(57)【要約】【課題】水張試験に起因して防液堤に生じる圧縮応力を考慮（算入）することにより、従来と比較し防液堤の縦方向のＰＣ鋼材の数や緊張力を低減することを可能にした低温液体貯蔵用タンクを提供する。【解決手段】底版２と、この底版２に下端部３ａを剛接して立設した筒状の防液堤３と、底版２と防液堤３で囲まれた内部に配設される貯槽４とを備える低温液体貯蔵用タンクＢであって、防液堤３には縦方向にプレストレスを導入するためのＰＣ鋼材８が設けられており、この縦方向のＰＣ鋼材８の数及び／又は緊張力を、貯槽４の水張試験に起因して防液堤３に生じる圧縮応力を算入して設定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底版と、該底版に下端部を剛接して立設した筒状の防液堤と、前記底版と前記防液堤で囲まれた内部に配設される貯槽とを備える低温液体貯蔵用タンクであって、
前記防液堤には縦方向にプレストレスを導入するためのＰＣ鋼材が設けられており、
該縦方向のＰＣ鋼材の数及び／又は緊張力が、前記貯槽の水張試験に起因して前記防液堤に生じる圧縮応力を算入して設定されていることを特徴とする低温液体貯蔵用タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液化天然ガス等の低温液体の貯蔵に用いられる低温液体貯蔵用タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図１に示すように、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）等の低温液体１を貯蔵するためのタンク（低温液体貯蔵用タンクＡ）には、底版２と、底版２に下端部３ａを繋げて立設する円筒状の防液堤３と、底版２と防液堤３で囲まれた内部に配設される金属製の貯槽（内槽）４とを備えて構成したものがある。また、この種の低温液体貯蔵用タンクＡは、一般に、上部に平板状あるいはドーム状の屋根５を設け、さらに貯槽４と底版２、防液堤３、屋根５との間に保冷材６を設けて構築される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
防液堤３は、貯槽４から万一低温液体１が漏洩した場合にこの低温液体１の拡散を局所化（防止）するためのものであり、その下端部３ａを底版２に剛接して設けられている。さらに、防液堤３は、図２に示すように、プレストレストコンクリート造で構築されることが多く、周方向に配置したＰＣ鋼材７によってプレストレスを導入することにより、漏液時に低温液体１を確実に保持できるようにしている。なお、図２は低温液体漏洩時の防液堤３の外力状態を示す図である。
【０００４】
一方、通常の運転時には、低温液体１が貯槽４で保持されているため、図３に示すように、防液堤３には周方向のプレストレスのみが作用し、このプレストレスによって防液堤３の下端部３ａに外引張曲げモーメントＭ１ひいては防液堤３の外面に引張応力Ｔ１が発生する。また、底版２は、底版２の下の地盤が凍結しないようにヒータ（底版２に埋設したヒータ：不図示）で加温されるため、通年一定温度で保持されるのに対し、防液堤３は、外気温の影響を受けて、夏は膨張し、冬は収縮する。そして、このような季節変動によって収縮した際には、図４に示すように、防液堤３の下端部３ａに外引張曲げモーメントＭ２ひいては防液堤３の外面に引張応力Ｔ２が発生する。さらに、空液時には、図５に示すように、防液堤３の重量を支える底版２の外周部２ａが沈下することによって、防液堤３の下端部３ａに外引張曲げモーメントＭ３ひいては防液堤３の外面に引張応力Ｔ３が発生する。
【０００５】
このため、防液堤３には、図２に示すように、主に上記の３要因により発生する外引張曲げモーメントＭ１、Ｍ２、Ｍ３ひいては引張応力Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を打ち消すことを目的として、縦方向（鉛直方向）に配置したＰＣ鋼材８によって、縦方向にもプレストレスを導入するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３８３９４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、この種の低温液体貯蔵用タンクＡにおいては、施工が完了し、運転を開始する前に水張試験を実施する。この水張試験は、貯槽４に低温液体１の重量の約１．５倍の水を注水して、漏れや変形の有無を検査する試験である。
【０００８】
そして、この水張試験を行うと、防液堤３には図３から図５と逆の変形が生じる。すなわち、図６に示すように、水張試験で貯槽４に注水した水の重量で地盤が弾塑性変形し、水張試験後（除荷後）に底版２の変形が残留して、防液堤３の下端部３ａに外圧縮曲げモーメントＭ４ひいては防液堤３の外面に周方向、縦方向ともに圧縮応力Ｔ４が生じたままになる。
【０００９】
そして、従来、この種の低温液体貯蔵用タンクＡを設計する際に、水張試験に起因して生じる外圧縮曲げモーメントＭ４、圧縮応力Ｔ４を考慮（算入）することなく、上記の３要因により発生する外引張曲げモーメントＭ１、Ｍ２、Ｍ３、引張応力Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に基づいて縦方向のＰＣ鋼材８の数、緊張力（防液堤に導入するプレストレス）を設定している。このため、現状では、過大なＰＣ鋼材８の数や緊張力で過大なプレストレスを導入していることになる。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑み、水張試験に起因して防液堤に生じる圧縮応力を考慮（算入）することにより、従来と比較し防液堤の縦方向のＰＣ鋼材の数や緊張力を低減することを可能にした低温液体貯蔵用タンクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１２】
本発明の低温液体貯蔵用タンクは、底版と、該底版に下端部を剛接して立設した筒状の防液堤と、前記底版と前記防液堤で囲まれた内部に配設される貯槽とを備える低温液体貯蔵用タンクであって、前記防液堤には縦方向にプレストレスを導入するためのＰＣ鋼材が設けられており、該縦方向のＰＣ鋼材の数及び／又は緊張力が、前記貯槽の水張試験に起因して前記防液堤に生じる圧縮応力を算入して設定されていることを特徴とする。
【００１３】
この発明においては、水張試験に伴う底版の残留変形によって防液堤に生じる圧縮応力を算入して防液堤の縦方向の必要プレストレスを求め、このプレストレスに応じて縦方向のＰＣ鋼材の数及び／又は緊張力を設定することによって、縦方向のＰＣ鋼材の数及び／又は緊張力を低減することが可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の低温液体貯蔵用タンクによれば、水張試験に伴う底版の残留変形によって防液堤に生じる圧縮応力を算入して求めた防液堤の縦方向のプレストレスに応じて縦方向のＰＣ鋼材の数及び／又は緊張力を設定することで、従来と比較し、縦方向のＰＣ鋼材の数及び／又は緊張力を低減することが可能になり、施工性、経済性の向上を図ることが可能になる。
【００１５】
また、このように水張試験に起因して生じる圧縮応力を通常運転時の設計に考慮することで、従来と比較し、空液時に生じる引張応力を低減することが可能になり、低温液体貯蔵用タンクの構造力学的性能の向上を図ることも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】低温液体貯蔵用タンクを示す図である。
【図２】低温液体貯蔵用タンクを示すとともに、この低温液体貯蔵用タンクの防液堤にプレストレスを導入するＰＣ鋼材を示す図である。
【図３】周方向プレストレスに起因して防液堤に生じる外引張曲げモーメント、引張応力を示す図である。
【図４】温度収縮に起因して防液堤に生じる外引張曲げモーメント、引張応力を示す図である。
【図５】防液堤の自重による底版外周部の沈下に起因して防液堤に生じる外引張曲げモーメント、引張応力を示す図である。
【図６】貯槽の水張試験による底版の残留変形に起因して防液堤に生じる外圧縮曲げモーメント、圧縮応力を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図１から図６を参照し、本発明の一実施形態に係る低温液体貯蔵用タンクについて説明する。本実施形態は、例えば液化天然ガス等の低温液体の貯蔵に使用されるタンクに関するものである。
【００１８】
本実施形態の低温液体貯蔵用タンクＢは、従来の低温液体貯蔵用タンクＡと同様に、平盤状の底版２と、円筒状の防液堤３と、低温液体１を貯蔵する金属製の貯槽４と、屋根と、保冷材６とを備えて構築されている（図１参照）。また、防液堤３は、周方向に配置したＰＣ鋼材７と縦方向（鉛直方向）に配置したＰＣ鋼材８によって、周方向と縦方向にそれぞれプレストレスを導入して構築されている（図２参照）。
【００１９】
ここで、縦方向のプレストレスは、底版２を構築して防液堤３を立ち上げ、この防液堤３の周方向のＰＣ鋼材７を緊張する前に、縦方向のＰＣ鋼材８を緊張して導入する。このとき、縦方向のＰＣ鋼材８には、周方向のＰＣ鋼材７で導入されるプレストレスによって防液堤３の下端部３ａに生じる外引張曲げモーメントＭ１ひいては防液堤３の外面に生じる引張応力Ｔ１（図３参照）と、空液時に防液堤３の重量により底版２の外周部２ａが沈下することによって防液堤３の下端部３ａに生じる外引張曲げモーメントＭ３ひいては引張応力Ｔ３（図５参照）とに対抗できるように緊張力を導入する。
【００２０】
そして、低温液体貯蔵用タンクＢの完成後に水張試験を行うと、防液堤３には、下端部３ａに外圧縮曲げモーメントＭ４ひいては外面に圧縮応力Ｔ４が生じるため（図６参照）、縦方向のＰＣ鋼材８の緊張力はこの圧縮応力Ｔ４の分だけ減じられる（Ｔ１＋Ｔ３−Ｔ４）。
【００２１】
さらに、水張試験後、季節変動（冬の収縮）によって防液堤３の下端部３ａに生じる外引張曲げモーメントＭ２ひいては引張応力Ｔ２に対抗できる緊張力をさらに付加することで、縦方向のＰＣ鋼材８の必要緊張力はＴ１＋Ｔ３−Ｔ４＋Ｔ２となる。
【００２２】
これにより、縦方向のＰＣ鋼材８には、水張試験に起因して生じる圧縮応力（−Ｔ４）の分を見込んで、Ｔ１＋Ｔ３−Ｔ４＋Ｔ２に対抗できるだけの緊張力にすればよくなり、このＴ１＋Ｔ３−Ｔ４＋Ｔ２に対抗できるだけのＰＣ鋼材を用意すればよいことになる。よって、圧縮応力（−Ｔ４）の除荷を見込んでいなかったため、Ｔ１＋Ｔ３＋Ｔ２に対抗できるＰＣ鋼材８を用意していた従来と比較し、ＰＣ鋼材８の数や緊張力を低減して低温液体貯蔵用タンクＢを構築することが可能になる。
【００２３】
なお、水張試験による除荷の影響が季節変動による影響よりも大きい場合（Ｔ４＞Ｔ２）であっても、Ｔ１＋Ｔ３よりも小さい緊張力に対抗できるＰＣ鋼材８を用意すればよくなるわけではない。すなわち、一旦はＴ１＋Ｔ３まで緊張力を負荷する必要があるため、少なくともＴ１＋Ｔ３に対抗できるＰＣ鋼材８を用意することが必要である。
【００２４】
したがって、本実施形態の低温液体貯蔵用タンクＢにおいては、水張試験に伴う底版２の残留変形によって防液堤３に生じる圧縮応力Ｔ４を算入して防液堤３の縦方向の必要プレストレスを求め、このプレストレスに応じて縦方向のＰＣ鋼材８の数及び／又は緊張力を設定することによって、従来と比較し、縦方向のＰＣ鋼材８の数及び／又は緊張力を低減することが可能になる。これにより、施工性、経済性の向上を図ることが可能になる。
【００２５】
また、このように水張試験に起因して生じる圧縮応力Ｔ４を通常運転時の設計に考慮することで、従来と比較し、空液時に生じる引張応力Ｔ３を低減することが可能になり、低温液体貯蔵用タンクＢの構造力学的性能の向上を図ることも可能になる。
【００２６】
以上、本発明に係る低温液体貯蔵用タンクの一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１      低温液体
２      底版
２ａ    外周部
３      防液堤
３ａ    下端部
４      貯槽（内槽）
５      屋根
６      保冷材
７      周方向のＰＣ鋼材
８      縦方向（鉛直方向）のＰＣ鋼材
Ａ      従来の低温液体貯蔵用タンク
Ｂ      低温液体貯蔵用タンク
Ｍ１    周方向プレストレスに起因して生じる外引張曲げモーメント
Ｍ２    温度収縮に起因して生じる外引張曲げモーメント
Ｍ３    底版外周部の沈下に起因して生じる外引張曲げモーメント
Ｍ４    水張試験による底版の残留変形に起因して生じる外圧縮曲げモーメント
Ｔ１    周方向プレストレスに起因して生じる引張応力
Ｔ２    温度収縮に起因して生じる引張応力
Ｔ３    底版外周部の沈下に起因して生じる引張応力
Ｔ４    水張試験による底版の残留変形に起因して生じる圧縮応力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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