JP7304609B2 - 飛来物防護機能を有するタンク用屋根構造 - Google Patents

Description

この発明は、飛来物防護機能を有するタンク用屋根構造に関するものである。

重油などの危険物を貯蔵する固定屋根式のタンクを津波から防護する技術として、タンク自体の流出や津波漂流物の衝突による損傷を防止するために、タンク周囲にコンクリート側壁を備えたタンクの発明がなされている。

しかし、前記コンクリート側壁を備えたタンクであっても、台風や竜巻等による不測の飛来物の衝突から該タンクの屋根を防護する対策は考えられていない。
そのため、薄い鋼板で製作されている屋根板に前記飛来物が衝突した場合、該飛来物が屋根板を大きく破壊したり貫通したりして、爆発や火災等の大事故を引き起こす恐れがある。

ところで、タンクを飛来物の衝突から防護する下記の従来技術が開示されている。

従来技術として、特許文献１の「飛来物防護設備」の発明がある。この発明には、保護対象物としての復水タンクの周囲を覆うように復水タンクから所定隙間を空けて地面に立設される側壁部と、復水タンクの上方を覆うように側壁部の上部に連結される上壁部と、側壁部における水平方向の振動を低減する振動低減機構とを設けた飛来物防護設備が開示されている。

特許文献２の「低温タンクの保護構造」の発明がある。この発明には、ＬＮＧ等の低温液化ガスタンクを貯蔵する低温タンクの外側に、所定の間隔を隔てて、飛来する物体を反射する反射板と該反射板を貫通した物体を緩衝して停止させる緩衝板とが積層された保護壁を設けた低温タンクの保護構造が開示されている。

特許文献３の「ＬＮＧ地下タンクの屋根構造およびその施工方法」の発明がある。この発明には、球形シェル構造の鋼製屋根を有した既設ＬＮＧ地下タンクの外周部にリングビーム基礎を設け、そのリングビーム基礎の上に前記鋼製屋根を覆うように新たに球形シェル構造のコンクリート屋根を架設したＬＮＧ地下タンクの屋根構造が開示されている。

特開２０１６-１６４３５２号公報 実開平３－３９６９９号公報 特開平７－３４７１２号公報

コンクリート側壁を備えた固定屋根式のタンクを台風や竜巻等の自然現象による不測の飛来物の衝突から防護する場合、以下の課題がある。
（１）タンクの全体を鉄骨構造の防護設備で囲い、金網等で覆う発明がなされているが、前記コンクリート側壁を備えた固定屋根式のタンクに適用するには、多大なコストを要し、経済的ではない。そこで、前記コンクリート製の側壁を備えたタンクにおいては、該タンクの屋根のみを防護する構造を採用することが経済的である。
（２）但し、重油等の危険物を貯蔵する固定屋根式のタンクにおいては、火災等により貯槽内部の圧力が異常に昇圧した際に、側板上端部と屋根板外周縁の接合部が容易に破断して、タンク内圧力を開放し、タンクの爆発的な破壊を防止する放爆構造を設けなければならない。そのため、タンクの屋根を保護するために屋根板を厚くする方法やコンクリートで覆って補強する方法では、前記放爆性能を保持することができなくなる恐れがあった。
（３）また、タンクの屋根重量が過大となって、屋根を支持する屋根骨の補強が必要になったり、屋根荷重が増すことでタンクの側板が座屈しないように、側板の板厚を大きくしたりする必要が生じ、コスト的にも課題であった。
そこで、経済的でかつ放爆性能を阻害することが無いコンクリート側壁を有する固定屋根式タンクの屋根の保護対策技術が求められている。

本発明は、タンク用の屋根板と、該屋根板の上方の全体又は大部分を覆い、飛来物の衝突から前記屋根板を防護する防護用構造体を備え、
該防護用構造体は、前記屋根板の上に並べられている複数の支持枠体と、該支持枠体により支持されている防護面と、前記屋根板の上面と前記支持枠体の下部との間にある衝撃吸収能力を有する支持部材とを備え、比較的軽量で一定の強度と変形性能を有する部材を用いて構成し、前記屋根板で安定して支持し、
前記タンクの側板上部と前記屋根板外周縁の溶接接合部は、前記タンク内の圧力が急激に上昇する異常時において、前記屋根板の溶接接合部が破断し、当該破断部から前記タンク外へ圧力が放出される放爆構造となっており、前記防護用構造体が放爆性能を阻害することなく、前記タンクの爆発的破壊を防止することを特徴とする飛来物防護機能を有するタンク用屋根構造を提供する。

また、本発明の前記支持部材は、前記屋根板の上面に固定され、かつ圧縮復元性及び難燃性を有する緩衝部材を有することを特徴とする前記の飛来物防護機能を有するタンク用屋根構造を提供する。

本発明はさらに、前記支持部材は、ネジ部とナットとで前記支持枠体に着脱自在に係合しており、前記屋根板上面から前記支持枠体までの離隔距離を確保することを特徴とする前記の飛来物防護機能を有するタンク用屋根構造を提供する。

本発明はさらに、前記防護面が金網であり、前記金網の下に、衝撃吸収能力を有する衝撃吸収部材をさらに有し、前記衝撃吸収部材は、前記支持部材に固定され、前記金網の目のサイズよりも小さい巻きピッチを有するコイル状部材であることを特徴とする前記の飛来物防護機能を有するタンク用屋根構造を提供する。

本発明の飛来物防護機能を有するタンク用屋根構造は、タンクの屋根板を突風、強風、竜巻等の自然現象による不測の飛来物の衝突から防護することが可能なタンク用屋根構造である。

本発明に係る飛来物防護機能を有する固定屋根式の地上式二重殻タンク１の一態様の外側面図であって、左側は断面を、右側は一部透視部分（点線）を含む外側面図である。 図１のＡ部の拡大図で、金網構造体１０の第１事例を示す平面図である。 図２の（ａ）Ｂ-Ｂ矢視の第１事例と（ｂ）Ｂ-Ｂ矢視の第２事例、（ｃ）Ｃ-Ｃ矢視の事例の断面側面図を示す。 金網構造体１０の第２事例を示す斜視説明図である。 図４のＥ部の拡大図で、金網構造体１０の支持部材８の（ａ）第１事例と（ｂ）第２事例を示す側面図である。

本発明に係る飛来物防護機能を有するタンク用屋根板の実施形態例について図１から図５を参照しながら説明する。なお、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構成要素の省略または付加、構成要素の形状等の実施形態の変更を加えることが出来るのはもちろんである。また、図は概略を示すもので、一部のみを描き詳細構造は省略した。

図１は、本発明に係る飛来物防護機能を有する固定屋根式の地上式二重殻タンク１の一態様の全体側面説明図で、２は地盤、３は外槽、４は内槽、５は貯蔵液を示す。
前記二重殻構造の地上式タンク１は、金属製の内槽４と該内槽４を囲繞して配設されるコンクリート製の外槽３とを備えた構造である。
前記外槽３は、前記コンクリート製の底版３ａと、前記内槽４の側板４ｂを囲繞するプレストレストコンクリート製の側壁３ｂとからなる構造である。
前記内槽４は、地盤２上に打設したコンクリート製の底版３ａ上に設置され、金属製の底板４ａと、該底板４ａ上に立設した筒体状の金属製の側板４ｂと、該側板４ｂの上端縁に接続して上部を被覆する金属製の屋根板６とからなる構造であり、側板４ｂ頂部には、トップアングル７が設置されている。
地上式タンク１の貯蔵液５が石油等の可燃性危険物の場合、地上式タンク１の側板４ｂ上部と屋根板６外周縁の溶接接合部は、火災や貯蔵液の爆発等による地上式タンク１の異常昇圧に伴い、前記屋根板６の溶接接合部が破断し、当該破断部から地上式タンク１外へ圧力が放出される放爆構造６Ａとなっている。

前記地上式タンク１は、前記屋根板６の上方の全体又は大部分を覆い、竜巻や台風等の強風で飛散した飛来物の衝突から前記屋根板６を防護する防護用構造体９を備えている。
前記防護用構造体９は、前記屋根板６の上に並べられて複数の支持枠体１１と、該支持枠体１１により支持されている防護面９ａと、前記屋根板６の上面と前記支持枠体１１の下部との間にある衝撃吸収能力を有する支持部材８とを備えた構造とする。
前記支持部材８は、例えば、圧縮復元性を有する難燃性ウレタンフォーム等の連続発泡体やばね等の緩衝部材８ａを用いて構成する。

図２は、図１のＡ部の拡大図で、前記防護用構造体９を金網構造体１０で構成した場合の第１事例を示す斜視説明図である。また図３は、図２の（ａ）Ｂ-Ｂ矢視の第１事例と（ｂ）Ｂ-Ｂ矢視の第２事例、（ｃ）Ｃ-Ｃ矢視の事例の断面側面図を示す。
前記金網構造体１０は、前記防護面９ａとして金網１０ａを使用する。
金網構造体１０は、該金網構造体１０を支持する支持枠体１１を複数の平板１１ａで枠形状となるように構成し、該支持枠体１１を平面視が複数の格子状又は列状になるように配設し、前記屋根板６上面に対して垂直に立設する。
前記金網構造体１０に使用する金網１０ａは、飛来物の衝撃に耐え得る変形性能を有するものとする。
前記防護面９ａは、金網１０ａ以外にも、例えば、ハニカムプレート、パンチングメタル、エキスパンドメタル等の軽量で強度を有す部材を採用することが可能である。

図２は単体の支持枠体１１を示す。
図２の（ａ）は、複数の支持枠体１１を屋根板６上面に平面視が矩形で複数の格子状になるように配列し、図２の（ｂ）は、複数の前記支持枠体１１を屋根板６上面に平面視が台形で複数の格子状になるように配列する。

図３の（ａ）、（ｂ）は、図２のＢ-Ｂ矢視を示しており、前記屋根板６の上面と前記支持枠体１１の下部との間に衝撃吸収能力及び圧縮復元性を有する緩衝部材８ａを設置して接着剤等で固定し、前記支持枠体１１上部に金網１０ａを取付けている。

図２の（ｃ）は、前記支持枠体１１を屋根板６上面に平面視がハの字状で複数の列状になるように配列し、屋根板６上面に対して垂直に立設する支持枠体１１の下部にＴ字状に押さえ部材１１ｂを取付け、該押さえ部材１１ｂの下面と屋根板６の上面間に介装した緩衝部材８ａを、前記押さえ部材１１ｂを使用して前記屋根板６上面に押し付けて保持した構造の事例である。この構造では、前記屋根板６の上面に固定したスタッドボルト１３ａを前記緩衝部材８ａ及び押さえ部材１１ｂに設けた挿通孔（図示しない）に挿通し、前記スタッドボルト１３ａの一端に嵌装したナット１３ｂで前記屋根板６上面に着脱自在に固定している。

図３の（ｃ）は、図２のＣ-Ｃ矢視を示しており、前記支持枠体１１の下部に前記緩衝部材８ａを前記屋根板６の上面に押し付けて保持する押さえ部材１１ｂを取付け、前記屋根板６の上面に前記緩衝部材８ａ及び押さえ部材１１ｂの厚さを貫通するようにスタッドボルト１３ａを固定し、該スタッドボルト１３ａの一端に前記緩衝部材８ａ及び押さえ部材１１ｂを前記屋根板６の上面に保持しているナット１３ｂが固定されている。

また、前記金網構造体１０は、前記金網１０ａの下にさらに衝撃吸収部材１５を設置した構造とする。
前記衝撃吸収部材１５は、タンクの屋根中心方向に対して平行又は直交する方向に配置し、支持枠体１１に固定する構造とする。
前記衝撃吸収部材１５としては、図２又は図３に示すように、前記屋根板６の上面から前記支持枠体１１上端までの高さ方向に伸縮可能なコイル状部材１５ａ等を使用し、前記屋根板６上面に対して水平又は垂直に載置する。また、図３に示すように、コイル状部材１５ａの軸方向が前記屋根板６上面に対して平行になるように載置すると組立てが容易である。なお、衝撃吸収部材１５は衝撃吸収能力を有する種々の部材を使用することが可能である。
コイル状部材１５ａを支持枠体１１に固定する場合は、図３の（ａ）、（ｃ）に示すように、該支持枠体１１に設けた取付孔１１ａ１に該コイル状部材１５ａの端部を挿通し、先端を折り曲げ部１５ａ１とするか、ピン部材等を使用して前記支持枠体１１に固定する。
図３の（ｂ）に示すように、コイル状部材１５ａの軸方向に該コイル状部材１５ａよりも径の小さい棒状部材１５ａ２を挿通し、該棒状部材１５ａ２の先端部を前記支持枠体１１の取付孔１１ａ１に挿通して外側に取付けた抜け止め部材１５ａ３で固定等する構造としても良い。

前記緩衝部材８にウレタンフォーム等の連続発泡体を使用する場合は、平板状或いは支持枠体１１の下部に嵌め込む凹状の溝を有す形状とする。
なお、図２の事例では、支持枠体１１を平板１１ａで形成したが、筒状の台等種々の形状の枠体で形成することが可能である。

屋根板６上面に前記防護用構造体９を固定することにより、台風や竜巻により不測の飛来物がタンク１の屋根板６に向かって飛翔してきた場合に、該飛来物による衝撃力を前記防護用構造体９にて吸収し、該タンク１の屋根板６に直接大きな衝撃力が加わることを防止することにより、タンク屋根の破壊を防止することができる。
防護用構造体９を金網１０ａ等の比較的軽量で一定の強度と変形能を有す部材を用いて構成しているため、防護用構造体９を地上式タンク１の屋根板６で安定して支持することが可能である。また、地上式タンク１内の圧力が急激に上昇する異常時において、前記防護用構造体９が放爆性能を阻害することなく、該地上式タンク１の爆発的破壊を防止することができる。
防護用構造体９を屋根板６上面に固定したスタッドボルト１３ａ及びナット１３ｂ等で着脱自在構造とすることにより、地上式タンク１の屋根板６等のメンテナンスを容易に行うことができる。

また、支持枠体１１下部と屋根板６上面間に圧縮復元性を有する緩衝部材８ａを設けることにより、前記支持枠体１１上部の金網１０ａだけでなく該支持枠体１１下部の緩衝部材８ａで飛来物の衝撃力を吸収し、屋根板６が飛来物の衝突によって破壊することを防止することが可能となる。
さらに、前記金網１０ａの下にコイル状部材１５ａ等の衝撃吸収部材１５を設置することにより、前記金網１０ａに向かって飛来物が衝突した場合に、前記金網１０ａとともにコイル状部材１５ａが衝撃力を吸収して屋根板６に伝わる衝撃力をさらに緩和し、屋根板６が飛来物の衝突によって破壊することをより確実に防止することが可能である。また、金網の目のサイズよりも小さい巻きピッチを有するコイル状部材１５ａを防護面９ａである金網１０ａの下に備えることにより、金網１０ａの目のサイズよりも小さいか或いは細長い飛来物が屋根板６を貫通することを防止でき、該コイル状部材１５ａの弾性変形やせん断的変形（らせんの横倒れ変形）により飛来物の衝撃力も吸収可能である。

図４は、図１のＤ部の拡大図で、金網構造体１０の第２事例を示す斜視説明図である。
前記金網構造体１０は、前記屋根板６の上に並べられている複数の支持枠体１１と、該支持枠体１１により支持されている金網１０ａと、前記屋根板６の上面と前記支持枠体１１の下部との間にある衝撃吸収能力を有する支持部材１２とを備え、該支持部材１２が緩衝部材１２ａを有する構造である。
該緩衝部材１２ａは、例えばコイルばね等の圧縮復元性を有する部材とする。

図５は、図４のＥ部の拡大図で、金網構造体１０の支持部材１２の（ａ）第１事例と（ｂ）第２事例を示す側面図である。
前記支持部材８は、前記支持枠体１１に直接又は間接的に固定された前記緩衝部材１２ａと、該緩衝部材１２ａ下部にあるネジ部１２ｂ（図示しない）と、前記屋根板６の上面に固定され、内側にネジ孔１２ｃ１を有するスタッド１２ｃとで構成され、前記緩衝部材１２ａ下部に取付けたネジ部１２ｂと前記スタッド１２ｃの上部にあるネジ孔とが着脱自在に係合した構造である。
該緩衝部材１２ａは、支持枠体１１下部に直接固定されるか、図５（ａ）のように該支持枠体１１下部に取付けたリブ板１４ａ等の取付部材１４を介して間接的に固定される。
前記リブ板１４ａに緩衝部材１２ａを取付ける場合は、該リブ板１４ａに設けた挿入孔１４ａ１に緩衝部材１２ａを挿入し、先端部を折り曲げる等して設置する。
該緩衝部材１２ａのネジ部１２ｂは、下部にネジ部材を固定する構造とする。

図５の（ｂ）の前記支持部材１２は、前記緩衝部材１２ａの上部にネジ部１２ｄと、該ネジ部１２ｄの一端に、内側にネジ孔を有するナット１２ｅとを備え、前記ネジ部１２ｄと前記ナット１２ｅのネジ孔が着脱自在に係合した構造の事例である。前記緩衝部材１２ａ下部は、スタッド１２ｃ又は屋根板６の上面に固定する。
また、支持部材１２は、図５の（ａ）と（ｂ）の構造の両方を組み合わせて上部と下部の両方を着脱自在構造としても良い。

前記スタッド１２ｃは、前記屋根板６上面に溶接Ｗ等で固定する。
前記支持枠体１１は、型鋼材等の補強部材で形成し、平面視が矩形、円形、多角形等の様々な形状を採用することが可能である。
また、金網１０ａ相互は、ワイヤー等の固定部材１６で連結する。

このような構造とすることにより、地上式タンク１の屋根板６に向かって飛来物が衝突した場合に、前記支持枠体１２上の金網１０ａと支持部材１２の圧縮復元性を有する緩衝部材１２ａが衝撃力を吸収するため、屋根板６に伝わる衝撃を緩和し、屋根板６が飛来物の衝突によって破壊することを防止することが可能である。
また、前記緩衝部材１２ａの上部又は下部を前記支持枠体１１に着脱自在に固定する構造とすることにより、前記金網構造体１０を屋根板６から取外すことが容易となり、地上式タンク１の屋根板６等のメンテナンスを容易に行うことができる。かつ、屋根板６上面から支持枠体１１までの離隔距離を確保することにより、屋根部の放爆性能を確保することができる。

金網１０ａの下に衝撃吸収部材１５となるコイル状部材１５ａ等を設ける構造としても良い。
前記金網１０ａの下にさらにコイル状部材１５ａ等の衝撃吸収部材１５を設置することにより、前記支持枠体１１に飛来物が衝突した場合に、前記コイル状部材１５ａが衝撃を吸収するため、衝撃吸収性能が向上し、屋根板６に伝わる衝撃をさらに緩和し、屋根板６が飛来物の衝撃によって変形することをより確実に防止することが可能である。

本発明の防護用構造体９は、屋根付属品１７である屋根マンホール１７ａの蓋の開閉やルーフベントノズル１７ｂの呼吸等の機能を損なうことがないように設置する。
例えば、屋根マンホール１７ａの設置箇所については、その周囲を囲うように防護用の枠体で囲み、当該枠体内に屋根マンホール１７ａの蓋が開閉可能な空間を設ける。

本発明の飛来物防護機能を有するタンク用屋根構造は、固定屋根式の地上式二重 殻タンクだけでなく、コンクリート製の側壁を有しない地上式タンクの屋根、浮屋根式タンクの浮屋根や屋根が地上に露出している地下タンクの屋根、低温タンクの屋根や貯蔵庫等の構造物の屋根構造に幅広く使用することが可能である。
また前記屋根構造は、新設、既設の構造物を問わず採用することが可能である。

１ タンク
２ 地盤
３ （コンクリート製の）外槽
３ａ 底版
３ｂ 側壁
４ （金属製の）内槽
４ａ 底板
４ｂ 側板
５ 貯蔵液
６ 屋根板
７ トップアングル
８ 支持部材
８ａ 緩衝部材
９ 防護用構造体
９ａ 防護面
１０ 金網構造体
１０ａ 金網
１１ 支持枠体
１１ａ 平板
１１ａ１ 取付孔
１１ｂ 押さえ部材
１２ 支持部材
１２ａ 緩衝部材
１２ｂ ネジ部
１２ｃ スタッド
１２ｄ ネジ部
１２ｅ ナット
１３ 固定部材
１３ａ スタッドボルト
１３ｂ ナット
１４ 取付部材
１４ａ リブ板
１４ａ１ 挿入孔
１５ 衝撃吸収部材
１５ａ コイル状部材
１５ａ１ 折り曲げ部
１５ａ２ 棒状部材
１５ａ３ 抜け止め部材
１６ 固定部材
１７ 屋根付属品
１７ａ 屋根マンホール
１７ｂ ルーフベントノズル


Ｗ 溶接
６Ａ 放爆構造

Claims (4)

1. タンク用の屋根板と、該屋根板の上方の全体又は大部分を覆い、飛来物の衝突から前記屋根板を防護する防護用構造体を備え、
   該防護用構造体は、前記屋根板の上に並べられている複数の支持枠体と、該支持枠体により支持されている防護面と、前記屋根板の上面と前記支持枠体の下部との間にある衝撃吸収能力を有する支持部材とを備え、比較的軽量で一定の強度と変形性能を有する部材を用いて構成し、前記屋根板で安定して支持し、
   前記タンクの側板上部と前記屋根板外周縁の溶接接合部は、前記タンク内の圧力が急激に上昇する異常時において、前記屋根板の溶接接合部が破断し、当該破断部から前記タンク外へ圧力が放出される放爆構造となっており、前記防護用構造体が放爆性能を阻害することなく、前記タンクの爆発的破壊を防止することを特徴とする飛来物防護機能を有するタンク用屋根構造。
2. 前記支持部材は、前記屋根板の上面に固定され、かつ圧縮復元性及び難燃性を有する緩衝部材を有することを特徴とする請求項１に記載の飛来物防護機能を有するタンク用屋根構造。
3. 前記支持部材は、ネジ部とナットとで前記支持枠体に着脱自在に係合しており、前記屋根板上面から前記支持枠体までの離隔距離を確保することを特徴とする請求項１又は２に記載の飛来物防護機能を有するタンク用屋根構造。
4. 前記防護面が金網であり、
   前記金網の下に、衝撃吸収能力を有する衝撃吸収部材をさらに有し、
   前記衝撃吸収部材は、前記支持部材に固定され、前記金網の目のサイズよりも小さい巻きピッチを有するコイル状部材であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の飛来物防護機能を有するタンク用屋根構造。
   

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