JP6951958B2

JP6951958B2 - 地上タンク

Info

Publication number: JP6951958B2
Application number: JP2017235353A
Authority: JP
Inventors: 安永　正道; 正道安永
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2021-10-20
Anticipated expiration: 2037-12-07
Also published as: JP2019100154A

Description

本発明は、地上タンクに関する。

LNG（液化天然ガス）、LPG（液化石油ガス）などの低温の液体を貯留する設備として、地上タンクが用いられることがある。

図７は、地上タンクとしてLNGを貯留するLNGタンク１００の例を示したものである。LNGタンク１００は、地盤７中の杭４で支持された底版５上に防液堤６を固定してタンク躯体とし、その内側に鋼板等による内槽３ａと外槽鋼板３ｂを設けたものである。LNGは内槽３ａにて貯留し、内槽３ａと外槽鋼板３ｂの間に断熱材８を配置して保冷を行う。外槽鋼板３ｂは防液堤６と一体的に形成される。

防液堤６は、内槽３ａが破損した場合にLNGの外部への液漏れを防ぐために設けられるコンクリート製の側壁であり、通常円筒状である。防液堤６はLNGの液圧に耐え得る構造とする必要があり、そのため底版５に剛結合され、また図示しないタンク周方向（以下、単に周方向ということがある）の緊張材による緊張力（プレストレス）が導入される。

緊張材は、漏液時にも防液堤６に圧縮応力を残すことができるようにその量が定められ、防液堤６では周方向の緊張材が多量に必要となる。しかしながら、多量の周方向の緊張材の緊張を行うと、防液堤６をタンク内側に曲げようとする鉛直面内の大きな曲げモーメント（防液堤外側引張の曲げモーメント）が防液堤６の底部に生じることから、これを打ち消すための縦方向の緊張材が多量に必要となる。

特許文献１では、防液堤の底部の外側にハンチを形成し、このハンチに縦方向の緊張材を偏心させて配置している。防液堤の底部の外側にハンチを形成して偏心させた緊張材を配置することは、前記した鉛直面内の曲げモーメントを打ち消すうえで効果的な方法であり、縦方向の緊張材の量を減らすことができる。

特許第3839448号

防液堤の周方向の圧縮応力度は、防液堤の周方向の緊張力を防液堤の鉛直面の断面積で割った値で表され、防液堤の底部にハンチを設けて断面積を大きくすると、周方向に所定の圧縮応力を残すためには周方向の緊張材の量が増加する。周方向の緊張材の量が多くなるにつれて前記した鉛直面内の曲げモーメントが大きくなり、それを打ち消すために必要な縦方向の緊張材の量も多くなる。

ハンチを設けることは、LNGの漏液時に防液堤の内面の温度が急速に低下し、その温度収縮により防液堤の底部に鉛直面内の曲げモーメントが生じる点でも問題となる。すなわち、当該曲げモーメントの大きさはハンチも含めた防液堤の底部の厚さに比例し、ハンチを設けることで曲げモーメントが大きくなる。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、鉛直面内の曲げモーメントを低減可能な地上タンク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、底版と側壁を含むタンク躯体を有し、前記底版の上に前記側壁の底部が設けられ、前記側壁の底部に、ハンチがタンク周方向に延設され、前記ハンチが、スリットによってタンク周方向に分割され、当該スリットは前記側壁の前記ハンチを除く部分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地上タンクである。

本発明では、上記のようにハンチにスリットを設けることで、側壁の底部に生じる鉛直面内の曲げモーメントを小さくすることができる。すなわち、ハンチにスリットを設けることで、前記した周方向の緊張材の緊張力は側壁のハンチを除く部分で受けることになるため、必要な周方向の緊張材の量が減り鉛直面内の曲げモーメントを低減することが可能になる。また前記した温度収縮に伴う鉛直面内の曲げモーメントに関しては、スリットの部分が側壁の底部の厚さにカウントされず鉛直面内の曲げモーメントが低減される。

前記側壁にタンク周方向の緊張力が導入されることが望ましい。例えば前記ハンチは前記側壁の底部の外側に設けられ、前記ハンチには縦方向の緊張材が配置される。
本発明は、緊張力の導入を行ういわゆるPC（プレストレストコンクリート）タンクにおける効果が特に大きく、ハンチにより縦方向の緊張材を偏心して配置できるというメリットを生かしつつ、ハンチにスリットを設けることで周方向の緊張材の量を低減することが可能である。

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。

また、前記ハンチと前記底版の間の縁が切られることが望ましい。例えば、前記ハンチと前記底版の間に縁切材が設置される。
こうしてハンチと底版の縁を切ることにより、前記した周方向の緊張材の緊張や温度収縮による鉛直面内の曲げモーメントの発生に関してハンチ部分がほとんど影響しなくなり、鉛直面内の曲げモーメントをさらに低減できる。ハンチと底版の間に縁切材を設けることで、これらの縁を容易且つ確実に切ることが可能である。

本発明により、鉛直面内の曲げモーメントを低減可能な地上タンクを提供することができる。

LNGタンク１を示す図。防液堤２に生じる鉛直面内の曲げモーメントｃを示す図。防液堤２を外側から見た図。防液堤２の底部の厚さ方向の断面を示す図。シーリング材２４、２６を示す図。ハンチ２ａ’を示す図。 LNGタンク１００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。

（１．LNGタンク１）
図１は本発明の実施形態に係る地上タンクであるLNGタンク１を示す図である。

LNGタンク１は、内部にLNG（低温液体）を貯留する20万KL程度の大きさの地上タンクであり、図７で説明したLNGタンク１００と同様、地盤７中の杭４で支持された底版５上に防液堤２を固定してタンク躯体とし、その内側に内槽３ａと外槽鋼板３ｂを設けたものである。前記したように、防液堤２は底版５に剛結合された円筒状の側壁であり、内槽３ａが破損した場合にLNGの外部への液漏れを防ぐため設けられる。防液堤２は所定の引張強度を有するコンクリートによって構築され、その内径が80m程度、高さが40m程度である。

LNGタンク１はPC（プレストレストコンクリート）タンクであり、防液堤２には後述するようにタンク周方向の緊張材および縦方向の緊張材による緊張力が導入される。

防液堤２の底部の外側にはハンチ２ａが設けられる。ハンチ２ａは、その上方の厚さ一定（例えば0.6m程度）の等厚部２ｂに対して外側に拡幅した直角三角形状の断面部分である。ハンチ２ａの外面は、下方へ行くにつれて外側に向かうように鉛直方向に対して直線状に傾斜し、ハンチ２ａを含めた防液堤２の底部の厚さは1.2m程度となる。ここで、「外」とはタンク外部側をいうものとし、「内」とはタンク内部側をいうものとする。

図２のｃは、図２のａに示すようにタンク周方向の緊張材による緊張力が加わっている状態の防液堤２において、図２のｂに示すようにLNGの漏液による荷重（液圧）が生じた際に防液堤２に発生する鉛直面内の曲げモーメントを例示したものであり、内曲げはタンク内側が圧縮になる曲げモーメント、外曲げはタンク外側が圧縮になる曲げモーメントであることを示す。なお、図２のａ、ｂはそれぞれタンク周方向の緊張材による緊張力とLNGの漏液時の荷重について底版５からの高さ方向の分布を例示したものである。

ハンチ２ａを設ける高さ範囲は設計により異なるが、例えばハンチ２ａの底版５からの高さを上記の曲げモーメントの最下端の符号変換点ｄの高さ（例えば5.4m程度）とし、内曲げが生じる範囲にハンチ２ａを形成しておく。

図３は防液堤２を外側から見たものである。図３に示すように、ハンチ２ａは防液堤２の外面でタンク周方向に沿って延設されるが、ハンチ２ａにはタンク周方向に所定間隔でスリット２０が設けられ、ハンチ２ａがスリット２０によってタンク周方向に分割される。上記の間隔は例えば2.0〜3.0m間隔とし、ハンチ２ａの高さ以下とする。スリット２０はハンチ部分のみで鉛直方向に設けられ、防液堤２のハンチ２ａを除く部分にはスリット２０が設けられない。スリット２０は防液堤２の外面と底版５の上面に対して直交し、その幅は上記の間隔より小さく、例えば10〜20mm程度とする。

図４（ａ）、（ｂ）は防液堤２の底部の厚さ方向の断面を示す図であり、図４（ａ）はスリット２０の無い位置（スリット２０とスリット２０の間）での断面、図４（ｂ）はスリット２０の位置での断面を示す。

防液堤２内には、タンク周方向の緊張材である周方向PC鋼材１１と、縦方向の緊張材である縦方向PC鋼材１３、１５が設けられる。

周方向PC鋼材１１は上下に間隔を空けて複数設けられ、防液堤２の底部から頂部までほぼ全高さに渡って配置される。周方向PC鋼材１１は縦方向PC鋼材１３に沿うように配置される。

縦方向PC鋼材１３は周方向PC鋼材１１の内側で鉛直方向に設けられる。縦方向PC鋼材１３は防液堤２の頂部から底版５に至るまで配置され、等厚部２ｂの厚さ方向のほぼ中央に当たる位置に配置される。

縦方向PC鋼材１５はハンチ２ａの外面に沿って斜めに配置される。縦方向PC鋼材１５の下端は底版５内で定着され、上端は防液堤２の等厚部２ｂで定着される。

これらのPC鋼材の量、配置、緊張力は設計によって決められる。また各PC鋼材はシース（不図示）内に配置され、シースとPC鋼材の間にモルタルが充填される。縦方向PC鋼材１５についてはアンボンドPC鋼材としてシースを省略してもよい。なお、ハンチ２ａには補強のためタンク周方向の鉄筋（不図示）も埋設されるが、この鉄筋はスリット２０を貫通しないものとなっている。

スリット２０には板状のスリット材２１が配置され、スリット２０がスリット材２１で埋められる。スリット材２１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、発泡スチロールなどの弾性体を用いることができる。

スリット材２１を予め配置した状態でハンチ２ａのコンクリートを打設することでスリット２０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２１によってスリット２０を確保できる。なお、スリット材２１はハンチ２ａのコンクリートの打設時の埋設型枠（不図示）に取付けて配置することも可能である。

ハンチ２ａと底版５の間は縁が切られており、ハンチ２ａのコンクリートと底版５のコンクリートの間で応力を伝達しない構成となっている。そのため本実施形態ではハンチ２ａと底版５の間に縁切材としてシート２５が配置される。シート２５にはナイロンシートや土木シートなどの樹脂シートあるいはゴムシートなどを用いることができ、底版５に貼り付けて設置することができる。

図５（ａ）は図４（ｂ）の線Ａ−Ａによる断面を示す図であり、図５（ｂ）は図４（ａ）の範囲Ｂを示す図である。

図５（ａ）に示すように、スリット２０の外側の開口端ではスリット材２１の外側にシーリング材２４が設けられ、スリット２０（スリット材２１）が外界から保護される。この開口端では、シーリング材２４の設置に際しハンチ２ａのコンクリートが面取りされて面取部２８が形成される。

図５（ｂ）に示すように、ハンチ２ａの底部の外縁では、シート２５の外側に同じくシーリング材２６が設けられ、ハンチ２ａと底版５の境界部（シート２５）が外界から保護される。この外縁でも、シーリング材２６の設置に際しハンチ２ａのコンクリートが面取りされて面取部２９が形成される。

以上に説明した本実施形態によれば、上記のようにハンチ２ａにスリット２０を設けることで、防液堤２の底部に生じる鉛直面内の曲げモーメントを小さくすることができる。すなわち、ハンチ２ａにスリット２０を設けることで、前記した周方向PC鋼材１１の緊張力は防液堤２のハンチ２ａを除く部分で受けることになるため、必要な周方向PC鋼材１１の量が減り鉛直面内の曲げモーメントを低減することが可能になる。また前記した温度収縮に伴う鉛直面内の曲げモーメントに関しては、スリット２０の部分が防液堤２の底部の厚さにカウントされず鉛直面内の曲げモーメントが低減される。

特に本実施形態では、ハンチ２ａと底版５の間の縁を切ることで、前記した周方向の緊張材の緊張や温度収縮による鉛直面内の曲げモーメントの発生に関してハンチ２ａがほとんど影響しなくなる。

例えばハンチ２ａを含めた防液堤２の底部の剛性は防液堤２の等厚部２ｂの剛性と同じになり、周方向PC鋼材１１の緊張による圧縮力は、全て防液堤２のハンチ２ａを除く部分に入る。従って、ハンチ２ａにより縦方向PC鋼材１５を偏心して配置できるというメリットを生かしつつ、防液堤２の底部における周方向PC鋼材１１の量を従来（スリット２０やシート２５の無い場合）に比べ大幅に（例えば3/4程度に）低減できる。結果、周方向PC鋼材１１の緊張に伴い発生する鉛直面内の曲げモーメントも大幅に小さくなり、当該曲げモーメントを打ち消すための縦方向PC鋼材１５の量も大幅に低減される。

また、本実施形態ではスリット２０にスリット材２１が配置されており、ハンチ２ａのコンクリート打設時にスリット材２１によりスリット２０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２１によってスリット２０を確保できる。

また、本実施形態ではハンチ２ａと底版５の間にシート２５を設けることで、これらの縁を容易且つ確実に切ることが可能である。なお、シート２５に代えてその他の縁切材を設けることも可能である。また、場合によってはハンチ２ａと底版５の縁を切らないケースも考えられ、スリット２０のみであっても前記した鉛直面内の曲げモーメントを低減する上で有効である。

しかしながら、本発明はこれに限らない。例えばハンチ２ａの形状は前記したように直角三角形状の断面を有するものに限らず、例えば図６（ａ）のハンチ２ａ’に示すように矩形状であってもよい。この場合も図６（ｂ）に示すように前記と同様のスリット２０とシート２５を設けることで同様の効果が得られる。

なお、図６（ａ）の例ではハンチ２ａ’内の縦方向PC鋼材１５’が鉛直方向に配置され、下端が底版５内で定着され、上端がハンチ２ａ’の上端で定着される。ただし、ハンチ２ａ’内の縦方向PC鋼材は、前記の縦方向PC鋼材１５と同様斜めに配置することも可能である。

また本実施形態ではハンチ２ａが防液堤２の外側に設けられるが、ハンチ２ａが防液堤２の内側に設けられる場合もある。いずれにせよ、本発明のスリット付ハンチはタンク周方向に緊張力の導入を行うPCタンクであれば好適に適用でき、貯留物もLNGに限らず、LPG等のその他の（極）低温液体でもよいし、水などでもよい。あるいは、本発明のスリット付ハンチはタンク周方向に緊張力を導入しないタイプの地上タンクであっても適用でき、温度収縮による鉛直面内の曲げモーメントを抑制する上で効果的である。

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、１００：LNGタンク
２：防液堤
２ａ、２ａ'：ハンチ
２ｂ：等厚部
３ａ：内槽
３ｂ：外槽鋼板
４：杭
５：底版
６：防液堤
７：地盤
８：断熱材
１１：周方向PC鋼材
１３：縦方向PC鋼材
１５、１５'：縦方向PC鋼材
２０：スリット
２１：スリット材
２４、２６：シーリング材
２５：シート

Claims

底版と側壁を含むタンク躯体を有し、
前記底版の上に前記側壁の底部が設けられ、
前記側壁の底部に、ハンチがタンク周方向に延設され、
前記ハンチが、スリットによってタンク周方向に分割され、当該スリットは前記側壁の前記ハンチを除く部分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地上タンク。
前記側壁にタンク周方向の緊張力が導入されたことを特徴とする請求項１記載の地上タンク。
前記ハンチは前記側壁の底部の外側に設けられ、
前記ハンチに縦方向の緊張材が配置されたことを特徴とする請求項２記載の地上タンク。
前記スリットにスリット材が配置されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の地上タンク。
前記ハンチと前記底版の間の縁が切られた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地上タンク。
前記ハンチと前記底版の間に縁切材が設置されたことを特徴とする請求項５記載の地上タンク。