JP6008267B2 - 鋼製タンクのプレハブコンクリート防液堤 - Google Patents

Description

この発明は、石油など危険物の液体を貯蔵する鋼製タンクのプレハブコンクリート防液堤に関するものである。

一般的な各種の鋼製タンク１は、従来例の図９に示すように、鋼製の底板２と鋼製の側板３と鋼製の屋根板４とからなり、そのタンクヤード５の周囲は矩形の防液堤６で囲われている。
このタンクヤード５の広さと防液堤６の高さは、地震などの災害や事故などによって貯蔵液が漏出する場合に備えて、タンク１内の貯蔵液全量を収容できるように設計されている。

鋼製タンクの周囲に、漏出液貯留域を介して周設した防液堤に関する従来の特許出願がある。
例えば特許文献１（特開昭５８−１１６９１号公報）「タンクの高防液堤構造」には、「タンクの周囲に漏出液プール域を介して周設植立した高防液堤構造において、該防液堤とタンク側面とを連結材で連結し、而して該連結材は上記漏出液プール域にて周方向に所定間隔を介して多数設けた」構成が開示されている。

プレハブコンクリート製貯槽に関する従来の特許出願には、例えば、特許文献２（特開平４−１１３０９９号公報）「プレハブコンクリート貯槽」がある。この出願には「コンクリート貯槽の側壁を構成するプレハブユニットを、側壁下部および底版外周部を剛結一体構造としたフーチング部と、側壁中間の直胴部と構成する胴体部と、側壁上端部のリングビーム部を構成する胴上部にて分割形成し、該組立てたプレハブユニット全体をテンション材で結合した」構成が開示されている。

特許文献３（特開平７−６２９２６号公報）「筒形状プレストレストコンクリート製タンク及びそのタンクの形成方法」には、プレキャスト材を周方向に４個積上げて下段側筒形Ｃ、上段側筒形Ｄを形成し、縦方向にＰＣ鋼棒を挿通するとともに周方向ＰＣ鋼より線を挿通して、縦方向及び周方向にプレストレスを導入する構成が開示されている。

また、特許文献４（特開２００４−４４７１２号公報）「地上タンクの補強構造」には、地上タンクおよび高床式の地上タンクに関して、地上タンク本体の側壁の外周面に増し杭と補強底版に支持されたＰＣ防液堤を配置する構成が開示されている。

特許文献５（特開２００７−３０２２８１号公報）「地上構造物の津波対策工」には、地上に設置された構造物１の外側に、自立式の津波防護柵２が、高さＨ１、Ｈ２に設定されて設置されていることが開示されている。

さらに、本出願人による特許文献６（特願２０１１−１２２３８９号）「タンク側板下部の補強構造と施工法」の出願は、平底円筒形貯槽の側板外周下部で地震によって変形座屈を生じやすい箇所を含む所定高さ部位２ａについて、離隔して所定幅位置に設置する支持枠体６と、この支持枠体６の内部及び又は支持枠体６の外周面に張設するテンションＰＣ鋼線８と、支持枠体６の内部に連続的に打設するコンクリート７とで補強形成するようにしたものである。

特開昭５８−１１６９１号公報 特開平４−１１３０９９号公報 特開平７−６２９２６号公報 特開２００４−４４７１２号公報 特開２００７−３０２２８１号公報 特願２０１１−１２２３８９号

図９に示す従来一般的な鋼製タンク１のタンクヤード５の回りを囲う矩形の防液堤６は、漏出する貯蔵液の収容を想定しタンクヤード５の広さに応じて防液堤６の高さを設定している。地震による津波や暴風雨など、防液堤の内外への自然災害に対しては配慮が十分ではない。そのため、津波や大洪水による防液堤の損傷や、タンク側板の変形や座屈、或いはタンクが浮いたり流されたりするなどの被害を生ずる心配があった。
従来一般的な平底円筒形鋼製の各種タンクに関わる耐震設計基準については、幾度もの震災の経験を踏まえて強化されてきている。そのため、設計基準改定以前の既設タンクにあっては、耐震性能の向上を図るための補強工事を必要とされるタンクが存在する。
これらのタンクは、地震によって側板の座屈や変形などの損傷により貯蔵液が漏出する危険があった。
また、地震によってタンクの側板の一部が、座屈などで損傷した場合には、供用中のタンクにあっては、貯蔵液を空にすることなく溶接などの火気を使用しないで、コンクリート構造によって簡単かつ短期間に補修施工することも望まれていた。

特許文献１（特開昭５８−１１６９１号公報）「タンクの高防液堤構造」は、タンクの周囲に漏出した液圧に対して耐久性を向上させた高防液堤構造であるが、地震や津波、洪水などからタンク本体へ及ぶ災害に対応したものではない。また、多数の連結材でタンク側板と防液堤を連結しているが、地震による揺れに対しては、異なる固有周期を有するものを連結することで、タンク側板を損傷させる心配がある。

特許文献２（特開平４−１１３０９９号公報）「プレハブコンクリート貯槽」は、貯槽本体の側壁を構成するプレハブユニットを、フーチング部と胴体部と胴上部にて分割形成し、組立てた後に全体をテンション材で結合するものであって、地震や津波、洪水など対策用の防液堤としてタンク周囲に設置するものではない。

また、特許文献３（特開平７−６２９２６号公報）「筒形状プレストレストコンクリート製タンク及びそのタンクの形成方法」は、プレキャスト材を周方向及び縦方向に積上げ、ＰＣ鋼棒及びＰＣ鋼より線にてプレストレスを導入するものであるが、鋼製タンクの周囲に地震や津波、洪水など対策用の防液堤として設置するものではない。

また、特許文献４（特開２００４−４４７１２号公報）「地上タンクの補強構造」は、地上タンクおよび高床式の地上タンクに関して、地上タンク本体の側壁の外周面に増し杭と補強底版に支持されたＰＣ防液堤を配置する構成が開示されているが、低温液体を貯蔵する二重殻低温タンクの低温液体の漏洩防止構造に関するものである。

また、特許文献５（特開２００７−３０２２８１号公報）「地上構造物の津波対策工」には、地上に設置された構造物１の外側に、高さＨ１、Ｈ２に設定されて設置される自立式の津波防護柵２、及びグランドアンカー、桁材、補強リブなどが開示されているが、タンクを覆うコンクリート壁体構造ではない。

さらに、本出願人による特許文献６（特願２０１１−１２２３８９号）「タンク側板下部の補強構造と施工法」の出願は、耐震強度が不足するタンクについて、地震によって変形座屈を生じやすい所定高さ部位をコンクリート及びテンションＰＣ鋼線などで補強するものであるが、地震や津波、洪水など対策用のプレハブコンクリート構造の防液堤として設置するものではない。

このように、従来例の技術は、いずれも貯蔵液の漏洩に対応し、貯蔵液を受け止める安全性を主体とするタンク防液堤の構造としたものであって、地震や津波、洪水などタンク防液堤の外部からの災害に配慮してタンクをプレハブコンクリートによって保護するようにしたものではない。

この発明は上述のような従来技術が有する問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、地震や津波、洪水などによってタンク側板が変形や座屈を生じることがなく、津波や洪水によってタンクが浮いたり流されたりするなどの被害を生ずることのない、鋼製タンクのプレハブコンクリート防液堤を提供することにある。

請求項１の発明に係る鋼製タンクのプレハブコンクリート防液堤は、鋼製タンクが地震や津波、洪水などによって、座屈変形や流出の被害を受けないように、既設の側板外周面に当接させて円筒形又は多角形プレハブコンクリート構造の連続した防液堤兼用のコンクリート側壁を立設した構造で、当該コンクリート側壁は、基礎外周縁に打ち込んだ杭と、該杭の上から底板外周縁上に架けた底部フーチングユニットと、該底部フーチングユニット上の側壁下部ユニットと、該側壁下部ユニット上の側壁上部ユニットについて、縦方向に鋼棒材を挿通した構造であって、さらに水平円周方向をプレハブ定着柱で連結して組み立てたプレハブコンクリート構造であることを特徴とする。

請求項２の発明に係る鋼製タンクのプレハブコンクリート防液堤は、鋼製タンクが地震や津波、洪水などによって、座屈変形や流出の被害を受けないように、既設の側板外周面からメンテナンス空間を確保する距離を離隔して円筒形又は多角形プレハブコンクリート構造の連続した防液堤兼用のコンクリート側壁を立設した構造で、当該コンクリート側壁は、基礎外周縁に打ち込んだ杭と、該杭の上から底板外周縁上に架けた底部フーチングユニットと、該底部フーチングユニット上の側壁下部ユニットと、該側壁下部ユニット上の側壁上部ユニットについて、縦方向に鋼棒材を挿通し、水平円周方向をプレハブ定着柱で連結して組み立てたプレハブコンクリート構造であって、さらに側板上端のトップアングル又は側板上部の外周面に低降伏点鋼を用いた制振材を固着した構造とし、さらに上記タンクの屋根又は上記トップアングルからコンクリート側壁上部までの間に上記メンテナンス空間を覆う雨水侵入防止カバーを設けた構造であることを特徴とする。

請求項１の発明に係る鋼製タンクのプレハブコンクリート防液堤は、鋼製タンクが地震や津波、洪水などによって、座屈変形や流出の被害を受けないように、既設の側板外周面に当接させて円筒形又は多角形プレハブコンクリート構造の連続した防液堤兼用のコンクリート側壁を立設した構造で、当該コンクリート側壁は、基礎外周縁に打ち込んだ杭と、該杭の上から底板外周縁上に架けた底部フーチングユニットと、該底部フーチングユニット上の側壁下部ユニットと、該側壁下部ユニット上の側壁上部ユニットについて、縦方向に鋼棒材を挿通した構造であって、さらに水平円周方向をプレハブ定着柱で連結して組み立てたプレハブコンクリート構造であるので、
地震や津波、洪水などによって側板が変形や座屈を生じることがなく、津波や洪水によってタンクが浮いたり流されたりするなどの被害を生ずる心配がない。
また、コンクリート壁は、工場製作と現地施工を組合せて短期間に効率良く構築することが出来る構造である。
プレハブコンクリートで鋼製側板の外周面に当接させて作業性良く施工する構造で、経年劣化による側板の変形防止や底板の浮き上がり防止を図り、耐震強度が不足する中小規模の既設タンクの耐震強度を向上する構造で、この耐震補強構造とすることによって長く使い続けることができる構造となる。
プレハブコンクリート防液堤は、既設のタンク、供用中のタンク設備であっても、予め工場で必要なプレハブユニット部材を製作し、現地で溶接などの火気を使用することなく、プレハブユニット化された部材を組立てた構造で、現場打設のコンクリートを少なくして施工を簡素化する構造であって、作業性良く短期間に補強することが出来る構造である。

請求項２の発明に係る鋼製タンクのプレハブコンクリート防液堤は、鋼製タンクが地震や津波、洪水などによって、座屈変形や流出の被害を受けないように、既設の側板外周面からメンテナンス空間を確保する距離を離隔して円筒形又は多角形プレハブコンクリート構造の連続した防液堤兼用のコンクリート側壁を立設した構造で、当該コンクリート側壁は、基礎外周縁に打ち込んだ杭と、該杭の上から底板外周縁上に架けた底部フーチングユニットと、該底部フーチングユニット上の側壁下部ユニットと、該側壁下部ユニット上の側壁上部ユニットについて、縦方向に鋼棒材を挿通し、水平円周方向をプレハブ定着柱で連結して組み立てたプレハブコンクリート構造であって、さらに側板上端のトップアングル又は側板上部の外周面に低降伏点鋼を用いた制振材を固着した構造とし、さらに上記タンクの屋根又は上記トップアングルからコンクリート側壁上部までの間に上記メンテナンス空間を覆う雨水侵入防止カバーを設けた構造であるので、
鋼製タンクの揺れを抑制し座屈を防止することができる構造である。また、石油など危険物を貯蔵するタンクにおいては、メンテナンス空間を利用して側板の検査を行うことができる構造となる。さらに、このメンテナンス空間内部には、豪雨の場合であっても雨水が侵入し滞留することがなく、タンクの浮き上がりを防止することができる構造となる。
このように、側板から離隔して防液堤兼用のコンクリート側壁を立設する場合は、基礎の外周部に確りと杭を打込むことができるため、底部フーチングユニットを幅広く確りと立設した構造で、この上に側壁下部ユニットと側壁上部ユニットを積上げて水平荷重に対して強い防液堤構造となる。
側板から離隔して、防液堤兼用のコンクリート側壁を立設する構造とすることにより、外側からの津波、洪水による衝撃圧は、このコンクリート側壁に防護されるため、側板が直接変形や座屈などの損傷を受けることがなく、津波や洪水によってタンクが浮いたり流されたりするなどの被害を生ずる心配もなくなる。
制振材に低降伏点鋼を使用する構造とすることにより、地震などで鋼製タンクが揺動した際に、側板及び側板と制振材の固着部近傍を変形損傷させることなく制振材自身が破損し振動エネルギーを吸収する構造となる。
プレハブコンクリート防液堤は、既設のタンク、供用中のタンク設備であっても、予め工場で必要なプレハブユニット部材を製作し、現地で溶接などの火気を使用することなく、プレハブユニット化された部材を組立てた構造で、現場打設のコンクリートを少なくして施工を簡素化する構造であって、作業性良く短期間に補強することが出来る構造である。

本発明に係る鋼製タンクのプレハブコンクリート防液堤の第１の実施形態例を示す全体側面説明図である。 本発明に係る鋼製タンクのプレハブコンクリート防液堤の第２の実施形態例を示す全体側面説明図である。 図１及び図２のコンクリート側壁の部分説明図である。 側板上端のトップアングルまで当接させてコンクリート側壁を設けた状況を示す説明図である。 図４の変化例で、側板との間に弾力材を介装させてコンクリート側壁を設けた状況を示す説明図である。 側板上端のトップアングルに制振材を固着し側板から離隔してコンクリート側壁を設けた状況を示す説明図である。 側板上部位置に制振材を固着し側板から離隔してコンクリート側壁を設けた状況を示す説明図である。 側板に設けられているウインドガーダに当接させ側板から離隔してコンクリート側壁を設けた状況を示す説明図である。 従来例の鋼製タンクを示す説明図である。

本発明に係る鋼製タンクのプレハブコンクリート防液堤の実施形態例について図１から図８を参照しながら説明する。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実施形態に変更（例えば構成要素の省略または付加、構成要素の形状の変更等）を加えることが出来るのはもちろんである。
なお、図は円筒形又は多角形プレハブコンクリート構造の連続した防液堤兼用のコンクリート側壁の概略を示すもので、一部のみを描き詳細構造は省略した。また、この構造は、既設の鋼製タンクに形成する場合を示すが、新規の鋼製タンクに採用しても良い。

図１は本発明に係る鋼製タンク１のプレハブコンクリート防液堤の第１の実施形態例を示す全体側面説明図で、２は側板、３は基礎、４は底板、５は屋根である。
この発明による鋼製タンクのコンクリート補強範囲は、地震や津波、洪水などで被害を受けないように、タンク側板２の外面に当接させて防液堤兼用のコンクリート側壁６を立設した補強構造とする。
この側板２の外周面に当接させて立設するコンクリート壁６は、基礎３外周縁に打込んだ杭７と、この杭７の上から底板４外周縁上に架けた底部フーチングユニット６ａと、その上の側壁下部ユニット６ｂと、さらにその上の側壁上部ユニット６ｃ、６ｄとで形成したプレハブコンクリート構造である。
このように、側板２の外周面に当接させてコンクリート側壁６を設ける場合は、側板２の外周にメンテナンス空間を設ける必要のないタンクに適用する。
また、防液堤を必要としない水タンクやサイロなどの貯槽においても、メンテナンス用の空間を設けることなく、鋼製タンク１の側板２に当接させてコンクリート側壁６を設けた補強構造とすることは有効である。

このように、平底円筒形鋼製タンクの側板２に当接させて防液堤兼用のコンクリート壁６で補強する構造であるので、耐震強度が不足する中小規模の既設タンク１の耐震強度を向上することができる。
また、地震や津波などの災害や経年劣化による側板２の変形防止や底板４の浮き上がり防止を図る構造で、この耐震補強構造によってタンク設備を長く使い続けることができる。

図２は、第２の実施形態例で、側板２からメンテナンスを行うための空間を確保するよう離隔して、防液堤兼用のコンクリート側壁６を立設する構造を示す。
このコンクリート壁６は、基礎３の外周部に杭７を打込み、この杭７の上に底部フーチングユニット６ａを立設した構造で、その上に側壁下部ユニット６ｂと側壁上部ユニット６ｃ、６ｄを積上げて形成した構造である。
石油タンクなど危険物を貯蔵する鋼製タンク１で、側板２の周囲にメンテナンス空間９を必要とする場合は、側板２に制振材８を固着して側板２から離隔した構造で、この制振材８の外周に当接させてコンクリート側壁６を立設した構造とする。
コンクリート側壁６に当接する制振材８は、タンク本体の水平方向の揺れを抑制し、タンクの揺動を抑えてタンクのロッキング現象を防止する役割も有する。

このように、側板２から離隔して防液堤兼用のコンクリート側壁６を立設する構造は、基礎３の外周部に確りと杭７を打込む構造であるため、底部フーチングユニット６ａを幅広く確りと立設した構造で、この上に側壁下部ユニット６ｂと側壁上部ユニット６ｃを積上げて水平荷重に対して強い防液堤構造とすることができる。

側板２から離隔して、防液堤兼用のコンクリート側壁６を立設する構造とすることにより、外側からの津波、洪水による衝撃圧は、このコンクリート側壁６にカバーされるため、側板２が直接変形や座屈などの損傷を受けることがなく、津波や洪水によってタンク１が浮いたり流されたりするなどの被害を生ずる心配もなくなる。

図３は、図１及び図２に示すコンクリート側壁６の部分説明図である。
コンクリート製のプレハブ部材、底部フーチングユニット６ａと、側壁下部ユニット６ｂと、側壁上部ユニット６ｃについて、縦方向に鋼棒材１１ａを挿通した構造であって、さらに水平円周方向にはプレハブ定着柱１１に連結材１１ｂを取付けて組み立てたプレハブコンクリート構造である。
なお、コンクリート製のプレハブ部材には、垂直方向にＰＣ鋼棒、周方向にＰＣ鋼線を使用して、ポストテンションを与えて接続し組み立てたプレハブコンクリート構造としても良い。

図４に示すように、側板２上端のトップアングル２ａの位置まで当接させて、コンクリート側壁６を設ける構造である。トップアングル２ａとコンクリート側壁６上端縁に雨水侵入防止用のシーリング材２ｂを設ける構造である。
鋼製の側板２とコンクリート側壁６は一体化され、剛強度の高い耐震構造となる。

図５は、上記図４の側板２に、弾力性を有する緩衝材２ｃを介装させてコンクリート側壁６を当接させて設けた構造の事例を示す。
側板２の水平方向の揺動は、緩衝材２ｃに吸収され、コンクリート側壁６に支持される構造である。

図６は、側板２上端のトップアングル２ａに制振材８ａを固着した構造で、側板２からメンテナンスを行うための距離を離してコンクリート側壁６を設けた構造の事例を示す。
９はメンテナンス用の空間で、この空間９内へ雨水が入らないように、上部に覆い材１０を設ける構造である。
制振材８ａは、側板２のトップアングル２ａの位置に、周方向に間隔をおいて放射状に取り付ける構造で、その外周縁のコンクリート側壁６との間に緩衝材１２ａを介装する構造である。コンクリート側壁６によって、地震時に鋼製タンクの揺れが抑制され、タンクのロッキングも抑えられる構造となる。

図７は、側板２上部の外周面に制振材８ｂを固着した構造で、側板２から離隔し空間９をおいてコンクリート側壁６を設けた構造の事例を示す。
制振材８ｂは、側板２の周方向に間隔をおいて放射状に取り付けた構造で、その外周縁のコンクリート壁６との間に緩衝材１２ｂを介装する構造である。
トップアングル２ａとコンクリート側壁６との間には覆い材１０を備え、雨水が空間９内に入らない構造である。
制振材８ｂには、低降伏点鋼を使用した構造とする。この低降伏点鋼を用いた制振材８ｂは、地震などで鋼製タンクが揺動した際に、側板２及び固着部近傍を変形損傷させることなく制振材８ｂ自身が破損し振動エネルギーを吸収する構造である。

図８は、側板２にサポートに支持されて取付けられているウインドガーダ１３の周囲に、側板２から離隔してコンクリート側壁６を設けた構造の事例を示す。
ウインドガーダ１３が設けられているタンクでは、このウインドガーダ１３の周囲にコンクリート側壁６を立設する構造とする。
ウインドガーダ１３外周縁のコンクリート壁６との間に、緩衝材１２ｃを介装する構造とする。
ウインドガーダ１３の外周側面から、コンクリート側壁６を貫通して排水穴１４を備え、雨水をコンクリート側壁６の外側へ排出する構造とする。ウインドガーダ１３下部の空間９内に、雨水が浸入することがない構造である。

プレハブコンクリート防液堤は、既設のタンク、供用中のタンク設備であっても、予め工場でプレハブユニット部材を製作し、現地で溶接などの火気を使用することなく、プレハブユニット化された部材を組立てた構造で、現場打設のコンクリートを少なくして施工を簡素化する構造であって、作業性良く短期間に補強することが出来る構造である。

また、プレキャストコンクリート部材や、ＰＣ鋼材、ＰＣ鋼線を使用した場合には、プレストレストコンクリートで補強した構造とすることができるとともに、緊張させたＰＣ鋼材やＰＣ鋼線で側板２に発生するフープ荷重を負担する構造とすることにより、貯蔵液の荷重に対する耐久強度を増して耐震性を向上した構造とすることが出来る。

上記プレハブコンクリート構造の防液堤は、既設のタンクのみならず、耐震性能の向上や津波対策、強風や洪水対策などが望まれる新規のタンク、或いは水タンクやサイロ、モニュメントなどの構築物にも適用することができる。

１タンク
２側板
２ａトップアングル
３基礎
４底板
５屋根
６コンクリート側壁
７杭
８制振材
９空間
１０覆い材
１１プレハブ定着柱
１１ａ鋼棒材
１１ｂ連結材
１２緩衝材
１３ウインドガーダ
１４排水穴

Claims (2)

1. 鋼製タンクが地震や津波、洪水などによって、座屈変形や流出の被害を受けないように、既設の側板外周面に当接させて円筒形又は多角形プレハブコンクリート構造の連続した防液堤兼用のコンクリート側壁を立設した構造で、
   当該コンクリート側壁は、基礎外周縁に打ち込んだ杭と、該杭の上から底板外周縁上に架けた底部フーチングユニットと、該底部フーチングユニット上の側壁下部ユニットと、該側壁下部ユニット上の側壁上部ユニットについて、縦方向に鋼棒材を挿通した構造であって、さらに水平円周方向をプレハブ定着柱で連結して組み立てたプレハブコンクリート構造であることを特徴とする鋼製タンクのプレハブコンクリート防液堤。
2. 鋼製タンクが地震や津波、洪水などによって、座屈変形や流出の被害を受けないように、既設の側板外周面からメンテナンス空間を確保する距離を離隔して円筒形又は多角形プレハブコンクリート構造の連続した防液堤兼用のコンクリート側壁を立設した構造で、
   当該コンクリート側壁は、基礎外周縁に打ち込んだ杭と、該杭の上から底板外周縁上に架けた底部フーチングユニットと、該底部フーチングユニット上の側壁下部ユニットと、該側壁下部ユニット上の側壁上部ユニットについて、縦方向に鋼棒材を挿通し、水平円周方向をプレハブ定着柱で連結して組み立てたプレハブコンクリート構造であって、
   さらに側板上端のトップアングル又は側板上部の外周面に低降伏点鋼を用いた制振材を固着した構造とし、
   さらに上記タンクの屋根又は上記トップアングルからコンクリート側壁上部までの間に上記メンテナンス空間を覆う雨水侵入防止カバーを設けた構造であることを特徴とする鋼製タンクのプレハブコンクリート防液堤。
   

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