JP5388001B2 - 球形タンクの脚部構造及び球形タンクの脚部構造の形成方法 - 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構造及び球形タンクの脚部構造の形成方法に関するものである。

球形タンクの球殻体（球殻板から構成される）を支持する脚部構造について、図８に基づいて説明する。図８に示すように、球形タンク５０１は、球殻体５０３を脚部構造５０２で支持したものである。脚部構造５０２は、杭（図示せず）、この杭の上に設けたフーチング５２５ｂ、及びこのフーチング５２５ｂの上に設けたペデスタル５２５ａ等を有する基礎５２５と、この基礎５２５のペデスタル５２５ａに立設して球殻体５０３を支持する支持部５２６とを有し、支持部５２６は、基礎５２５に立設し、地面に対して垂直な垂直支柱５２６ａと、この垂直支柱５２６ａを球殻体５０３の赤道部に連結する連結部５２６ｂとを有する。また、脚部構造５０２は、球殻体５０３の支持を強固にするために、独立した垂直支柱５２６ａの相互間には傾斜し交差させて設けたブレーシング５２８が設けられている。

上記のような脚部構造について、耐震性を向上させるために改良した脚部構造がある。例えば特許文献１では、図９に示すように、基版の基礎６２５（基礎５２５に対応）から垂直に設置し球形タンク６０３（球殻体５０３に対応）の外周下部を垂直に支承する支柱６２６（支持部５２６に対応）に対して、該支柱６２６の基礎の近傍に隔離して設けた環状の支持枠６３１と、該支持枠６３１から上記支柱６２６にわたって設けた傾斜材６３２と、上記支持枠６３１から上記基礎６２５に渡した水平材６３３と、上記傾斜材６３２と上記支柱６２６とを連結する水平梁材６３４とで一体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が開示されている。

また、図１０のように、球形タンクの球殻板７０３（球殻体５０３に対応）から水平方向外側に張出した上部支柱７１１と、該上部支柱７１１から垂直方向に設置し球形タンクを垂直に支承する支柱７１２と、該支柱７１２を支持する基礎７１３を球形タンクの球殻体本体の直下より外周の位置に設けたことを特徴とする球形タンクの脚部の構造もある。

特開２００６−１６８７９９号公報

図８のように従来の球形タンクはつくられており、地震や強風などによる横揺れ対策が十分でない場合があった。

また、図９のような補強構造では、構造が複雑になった。

また、図１０のような球形タンクの脚部の構造は、支柱７１２が垂直になっているため、支柱７１２と球殻板７０３とが離れて、上部支柱７１１が大きくなり、構造が大形化、重量が増加、形成に手間取る上に、工事施工が難しいことがあった。

この発明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、その目的とするところは、地震や強風などによる横揺れに対して従来構造よりも、より強く、構造が簡単で工事施工もし易い球形タンクの脚部構造及び球形タンクの脚部構造の形成方法を提供することにある。

請求項１の発明に係る球形タンクの脚部の構造は、既設の球形タンクの球殻体を支持する既設の脚部構造は複数の基礎の上にそれぞれ設けた既設の垂直支柱にて支持する構造であり、前記既設の球形タンクを支持するために設ける新たな脚部構造は前記球殻体の直下より外側の位置に設けた新たな複数の基礎上にそれぞれ立設した新たな支持部が、鉛直方向から前記球殻体側に傾むく新たな内側に向かって湾曲した傾斜支柱と、この新たな内側に向かって湾曲した傾斜支柱を前記球殻体に連結する新たな箱状の連結部とを備えていることを特徴とする。

請求項２の発明に係る球形タンクの脚部構造の形成方法は、既設の球形タンクの球殻体を既設の複数の基礎の上にそれぞれ設けた既設の垂直支柱にて支持した既設の脚部構造において、該既設の球形タンクに新たな脚部構造を形成する方法は、前記球殻体の直下より外側の位置で、かつ既設の基礎間相当部位の外側の位置に新たな複数の基礎を設けるステップと、この新たな基礎上のそれぞれに前記球形タンクの球殻体を支持する新たな支持部を設けるステップとを有し、前記新たな支持部は、前記新たな基礎に立設した鉛直方向から前記球殻体側に傾むく新たな内側に向かって湾曲した傾斜支柱と、この新たな内側に向かって湾曲した傾斜支柱を前記球殻体に連結する新たな箱状の連結部とを有することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、既設の球形タンクの球殻体を支持する既設の脚部構造は、複数の基礎の上にそれぞれ設けた既設の垂直支柱にて支持する構造であって、前記既設の球形タンクを支持するために設ける新たな脚部構造は、前記球殻体の直下より外側の位置に設けた新たな複数の基礎上にそれぞれ立設した新たな支持部が、鉛直方向から前記球殻体側に傾むく新たな内側に向かって湾曲した傾斜支柱と、この新たな内側に向かって湾曲した傾斜支柱を前記球殻体に連結する新たな箱状の連結部とを備えているので、この新たな脚部構造は基礎に囲まれた内側の面積が広くなるため安定感に優れ、地震や強風などによる横揺れに対して強くなる。
そして、新たな内側に向かって湾曲した傾斜支柱が斜めに傾いているので、湾曲したアーチ状の脚部構造はダンパー的に軸力を生じ、横揺れを吸収し、垂直荷重や横揺れに対して強くなる。また、安定感があり美観にも優れる。
また、新たな箱状の連結部は、大きくなりすぎず、この連結部の中には金属板等の補強部材を設けることにより連結部全体に剛性を付加することができ、この新たな脚部構造が簡単で工事施工容易、かつ形成し易く、既設の球形タンクに新たな脚部構造を設けた球形タンクの脚部構造が得られる。このように、請求項１の発明に係る球形タンクが既設の脚部構造を有するため、この球形タンクはさらに強い構造になる。さらに、この新たな脚部構造を既設の球形タンクに適用することにより、従来の球形タンクを強化することが出来る。

また、請求項２の発明に係る構築方法によれば、既設の球形タンクの球殻体を既設の複数の基礎の上にそれぞれ設けた既設の垂直支柱にて支持した既設の脚部構造において、該既設の球形タンクに新たな脚部構造を形成する方法は、前記球殻体の直下より外側の位置で、かつ既設の基礎間相当部位の外側の位置に新たな複数の基礎を設けるステップと、この新たな基礎上のそれぞれに前記球形タンクの球殻体を支持する新たな支持部を設けるステップとを有し、前記新たな支持部は、前記新たな基礎に立設した鉛直方向から前記球殻体側に傾むく新たな内側に向かって湾曲した傾斜支柱と、この新たな内側に向かって湾曲した傾斜支柱を前記球殻体に連結する新たな箱状の連結部とを有するので、既設の球形タンクを補強することができる。そして、この構築方法により得られる球形タンクの新たな脚部構造は、地震や強風などによる横揺れに対して強く、構造が簡単で工事施工容易かつ形成し易い球形タンクの脚部構造及び球形タンクの脚部構造の形成方法を提供することができる。
さらに、このような形成方法では、従来のように既設の各支持部及び基礎などを個別に補修するのではなく、既設の基礎に関係なく、さらに、損傷した既設の支柱部や基礎を個別に支えて不安定で無理な危険作業を伴う補修工事をすることなく、独自に基礎の新設工事を行うことが出来る。この新設の基礎は、球形タンクの球殻体の直下より外側の位置に設けたので、上部が開放されて邪魔がなく作業スペースが確保されるため、杭の打ち込みが可能で安全作業となり、より頑丈な新規基礎を施工することができるため、脚部構造の耐震性が向上する。また、新規の内側に向かって湾曲した傾斜支柱及び箱状の連結部などは工場で製作し、現地での溶接作業を極力低減し、大掛かりな仮設機材を要することなく簡単な機材で、最小限の現場施工で取付施工することができるため、作業が簡単容易、かつ短時間に新規の支柱の構築を行うことが可能となる。このように、新規の基礎は作業性良く適切な位置と場所に手間を要することなく施工し易く、新規の支柱部を立設する際に位置決め及び設置作業が容易で、短時間で作業能率良く新しい脚部を構築することができる。

本発明の実施形態の例について図面を参照しながら説明する。本発明は下記の実施形態にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記の実施形態に変更（例えば構成要素の省略又は付加、構成要素の形状の変更等）を加えることが出来るのはもちろんである。なお、図は概略を示すもので、複数の支持部のうちの一部のみを描いた。また、ブレーシング等は省略した。

（第１実施形態） 図１及び図２のように、球形タンク１の球殻体３（球殻板から構成される）を支持する球形タンクの脚部構造２は、複数の基礎５と、複数の支持部６とを有する。図１及び図２では、既設の球形タンクに脚部構造２を形成した場合を示すが、新規な球形タンクに脚部構造２を採用しても良い。

既設の球形タンクの脚部構造は、杭（図示せず）、この杭の上に設けたフーチング２５ｂ、及びこの上に設けたペデスタル２５ａ等を有する複数の基礎２５と、この基礎２５上に設けた垂直支柱２６ａ及び垂直支柱２６ａと球殻体３の赤道部近傍の球殻板とを連結する連結部２６ｂを有する支持部２６と、を有する。他の既設の球形タンクの脚部構造の説明は、上記図８の説明に準じる。

基礎５は、球形タンク１の球殻体３の直下より外側（完全な外側及び基礎５の一部が球殻体３と重複する略外側も含む。）の位置に設けた。基礎５は、杭５ｃ、この杭５ｃの上に設けたフーチング５ｂ、及びこのフーチング５ｂ上に設けたペデスタル５ａ等を有する。杭５ｃが最初に地面に打たれ、この上にフーチング５ｂを設ける。杭５ｃ及びフーチング５ｂ等は、既設の基礎（特にフーチング２５ｂ）の外側に多角形又は円等の環状に設ける。ペデスタル５ａは、このフーチング５ｂ上かつ既設の支持部２６の間の位置に複数設ける。基礎５は、球形タンク１の球殻体３の直下より外側の位置かつ既設の支持部２６の間の位置で、球殻体３をバランス良く取り囲むように複数設けられる。

支持部６は、基礎５に立設して球殻体３を支持する。支持部６の数は、球形タンク１の規模に応じて６、８、１０等となる。支持部６は、基礎５に立設され、かつ、鉛直方向から球殻体３側に傾むく傾斜支柱６ａと、この傾斜支柱６ａと球殻体３とを連結する連結部６ｂとを有する。支持部６は、基礎５に立設するので、既設の支持部２６の間の位置に複数設けられる。これにより、支持部６を設けてから支持部２６を取り除ける。傾斜支柱６ａは、円筒状の金属製支柱であり、一端（下端）が溶接やフランジ等により基礎５に取り付けられている。また、他端（上端）は、連結部６ｂに溶接やフランジ等により取り付ける。連結部６ｂは、球殻体３の赤道部近傍の球殻板（例えば赤道より下方近傍）に溶接やフランジ等により取り付ける。このようにして、連結部６ｂは、傾斜支柱６ａと球殻体３とを連結する。連結部６ｂは、傾斜支柱６ａとは別部材として形成される。連結部６ｂは、金属板等で箱状に設ける。連結部６ｂの中には、金属板等の補強部材を設け、連結部６ｂ全体に剛性を付加する。連結部６ｂは、傾斜支柱６ａを延長し、球殻体３の球殻板に直接取り付けるように上端を加工したものであってもよい。連結部６ｂは、球殻体３の形状に合わせて設ける。

基礎５に立設した鉛直方向から球殻体３側に傾むく傾斜支柱６ａにより、この脚部構造２は構造が簡単になる。また、傾斜支柱６ａが斜めに傾いているので、この脚部構造２は横揺れに強い。そして、傾斜支柱６ａが斜めに傾いているので、傾斜支柱６ａの上部を球殻体３に近づけることが出来、連結部６ｂが大きくなりすぎず、この脚部構造２は設け易い。また、支持部６は、球殻体の赤道部を支持しており、この脚部構造２は球殻体３を強固に支持できる。

脚部構造２の形成方法は、既設の球形タンクの球殻体３の直下より外側の位置に新たな基礎５を設ける第１ステップと、この新たな基礎５上かつ垂直支柱２６ａの間に、球形タンクの球殻体３を支持する新たな支持部６を設ける第２ステップとを有し、その後に既設の支持部２６（特に垂直支柱２６ａ）が取り除かれる。

第１ステップでは、球殻体３の直下より外側の位置（ここでは、基礎２５よりも外側の位置）に、新規の杭５ｃを複数打ち込み、その上にフーチング５ｂを設け、このフーチング５ｂ上かつ支持部２６の間に所定間隔をおいて新規にペデスタル５ａを設ける。なお、ペデスタル５ａは、アンカーボルトでこのペデスタル５ａ上部に固定したベースプレートを有する。

第２ステップでは、球殻体３の赤道部近傍の球殻板には、連結部６ｂを取り付ける。また、これと同時又は前後して、基礎５上に傾斜支柱６ａを設け、連結部６ｂに傾斜支柱６ａの上端を取り付ける。また、傾斜支柱６ａの間には、図示しないブレーシングを交叉させて設ける。なお、連結部６ｂが、傾斜支柱６ａを延長したものである場合は、連結部６ｂ及び傾斜支柱６ａの支持部６を球殻体３に直接取り付ける。

地震や強風等で既設の球形タンクの支柱２６ａや基礎２５のペデスタル等が損傷した場合における、脚部構造２の形成手順を、以下（１）〜（７）に示して詳しく説明する。

（１）既設の基礎２５より外側の位置に、基礎５（新規の杭５ｃ、フーチング５ｂ、及びペデスタル５ａ）を施工する。 （２）工場にて、新規の傾斜支柱６ａ、連結部６ｂなどを製作する。 （３）既設の支持部２６の間に、連結部６ｂを溶接によって取り付ける。 （４）新規のペデスタル５ｂ上に、傾斜支柱６ａを立設する。 （５）連結部６ｂに傾斜支柱６ａを取り付ける。 （６）傾斜支柱６ａの間にブレーシングを架設する。 （７）既設の支持部２６、基礎２５などを修復して併用するか、或いは撤去する。

既設の球形タンクの脚部構造（特に垂直支柱２６ａ）を撤去すると、すなわち、球形タンク１が垂直支柱２６ａを有さないと、球形タンク１の構造が簡単になる。また、球形タンクの横揺れ等が基礎２５に伝わらず、基礎２５が破損することを防ぐことが出来、この破損による外側の基礎５への影響（破損等）を防ぐことが出来る。支持部２６の数は球形タンクの規模に応じて６、８、１０等となる。

このような形成方法では、従来のように既設の各支持部２６及び基礎２５などを個別に補修するのではなく、既設の基礎２５に関係なく、さらに、損傷した既設の支柱部２や基礎２５を個別に支えて不安定で無理な危険作業を伴う補修工事をすることなく、独自に基礎５の新設工事を行うことが出来る。この基礎５は、球形タンク１の球殻体３の直下より外側の位置に設けたので、上部が開放されて邪魔がなく作業スペースが確保されるため、杭５ｃの打ち込みが可能で安全作業となり、より頑丈な新規基礎を施工することができるため、脚部構造の耐震性が向上する。また、新規の傾斜支柱２６ａ及び連結部２６ｂなどは工場で製作し、現地での溶接作業を極力低減し、大掛かりな仮設機材を要することなく簡単な機材で、最小限の現場施工で取付施工することができるため、作業が簡単容易、かつ短時間に新規の支柱の構築を行うことが可能となる。このように、新規の基礎５は作業性良く適切な位置と場所に手間を要することなく施工し、新規の支柱部６を立設する際に位置決め及び設置作業が容易で、短時間で作業能率良く新しい脚部を構築することができる。

（第２実施形態） 第１実施形態では、傾斜支柱６ａが直線状であったが、第２実施形態では、図３のように傾斜支柱１０６は内側（水平面における球殻体１０３中心方向）に向かって湾曲している。これにより、湾曲したアーチ状の脚部構造１０２はダンパー的に軸力を生じ、横揺れを吸収し、特に第１実施形態よりも、垂直荷重や横揺れに対して強くなる。また、安定感があり美観にも優れる。その他の説明については、上記に準じるので説明を省略する。

（第３実施形態） 図４及び５のように、第３実施形態では、第１乃至２実施形態よりも、傾斜支柱２０６ａが細い。これにより、傾斜支柱２０６ａのコストを削減できる。この場合、球形タンク２０１が垂直荷重に強くなるように、既設の脚部構造（基礎２２５や支持部２２６）を撤去せずに残しておくことが望ましい。その他の説明については、上記に準じるので説明を省略する。

（第４実施形態） 第１乃至３実施形態では、支持部６は球殻体３の赤道部の球殻板を支持していたが、第４実施形態では、図６及び７のように、支持部３０６は、球殻体３の赤道部より下の部分を支持している。これにより、支持部３０６の高さを低く出来、この脚部構造３０２は、形成し易くなる。その他の説明については、上記に準じるので説明を省略する。

上記球形タンクの脚部構造は、地震や強風などで脚部が損傷した球形タンク、脚部の耐久性改善が望まれる球形タンク、基礎の補強や改善が望まれる球形タンクのみならず、耐震性能の向上が望まれる給水用の高架球形タンク、球形モニュメントなどにも適用することができる。

第１実施形態に係る球形タンクの脚部構造の要部を示す説明図である。 第１実施形態に係る球形タンクの脚部構造の要部を示す斜視説明図である。 第２実施形態に係る球形タンクの脚部構造の要部を示す説明図である。 第３実施形態に係る球形タンクの脚部構造の要部を示す説明図である。 第３実施形態に係る球形タンクの脚部構造の要部を示す斜視説明図である。 第４実施形態に係る球形タンクの脚部構造の要部を示す説明図である。 第４実施形態に係る球形タンクの脚部構造の要部を示す斜視説明図である。 従来例の球形タンクの脚部構造の要部を示す説明図である。 従来例の球形タンクの脚部構造の要部を示す説明図である。 従来例の球形タンクの脚部構造の要部を示す説明図である。

符号の説明

１、１０１、２０１、３０１ 球形タンク
２、１０２、２０２、３０２ 脚部構造
３ 球殻体（球殻板）
５、１０５、２０５、３０５ 基礎
５ａ、１０５ａ、２０５ａ、３０５ａ ペデスタル
５ｂ、１０５ｂ、２０５ｂ、３０５ｂ フーチング
６、１０６、２０６、３０６ 支持部
６ａ、１０６ａ、２０６ａ、３０６ａ 傾斜支柱
６ｂ、１０６ｂ、２０６ｂ、３０６ｂ 連結部
２５、１２５、２２５、３２５ 基礎
２５ａ、２２５ａ、３２５ａ ペデスタル
２５ｂ、２２５ｂ、３２５ｂ フーチング
２６、１２６、２２６、３２６ 支持部
２６ａ、１２６ａ、２２６ａ、３２６ａ 垂直支柱
２６ｂ、１２６ｂ、２２６ｂ、３２６ｂ 連結部

Claims (2)

1. 既設の球形タンクの球殻体を支持する既設の脚部構造は、複数の基礎の上にそれぞれ設けた既設の垂直支柱にて支持する構造であって、前記既設の球形タンクを支持するために設ける新たな脚部構造は、前記球殻体の直下より外側の位置に設けた新たな複数の基礎上にそれぞれ立設した新たな支持部が、鉛直方向から前記球殻体側に傾むく新たな内側に向かって湾曲した傾斜支柱と、この新たな内側に向かって湾曲した傾斜支柱を前記球殻体に連結する新たな箱状の連結部とを備えていることを特徴とする球形タンクの脚部構造。
2. 既設の球形タンクの球殻体を既設の複数の基礎の上にそれぞれ設けた既設の垂直支柱にて支持した既設の脚部構造において、該既設の球形タンクに新たな脚部構造を形成する方法は、前記球殻体の直下より外側の位置で、かつ既設の基礎間相当部位の外側の位置に新たな複数の基礎を設けるステップと、この新たな基礎上のそれぞれに前記球形タンクの球殻体を支持する新たな支持部を設けるステップとを有し、前記新たな支持部は、前記新たな基礎に立設した鉛直方向から前記球殻体側に傾むく新たな内側に向かって湾曲した傾斜支柱と、この新たな内側に向かって湾曲した傾斜支柱を前記球殻体に連結する新たな箱状の連結部とを有することを特徴とする球形タンクの脚部構造の形成方法。
   

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