JP6901956B2 - コンクリート構造物 - Google Patents

Description

本発明は、ハンチを有するコンクリート構造物に関する。

LNG（液化天然ガス）やLPG（液化石油ガス）等の低温液化ガスを貯留する設備として地下タンクがある。近年の地下タンクは、山留である地中連続壁の内側を掘削した後、図９に示すように地中連続壁９の内側に鉄筋コンクリート製の底版５および側壁７からなるタンク躯体を構築し、その上に鋼製屋根８を設けるのが一般的である。図示は省略するが、タンク躯体の内面では断熱材を介してメンブレンが設けられる。また底版５の下方では砕石等による集水層４が設けられる。

底版５と側壁７は、ピン結合やスライド結合を行う場合もあるが、最近では底版５と側壁７を連結一体化して剛結合とすることが多い。これは止水面での有利さおよび底版５と側壁７の間の支承構造が不要になることによる。このような構造形式の場合、底版５と側壁７のコーナー部にハンチ６を設けるのが一般的である。

ハンチ６のコンクリートは、底版５のコンクリート打設後に側壁７の下部と一体的に打設される。ハンチ６はタンク周方向に連続するように側壁７の内面に沿って延設され、ハンチ６内ではタンク周方向の鉄筋（不図示）も埋設される。

ハンチ６を設ける目的は、底版５のスパンを小さくすることで底版５の曲げモーメントやせん断力を小さくし、底版厚を最小化して底版５の鉄筋量を低減することにある。また、ハンチ６により側壁下部の部材厚が大きくなることで、側壁下部に発生する鉛直面内の曲げモーメントやせん断力に抵抗させることができる。

ハンチ６の大きさは底版５と側壁７の厚さから設計的に決められるが、容量20万KLクラスの剛結合形式の地下タンクの場合では、高さおよびタンク径方向（図９の左右方向に対応する）の長さが3m程度と比較的大きなものとなる。

特開2001-073396号公報

ハンチを含めた側壁下部（側壁と底版との接続部分）のコンクリートには、温度低下によってひび割れが発生する問題があり、これを防ぐために多大なコストを要している。

例えば打設当初のコンクリートは硬化熱（水和熱）により高温となっているが、その後温度が低下し常温となる。側壁下部のコンクリートは底版と一体化していることから、コンクリートの温度が低下する際のタンク周方向の温度収縮に伴って引張力が発生し、鉛直方向のひび割れが発生する。側壁下部のコンクリートはハンチを含めると厚さ5m以上のマスコンクリートになっており、このようなひび割れが発生し易い。そのため、コンクリートの材料の工夫、打設時のコンクリートの温度の低減、ひび割れ幅抑制のための補強筋など、コストを要する対策が必要となる。

また、タンクの稼働時、タンク躯体の内面の温度は低温液化ガスによって常温から大きく低下する。このように温度が低下する際にも、上記と同様、ハンチを含めた側壁下部のコンクリートにはひび割れが発生し易い。そのため多くの鉄筋をタンク周方向に配置することで、ひび割れ幅の最大値を許容値以下とするといった対策が必要になる。また大きなハンチを設けると側壁とハンチの合計厚が大きくなり、タンク周方向の引張力が増加することから大量の鉄筋が必要となる。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、コストを低減できるコンクリート構造物を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための本発明は、筒状構造体を含むコンクリート構造物であって、前記筒状構造体の内面に沿って延びるようにハンチが延設され、前記ハンチが、スリットによって前記ハンチの延設方向に分割され、当該スリットは前記筒状構造体と前記ハンチのうち前記ハンチのみで設けられることを特徴とするコンクリート構造物である。

本発明では、筒状構造体の内面に沿って延びるように設けられたハンチにおいて、当該ハンチを延設方向に分割するスリットを設けることで、温度低下に伴ってハンチを含む筒状構造体の壁部に生じる引張力が小さくなる。そのため、鉄筋量を減らすことができるなど、コストを低減できる。

例えば、前記コンクリート構造物は、前記筒状構造体と前記筒状構造体の内部を塞ぐ蓋状構造体を有し、前記ハンチは、前記筒状構造体と前記蓋状構造体のコーナー部において、前記筒状構造体の周方向に延びるように延設され、前記スリットは、前記ハンチを前記筒状構造体の周方向に分割する。
このように、筒状構造体と蓋状構造体のコーナー部で筒状構造体の周方向に設けられたハンチにおいて、当該ハンチを周方向に分割するスリットを設けることで、温度低下に伴ってハンチを含む筒状構造体の蓋状構造体との接続部分に生じる引張力が小さくなり、コストを低減できる。

前記筒状構造体は例えば地下タンクの躯体の側壁であり、前記蓋状構造体は、前記側壁と剛結された底版である。
本発明は、底版と側壁のコーナー部に上記のスリット付ハンチを設けることで、温度低下に伴うひび割れが特に問題となる剛結合形式の地下タンクに好適に適用することができる。

あるいは、前記筒状構造体は、内面が略多角形状であり、前記ハンチは、前記内面のコーナー部において、前記筒状構造体の軸方向に延びるように延設され、前記スリットは、前記ハンチを前記筒状構造体の軸方向に分割する。
このように、ボックスカルバートなどの多角形状の筒状構造体の内面のコーナー部で筒状構造体の軸方向に設けられたハンチにおいて、当該ハンチを軸方向に分割するスリットを設けることでも、温度低下に伴ってハンチを含む部材接続部分に生じる引張力が小さくなり、コストを低減できる。

前記スリットにスリット材が配置されることが望ましい。
本発明では、コンクリート打設時にスリット材によりスリットを好適に形成することができ、またコンクリート打設後にはスリット材によってスリットを確保できる。

前記スリット材が、埋設型枠に取付けて配置されることが望ましい。あるいは、前記スリット材がハンチに埋設された前記スリット材の面方向の鉄筋に取付けて配置されてもよい。
スリット材は、埋設型枠やスリット材の面方向の鉄筋に取付けることで、コンクリート打設時にスリット材が変形するのを防止できる。

本発明により、コストを低減できるコンクリート構造物を提供することができる。

地下タンク１を示す図。 タンク躯体の内部を示す図。 ハンチ６ａを示す図。 ハンチ６ａの構築方法を示す図。 側壁下部の温度分布Ａを示す図。 タンク躯体の内部を示す図。 ハンチ６ｂを示す図。 ボックスカルバート１０を示す図。 地下タンクを示す図。

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態に係るコンクリート構造物である地下タンク１を示す図である。地下タンク１は地盤に設けられ、貯留物としてLNGやLPG等の（極）低温の液化ガス（低温液体）をタンク内に貯留する。

地下タンク１は、図９の例と同様、山留である地中連続壁９の内側を掘削した後、鉄筋コンクリート製の底版５および側壁７によるタンク躯体を地中連続壁９の内側に構築し、その上に鋼製屋根８を設けて構成される。特に図示しないが、タンク躯体の内面には断熱材が設けられ、さらにその内側にメンブレンも設けられる。なお、「内」とはタンク躯体の中心に近い方をいうものとし、「外」とはその反対側をいうものとする。

側壁７は底版５の上に形成される筒状構造体であり、タンクの内部を囲むように円筒状に設けられる。底版５は当該内部を塞ぐように設けられる蓋状構造体である。底版５と側壁７は現場打ちのコンクリートにより形成され、一体化（剛結合）される。地中連続壁９は、側壁７の外側の地盤中に筒状に設けられる。底版５の下方には砕石等による集水層４も設けられる。

側壁７の内部において、側壁７と底版５のコーナー部にはハンチ６ａが設けられる。ハンチ６ａは側壁７の下部の拡幅部分であり、下に行くにつれ内側に拡がるように傾斜して形成される。ハンチ６ａは側壁７および底版５と一体に設けられる。ハンチ６ａの寸法は従来の地下タンクと同様であり、例えば高さおよびタンク径方向（図１の左右方向に対応する）の長さを3mとする。当該長さは側壁７の厚さと同程度である。

図２に示すように、ハンチ６ａは側壁７の内面でタンク周方向に沿って延びるように延設されるが、ハンチ６ａにはタンク周方向に所定間隔でスリット６０が設けられ、ハンチ６ａがスリット６０によってタンク周方向（ハンチ６ａの延設方向）に分割される。上記の間隔は例えば2〜3m間隔とし、ハンチ６ａの上記の高さと長さの寸法以下とする。スリット６０は鉛直方向に設けられ、側壁７の内面と底版５の上面に対し直交する。スリット６０の幅は上記の間隔より小さく、例えば10〜20mm程度とする。

スリット６０には板状のスリット材６１が配置され、スリット６０がスリット材６１で埋められる。スリット材６１の材質は特に限定されないが、合板等の木板の他、硬質ゴム板、ポリウレタンフォームなどの弾性体を用いることができる。

スリット材６１は板状の埋設型枠６２に取付けて設置される。埋設型枠６２は、ハンチ６ａのコンクリートの打設時の埋設型枠であり、鉛直方向に配置される。埋設型枠６２の材質も特に限定されず、例えばコンクリート板等を用いることができる。

図３（ａ）はスリット材６１（スリット６０）のタンク径方向の断面を示す図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の線ａ−ａに沿った断面である。図に示すように、ハンチ６ａにはタンク周方向（図３（ｂ）の左右方向に対応する）の鉄筋６３が埋設されており、この鉄筋６３はスリット材６１および埋設型枠６２を貫通している。

ハンチ６ａの形成時は、図４（ａ）に示すように埋設型枠６２にスリット材６１を貼着するなどして取り付け、タンク周方向の鉄筋６３をスリット材６１と埋設型枠６２の孔に貫通させて配筋した後、図４（ｂ）に示すようにハンチ６ａ（および側壁７の下部）のコンクリートを打設する。

以上説明したように、本実施形態では、側壁７と底版５のコーナー部でタンク周方向に設けられたハンチ６ａにおいて、当該ハンチ６ａを周方向に分割するスリット６０を設けることで、コンクリートの打設後の温度低下に伴う温度収縮がスリット６０の目開きによって吸収され、ハンチ６ａを含む側壁下部（側壁７と底版５の接続部分）に生じる引張力が小さくなる。

スリット６０を設けることは、タンク稼働時の温度低下に対しても有効である。図５はタンク稼働時のハンチを含めた側壁下部の温度分布の例であり、図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ横軸をタンク内面（メンブレンの内面）からの距離、縦軸を温度とし、タンク稼働時の側壁下部のコンクリートの温度分布Ａを示したものである。

図９のようにハンチ６が連続している場合には、建設時のタンク躯体の初期温度Ｂ（図の例では16℃）からの低下幅とハンチ６ａも加えた側壁下部の厚さに応じて、図５（ａ）の網掛け部分Ｄ１に示す面積に比例した引張力が側壁下部に加わるが、本実施形態では、スリット６０の部分での側壁下部の引張力が図５（ｂ）の網掛け部分Ｄ２に示す面積に比例した値になり、引張力は大きく低減される。また前記と同様、スリット６０の目開きによって温度収縮を吸収することもできる。

ハンチ６ａの鉄筋はスリット６０間のコンクリートのひび割れ防止のみを考慮した幅止め筋とすればよいので、鉄筋の径を小さくしたり、鉄筋の本数を減らしたりすることができ、結果、側壁下部全体の鉄筋量を減らすことにつながりコストを低減することができる。

一方、スリット６０以外の箇所ではハンチ６ａが底版５と側壁７のコーナー部で鉛直方向に設けられるので、ハンチ６ａによって底版５のスパンを低減できるというメリットを確保できる。また、側壁下部の鉛直面内の曲げモーメント、せん断力に対してもハンチ６ａが有効に作用し、従来通り鉄筋、コンクリートの応力度を緩和することができる。

また本実施形態では、コンクリート打設時にスリット材６１によってスリット６０を好適に形成でき、またコンクリート打設後にはスリット材６１によりスリット６０を確保できる。スリット材６１は埋設型枠６２に取付けることで、コンクリート打設時にスリット材６１が変形するのを防止できる。

しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば本実施形態は剛結合形式の地下タンクの例であり、これによりタンク躯体のハンチ６ａを含めた側壁下部の鉄筋量を低減でき、低コストとできるが、本実施形態のスリット付ハンチ６ａは、筒状構造体とその内側部分を塞ぐ蓋状構造体であればそのコーナー部に同様に適用できる。ハンチ６ａの寸法やスリット６０の幅等も特に限定されない。本実施形態ではハンチ６ａの前記した高さと長さが同じ寸法であるが、これに限ることは無く、異なる寸法であっても同様の効果を得ることができる。これは後述の実施形態においても同様である。

また、タンク周方向の鉄筋６３はスリット６０を貫通していなくてもよく、側壁下部の引張力の低減という観点では貫通している場合よりも若干効果的である。なお、本実施形態のようにスリット６０を鉄筋６３が貫通している場合、スリット６０の目開きに伴う引張がスリット６０の位置にある鉄筋６３に作用するが、目開きはそれほど大きくない(1〜2mm程度)ので鉄筋６３の破断の心配はない。

以下、本発明の別の例を第２、第３の実施形態として説明する。第２、第３の実施形態は第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、同様の構成については図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。

［第２の実施形態］
図６は第２の実施形態に係るコンクリート構造物である地下タンクのタンク躯体を図２と同様に示す図である。図６に示すように、本実施形態はハンチ６ｂに埋設型枠６２が配置されない点で第１の実施形態と異なる。

図７（ａ）はスリット材６１（スリット６０）のタンク径方向の断面を示す図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の線ｂ−ｂに沿った断面である。図に示すように、スリット材６１の片側には褄部鉄筋６４が配置され、スリット材６１は褄部鉄筋６４に取付けて設置される。褄部鉄筋６４は、スリット材６１の面方向に沿ってハンチ６ｂのコンクリート内に埋設される。褄部鉄筋６４は側壁７や底版５の内部に突出し、一部は側壁７や底版５内の鉄筋（不図示）と連続する。なお、このような褄部鉄筋６４は第１の実施形態のハンチ６ａでもスリット６０間のコンクリートに埋設されている。

ハンチ６ｂにはタンク周方向（図７（ｂ）の左右方向に対応する）の鉄筋６５が埋設されるが、この鉄筋６５はスリット材６１の両側で切断され、スリット材６１（スリット６０）を貫通せず不連続になっている。ただし、鉄筋６５がスリット材６１を貫通してもよい。ハンチ６ｂの形成方法は、褄部鉄筋６４にスリット材６１を取付ける以外は第１の実施形態と略同様である。

本実施形態でも、第１の実施形態と同様、ハンチ６ａをタンク周方向に分割するスリット６０を設けることで、温度低下に伴って側壁下部に加わる引張力が小さくなり、鉄筋量を減らすことができるなど、コストを低減できる。スリット材６１は褄部鉄筋６４に取付けることで、コンクリート打設時にスリット材６１が変形するのを防止できる。

［第３の実施形態］
図８は本発明の第３の実施形態に係るコンクリート構造物であるボックスカルバート１０を示す図である。ボックスカルバート１０は、底版１５、側壁１７および頂版１８を有する鉄筋コンクリート製の筒状構造体であり、内面が略四角形状である。底版１５、側壁１７および頂版１８は現場打ちのコンクリートにより形成され、一体化（剛結合）される。

本実施形態では、ボックスカルバート１０の内面において、底版１５と両側壁１７のコーナー部、および両側壁１７と頂版１８のコーナー部においてハンチ１６が設けられる。ハンチ１６は底版１５、側壁１７および頂版１８と一体に形成される。ハンチ１６の寸法は前記の地下タンクよりは小さく、高さが1m、ボックスカルバート１０の軸方向と直交する水平方向の長さが1m程度となる。

ハンチ１６は、ボックスカルバート１０の軸方向に沿って延びるようにボックスカルバート１０の内面に延設されるが、第１、第２の実施形態と同様のスリット６０によって軸方向に分割される。スリット６０の間隔は例えば1m以下とし、上記の高さ、長さ以下とする。スリット６０にはスリット材６１が配置される。

本実施形態でも、ハンチ６ｂをボックスカルバート１０の軸方向に分割するスリット６０を設けることで、コンクリートの打設後の温度低下に伴ってハンチ６ｂを含む底版１５と側壁１７の接続部分、および側壁１７と頂版１８の接続部分に生じるボックスカルバート１０の軸方向の引張力が小さくなり、鉄筋量を減らすことができるなど、コストを低減できる。

なお、本実施形態ではスリット材６１を埋設型枠６２に取付けているが、第２の実施形態と同様、埋設型枠６２を省略し、スリット材６１をハンチ１６内の褄部鉄筋６４に取付けて配置してもよい。また、本実施形態のスリット付ハンチ１６は、内面が略四角形状のボックスカルバート１０に限らず、内面が略多角形状の筒状構造体であればそのコーナー部に同様に設けることができる。

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１：地下タンク
４：集水層
５、１５：底版
６、６ａ、６ｂ、１６：ハンチ
７、１７：側壁
８：鋼製屋根
９：地中連続壁
１０：ボックスカルバート
１８：頂版
６０：スリット
６１：スリット材
６２：埋設型枠
６３、６５：鉄筋
６４：褄部鉄筋

Claims (7)

1. 筒状構造体を含むコンクリート構造物であって、
   前記筒状構造体の内面に沿って延びるようにハンチが延設され、
   前記ハンチが、スリットによって前記ハンチの延設方向に分割され、当該スリットは前記筒状構造体と前記ハンチのうち前記ハンチのみで設けられることを特徴とするコンクリート構造物。
2. 前記コンクリート構造物は、前記筒状構造体と前記筒状構造体の内部を塞ぐ蓋状構造体を有し、
   前記ハンチは、前記筒状構造体と前記蓋状構造体のコーナー部において、前記筒状構造体の周方向に延びるように延設され、
   前記スリットは、前記ハンチを前記筒状構造体の周方向に分割することを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物。
3. 前記筒状構造体は地下タンクの躯体の側壁であり、
   前記蓋状構造体は前記側壁と剛結された底版であることを特徴とする請求項２記載のコンクリート構造物。
4. 前記筒状構造体は、内面が略多角形状であり、
   前記ハンチは、前記内面のコーナー部において、前記筒状構造体の軸方向に延びるように延設され、
   前記スリットは、前記ハンチを前記筒状構造体の軸方向に分割することを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物。
5. 前記スリットにスリット材が配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のコンクリート構造物。
6. 前記スリット材が、埋設型枠に取付けて配置されたことを特徴とする請求項５記載のコンクリート構造物。
7. 前記スリット材が、前記ハンチに埋設された前記スリット材の面方向の鉄筋に取付けて配置されたことを特徴とする請求項５記載のコンクリート構造物。

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