JPS61183575A - コンクリ−ト造地下タンクの屋根構造とその構築方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はコンクリート造の大型タンクの屋根の構造に関
し、とくに、低温液化ガス用の大型タンクであって、屋
根をプレストレストコンクリート造のドームで構成する
ときの、ドームの外周縁部と側壁頂部の取合いとなる部
分の構造とその構築方法に関するものであって、主とし
て建設技術の分野で新規な課題に取組み、燃料資源の備
蓄のための大型タンクを通じてエネルギー産業に寄与し
ようとするものでちる。

従来の技術 エネルギー備蓄は国家的な関心事であって、ことに液化
石油ガス（ＬＰＧ）や液化天然ガス（ＬＮＧ　）などの
低温液化ガスの貯蔵施設としての大型タンクに対する関
心が高まシ、離設技術もそれに対応して、低温に対する
技術と平行して大型化への進展を示して来た。即ちタン
ク容量でいえば１基で１３万キロリツトルのＬＮＧタン
クが実現し、立地条件から地下式とされるタンクは側壁
も底盤も数メートルにも及ぶものとなって、低温に起因
する温度応力の処理には多大の努力が払われ、成果を挙
げて来た。

しかしながらタンクの履着について見れば、その主流は
鉄骨構造による膜板、骨組の構成に終始し、大型化には
この面から１つの限界が認識されるようになって来てい
た。

一方、鉄筋コンクリート造の建造物では、大スｉ４ンの
ものについてかまぼこ形やドーム形の屋根が設計され、
コンクリートの特性に鑑みてプレストレスの方式も採用
されており、また、大規模な構造物についての応力の処
理では、原子力施設での例も知られているから、大型地
下タンクへのプレストレストコンクリートの採用も着想
されてよいが、それは同時に数十メートルのスノクンと
、低温とに対する挑戦であって、その克服は本邦では実
現していない。

発明が解決しようとする問題点 地下構造物、ことに円筒形に形成されるタンクにコンク
リートが用いられるのは、周囲の土圧を圧縮材として受
けるコンクリートの特性によシ、また低温液化ガスの貯
槽として用いられるのは、その耐久性によるところが大
きい。この耐久性は貯槽の履板にも活用できるが、平板
としてのコンクリートは支持構造物を必要とし、同時に
自重の大きさが欠点ともなって、支保のための鉄骨構造
や支柱の荷重となシ、大スパンには適さなくなる。

そこでコンクリートに張力の作用が伴わないよりに曲面
を利用した設計が可能であって、コンクリートドームが
得られるが、膜応力の処理などにプレストレスを用いる
設計が行われ、外周縁に設けられるリングビームに圧縮
力を与える。この圧縮は周縁部の水平変位となって現わ
れ、側壁頂部との接合部を介して側壁にも同時に変位を
おこす。いいかえれば側壁の頂部は屋根のプレストレス
に対して大きな拘束として作用し、ドームのプレストレ
スのためには過大の外力を必要とするばかシでなく、こ
の外力は側壁の設計にも影響して要因と結果が相互に関
連する。

大型ドームには施工面からも他の問題が生ずる。即ち、
大型タンクでは深さも数十メートルに及び、その上部開
口部でのドームの構築には、深い底面から支保工を組み
上げる必要があり、その解体搬出も含めて仮設工事の費
用が大きい。

これを避けて開口面で鉄骨による支保をはかれば、コン
クリート構造体が自立したのち不要となる場所に本格的
な鉄骨構造体を架設することになる。いずれにしてもコ
ンクリートドームの下面の支保工にはスケールファクタ
ーが大きく作用し、コンクリート工事をほとんど禁止的
な条件におくこととなる。

問題点を解決するための手段 そこで低温液化ガス用の大型地下タンクを鉄筋コンクリ
ートで設計し構築するための上記の問題点に鑑み、本発
明は大型タンクの屋根をコンクリートドームで形成する
ためにプレストレスを導入し、ドーム周縁部と円筒形側
壁との接合部における構造に両者の分割をはかつて相互
の相対移動を可能とし、プレストレスによるドーム周縁
部の水平変位を吸収することを要旨とし、その際ドーム
の形成をタンク内底盤上で構築して初段のプレストレス
を導入し、ついで側壁頂部周囲からドームを吊夛あげて
側壁本体と分割した頂部環状体と連結し、しかるのち環
状体に２次のプレストレスを導入してプレストレストコ
ンクリートのドームを完成させ、そのプレストレス導入
の影響を側壁に及ぼさないようにするとともに、分割に
伴う両部の結合や構造にも対処するようにしたものであ
る。即ち、屋根ドームをプレストレストコンクリート造
とするために、屋根部と側壁部との間に摺動機構と結合
機構とを採用して両立させ、その工程を提示して新工法
とするものである。

実施例 以下図面に示す本発明の実施例にもとづいて詳細に説明
する。

第１図は本発明の屋根周縁部の構造を示す断面図であっ
て、第２図は低温液化ガス用のコンクリート造大型地下
タンクの概略図である。図中１は地下タンク全体を示し
、１３万キロリツトル用を例として直径６５ｍＸＲさ４
０ｍとされ、平面形は円形で、側壁２は厚さ３ｍ、底盤
３は厚さ８ｍと設計され、その大部分を地盤面Ｇ、　Ｌ
、下に埋設して構築される。４は側壁２の頂部間に架設
されるタンク１の屋根であって、円形ドームに形成され
、中央最高部にライズＤをとってコンクリートドームに
設計されている。

次に第１図によって屋根部４の詳細を説明すると、コン
クリートドームの屋根４は中央部の伏鉢部４１とその外
周部のハンプ部４２とその外周のリングビーム部４３と
からなシ、通常の鉄筋コンクリートのための鉄筋Ｒを配
するほか、リングビーム部４３には梁鉄筋ＲＢが配され
ている。このドーム屋根はさらにプレストレスト・コン
クリート（以下ｐｓと略称する）として設計されていて
、ドームの中心に向う放射方向のプレストレスケーブル
Ｐとリングビーム部４３内の円周方向のケーブルＰＲと
が配置されておシ、ケーブルＰＢを図示しない定着部に
定着させてボストテンション方式によってドーム４内に
プレストレスを導入する。

次に５はドーム４と側壁２の接合部であって、躯体側壁
についていえばその頂部であシ、屋根についていえばそ
の外縁部にあたシ、断面５辺形かつ平面円形の独立の環
状体に形成される。

この環状体５の形状は下面５１を側壁２の頂面２１と同
幅（同厚）とし、斜面５２を内上方に向けて折シ上げ、
内側面の高さはドーム４の外周面、すなわちリングビー
ム部４３の外側面４４の高さと等しくしである。この環
状体５もｐｓとして設計され、図示しない通常の鉄筋の
配筋のほかに、外周部近くに円周方向のプレストレスケ
ーブルＰＣを配してアシ、リングビームに構成されてい
る。なお環状体５の内周部に点線５５によって区画し、
斜線を施した部分５４は、後述するように屋根ドーム４
との接合にあたって後打ちコンクリートとされる部分で
あって、屋根ドーム４の外周面４４と点線部には接合用
の凹凸面が設けられるとともに、この部分においてドー
ム側と環状体５側に設けた多段の多数の剪断鉄筋Ｒ８同
志が接合されている。

後打コンクリート５４の幅にはリングビーム部４３のブ
レストレスケーブルＰＢの定着部と凹凸面形成の寸法を
考慮して区画線５５を定める。

次に環状体５の下面５１における側壁２との接合につい
て説明すると、側壁２０頂而２１の上面の中央部分には
支承金物６が設けられ、その内側と外側には目地板７が
敷かれている。支承金物６は２枚の鋼板６１と６２を１
対としたブレストレス導入時の上記両部の相対変位に対
処する摺動機構の要部であって、各鋼板の対向面はテフ
ロン加工が施され、背面側には；ンクリート中へのアン
カー筋が溶接されている。側壁２が厚さ３ｒＩＬの例で
は鋼板６１．６２の幅は０．９ｍ、厚さ４．５　ｍ　／
　ｍ　ｓテフロンの加工厚は５０ミクロンである。目地
板７には厚１０　ｍ／ｍの加硫ゴムシートが選ばれてい
る。内側のゴムシート７は頂面２１に設けた溝２２のと
ころでさらに内外に２分され、この間には側壁２のコン
クリート打設に際して設置される止水板８が下半分を埋
設して立ち上げである。止水板８は５ＵＳ３０４を選ん
だ２　ｍ／ｍ厚の不銹鋼の板体で、幅９００　ｍ／ｍの
ものの中央部にコルｙ−ト部８１を有し、両縁を屈曲さ
せてアンカ一部８２を形成してあシ、コルゲート部８１
は溝２２と環状体５ｆｌｌの溝５６の中に位置し、溝内
の空間部に合成樹脂発泡体（例えば「エサホーム」）８
３を充填してコルｙ−ト部の変形を可能にしである。９
は目地材７の外縁に設けた本目地部のシーリング材であ
って、適宜の材料のものを選んでここで雨水と外気を遮
断するためにあと詰めされる。以上によって、地下タン
ク１は躯体部と屋根部との間に摺動機構を設けている。

なお図中のＭはタンク１の完成後屋根部の気密性を保持
するためのシールプレートであって、６　ｍ／ｍの鋼板
をコンクリート内面にライニングしておシ、環状体５と
側壁２の接合部の太陽には、両者の相対変位に追随する
変形屈曲部ＭＣを設けである。

次に、上記側壁頂部の摺動機構に対する環状体５と側壁
２との結合機構について第２の発明を説明する。

通常の低温液化ガスの貯蔵時にゲイルオ７の気体ガスの
内圧は屋根ドーム下面に対して０．１５ｋｆ／ａｒｔ”
とされ、ドームの自重に対してほぼ等しい値であるから
、両者間に浮力が作用しても微小である。

またドーム屋根４のライズＤはＩｏ？７１であって屋根
面に作用する負圧による浮きあがシは小さく、前記とと
もに無視してよい。

しかしながらタンク１が地震に遭遇するときには地上部
分としてのドーム４は大きな水平力を受け、側壁２など
の躯体部分と全く独立の運動をする。ことにドーム４は
プレストレスの導入に対して相対変位に関して摺動機構
を採用しているから、側壁頂部では無拘束の状態である
。

そこで本発明にあっては第３図に示すような結合機構を
採用しである。すなわち、１１．１２は側壁２内の鉄筋
に溶接接続して位置決めされた大径の結合杆であって、
環状体５の頂面５７よシも突出した長さで所要数直立し
ておシ、環状体５の中をス！／−７１３によって頁通し
ている。１４は頂面にあてがわれるペースプレート、１
５はベースプレート上の緊結ビームで結合杆１１．１２
をナツト１６によって環状体５に緊結している。

第３図中点線で示した２５は側壁２の外周部に一体のコ
ンクＩＪ−トで立上げ形成した円形の抑止壁であシ、２
５Ａは抑止壁２５に対応して環状体５下面外周部に形成
した切欠部であって、この構成はブレストレストコンク
リートを普通の固定コンクリートとの間で変位を吸収す
るための周知の手段であるが、本発明の結合機構の一部
とすることができ、目地板７もブレストレスケーブルＰ
Ｃにも対応した設計が可能である。

作用 次に本発明の作用と第３の構築方法の発明をタンク構築
の工程によって説明する。大型地下タンクの構築はその
地下部分については既知の工法によることができ、通常
はまず連続地中壁Ｗを構築する。即ち第２図左半に示す
ように、地盤面Ｇ、　Ｌ上から側壁２の外周部分に溝孔
Ｔを掘削し、その中にコンクリートを打設して連続地中
壁Ｗを溝築したのち、壁体２を構築し底盤３を打設する
。

次に、構築されたタンクの内部の底盤３の上面において
屋根ドーム４のためのセントル型枠Ｃを組み立て、その
上面をドーム４の下面に合わせた曲面に形成する。そし
て゛所定に鉄筋ＲとＲＢを配筋し、プレストレスケーブ
ルＰ及びＰＲ用のシースを配置したうえでコンクリート
を打設したのち、コンクリートの硬化後各シース内にケ
ーブルＰ、ＰＲを挿通して一ストテンションによってド
ームコンクリートにプレストレスを導入すれば、ドーム
４はＰＳのプレキャストコンクリートブロックとして単
体の伏鉢形に完成する。

一方、側壁２の頂部では環状体５を構築する。

それには第３図に示すように、側壁２の頂部に前述のよ
うな摺動機構を構成したのち、外側型枠Ｆ１と内側型枠
Ｆ２を組み、鋼製たてパタ２３Ａ、２３Ｂを使用してア
ンカーデルト２４によって側壁２の頂部に固定する。つ
いで側壁２から直立する結合杆１１．１２にスリーブ１
３を挿通し環状体５のコンクリートを打設する。その際
区画線５５の外方には凹凸部５８を形成する。

環状体５が完成したならば、結合杆１１．１２に緊結ビ
ーム１５をかけわたしてナツト１６によって緊結し、環
状体５を側壁２頂部に固定し、その後緊結ビーム１５を
利用して吊シ上げジヤツキＪを据付ける。（第２図） 次にタンク底で構築したコンクリートドーム４に吊上げ
ワイヤを係着し、その上端を上記ジヤツキＪに装着して
環状体５の上面周囲全体でドーム４を吊る態勢とし、ジ
ヤツキＪを操作してドーム４を徐々に垂直に吊シ上げる
。この反力はもちろん環状体５を介して側壁２で受けて
いる。

ドーム４が所定高さまで揚昇されたならば、ジヤツキＪ
をそこで保持し、第３図示のように内側型枠Ｆ２の上部
立上シ部Ｆ２Ａを解体し後打ちコンクリート部５４の下
面となる部分に型枠Ｆ２Ｂを補足し、ドーム４のリング
ビーム部４３の外面４４と環状体５の区画線５５の間で
剪断鉄筋Ｒ８を接続し、後打ちコンクリート５４を打設
する。このコンクリートは無収縮コンクリートを使用す
るのがよく、区画線５５は上方に向かってやや外開きの
斜面とすることも有利である。

後打ちコンクリート５４が完全に硬化すると屋根ドーム
４と環状体５は一体のコンクリート履着となシ、側壁２
上で支持されるようになるから（第２図左半）、ここで
結合杆１１．１２の緊結をゆるめることができ、履着全
体のプレストレスの導入が行えるようになる。そこで環
状体５の円周方向のプレストレスケーブルＰＣにプレス
トレスを導入する。このプレストレスの外力はドーム４
に対しては第２次のプレストレスとなシ、プレキャスト
されたドーム４は構築時の第１次のプレストレス導入の
あと、吊シ上げ時と環状体５との接合時の応力状態を経
たあとで、最終の状態にプレストレスを加えられること
になシ、この経過ではドームの隆起の方向に挙動し、ド
ームとしての安定状態で設計することができる。

この間に環状体５はプレストレスによって円周方向に収
縮し、その半径を減じて側壁２０頂面２１上で内方に変
位（第１画矢印）する。そして、この変位は支承金物６
を主とする摺動機構で吸収され、鋼板６１と６２とはテ
フロン加工によって相対移動して摺動する。

環状体５の変位は上半をコンクリート中に埋設し、下半
を側壁２中に埋設した止水板８に影響するが、止水板８
はそのコルゲート部８１で大きな抵抗なく変形すること
から、変位に追随可能であシ、目地部の気密性、液密性
は確保されている。

同様にして結合杆１１．１２の太さと、挿通スリーブ１
３の内径の関係にも上記変位に対する寸法設計が採用さ
れ、ケーブルＰＣの緊張による変位は結合杆１１．１２
の剪断を起さないようにすることができる。そして、リ
ングビーム部４３の第１次のプレストレスに加えられる
第２次のプレストレスによる環状体５の変形変位は半径
上で約５１ｍのオーダーに設計され、止水板８のコルゲ
ート部８１、それを内蔵する溝部２２．５６の設計もプ
レストレスの変位吸収に有効に設計可能である。また、
抑止壁２５を設けるときにも、屋蓋部の内方への変位は
自由である。

以上によって環状体５とドーム４とが一体となった履着
コンクリートがプレストレスコンクリートとして安定し
たならば、スリー７”１３内にグラウトを注入して結合
杆１１．１２を固定させるとともに、緊結ビーム１５を
介して結合杆１１．１２を定着させれば、タンクの躯体
部と屋蓋部は上記結合機構によって一体に安定して結合
され、ＰＳドームの屋根を有するタンクが完成する。

発明の効果 本発明は上述したように大型の地下タンクの屋蓋部と躯
体部との間にその両者の結合機構と摺動機構とを設けて
両者を接合したものであるから、大スパンの屋根Ｐ−ム
をプレストレストコンクリートによって構築するに際し
ての問題点をすべて克服することができ、今後の備蓄設
備に一大活路を切シ開くものであシ、あわせてそのよう
な構造にふされしい構築方法を提供するものであるから
建設産業ひいてはエネルギー産業に多大の貢献をもたら
すものといえる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図は円
形地下タンクの躯体部と屋蓋部との取合部における摺動
機構を主として示す詳細断面図、第２図は同地下タンク
の全般と屋根部の構築を左半、左半に示す１直径に沿う
断面図、第３図は第１図と同じ位置での結合機構を主と
して示す詳細断面図である。 １・・・タンク　　　　　２・・・側壁３・・・底盤　
　　　　　４・・・屋根ドーム４３・・・リングビーム
部　４４・・・外周面５・・・環状体　　　−５１・・
・下面５４・・・後打コンクリート　５５・・・区画線
６・・・支承金物　　　　６１．６２・・・鋼板Ｔ・・
・目地材　　　　　８・・・止水板８１・・・コルゲー
ト部　　９・・・シー＋）：／り材１１．１２・・・結
合杆　　１３・・・スリーブ１５・・・緊結ビーム　　
　ト１、Ｆ２・・・型枠２５・・・抑止壁

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉄筋コンクリート造の円筒形大型地下タンクの屋
   根の構造であつて、該屋根をプレストレストコンクリー
   ト造のドームで形成するときのタンク躯体部との接合部
   の構造において、コンクリートドームは外周部をプレス
   トレストコンクリート造の円形梁に構成し、その外周の
   側壁頂部との接合部分をプレストレストコンクリート造
   の環状体に構成して目地部を介して躯体側壁と分割させ
   、その分割目地部には少くとも支承金物を配した摺動機
   構を含むことを特徴とする地下タンクの屋根構造。
2. （２）摺動機構は２枚の鋼板からなる支承金物、弾性目
   地材及びコルゲート部を有する止水板とを含む特許請求
   の範囲第１項に記載の屋根構造。
3. （３）鉄筋コンクリート造の円筒形大型地下タンクの屋
   根をプレストレスコンクリート造のドームで形成し、そ
   の外周に一体に環状体を接合して屋蓋部とするときの屋
   蓋部とタンク躯体部との接合部の構造において、屋蓋部
   とタンク躯体部の間には、少くとも躯体部側壁の頂部に
   直立させた多数の結合杆と、屋蓋部の環状体に垂直に埋
   設して上記結合杆に被嵌する多数のスリーブとからなる
   結合機構を含むことを特徴とする地下タンクの屋根構造
   。
4. （４）結合機構は、上記結合杆とスリーブ及び結合杆を
   環状体の上面で緊結する緊結ビームならびにスリーブ内
   に結合杆を固定する充填グラウトを含む特許請求の範囲
   第３項に記載の屋根構造。
5. （５）結合機構は躯体側壁頂面の外周部に立上げた抑止
   壁と環状体下面に抑止壁に対応して設けた切欠部とをさ
   らに含む特許請求の範囲第３項または第４項に記載の屋
   根構造。
6. （６）鉄筋コンクリート造の円筒形大型地下タンクの屋
   根をプレストレストコンクリート造のドームに形成する
   ときの構築方法において、ａ）屋根ドームは構築された
   タンク躯体の内底部でプレキャストコンクリートで形成
   す る工程、 ｂ）屋根ドームのリングビーム部からドーム全体にプレ
   ストレスを導入する工程、 ｃ）躯体部側壁頂部に屋根ドームと側壁の接合部となる
   環状体を構築する工程、 ｄ）環状体上面から前記屋根ドームを側壁上部水準まで
   吊りあげる工程、 ｅ）環状体と屋根ドームとを両者の間隙に打設する後打
   ちコンクリートによつて接続し て一体の屋蓋部とする工程、 ｆ）環状体には円周方向に第２次のプレストレスを導入
   し、屋蓋部全体をプレストレス トコンクリート造とする工程、 ｇ）環状体を介して屋蓋部をタンク躯体に結合する工程
   、 を含むことを特徴とする地下タンクの屋根の構築方法。