなり、溶接部が損傷する虞がある。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、アンカーにおいて、ストッパプレートの下端面とカバープレートの上端面との間に生じる摩擦力が大きい場合であっても、ストッパプレートの角部がカバープレートの上端面に食い込むことを防止することを目的とする。

本発明に係るアンカータンク構造は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、下部が溶接によって固定される帯板状のストラッププレートと、該ストラッププレートの上部において当該ストラッププレートの表面から突出して設けられるストッパプレートと、貯留槽に固定されると共に上記ストッパプレートの下方において上記ストラッププレートを覆うカバープレートとを備えるアンカーであって、上記カバープレートが、上記ストッパプレートの下端面が当接される当接面を有する回動体と、該回動体を回動可能に支持する凹部とを備えるという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記回動体の上記凹部との接触面及び上記凹部の上記回動体との接触面の少なくとも一方に、摩擦係数を低減する表面処理が施されているという構成を採用する。

第３の発明は、上記第２の発明において、上記表面処理が、固体潤滑剤皮膜の形成であるという構成を採用する。

本発明によれば、カバープレートが、ストッパプレートの下端面が当接される当接面を有する回動体と、該回動体を回動可能に支持する凹部とを備えている。つまり、ストッパプレートは、凹部によって回動可能に支持された回動体に当接されて配置されている。
このため、ストッパプレートの下端面とカバープレートの上端面（すなわち回動体の当接面）との摩擦力が大きく、貯留槽が周方向に移動した際にストッパプレートが傾いても、ストッパプレートの傾きに追従して回動体が回動する。
この結果、ストッパプレートの下端面とカバープレートの上端面との平行状態が維持され、ストッパプレートの角部がカバープレートの上端面に食い込むことはない。
したがって、本発明によれば、ストッパプレートの下端面とカバープレートの上端面との間に生じる摩擦力が大きい場合であっても、ストッパプレートの角部がカバープレートの上端面に食い込むことを防止することが可能となる。
よって、本発明によれば、貯留槽が周方向に移動した場合であっても、ストラッププレートの溶接部に作用する剪断応力を低減させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係るアンカーを適用したＬＮＧ用地上タンクの断面図であって、（ａ）がセカンダリーバリアを有しないＬＮＧ用地上タンクの断面図、（ｂ）がセカンダリーバリアを有するＬＮＧ用地上タンクの断面図である。 （ａ）が図１（ａ）のアンカーを矢印Ｙ方向から見た正面図、（ｂ）が図２（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。 本発明の一実施形態に係るアンカーの動作状態を説明する説明図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るアンカーの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更する。

図１は、本実施形態のアンカーを適用したタンクの断面図であり、（ａ）がセカンダリーバリアを備えないタンクの断面図であり、（ｂ）がセカンダリーバリアを備えるタンクの断面図である。

図１（ａ）に示すタンクＴ１は、液化天然ガス（ＬＮＧ）を貯留する大型の地上タンクであり、ＰＣ工法で施工された外槽Ｔａと、本実施形態のアンカーＡが取り付けられる内槽Ｔｂ（貯留槽）とからなる二重殻タンクで構成されている。
なお、図１（ａ）において、外槽Ｔａと内槽Ｔｂとの間の空間には、図示しないが、フォームグラス等の保冷材（断熱材）が充填されている。

タンクＴ１の基礎に当るとともに、外槽Ｔａの底面に当るスラブ１は、地盤に打ち込まれた図示しない複数の基礎杭の杭頭に接合されている。そして、このスラブ１上には保冷ブロック２が設けられ、その保冷ブロック２上に、９％ニッケル鋼やステンレス鋼等の低温用鋼材からなる平底円筒状の内槽Ｔｂが載置されている。

図１（ｂ）に示すタンクＴ２は、上述のタンクＴ１と同様に、ＬＮＧの液体を貯留する大型の地上タンクであり、外槽Ｔａと内槽Ｔｂとの間に、内槽Ｔｂの材質と同様の９％ニッケル鋼やステンレス鋼等の低温用鋼材からなる上端開口の平底円筒状のセカンダリーバリア３が設けられている。
このように、外槽Ｔａと内槽Ｔｂとの間にもう一つの貯留槽に当るセカンダリーバリア３が設けられたときは、何らかの原因で内槽ＴｂからＬＮＧの液体が漏洩したときに、その漏洩した液体を受け止めることができので、液体が外槽Ｔａ外に漏出するのを防止することができる。

なお、図１（ａ），（ｂ）とも、アンカーＡは２本しか示されていないが、実際は内槽Ｔｂの周方向に所定の間隔で複数本設けられている。その本数は、内槽Ｔｂの大きさにもよるが、タンクＴ１，Ｔ２がＬＮＧ用の大型の地上タンクで、そのタンクＴ１，Ｔ２の外槽Ｔａの直径が１００メートルにも及ぶような場合には１００本を越える。

続いて本実施形態のアンカーＡについて説明する。図２（ａ）は、図１（ａ）を矢印Ｙ方向から見たときのアンカーＡの上部部分の正面図であり、図２（ｂ）が図２（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。なお、図２は、セカンダリーバリアを備えないタンクに設置されるアンカーＡを示すものである。なお、セカンダリーバリアを備えるタンクに設置されるアンカーＡも、途中部位がセカンダリーバリアに溶接される点を除けば、図２に示すアンカーＡとほぼ同様である。

本実施形態のアンカーＡは、ストラッププレート１０と、ストッパプレート１１と、カバープレート１２と、本発明の固定部材に相当する一対のブラケット１３ａ，１３ｂと、一対の座板１４ａ，１４ｂとから構成されている。これら各部材は、内槽Ｔｂの材質と同様の９％ニッケル鋼やステンレス鋼等の低温用鋼材から作られている。

ストラッププレート１０は所定長さの帯板状の部材である。そして、ストラッププレート１０の下端は、ストラッププレート１０が内槽Ｔｂ側に傾くように、スラブ１に設けられたアンカーボックス１ａの底面に溶接により固定されている。また、ストラッププレート１０の上部１０ａは、直立する内槽Ｔｂの外側面と平行になるように屈曲されている。この屈曲されて平行する部分の長さは、ストッパプレート１１の大きさによって決められている。なお、ストラッププレート１０の傾斜される領域（すなわち上部１０ａを除く領域）は、本発明におけるストラッププレートの下部に相当し、以下下部１０ｂと称する。
また、ストラッププレート１０の長さは、内槽Ｔｂに対する取付位置からそのアンカーボックス１ａの底面に達するように決められている。例えば、ストラッププレート１０の長さは、外槽Ｔａの直径が上述したような１００ｍにも及ぶような場合は、２ｍ程度とされる。

なお、ストラッププレート１０は、図１（ｂ）に示されるように、セカンダリーバリア３が設けられているとき、そのセカンダリーバリア３を貫通して設置される。そして、ストラッププレート１０は、液蜜性を保つために、貫通箇所においてセカンダリーバリア３と溶接されている。
つまり、本実施形態のアンカーＡにおいてストラッププレート１０の下部１０ｂは、アンカーボックス１ａの底面、あるいはアンカーボックス１ａの底面及びセカンダリーバリア３に溶接されている。

ストッパプレート１１は、ストラッププレート１０の上部１０ａにおいて、ストラッププレート１０の表面から内槽Ｔｂと反対側に突出して設けられた矩形状のプレートである。このストッパプレート１１は、ストラッププレート１０の長手方向と直交する方向の長さ、すなわち幅はストラッププレート１０の幅と略同じであり、ストラッププレート１０の長手方向側の長さは、ストラッププレート１０の上部１０ａの長さと略同じであり、内槽Ｔｂの外側面と直交する方向の長さ、すなわち厚さは、ストラッププレート１０の上部１０ａが内槽Ｔｂの外側面に当接してもストッパプレート１１の下端面がカバープレート１２の上端面に十分に係止できるように決められている。
また、このストッパプレート１１の下端辺は直線に形成され、その直線が水平を保つようにストラッププレート１０に取り付けられている。
なお、ストッパプレート１１の下端面には、二硫化モリブデン等からなる固体潤滑材皮膜が形成されていて、カバープレート１２の上端面との摩擦力を弱めることができるように工夫されている。

カバープレート１２は、内槽Ｔｂに固定されると共にストッパプレート１１の下方においてストラッププレート１０を覆って配置される板材である。このカバープレート１２の長辺方向の長さはストラッププレート１０の幅よりも長くなるように決められている。また、このカバープレート１２の短辺方向の長さ及び板厚は、ストラッププレート１０に生じる張力に十分に耐えられるように設定されている。

そして、このカバープレート１２は、上端面の水平が保たれ、かつ、そのカバープレート１２の上端面とストッパプレート１１の下端面とが当接される。また、カバープレート１２は、ストラッププレート１０側の面が、ストラッププレート１０の面と平行とされ、かつ、当接される。また、カバープレート１２は、両端部がブラケット１３ａ，１３ｂ及び座板１４ａ，１４ｂを用いて内槽Ｔｂの外側面にそれぞれ固定されている。

より詳細には、カバープレート１２は、ストッパプレート１１の下端面が当接される当接面１５ｂを有する回動体１５と、この回動体を回動可能に支持する凹部１２ａを有する基部１２ｃとを備えている。
凹部１２ａは、回動体１５が回動可能となるように上部向けて拡がるように開口し、底面壁が湾曲面１２ｂ（接触面）とされている。そして、湾曲面１２ｂは、二硫化モリブデン等からなる固体潤滑材皮膜が形成されることによって、摩擦係数を低減する表面処理が施されている。
回動体１５は、下部側には凹部１２ａの湾曲面１２ｂに対応した曲面１５ａ（接触面）を有するとともに、上部側にはストッパプレート１１の下端面が当接される当接面１５ｂを有していて、全体形状は半円状とされている。そして、この回動体１５は、カバープレート１２に設けられている凹部１２ａ内に装着され、その中で自在に回動できるように設けられている。この回動体１５の曲面１５ａの曲率半径は、カバープレート１２に設けられる凹部１２ａの湾曲面１２ｂの曲率半径よりも小さく決められていて、回動体１５が凹部１２ａ内で容易に回動できるように工夫されている。
この回動体１５の曲面１５ａ及び当接面１５ｂには、カバープレート１２に設けられる凹部１２ａの湾曲面１２ｂに形成されていると同様の固体潤滑材皮膜が形成されることによって摩擦係数を低減する表面処理が施されている。
なお、回動体１５が凹部１２ａから逸脱しないようにするために、カバープレート１２のストラッププレート１０の反対側の面に、回動体１５の回動に支障を来たさないようにしてカバーを設けることができる。

上記構成からなるアンカーＡを取り付ける場合には、例えば、まずカバープレート１２、ブラケット１３ａ，１３ｂ及び座板１４ａ，１４ｂの組み立てが行なわれる。続いて、カバープレート１２、ブラケット１３ａ，１３ｂ及び座板１４ａ，１４ｂの組立体が内槽Ｔｂの外壁面の所定位置に取り付ける。そして、先に工場においてストッパプレート１１が溶接されたストラッププレート１０をカバープレート１２と内槽Ｔｂとの間に挿入し、ストラッププレート１０の下端部をアンカーボックス１ａに溶接して固定する。
なお、図１（ｂ）のようにタンクがセカンダリーバリア３を有しているときは、ストラッププレート１０がセカンダリーバリア３を貫通する位置が最後に溶接される。
また、先にストラッププレート１０をアンカーボックス１ａに溶接し、その後カバープレート１２、ブラケット１３ａ，１３ｂ及び座板１４ａ，１４ｂの組み立てを行っても良い。

このような構成を有する本実施形態のアンカーＡによれば、ストッパプレートの下端面とカバープレートの上端面（すなわち回動体の当接面１５ｂ）との摩擦力が大きく、内槽Ｔｂが周方向に移動した際にストッパプレート１１が傾いても、ストッパプレート１１の傾きに追従して回動体１５が回動する。
より詳細には、図３（ａ）に示すように、内槽Ｔｂに周方向の変位が発生していない場合には、回動体１５の曲面１５ａの最下点位置が凹部１２ａの湾曲面１２ｂの最下点位置に位置している。
そして、内槽Ｔｂが右方向に変位し、かつストッパプレート１１の下端面とカバープレート１２の上端面（すなわち回動体の当接面１５ｂ）との摩擦力が大きいときは、図３（ｂ）に示すように、曲面１５ａの最下点位置が凹部１２ａの湾曲面１２ｂの最下点位置から少し右側に移動されるように回動体１５が回動される。
また、内槽Ｔｂが左方向に変位し、かつストッパプレート１１の下端面とカバープレート１２の上端面（すなわち回動体の当接面１５ｂ）との摩擦力が大きいときは、図３（ｃ）に示すように、曲面１５ａの最下点位置が凹部１２ａの湾曲面１２ｂの最下点位置から少し左側に移動されるように回動体１５が回動される。
この結果、ストッパプレート１１の下端面とカバープレート１２の上端面との平行状態が維持され、ストッパプレート１１の角部がカバープレート１２の上端面に食い込むことはない。

なお、図３では、本実施形態のアンカーＡの動作が視認できるように、回動体１５の回動幅を大げさに図示している。実際には、回動体１５の回動幅は僅かである。このため、回動体１５が回動した状態であっても、その後のストッパプレート１１とカバープレート１２との摺動が阻害されることはない。

以上のように本実施形態のアンカーＡによれば、カバープレート１２が、ストッパプレート１１の下端面が当接される当接面１５ｂを有する回動体１５と、この回動体１５を回動可能に支持する凹部１２ａとを備えている。つまり、ストッパプレートは、凹部１２ａによって回動可能に支持された回動体１５に当接されて配置されている。
このため、ストッパプレート１１の下端面とカバープレート１２の上端面（すなわち回動体の当接面１５ｂ）との摩擦力が大きく、内槽Ｔｂが周方向に移動した際にストッパプレート１１が傾いても、ストッパプレート１１の傾きに追従して回動体１５が回動する。
この結果、ストッパプレート１１の下端面とカバープレート１２の上端面との平行状態が維持され、ストッパプレート１１の角部がカバープレートの上端面に食い込むことはない。
したがって、本実施形態のアンカーＡによれば、ストッパプレート１１の下端面とカバープレート１２の上端面との間に生じる摩擦力が大きい場合であっても、ストッパプレート１１の角部がカバープレート１２の上端面に食い込むことを防止することが可能となる。
よって、本実施形態のアンカーＡによれば、内槽Ｔｂが周方向に移動した場合であっても、ストラッププレート１０の溶接部に作用する剪断応力を低減させることが可能となる。

さらに、本実施形態のアンカーＡによれば、ストッパプレート１１の下端面とカバープレート１２の上端面との平行状態が維持されるため、常にストッパプレート１１の下端面の全面がカバープレート１２と当接されていることとなる。
つまり、本実施形態のアンカーＡによれば、常にストッパプレート１１の下端面の全面で荷重を支えることができ、局所的に大きな応力が作用することを抑制することが可能となる。

また、本実施形態のアンカーＡによれば、曲面１５ａと湾曲面１２ｂとが接触しながら回動体１５が回動する。このため、回動体１５は、常に凹部１２ａに面接触により支持されることとなる。
したがって、回動体１５を軸支によって回動可能に支持する場合と比較して局所的に作用する応力を低減させることが可能となる。

また、本実施形態のアンカーＡにおいては、凹部１２ａの湾曲面１２ｂ及び回動体１５の曲面１５ａに固体潤滑材皮膜を形成しているので、回動体１５の回動をより円滑に行なわせることができる。なお、この固体潤滑材皮膜の形成は、いずれか一方の曲面のみにすることができるが、この例のように、両曲面１２ｂ，１５ａに固体潤滑剤皮膜を形成すると、より摩擦力を低減することができる。また、凹部１２ａの湾曲面１２ｂ及び回動体１５の曲面１５ａの摩擦係数を低減させる表面処理としては、固体潤滑剤皮膜の形成に限られるものではなく、例えば、両曲面１２ｂ，１５ａの研磨処理を行っても良い。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、本発明の貯留槽が、液化天然ガス（ＬＮＧ）を貯留するタンクの内槽Ｔｂである構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、貯留槽が液化石油ガス（ＬＰＧ）や水等を貯留する構成を採用することも可能である。

Ａ……アンカー、Ｔ１，Ｔ２……タンク、Ｔａ……外槽、Ｔｂ……内槽（貯留槽）、１……スラブ、１ａ……アンカーボックス、２……保冷ブロック、３……セカンダリーバリア、１０……ストラッププレート、１１……ストッパプレート、１２……カバープレート、１２ａ…凹部、１２ｂ…湾曲面（接触面）、１３ａ，１３ｂ…ブラケット、１４ａ，１４ｂ…座板、１５…回動体、１５ａ…曲面（接触面）、１５ｂ…当接面

Claims (3)

1. 下部が溶接によって固定される帯板状のストラッププレートと、該ストラッププレートの上部において当該ストラッププレートの表面から突出して設けられるストッパプレートと、貯留槽に固定されると共に前記ストッパプレートの下方において前記ストラッププレートを覆うカバープレートとを備えるアンカーであって、
   前記カバープレートは、前記ストッパプレートの下端面が当接される当接面を有する回動体と、該回動体を回動可能に支持する凹部とを備えることを特徴とするアンカー。
2. 前記回動体の前記凹部との接触面及び前記凹部の前記回動体との接触面の少なくとも一方に、摩擦係数を低減する表面処理が施されていることを特徴とする請求項１記載のアンカー。
3. 前記表面処理は、固体潤滑剤皮膜の形成であることを特徴とする請求項２記載のアンカー。

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