JP5920689B2 - 球形タンクの倒壊防止構造及びその形成方法 - 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倒壊防止構造及びそ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（支柱及び基礎）について、耐震性を向上させるために改良した従来例の脚部構造がある。
例えば特許文献１（特開２００６−１６８７９９号公報）の発明には、従来例１の図７に示すように、基版２の基礎３から垂直に設置し球形タンク１の球殻体４の外周下部を垂直に支承する支柱５に対して、該支柱５の基礎３の近傍に離隔して設けた環状の支持枠６、該支持枠６から上記支柱５にわたって設けた傾斜材７と、上記支持枠６上記基礎３に渡した水平材８と、上記傾斜材７と上記支柱５とを連結する水平梁材９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。

特許文献２（特開２００９−１３２４２８号公報）の発明には、従来例２の図８に示すように、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基礎５と、前記基礎５に立設して前記球殻体３を支持する支持部６とを有し、前記支持部６は、前記基礎５に立設した鉛直方向から前記球殻体側に傾く傾斜支柱６ａと、この傾斜支柱６ａを前記球殻体３に連結する連結部６ｂとを有する球形タンク１の脚部構造２とその形成方法が開示されている。

特許文献３（特開平０９−１５６６８８号公報）の発明には、従来例３の図９に示すように、球形タンク１の設置面Ｇに、該設置面Ｇ上の仮想円Ｏに沿って互いに間隔を空けて複数の支持脚２を立設し、これら複数の支持脚２の内側に、該支持脚２により球形タンク１を支持してなり、前記仮想円Ｏに沿って前記複数の支持脚２に接する環状の帯板１０を配置するとともに該帯板１０を前記複数の支持脚２に固定してなる球形タンクの支持構造が開示されている。

また、特許文献４（特開平０９−１４２５７０号公報）の発明には、従来例４の図１０に示すように、球形タンク１の設置面Ｇに、この設置面Ｇ上の仮想円Ｏに沿って互いに間隔を空けて複数の支持脚２が立設され、これら支持脚２の内側に、これら支持脚２により球形タンク１が支持されてなる球形タンクの支持構造において、球形タンク１と設置面Ｇとの間に支持体１０が介装され、この支持体１０の下端が設置面Ｇに固定されるとともに支持体１０の上端が球形タンク１に固定される球形タンクの支持構造が開示されている。

特開２００６−１６８７９９号公報 特開２００９−１３２４２８号公報 特開平０９−１５６６８８号公報 特開平０９−１４２５７０号公報

特許文献１（特開２００６−１６８７９９号公報）の従来例１、図７のような補強構造は、支柱５を外側から補強する構造であって、支持枠６、傾斜材７、水平材８、および水平梁材９などからなる補強材の設置場所が周囲に必要であった。

特許文献２（特開２００９−１３２４２８号公報）の従来例２、図８のような傾斜支柱６ａを基礎５から球殻体３の連結部６ｂに連結する球形タンクの脚部の構造は、構造が大形化し重量が増加する場合には大きな捩れ荷重を受ける必要が生じた。

また、特許文献３（特開平０９−１５６６８８号公報）の従来例３、図９のような球形タンク１の支持構造は、複数の支持脚２に環状の帯板１０が固定されることにより、個々の支持脚２の座屈長さが短くなって支持脚２の座屈強度が高められるが、支持脚２のみを補強する構造であって、球殻部が大形化し重量が増加する場合には大きな水平荷重に対しては耐久性が不十分となることがあった。

また、特許文献４（特開平０９−１４２５７０号公報）の従来例４、図１０のような球形タンク１の支持構造は、地震によって個々の支持脚２、支持体にはたらく圧縮力もしくは引張力が小さくなり、支持脚２の座屈や分断、せん断や倒壊を防止することができるが、球殻部が大形化し重量が増加する場合には支持体１０の基礎部が確りしていないため大きな水平荷重に対しては耐久性が不十分である。

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、津波などにより支柱が座屈するのを防止し、タンクの倒壊による配管の損傷や火災発生などの二次被害を防止することができ、構造も簡単で工事施工が容易な球形タンクの倒壊防止構造及びそ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倒壊防止構造は、球形タンクの球殻体を支持する複数の基礎と該各基礎にそれぞれ設けた支柱より内側の前記球殻体の中心直下からその周辺位置に設けたコンクリート基礎と、このコンクリート基礎上面に鍔部で当接しアンカーボルトで固定して立設し、かつ前記球殻体と湾曲凹面形状の上端縁を固着することなく離隔状態に配置するか、または緩衝材を介装して離隔状態に配置した筒体受け部とで形成す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倒壊防止構造は、球形タンクの支柱より内側の球殻体の直下位置に設けたコンクリート基礎と、このコンクリート基礎外周壁面に下部周縁近傍を当接して立設し、かつ前記球殻体と上端縁を固着して支持する筒体支持部とで形成することを特徴とする。

請求項３の発明に係る球形タンクの倒壊防止構造の形成方法は、球形タンクの球殻体を支持する複数の基礎と該各基礎にそれぞれ設けた支柱より内側の前記球殻体の中心直下からその周辺位置にコンクリート基礎を設けるステップを有し、このコンクリート基礎の上面に、球形タンクの球殻体を支持する筒体受け部を、アンカーボルトで固定して立設し、かつこの筒体受け部を、前記球殻体と湾曲凹面形状の上端縁を固着することなく当接して支持するか、または離隔状態に配置するか、または緩衝材を介装して離隔状態に配置するステップとを有するか、或いは球形タンクの球殻体を支持する筒体支持部を、前記コンクリート基礎外周壁面に当接して立設し、かつこの筒体支持部を、前記球殻体と上端縁を固着して支持するステップとを有することを特徴とする。

請求項１の発明に係る球形タンクの倒壊防止構造は、球形タンクの球殻体を支持する複数の基礎と該各基礎にそれぞれ設けた支柱より内側の前記球殻体の中心直下からその周辺位置に設けたコンクリート基礎と、このコンクリート基礎上面に鍔部で当接しアンカーボルトで固定して立設し、かつ前記球殻体と湾曲凹面形状の上端縁を固着することなく離隔状態に配置するか、または緩衝材を介装して離隔状態に配置した筒体受け部とで形成するので、地震や強風などによる横揺れや津波の衝撃に対して球殻体が垂直動、水平動をしても変位を抑制し安定性が得られるため、制震機能が働いて荷重を支えることができる。
また、上記倒壊防止構造の筒体受け部を離隔状態に配置するか、或いは隙間に緩衝材を介装した構造とすることにより、液面揺動や支柱共振などの影響が減じられる。さらに、万一支柱が損傷したときには、球殻体の荷重を受止めることができる。
この筒体受け部は、上端部の受け板を球殻体に固着することなく配置するので、既設の球形タンク、使用中の球形タンクに対して、現地で球殻体に溶接することなく組立て設置することができる。

請求項２の発明に係る球形タンクの倒壊防止構造は、球形タンクの支柱より内側の球殻体の直下位置に設けたコンクリート基礎と、このコンクリート基礎外周壁面に下部周縁近傍を当接して立設し、かつ前記球殻体と上端縁を固着して支持する筒体支持部とで形成するので、球殻体の中心下方のコンクリート基礎と筒体支持部によって水平方向の変位を抑制されるため、地震による横揺れや津波の衝撃に強く、支柱への負担を軽減し制震機能が得られ、かつ球殻体に接続されている支柱や配管への負担を軽減することができる。

請求項３の発明に係る球形タンクの倒壊防止構造の形成方法は、球形タンクの球殻体を支持する複数の基礎と該各基礎にそれぞれ設けた支柱より内側の前記球殻体の中心直下からその周辺位置にコンクリート基礎を設けるステップを有し、このコンクリート基礎の上面に、球形タンクの球殻体を支持する筒体受け部を、アンカーボルトで固定して立設し、かつこの筒体受け部を、前記球殻体と湾曲凹面形状の上端縁を固着することなく当接して支持するか、または離隔状態に配置するか、または緩衝材を介装して離隔状態に配置するステップとを有するか、或いは球形タンクの球殻体を支持する筒体支持部を、前記コンクリート基礎外周壁面に当接して立設し、かつこの筒体支持部を、前記球殻体と上端縁を固着して支持するステップとを有するので、コンクリート基礎は工事施工が容易で、かつ筒体受け部或いは筒体支持部も構造が簡単で、その下端縁はコンクリート基礎の上面或いは外周壁面に固定し易く、かつその上端縁は球形タンクの球殻体への当接または離隔或いは固着が容易なため、施工性が良く、この方法によって構築した倒壊防止構造によって球形タンクの制震機能の向上を図ることができる。
この構築方法によれば、既設、使用中、新設の球形タンクを施工性良く補強し安定性を向上することができ、この構築方法によって得られる倒壊防止構造を設置した球形タンクは、地震や強風などによる横揺れや津波による衝撃に対して強いものとなる。
球殻体と筒体受け部の湾曲凹面形状の上端縁を固着することなく当接して配置する場合は、地震や強風などによる垂直動、水平動の双方の変位に対して制震機能が得られ、変動を抑制することができる球形タンクの倒壊防止構造を形成することが可能である。
球殻体と筒体受け部の上端縁を離隔状態に配置するか、或いは緩衝材を介装して離隔状態に配置する場合は、地震や強風などによる液面揺動や支柱共振などの影響を減じることができる球形タンクの倒壊防止構造を形成することが可能である。
また、球殻体と筒体支持部の上端縁を固着する場合は、地震による横揺れや津波の衝撃に対して球殻体が垂直動や水平動をした場合に制震機能を有し倒壊防止が図られ、かつ球殻体に接続されている支柱や配管への負担を軽減することができる球形タンクの倒壊防止構造を形成することが可能である。

第１実施形態に係る球形タンクの倒壊防止構造を示す説明図である。 図１の倒壊防止構造の要部を示す斜視説明図である。 変化例１を示す斜視説明図である。 変化例２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倒壊防止構造を示す説明図である。 図４の倒壊防止構造の要部を示す説明図である。 従来例１の球形タンクの脚部構造を示す説明図である。 従来例２の球形タンクの脚部構造を示す説明図である。 従来例３の球形タンクの支持構造を示す説明図である。 従来例４の球形タンクの支持構造を示す説明図である。

本発明の実施形態例について図１から図６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または付加、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き、ブレーシング等は省略した。また、この球形タンクの倒壊防止構造は、既設の球形タンクに形成する場合を示すが、新規な球形タンクに採用しても良い。

図１に示すように、球形タンク１の球殻体４は、基版２の複数の基礎３と、この基礎３上に設置された複数の支柱５とによって支持されている。
この発明による球形タンクの倒壊防止構造６は、円柱体形状のコンクリート基礎７と円筒形状の筒体受け部８とからなり、複数の基礎３と支柱５より内側、つまり球殻体４の中心下方の直下位置に設ける。

図２のように、倒壊防止構造６の筒体受け部８は、上端部に固着した凹面リング状の受け板８ａと下端部に固着した平板リング状の鍔部８ｂとから形成する。この筒体受け部８の下端部は、コンクリート基礎７の上面に鍔部８ｂを当接し、アンカーボルト１０で要所を固定して立設する。また、筒体受け部８の上端部は、受け板８ａを球殻体４に固着することなく接触状態に当接して支持するように形成する。

このように図２に示す事例は、コンクリート基礎７は球形タンクの重心を安定化させ、筒体受け部８により下方向への変位を小さくして座屈強度を向上させる。よって、球殻体４の中心直下位置に設けた倒壊防止構造６によって安定的に支持することができる。
また、筒体受け部８の上端部は、受け板８ａを球殻体４に固着することなく当接して支持することにより、双方の変位に対して制震機能が得られ、かつ必要以上の変動は抑制することができる。このように、強度と安定化の向上によって、地震や強風などによる横揺れや津波の衝撃に対して球殻体４が垂直動や水平動をしても変位を抑制しかつ吸収して安定性が得られ、制震機能が働いて荷重を支えて倒壊防止を図ることができる。
この筒体受け部８の上端部は、受け板８ａを球殻体４に固着することなく当接するので、既設の球形タンク、使用中の球形タンクに対しては、現地で溶接することなく組立て設置することができる。

図３に示す事例では、上記倒壊防止構造６の筒体受け部８の上端部は、受け板８ａを球殻体４に固着することなく隙間Ｌを設けて離隔状態に配置するように形成する。
この隙間Ｌには、図のＭのようにクッションやコーキングとなる緩衝材を介装するようにしても良い。
さらに、上記筒体受け部８は、図示はしないが一部又は全体に低降伏点鋼材を使用してもよい。このように低降伏点鋼材を使用することによって、地震等による球殻と支柱及び配管等の相互にかかる変位を拘束することなく吸収するため、支柱や配管等の破損を防止することが出来る。

このように図３に示す事例では、筒体受け部８の上端部の受け板８ａを球殻体４に固着することなく隙間Ｌを設けて離隔状態に配置するか、或いは隙間Ｌに緩衝材Ｍを介装することにより、液面揺動や支柱共振などの影響を減じることができる。そのため、支柱の損傷や配管の破損、火災発生など二次被害の予防が可能となる。また、万一支柱が損傷したときには、球殻体４の荷重を筒体受け部８で安全に受止めて倒壊防止を図ることができる。

図４は、上記筒体受け部８の変化例で、組枠構造の受け架台８Ａとしたものである。
この受け架台８Ａは、上端部水平リング状の円筒体と垂直な支柱材と傾斜材などを用いて組枠体に形成する。この組枠構造の受け架台８Ａは、上端部の水平リング部を球殻体４に固着することなく線接触させて設置する。
この受け架台８Ａは、水張試験時や支柱の補修時、建設工事の途中に、一時的に設置して使用することも出来る。この場合、受け架台８Ａは、普段は少し下げた状態に配置しておくか、或いは撤去しておいてもよい。

図５に示すように、球形タンク１の倒壊防止構造６は、上記複数の基礎３と支柱５より内側、つまり球殻体４の中心下方の直下位置に、高さを上げた円柱体形状のコンクリート基礎７を打設し、筒体受け部９の下部近傍はコンクリート基礎７の上部外周を囲んで固着することなく当接し、上端縁部は球殻体４に固着する円筒体形状の筒体支持部９を設けて形成する。

図６に示す事例は、上記倒壊防止構造６の筒体支持部９の下端部９ｂを、コンクリート基礎７の外周壁面に当接し、さらにアンカーボルト１０で固定して立設した場合を示す。また、筒体支持部９の上端部は、固着部９ａで球殻体４に固定して支持するように形成する。
さらに、上記筒体支持部９には、図示はしないが筒体部の一部又は全体に低降伏点鋼材を使用してもよい。このように低降伏点鋼材を使用することにより、地震等による球殻と支柱及び配管等の相互にかかる変位を拘束することなく吸収するため、支柱や配管等の破損を防止することができる。

このように、図５及び図６に示す倒壊防止構造６は、球殻体４の中心下部のコンクリート基礎７に筒体支持部９の下端部９ｂを当接し、或いは固定して水平方向の移動を抑制するようにしているため、地震による横揺れや津波の衝撃に対して球殻体４が垂直動や水平動をしても制震機能を有し倒壊防止が図られ、かつ球殻体４に接続されている支柱や配管への負担を軽減することができる。

球形タンク１の倒壊防止構造６を形成する場合は、球形タンク１の球殻体４を支持する複数の基礎３と該各基礎３にそれぞれ設けた支柱５より内側の球殻体４の中心直下からその周辺位置にコンクリート基礎７を設けるステップと、このコンクリート基礎７の上面に、球殻体４を支持する筒体受け部８を、アンカーボルト１０で固定して立設し、かつこの筒体受け部８を、前記球殻体４と上端縁を固着することなく当接して支持するか、または離隔して配置するか、または緩衝材Ｍを介装して離隔状態に配置するステップとを有するか、或いは前記コンクリート基礎７の上面に、球殻体４を支持する受け架台８Ａを、当接して立設し、かつこの受け架台８Ａを、前記球殻体４と上端部の水平リング部を固着することなく線接触させて設置するステップとを有するか、或いは前記コンクリート基礎７の外周壁面に、球殻体４を支持する筒体支持部９を、当接して立設し、かつこの筒体支持部９を、前記球殻体４と上端縁を固着して支持するステップとを有する。

このように、球形タンクの倒壊防止構造６の形成は、筒体受け部８や筒体支持部９の構造が簡単で、筒体受け部８のコンクリート基礎７の上面への設置或いは筒体支持部９の外周壁面への設置が容易で、かつ筒体受け部８の上端縁は球形タンク１の球殻体４との当接、離隔の施工性が良く、筒体支持部９の上端縁は球形タンク１の球殻体４への固着の施工性が良い。
よって、この構築方法によって得られる球形タンク１の倒壊防止構造は、既設の球形タンク１を施工性良く補強し安定性を向上し、かつ制震機能の向上を図ることができ、地震や強風などによる横揺れや津波による衝撃に対して強いものとなる。

本願発明の球形タンクの倒壊防止構造６は、荷重支持と横揺れ対策を備え、移動防止が図られているため、殊に海岸近辺における津波、台風による川の氾濫、大雨時の増水などに対しても被害を受けることがない。

上記球形タンクの倒壊防止構造は、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など、既設の球形タンクのみならず、制震機能の向上や津波対策、強風対策などが望まれる新規の球形タンク、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。

１ 球形タンク
２ 基版
３ 基礎
４ 球殻体
５ 支柱
６ 倒壊防止構造
７ コンクリート基礎
８ 筒体受け部
８ａ 受け板
８ｂ 鍔部
８Ａ 仮設受け架台
９ 筒体支持部
９ａ 固着部
９ｂ 下端部
１０ アンカーボルト

Claims (3)

1. 球形タンクの球殻体を支持する複数の基礎と該各基礎にそれぞれ設けた支柱より内側の前記球殻体の中心直下からその周辺位置に設けたコンクリート基礎と、このコンクリート基礎上面に鍔部で当接しアンカーボルトで固定して立設し、かつ前記球殻体と湾曲凹面形状の上端縁を固着することなく離隔状態に配置するか、または緩衝材を介装して離隔状態に配置した筒体受け部とで形成することを特徴とする球形タンクの倒壊防止構造。
2. 球形タンクの支柱より内側の球殻体の直下位置に設けたコンクリート基礎と、このコンクリート基礎外周壁面に下部周縁近傍を当接して立設し、かつ前記球殻体と上端縁を固着して支持する筒体支持部とで形成することを特徴とする球形タンクの倒壊防止構造。
3. 球形タンクの球殻体を支持する複数の基礎と該各基礎にそれぞれ設けた支柱より内側の前記球殻体の中心直下からその周辺位置にコンクリート基礎を設けるステップを有し、
   このコンクリート基礎の上面に、球形タンクの球殻体を支持する筒体受け部を、アンカーボルトで固定して立設し、かつこの筒体受け部を、前記球殻体と湾曲凹面形状の上端縁を固着することなく当接して支持するか、または離隔状態に配置するか、または緩衝材を介装して離隔状態に配置するステップとを有するか、
   或いは球形タンクの球殻体を支持する筒体支持部を、前記コンクリート基礎外周壁面に当接して立設し、かつこの筒体支持部を、前記球殻体と上端縁を固着して支持するステップとを有する
   ことを特徴とする球形タンクの倒壊防止構造の形成方法。
   

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