(57)【要約】【課題】周方向の緊張材による緊張力を側壁および底版に効果的に導入でき、圧縮応力を発生させることが容易な地上タンクを提供する。【解決手段】LNGタンクは底版５と防液堤２を含むタンク躯体を有し、底版５は、上層底版５ａ及び下層底版５ｂに分けて構成され、防液堤２は上層底版５ａに剛結される。防液堤２にはタンク周方向の緊張力が導入される。また下層底版５ｂの外周部に、上面の位置が段状に低下した段部５３が設けられ、上層底版５ａの外周部に、中央部５０よりも下方に増厚した増厚部５２が形成され、段部５３に増厚部５２が配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底版と側壁を含むタンク躯体を有する地上タンクであって、
前記底版は、上層底版及び下層底版に分けて設けられ、
前記側壁は前記上層底版に剛結され、
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地上タンク。
【請求項２】
前記下層底版の外周部に、上面の位置が段状に下がった段部が形成され、
前記上層底版の外周部に、中央部よりも下方に増厚した増厚部が形成され、
前記段部に前記増厚部が配置されたことを特徴とする請求項１記載の地上タンク。
【請求項３】
前記段部の壁面と前記増厚部の内周面の間に目地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。
【請求項４】
前記段部の上面と前記増厚部の下面の間にシート材が配置されたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の地上タンク。
【請求項５】
前記段部の壁面と前記増厚部の内周面の間にスリップバーが配置されたことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の地上タンク。
【請求項６】
前記タンク躯体の内側に設けられる内槽から延びたアンカーストラップの下端が前記増厚部に埋設されることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載の地上タンク。
【請求項７】
前記側壁の底部の外側にハンチが形成されたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の地上タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地上タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
図６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。底版５内には鉄筋やヒータ管（不図示）なども設けられる。
【０００４】
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）の緊張材や縦方向の緊張材による緊張力（プレストレス）を導入してコンクリートに所定の圧縮応力（断面力）を生じさせる。
【０００５】
底版５上に剛結した防液堤６で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、防液堤６ではこれを打ち消すために必要な量の縦方向の緊張材を配置する必要がある。
【０００６】
一方、地上タンクの構築方法の一つとして、防液堤の底部がフリーの状態で周方向の緊張材を緊張した後、防液堤と底版を剛結合する方法が有る。防液堤と底版を剛結合した後に周方向の緊張材を緊張すると防液堤下端の内側への移動、回転が底版により阻害され、前記した鉛直面内の曲げモーメントが発生するが、上記の方法ではそのようなことが無いので周方向の緊張材の量を低減でき、前記した縦方向の緊張材の量も低減できる。
【０００７】
例えば特許文献１では、底版を外周部と中央部に分けて構築し、その間に隙間を空けておく。底版の外周部は基礎杭に載っているだけの状態とし、その外周部と一体に防液堤を構築し、防液堤がほぼ完成した状態で周方向の緊張材を緊張する。その後、底版の外周部と中央部の隙間に間詰めコンクリートを充填し、底版の中央部外縁から底版の外周部内に通した底版の径方向の緊張材を緊張して底版の外周部を中央部側に引きつけ、底版の外周部と基礎杭を一体化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開2014-167244号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
防液堤の底部がフリーの状態で周方向の緊張材の緊張を行って緊張力を導入し、その後防液堤と底版を剛結合する場合、周方向の緊張力の導入後にフリーから剛結合へと構造系の変更が起きる。このような構造系の変更が起きると、周方向の緊張力の導入により生じる断面力は、フリーの状態での断面力から剛結合の状態での断面力へと、コンクリートのクリープや乾燥収縮によって50〜60％程度移行(減少)する（例えば、社団法人日本道路協会『道路橋示方書・同解説 Ｉ共通編 第2章2.2.5 コンクリートのクリープ及び乾燥収縮の影響』、平成14年3月）。
【００１０】
また特許文献１の方法では、基礎杭上にフリーの状態で載せられた底版の外周部に防液堤が構築された不安定な状態が長く続くことになり、最終的に底版の外周部を底版下で基礎杭に固定する作業もかなり難しい。さらに、底版の外周部を中央部に一体化するためのタンク径方向の緊張材も必要となり、底版の外周部と中央部の間で鉄筋やヒータ管を接続する必要やコンクリートの間詰作業も生じる。
【００１１】
さらに、LNGの漏液時にはLNGが底版上面に接することから底版の温度も低下する。この時底版は温度収縮しようとするが、この温度収縮は杭や防液堤によって拘束される。これにより底版のコンクリートには引張力が生じるが、特許文献１の方法だと当該引張力を打ち消し得る圧縮応力を底版の中央部のコンクリートに残すことができない。
【００１２】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、周方向の緊張材による緊張力を側壁および底版に効果的に導入でき、圧縮応力を発生させることが容易な地上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】
【００１３】
前述した課題を解決するため本発明は、底版と側壁を含むタンク躯体を有する地上タンクであって、前記底版は、上層底版及び下層底版に分けて設けられ、前記側壁は前記上層底版に剛結され、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地上タンクである。
【００１４】
本発明では、タンク躯体の底版を上層底版と下層底版に分けて構築し、側壁に剛結された上層底版を薄くすることから、上層底版の剛性が小さく容易に収縮可能となるため、側壁と上層底版を剛結した状態であっても側壁の周方向の緊張材の緊張力を側壁の底部がフリーに近い状態で導入することができる。しかもこの場合、周方向の緊張材の緊張時とタンク躯体の完成時で構造系がほとんど変わらない（上層底版と側壁の剛結状態が続く）ため、クリープや乾燥収縮に伴う断面力の移行がほぼ無い。そのため、周方向の緊張材による緊張力を効果的に導入できて周方向の緊張材の量を低減することができ、同時に前記した縦方向の緊張材の量も低減できる。さらに本発明では周方向の緊張材の緊張により上層底版にも圧縮応力を残すことが可能である。
【００１５】
また本発明では下層底版の上の上層底版に側壁を剛結して立ち上げた形となるので側壁の構築が安定し、下層底版も杭上に最初から固定しておけばよい。さらに本発明では底版の中央部と外周部を分割するわけではないので前記したタンク径方向の緊張材が不要であり、鉄筋やヒータ管などの接続作業、コンクリートの間詰作業も不要である。
【００１６】
前記下層底版の外周部に、上面の位置が段状に下がった段部が形成され、前記上層底版の外周部に、中央部よりも下方に増厚した増厚部が形成され、前記段部に前記増厚部が配置されることが望ましい。
これにより、上層底版の位置を下層底版に対し好適に固定することができる。
【００１７】
前記段部の壁面と前記増厚部の内周面の間に目地材が配置されることが望ましい。
周方向の緊張材の緊張時に側壁および増厚部が内側に移動することで上記の目地材が収縮し、段部の壁面と増厚部の内周面の間の隙間を埋めて止水を行うことが可能になる。
【００１８】
また、前記段部の上面と前記増厚部の下面の間にシート材が配置されることが望ましい。
これにより、周方向の緊張材の緊張時に側壁および増厚部が内側へと容易に移動できる。
【００１９】
また、前記段部の壁面と前記増厚部の内周面の間にスリップバーが配置されることが望ましい。
これにより、上層底版の浮き上がりを防止することができる。
【００２０】
また、前記タンク躯体の内側に設けられる内槽から延びたアンカーストラップの下端が前記増厚部に埋設されることが望ましい。
これにより、内槽を安定して設置することができ、アンカーストラップの施工も容易である。
【００２１】
前記側壁の底部の外側にハンチが形成されることが望ましい。
これにより、側壁の補強を行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、周方向の緊張材による緊張力を側壁および底版に効果的に導入でき、圧縮応力を発生させることが容易な地上タンクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】LNGタンク１を示す図。
【図２】防液堤２の底部の厚さ方向の断面を示す図。
【図３】スリップバー５６とシーリング材５８を示す図。
【図４】LNGタンク１の構築方法について示す図。
【図５】スリット２０を示す図。
【図６】LNGタンク１００を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
（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。
【００２６】
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６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。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。
【００２７】
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。
【００２８】
防液堤２の底部の外側では、ハンチ２ａがタンク周方向に沿って延設される。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。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5.0m程度とする。
【００２９】
本実施形態では底版５が二層に分けて設けられており、上層底版５ａと下層底版５ｂを有する。防液堤２は上層底版５ａと一体化して剛結合され、前記の杭４は下層底版５ｂと一体化して剛結合される。
【００３０】
図２は防液堤２の底部の厚さ方向の断面を示す図である。上層底版５ａは、中央部５０を薄厚とするとともに、その外側の外周部を中央部５０よりも厚さの大きい増厚部５２とした構成を有し、これらがタンク周方向（図２の奥行方向に対応する）に連続した形となっている。
【００３１】
上層底版５ａの上端は中央部５０と増厚部５２とで同一の高さであり、増厚部５２は中央部５０よりも下方に増厚している。防液堤２はこの増厚部５２の上に剛結合して設けられる。中央部５０は防液堤２の等厚部２ｂよりも薄く、例えば0.2m程度とする。増厚部５２の厚さは例えば0.7m程度とする。増厚部５２のタンク径方向の長さは例えば2.1m程度とする。
【００３２】
下層底版５ｂはLNGタンク１の荷重支持を行うものであり、外周部には段部５３が形成される。段部５３は、上面の位置がその内側の中央部５１よりも段状に下がった部分である。上層底版５ａの増厚部５２はこの段部５３に配置される。段部５３の段差は例えば0.5m程度であり、タンク径方向の長さは2.2m程度である。
【００３３】
段部５３の上面と増厚部５２の下面の間には、シート材として厚さ5.0mm程度のゴム板５４が設けられる。しかしながらこれに限ることはなく、ゴム板５４に代えて土木シートなどのその他のシート材を敷設して縁を切れば良い。
【００３４】
また段部５３の壁面と増厚部５２の内周面の間には隙間が設けられ、この隙間には目地材５５が配置される。目地材５５には発泡スチロール、軟質ゴム板等の弾性体が用いられる。
【００３５】
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。
【００３６】
周方向PC鋼材１１は上下に間隔を空けて複数設けられ、上層底版５ａの増厚部５２から防液堤２の頂部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。
【００３７】
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の頂部から上層底版５ａの増厚部５２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。
【００３８】
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の下端は上層底版５ａの増厚部５２内で定着され、上端は防液堤２の等厚部２ｂで定着される。
【００３９】
これらのPC鋼材の仕様、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。ただし、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。
【００４０】
内槽３ａの側壁部には、内槽３ａの全周にわたって鋼板等のアンカーストラップ３１が配置される。アンカーストラップ３１は内槽３ａの浮上り防止の目的で設けられ、その下端が上層底版５ａの増厚部５２内に埋設される。
【００４１】
図３（ａ）は図２の範囲Ａを示す図である。図３（ａ）に示すように、下層底版５ｂの段部５３の壁面と上層底版５ａの増厚部５２の内周面の間では、上層底版５ａの増厚部５２に埋設された水平方向のスリップバー５６が目地材５５を貫通して下層底版５ｂに埋設された鞘管５７内に挿入される。鞘管５７内にはグリース等を充填してもよい。
【００４２】
図３（ｂ）は図２の範囲Ｂを示す図である。図３（ｂ）に示すように、下層底版５ｂの段部５３の上面と上層底版５ａの増厚部５２の下面の境界部の外縁では、ゴム板５４の外側にシーリング材５８が設けられ、当該境界部（ゴム板５４）が外界から保護される。この外縁では、シーリング材５８の設置に際し上層底版５ａと下層底版５ｂのコンクリートが面取りされて面取部５９が形成される。
【００４３】
LNGタンク１を構築する際は、図４（ａ）に示すように段部５３を有する下層底版５ｂを構築して前記したゴム板５４や目地材５５を配置する。目地材５５の厚さは50mm程度とする。その後、図４（ｂ）に示すように上層底版５ａを構築するとともに、その上の防液堤２を一部の高さ（例えば10m以上の高さ）あるいは全高さ構築する。
【００４４】
本実施形態では、下層底版５ｂのコンクリートを打設した後、鏝仕上げ等を行って中央部５１の表面を平滑化し、当該コンクリートの硬化後に上層底版５ａのコンクリートを打設する。これにより、下層底版５ｂの中央部５１においても、上層底版５ａの中央部５０との間で縁が切られ、下層底版５ｂの中央部５１のコンクリートと上層底版５ａの中央部５０のコンクリートの間で応力を伝達しない構成となる。下層底版５ｂの中央部５０に吹付材の吹付やシート材等の配置を行って縁切層を設けることで、より確実に縁を切るようにしても良い。
【００４５】
その後、周方向PC鋼材１１による緊張力を導入することで、防液堤２は図４（ｂ）の矢印Ｃに示すように内側に若干(10〜20mm程度)移動する。上層底版５ａは薄く剛性が小さいことから、この移動にほとんど抵抗することなく収縮変形する。またゴム板５４や目地材５５は防液堤２の移動を拘束せず、スリップバー５６（図３（ａ）参照）は防液堤２の移動時に抵抗なく下層底版５ｂの鞘管５７内に貫入して行く。
【００４６】
この後、縦方向PC鋼材１３、１５による緊張力が防液堤２に導入される。以下、内槽３ａや外槽鋼板３ｂ等の取付工事を行うことでLNGタンク１が構築される。なお図４（ｂ）の３２はアンカーストラップ３１の下端を挿入するため上層底版５ａの増厚部５２に設けた空洞であり、内槽３ａの施工時にアンカーストラップ３１の下端を挿入し固定した後モルタル等の充填材（不図示）で充填される。
【００４７】
以上に説明した本実施形態によれば、タンク躯体の底版５を上層底版５ａと下層底版５ｂに分けて構築し、防液堤２に剛結された上層底版５ａを薄くすることから、上層底版５ａの剛性が小さく容易に収縮可能となるため、防液堤２と上層底版５ａを剛結した状態であっても周方向PC鋼材１１の緊張力を防液堤２の底部がフリーに近い状態で導入することができる。しかもこの場合、周方向PC鋼材１１の緊張時とタンク躯体の完成時で構造系がほとんど変わらない（上層底版５ａと防液堤２の剛結状態が続く）ため、クリープや乾燥収縮に伴う断面力の移行がほぼ無い。そのため、周方向PC鋼材１１による緊張力を効果的に導入できて周方向PC鋼材１１の量を低減することができ、同時に縦方向PC鋼材１３、１５の量も低減できる。
【００４８】
さらに本実施形態では、周方向PC鋼材１１の緊張によって上層底版５ａにも圧縮応力を残すことが可能である。そのため、LNGの漏液時に上層底版５ａの温度が低下した際の引張力をこの圧縮応力によって打ち消すことができる。
【００４９】
また、本実施形態では下層底版５ｂの上の上層底版５ａに防液堤２を剛結して立ち上げた形となるので防液堤２の配置が安定し、下層底版５ｂも杭４上に最初から固定しておけばよい。さらに本実施形態では底版５の中央部と外周部を分割するわけではないので前記したタンク径方向の緊張材が不要であり、鉄筋やヒータ管などの接続作業、コンクリートの間詰作業も不要である。
【００５０】
また、本実施形態では下層底版５ｂの外周部に設けた段部５３に上層底版５ａの外周部の増厚部５２が配置されるので、上層底版５ａの位置を下層底版５ｂに対し好適に固定し、ずれ止めをすることができる。また上層底版５ａの中央部５０は下層底版５ｂの中央部５１の上に載せ掛けられた形となるので、周方向PC鋼材１１の緊張に伴う上層底版５ａの中央部５０の下曲げ（中央部５０を下方に凸とする曲げ）の発生も防止できる。
【００５１】
また、本実施形態では周方向PC鋼材１１の緊張時に防液堤２および増厚部５２が内側に移動することで前記の目地材５５が収縮し、段部５３の壁面と増厚部５２の内周面の間の隙間を埋めて止水を好適に行うことが可能になる。ただし、目地材５５を省略して中空の隙間とすることも可能である。
【００５２】
また、本実施形態では増厚部５２の下面と段部５３の上面の間にゴム板５４が配置されるので、周方向PC鋼材１１の緊張時に防液堤２および増厚部５２が内側へと容易に移動できる。
【００５３】
また、本実施形態では上層底版５ａがスリップバー５６で下層底版５ｂに連結されており、地震時などにも上層底版５ａの増厚部５２が浮き上がることは無い。ただし、スリップバー５６を省略することも可能である。
【００５４】
また、本実施形態では金属製の内槽３ａから延びるアンカーストラップ３１の下端が増厚部５２に埋設されるので、内槽３ａを安定して設置することが可能になり、地震時等の内槽３ａの浮き上がりを防止できる。またアンカーストラップ３１の施工も容易である。
【００５５】
また、本実施形態では防液堤２の底部の外側にハンチ２ａが形成され、これにより防液堤２の補強を行うことができる。
【００５６】
しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば図５に防液堤２の外面を示すように、ハンチ２ａに鉛直方向のスリット２０を設けてもよい。スリット２０はタンク周方向に所定間隔で設けられ、このスリット２０によってハンチ２ａがタンク周方向に分割される。スリット２０の幅は、上記したスリット２０の設置間隔よりも小さいものとする。
【００５７】
これにより防液堤２の底部の剛性が小さくなり、周方向PC鋼材１１の緊張によるタンク周方向の緊張力は防液堤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、縦方向PC鋼材１３、１５の量も低減することができる。なお、スリット２０にはスリット材（不図示）が配置され、その外側がシーリング材２４によってシーリングされる。スリット材には合板等の木板の他、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。
【００５８】
またハンチ２ａと上層底版５ａの間にシート等の縁切材を設けることでハンチ２ａと上層底版５ａの縁を切り、剛性をさらに低下させて周方向PC鋼材１１の量を減らすことも可能である。上層底版５ａと下層底版５ｂの縁を切り、これらの間の付着力を低下させることも、周方向PC鋼材１１の量を減らすうえで有効である。
【００５９】
さらに、ハンチ２ａの形状は直角三角形状の断面を有するものに限らず、矩形状などであってもよい。この場合もハンチ内に縦方向PC鋼材が鉛直方向あるいは前記の縦方向PC鋼材１５と同様斜めに配置される。また場合によってはハンチを防液堤２の内側に設けることもあり、あるいはハンチを省略することも可能である。
【００６０】
さらに、本発明はLNGタンク１に限らず、タンク周方向に緊張力の導入を行ういわゆるPCタンクであれば適用でき、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。
【００６１】
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。
【符号の説明】
【００６２】
１、１００：LNGタンク
２、６：防液堤
２ａ：ハンチ
２ｂ：等厚部
３ａ：内槽
３ｂ：外槽鋼板
４：杭
５：底版
５ａ：上層底版
５ｂ：下層底版
６：防液堤
７：地盤
８：断熱材
１１：周方向PC鋼材
１３、１５：縦方向PC鋼材
２０：スリット
２４、５８：シーリング材
３１：アンカーストラップ
５０、５１：中央部
５２：増厚部
５３：段部
５４：ゴム板
５５：目地材
５６：スリップバー
５７：鞘管
５９：面取部
【図１】
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【図２】
2019105113.tif 000004
【図３】
2019105113.tif 000005
【図４】
2019105113.tif 000006
【図５】
2019105113.tif 000007
【図６】
2019105113.tif 000008