JP6930208B2 - プレストレストコンクリート構造物 - Google Patents

Description

本発明は、プレストレストコンクリート構造物に関する。

従来から、ＬＮＧ（液化天然ガス）やＬＰＧ（液化石油ガス）などを貯蔵する地上式貯槽は、貯蔵物の万一の漏洩に対処するために内槽の外側に防液堤を構築している。そして防液堤には、貯蔵物が漏洩した時に大きな液圧が当該防液堤に作用することを想定して、漏洩した貯蔵物を確実に防液堤内に保持するため、当該防液堤の躯体コンクリートには円周方向のプレストレスを導入され、特に上記液圧大きく作用する防液堤の下部には、より密に円周方向のプレストレスが導入されている。

しかし、貯蔵物の漏洩が発生していない通常時においては、漏洩した貯蔵物の液圧は防液堤に作用していないため、上記円周方向に導入されたプレストレスにより、特に底版に拘束されている防液堤の下部には、常に大きな鉛直曲げモーメントが作用しており、このような大きな鉛直曲げモーメントに起因して防液堤の躯体コンクリートにひび割れが生じる可能性がある。そこで、このようなひび割れを防止するために、従来より、防液堤の鉛直方向にもプレストレスを導入し、特に大きな鉛直曲げモーメントが作用する防液堤の下部には、より密に鉛直方向のプレストレスを導入して、防液堤に生じるひび割れの抑制を図っていた。

上記のような技術的な背景のもと、例えば、特許文献１には図９（ａ）に示されるように、防液堤の側壁１００内に、円周方向の緊張材であるＰＣ鋼材５００と、鉛直方向の緊張材であるＰＣ鋼材４００とを配設し、さらに、大きな鉛直曲げモーメントの作用を受ける側壁１００の下部には、鉛直方向の緊張材であるＰＣ鋼材３００を配設し、増厚部分２００と側壁１００とを現場打ちコンクリートによって構築して、側壁１００の下部に生じる過大な曲げモーメントを低減するようにした発明が記載されている。

また、特許文献２には、図９（ｂ）に示されるように、防液堤の側壁１００内に、円周方向の緊張材であるＰＣ鋼材５００と、鉛直方向の緊張材であるＰＣ鋼材４００とを配設し、さらに、大きな鉛直曲げモーメントが生じる側壁１００の下部には、略鉛直方向の緊張材であるＰＣ鋼材３００と、円周方向の緊張材であるＰＣ鋼材５１０とを配設し、テーパー状増厚部２００と側壁１００とを現場打ちコンクリートによって構築して、側壁１００の下部に生じる過大な曲げモーメントを低減するようにした発明が記載されている。

また、前記特許文献１および前記特許文献２に記載されているような変厚断面を有する防液堤では、上記増厚部分２００や上記テーパー状増厚部２００に対応して型枠の設置およびコンクリートの現場打ち作業の工程が煩雑となって工期の長期化の要因となることから、図９（ｃ）に示されるように、防液堤を一定の厚さで構築することも従来行われていた。

さらに、特許文献３には、複数のプレキャストブロックを積み上げ、防液堤自体を全てプレキャストブロックにて構築する発明が記載されており、プレキャストブロックを側壁下部の底版と剛結して設置し、当該底版と剛結して設置された側壁下部のプレキャストブロックの上方に、さらに防液堤の側壁を構成するプレキャストブロックを複数積み上げ、円周方向および鉛直方向にプレストレスが導入される防液堤の構築方法が記載されている。

特開２００６−０８３５７２号公報 特開２００５−３５００９２号公報 特開２０１６−１２５３１７号公報

従来の防液堤の構築方法は上記したとおりであるが、上記従来の防液堤の構築方法は種々の課題を抱えている。例えば、上記引用文献１および引用文献２に記載された防液堤の構築方法では、現場打ちコンクリートによって構築される段状又はテーパー状の増厚部を有しており、このような変厚断面を現場打ちコンクリートによって構築するとなると、型枠の設置作業や躯体コンクリートの打設作業等が煩雑となり、工期に影響を及ぼすこととなる。また、当然のことながら、上記増厚部は現場打ちコンクリートによって構築されるので、後の工程においてプレストレスの導入作業が必要となる。さらに、変厚断面を有する躯体を現場打ちコンクリートによって構築する場合、剛性の違いに起因するコンクリート打設時の温度ひび割れにも注意が必要となる。

また、前述した、防液堤下部から上部まで、一定の壁厚とする従来の構築方法にあっては、変厚断面とならないので、型枠の設置作業や躯体コンクリートの打設作業が非常にシンプルとなり、大きく工程を短縮することが可能となる一方、防液堤の上方においては構造的に過剰な壁厚となってしまうため、コンクリート材料のロスが非常に大きくなるという問題がある。

また、上記引用文献３に記載された防液堤の構築方法にあっては、防液堤下部から上部まで複数のプレキャストブロックを積み上げて防液堤を構築しているため、非常に多くのプレキャストブロックの継ぎ目が生じてしまい、特に、ＬＮＧ（液化天然ガス）やＬＰＧ（液化石油ガス）などの危険物を貯留する貯留槽の防液堤は極めて高い液密性や気密性が要求されることから、その継ぎ目の処理作業には非常に多くの作業期間が必要となる。

そこで、本願発明は、従来のプレストレストコンクリート構造物に比べて大幅に工期の短縮を可能にするとともに、高い液密性および気密性を有するプレストレストコンクリート構造物を提供することを目的とする。

（１）少なくとも底版（基礎版２０）と当該底版上に立設される壁体（防液堤１０）とを有する略円筒状のプレストレストコンクリート構造物であって、前記壁体は、略一定の厚さにて前記底版上に現場打ちコンクリートにより構築される側壁（側壁５）と、当該側壁の外周下部において当該側壁と前記底版とに剛結される複数のプレキャスト部材（プレキャストブロック１）と、を有し、前記側壁および前記複数のプレキャスト部材にはプレストレスが導入されていることを特徴とするプレストレストコンクリート構造物。

上記（１）の構成によれば、少なくとも底版（基礎版２０）と当該底版上に立設される壁体（防液堤１０）とを有する略円筒状のプレストレストコンクリート構造物において、前記壁体の側壁（側壁５）部分を略一定の厚さで前記底版上に現場打ちコンクリートにより構築し、前記側壁（側壁５）部分に導入されるプレストレスによって当該側壁（側壁５）の下部に生じる大きな曲げモーメントに対抗するための複数のプレキャスト部材（プレキャストブロック１）が、当該側壁と前記底版とに剛結されるように当該側壁の外周下部に設置されている。したがって、側壁（側壁５）の下部に生じる大きな曲げモーメントに対抗するために当該側壁（側壁５）下部の増厚部分（拡幅部１１）が、プレキャスト部材（プレキャストブロック１）で構成されているので、当該増厚部分（拡幅部１１）における型枠の設置作業や現場打ちコンクリートの打設作業の必要がなく、大幅に工期を短縮することが可能となる。またこれにより、側壁（側壁５）の厚さを略一定にして構築することができるとともに、プレキャスト部材（プレキャストブロック１）の側壁（側壁５）側の面を型枠代わりに利用することができることから、側壁（側壁５）の型枠設置作業の煩雑さを従来よりも大幅に減らすことが可能となる。また、現場打ちコンクリートによって打設される側壁（側壁５）が従来のように変厚断面とはならずに、略一定の厚さで構築されることから、コンクリート打設時の温度ひび割れを抑制することが可能となる。

（２）前記複数のプレキャスト部材（プレキャストブロック１）は前記側壁（側壁５）の円周方向にそれぞれ離間して配置されている上記（１）に記載のプレストレストコンクリート構造物。

上記（２）の構成によれば、前記複数のプレキャスト部材（プレキャストブロック１）が前記側壁（側壁５）の円周方向にそれぞれ離間して配置されている。すなわち、本発明のプレキャスト部材（プレキャストブロック１）は、前記側壁（側壁５）の下部に作用する大きな鉛直曲げモーメントに対抗するものであるため、必ずしも円周方向に設置されたプレキャスト部材１を連結して一体的な構造とする必要性はない。したがって、設計上必要な箇所に必要な数のプレキャスト部材（プレキャストブロック１）を設置すればよいので、拡幅部１１におけるプレキャスト部材（プレキャストブロック１）の設置作業を省力化して更なる工期の短縮を図ることが可能となる。

（３）前記側壁（側壁５）には円周方向および鉛直方向にプレストレスが導入され、前記プレキャスト部材（プレキャストブロック１）には前記側壁（側壁５）と前記底版（基礎版２０）とに剛結される前に予め鉛直方向にプレストレスが導入されている上記（１）または（２）に記載のプレストレストコンクリート構造物。

上記（３）の構成によれば、前記側壁（側壁５）には円周方向および鉛直方向にプレストレスが導入され、前記プレキャスト部材（プレキャストブロック１）には前記側壁（側壁５）と前記底版（基礎版２０）とに剛結される前に予め鉛直方向にプレストレスが導入されている。したがって、前記側壁（側壁５）の下部に作用する大きな鉛直曲げモーメントに対抗するために設置されているプレキャスト部材（プレキャストブロック１）には、当該プレキャスト部材（プレキャストブロック１）の製造段階で予め鉛直方向のプレストレスが導入されているので、施工現場でのプレストレスの導入作業が必要なく、更なる工期の短縮が可能となる。

（４）前記側壁（側壁５）には円周方向および鉛直方向にプレストレスが導入され、前記プレキャスト部材（プレキャストブロック１）には前記側壁（側壁５）と前記底版（基礎版２０）とに剛結される前に予め鉛直方向にプレストレスが導入されるとともに前記側壁（側壁５）と前記底版（基礎版２０）とに剛結された後において円周方向にプレストレスが導入されている上記（１）または（２）に記載のプレストレストコンクリート構造物。

上記（４）の構成によれば、前記側壁（側壁５）には円周方向および鉛直方向にプレストレスが導入され、前記プレキャスト部材（プレキャストブロック１）には前記側壁（側壁５）と前記底版（基礎版２０）とに剛結される前に予め鉛直方向にプレストレスが導入されるとともに前記側壁（側壁５）と前記底版（基礎版２０）とに剛結された後において円周方向にプレストレスが導入されている。したがって、壁体（防液堤１０）の下部に作用する大きな鉛直曲げモーメントに対抗するために設置されているプレキャスト部材（プレキャストブロック１）には、当該プレキャスト部材（プレキャストブロック１）の製造段階で予め鉛直方向のプレストレスが導入されているので、施工現場でのプレストレスの導入作業が必要なく、更なる工期の短縮が可能となる。さらに、プレキャスト部材（プレキャストブロック１）には製造段階において横方向にシース管が配設されており、複数の前記プレキャスト部材（プレキャストブロック１）が設置されて前記側壁（側壁５）と前記底版（基礎版２０）とに剛結された後、当該シース管にＰＣ鋼材が円周方向に挿入されてプレストレスが導入されるので、設置されたプレキャスト部材（プレキャストブロック１）の内周面全体によって前記側壁（側壁５）を内側に押すことができる。このような構成により、前記側壁（側壁５）に、より堅固にプレストレスを導入することが可能となる。

本発明における、プレストレストコンクリート構造物の一例を示す模式断面図である。 本発明における、壁体の側壁およびプレキャスト部材の一例を示す模式断面図である。 本発明における、プレキャスト部材のＰＣ鋼材の配置態様の一例を示す図である。 本発明における、プレキャスト部材の設置態様の一例を示す図である。 本発明における、プレストレストコンクリート構造物の施工手順の一例を示す図である。 本発明における、プレストレストコンクリート構造物の平断面図の一例である。 本発明の第２実施例における、壁体の側壁およびプレキャスト部材の一例を示す模式断面図である。 本発明の第２実施例における、プレストレストコンクリート構造物の平断面図の一例である。 従来技術を説明するための、プレストレストコンクリート構造物の模式断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明のプレストレストコンクリート構造物について、防液堤１０を実施例として説明する。

本発明のプレストレストコンクリート構造物の一例として、図１には防液堤１０の全体模式断面図が示されている。防液堤１０の内部には、ＬＮＧ（液化天然ガス）やＬＰＧ（液化石油ガス）などの液体を貯留する貯留槽５０が設けられ、防液堤１０は基礎版２０上に設けられ、当該基礎版２０は、地盤の許容支持力に応じて基礎杭上に設けてもよいし、直接基礎として構成されていてもよい。また、防液堤１０は、鉛直方向に変厚断面で構成され、防液堤１０上部の壁厚の薄い部分を一般部１２とし、防液堤１０下部の壁厚の厚い部分を拡幅部１１として構成されている。

図２には防液堤１０下部の模式断面図が示されている。図示されているように、拡幅部１１の外側にはプレキャストブロック１が設置されている。また、プレキャストブロック１は基礎版２０に剛結されており、図２（ａ）に図示される例では、プレキャストブロック１の下方に設置された水平方向および鉛直方向の定着用鉄筋３により、最小限の埋め込み深さで当該基礎版２０と剛結するように構成されている。

なお、上記のような態様に限定されるものではなく、図２（ｂ）に示されるように、プレキャストブロック１を、当該プレキャストブロック１に加わる水平方向の力に対して、支点反力の耐力を確保できる深さまで基礎版２０に埋め込んで設置するようにして剛結してもよい。このように、プレキャストブロック１と基礎版２０とが剛結されることにより、現場打ちコンクリートによって構築される側壁５に対する鉛直方向のひび割れ抵抗性の向上を図ることができる。

また、プレキャストブロック１は防液堤１０の内側方向にジベル筋４が複数設けられており、当該プレキャストブロック１の内側に現場打ちコンクリートによって構築される側壁５と構造的に一体化を図ることが可能である。このようにして、プレキャストブロック１が側壁５に作用する大きな鉛直曲げモーメントに対して対抗するように構成されている。

さらに、プレキャストブロック１の内部にはプレキャストブロック用鉛直ＰＣ鋼材２が配置されており、プレキャストブロック１の製造段階で予め鉛直方向に必要なプレストレスが導入されている。なお、プレキャストブロック１の製造段階で、当該プレキャストブロック１の鉛直方向にシース管を配置しておき、施工現場においてＰＣ鋼材を挿入してプレストレスを導入するようにすることも可能ではあるが、工期を短縮する観点からは、上記のように製造段階で予め鉛直方向に必要なプレストレスが導入されたプレキャストブロック１を使用する方が好ましい。

また、設置されたプレキャストブロック１の内側において、現場打ちコンクリートによって構築される側壁５の内部には、防液堤１０の円周方向に必要なプレストレスが導入される側壁用円周ＰＣ鋼材７と、防液堤１０の鉛直方向に必要なプレストレスが導入される側壁用鉛直ＰＣ鋼材６とが配置されている。

上記側壁用円周ＰＣ鋼材７は、防液堤１０に漏洩した貯蔵物の液圧が作用した場合に当該防液堤１０が貯蔵物を保持できるように、液圧が大きく作用する側壁５の下方に行くほど密に配置されて円周方向のプレストレスが導入されている。

また、上記側壁用鉛直ＰＣ鋼材６は、上記側壁用円周ＰＣ鋼材７に導入されたプレストレスによって側壁５にひび割れが生じないように、円周方向のプレストレスが大きく作用する側壁５の下方ほど密に配置され、鉛直方向にプレストレスが導入されている。

図３にはプレキャストブロック１における、プレキャストブロック用鉛直ＰＣ鋼材２の配置態様の一例が示されている。図３（ａ）には、２本のプレキャストブロック用鉛直ＰＣ鋼材２が直線状に配置されているプレキャストブロック１の一例が示され、図３（ｂ）には、１本のプレキャストブロック用鉛直ＰＣ鋼材２がＵ字状に配置されているプレキャストブロック１の一例が示されている。なお、配置されるプレキャストブロック用鉛直ＰＣ鋼材２の本数は、上記した本数に限らず、設計上必要な本数を配置すればよい。

また、前述したように、プレキャストブロック１の内側面にはジベル筋４が、プレキャストブロック１の下部には定着用鉄筋３が設けられているが、プレキャストブロック１の製造時に設置しておくことで、施工現場における設置の手間を省力化し、工期の短縮を図ることが可能である。

図４には防液堤１０下部の拡幅部１１の平断面図が示されており、図４（ａ）には側壁５の外周に複数のプレキャストブロック１を連続して設置する態様が示されている。また、図４（ｂ）には、側壁５の外周に複数のプレキャストブロック１を所定の間隔８を開けて設置する態様が示されている。本発明においてプレキャストブロック１は、防液堤１０下部の側壁５に作用する鉛直曲げモーメントに対抗するものであるため、円周方向に設置したプレキャストブロック１を連結して一体的な構造とする必要はない。したがって、設計上必要な箇所に必要な数のプレキャストブロック１を設置すればよいので、図４の（ａ）、（ｂ）何れかの態様でプレキャストブロック１を設置するようにすればよい。なお、図４（ｂ）に示されるように、複数のプレキャストブロック１を所定の間隔８を開けて設置する場合は、当該間隔８に間詰めコンクリートを打設してもよいし、無収縮モルタル等を充填するようにしてもよい。

（施工手順）
図５には基礎版２０にプレキャストブロック１を設置する工程から防液堤１０の側壁５および基礎版２０の躯体コンクリートの打設する工程までが図示されている。

まず、図５（ａ）に示されるように、防液堤１０の側壁５の外周面にあたる位置に、施工現場に搬入されたプレキャストブロック１を揚重機等を使用して設置する。プレキャストブロック１の設置にあたっては、当該プレキャストブロック１を基礎版２０内の所定の位置に設置できるように、あらかじめ架設鋼材３５を基礎版２０内に設置しておくとよい。なお、上記のようなプレキャストブロック１の設置方法に替えて、図示されている杭３０の杭頭を基礎版２０内のプレキャストブロック１の設置位置に合せ、当該杭頭にプレキャストブロック１を載置することも可能である。

プレキャストブロック１の設置が完了すると、図５（ｂ）に示されるように防液堤１０の側壁５内に側壁用鉛直ＰＣ鋼材６および側壁用円周ＰＣ鋼材７を挿入するためのシース管を設置する。また併せて、基礎版２０内の鉄筋の組立てを行う。

続いて、側壁５の内側に型枠９を設置する。なお、本発明では、先に設置されたプレキャストブロック１の内側面が側壁５の型枠の役割も果たすことから、型枠の設置に要する手間を大幅に省力化することが可能である。

続いて、基礎版２０および側壁５のコンクリートの打設を行う。その後、防液堤１０の上端まで側壁５が現場打ちにて構築され、躯体コンクリートが所定の強度を発現したら、側壁５内の側壁用鉛直ＰＣ鋼材６および側壁用円周ＰＣ鋼材７にプレストレスを導入し、シース管内にグラウト充填して防液堤１０の構築が完了する。

図６には防液堤１０の平断面図が示されており、図６（ａ）には防液堤１０下部の拡幅部１１の平断面図が、図６（ｂ）には防液堤１０上方の一般部１２の平断面図が示されている。図示されるように、防液堤１０の一般部１２、拡幅部１１ともに、防液堤１０の外周には側壁用円周ＰＣ鋼材７に矢印で示す方向にプレストレスを導入するためのジャッキ４０が設置されている。なお、本実施例では図示されるような２基のジャッキ４０が防液堤１０の対角線上の外周部に２箇所設置されている。

また、図６（ａ）の防液堤１０下部の拡幅部１１の平断面図に示されるように、設置されるプレキャストブロック１と、２基のジャッキ４０とが干渉する部分は現場打ち部１５として、現場打ちコンクリートによって構築されている。当該現場打ち部１５においては、鉛直方向にＰＣ鋼線が配置されてプレストレスが導入されている。

（第２実施例）
前述の実施例では、防液堤１０下部の拡幅部１１において、側壁５の内部に側壁用円周ＰＣ鋼材７を配置し、必要なプレストレスが導入される実施形態について説明をしたが、上記実施形態に限られるものではなく、防液堤１０下部の拡幅部１１に設置されたプレキャストブロック１の内部に、円周方向のＰＣ鋼線を配置し、必要なプレストレスが導入されるように構成することも可能である。以下では、図７および図８を参照しつつ、第２実施例について説明する。

図７には第２実施例における、防液堤１０下部の模式断面図が示されており、防液堤１０下部の拡幅部１１に設置されたプレキャストブロック１の内部に、プレキャストブロック用円周ＰＣ鋼材７ａが配置されている。プレキャストブロック１の内部にはあらかじめプレキャストブロック用円周ＰＣ鋼材７ａを挿通するためのシース管が埋め込まれており、当該プレキャストブロック１の設置完了後、側壁５の構築が完了した後に、プレキャストブロック用円周ＰＣ鋼材７ａが挿通されて円周方向のプレストレスが導入されている。

なお、円周方向に設置されるプレキャストブロック１のシース管の開口部には、隣り合うシース管の開口部に跨って挿入される鞘管が設置されており、プレキャストブロック用円周ＰＣ鋼材７ａを挿通し易いように構成されている。

上記のような構成によれば、円周方向に連続して設置されたプレキャストブロック１の内周面全体で側壁５を内側方向に押すことができるので、防液堤１０下部に、より堅固にプレストレスを導入することが可能となる。

さらに、図８には第２実施例における、防液堤１０下部の拡幅部１１の平断面図が示されている。図示されるように、防液堤１０の外周にはプレキャストブロック用円周ＰＣ鋼材７ａに矢印で示す方向にプレストレスを導入するためのジャッキ４０が設置されている。なお、本実施例では図示されるような２基のジャッキ４０が防液堤１０の対角線上の外周部に２箇所設置されている。なお、防液堤１０上方の一般部１２の平断面図は、前述の実施例と同様に図６（ｂ）に示される断面構成と同じである。

また、前述の実施例と比較（図６（ａ）等参照）すると、ジャッキ４０がより外側に配置されることとなるため、プレキャストブロック１とジャッキ４０が干渉する範囲が少なくなり、現場打ち部１５の施工範囲が小さくなるので、施工手間を省力化することが可能である。

以上、本発明の実施形態について図面にもとづいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。また、上記実施例に記載された具体的な材質、寸法形状等は本発明の課題を解決する範囲において、変更が可能である。

１ プレキャストブロック
５ 側壁
１０ 防液堤
２０ 基礎版

Claims (4)

1. 少なくとも底版と当該底版上に立設される壁体とを有する略円筒状のプレストレストコンクリート構造物であって、
   前記壁体は、所定の壁厚を有する一般部と、当該一般部の下部に形成されるとともに当該一般部よりも壁厚が厚い拡幅部とから成り、
   前記壁体の前記一般部は、略一定の厚さにて前記底版上に現場打ちコンクリートにより構築される側壁を有し、前記壁体の前記拡幅部は、前記側壁及び当該側壁の外周において当該側壁と前記底版とに剛結される複数のプレキャスト部材を有し、
   前記側壁および前記複数のプレキャスト部材にはプレストレスが導入されている
   ことを特徴とするプレストレストコンクリート構造物。
2. 前記複数のプレキャスト部材は、前記壁体の前記拡幅部において前記側壁の円周方向にそれぞれ離間して配置されている
   請求項１に記載のプレストレストコンクリート構造物。
3. 少なくとも底版と当該底版上に立設される壁体とを有する略円筒状のプレストレストコンクリート構造物であって、
   前記壁体は、
   略一定の厚さにて前記底版上に現場打ちコンクリートにより構築される側壁と、当該側壁の外周下部において当該側壁と前記底版とに剛結される複数のプレキャスト部材と、を有し、
   前記側壁には円周方向および鉛直方向にプレストレスが導入され、前記プレキャスト部材には前記側壁と前記底版とに剛結される前に予め鉛直方向にプレストレスが導入されている
   ことを特徴とするプレストレストコンクリート構造物。
4. 少なくとも底版と当該底版上に立設される壁体とを有する略円筒状のプレストレストコンクリート構造物であって、
   前記壁体は、
   略一定の厚さにて前記底版上に現場打ちコンクリートにより構築される側壁と、当該側壁の外周下部において当該側壁と前記底版とに剛結される複数のプレキャスト部材と、を有し、
   前記側壁には円周方向および鉛直方向にプレストレスが導入され、前記プレキャスト部材には前記側壁と前記底版とに剛結される前に予め鉛直方向にプレストレスが導入されるとともに前記側壁と前記底版とに剛結された後において円周方向にプレストレスが導入されている
   ことを特徴とするプレストレストコンクリート構造物。
   
   

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