(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクを支持する支柱に、長尺の鋼管ブレースである長尺ブレースと、短尺の鋼管ブレースである短尺ブレースとが交差して取り付けられている既設球形タンクの補強方法であって、
（ａ）  前記支柱の下部内側に支柱下部用モルタル（下部モルタル）を注入して充填するための支柱第１開口部を各支柱に設ける工程と、
（ｂ）  前記支柱第１開口部から前記下部モルタルを注入し、前記支柱の下部内側であって前記長尺ブレース又は短尺ブレースが取り付けられた位置に該下部モルタルを充填する工程と、
（ｃ）  前記支柱第１開口部を閉止する工程と、
（ｄ）  前記支柱の上部内側に支柱上部用モルタル（上部モルタル）及び充填物を注入して充填するための支柱第２開口部を各支柱に設ける工程と、
（ｅ）  前記支柱の上部内側であって前記長尺ブレース又は短尺ブレースが取り付けられた位置に前記上部モルタルが配置されるように、前記支柱第２開口部から前記下部モルタルの上に充填物を注入する工程と、
（ｆ）  前記支柱第２開口部から前記充填物の上に上部モルタルを注入し、前記（ｅ）に記載の位置に上部モルタルを充填する工程と、
（ｇ）  前記支柱第２開口部を閉止する工程と、
（ｈ）  前記各長尺ブレースの内側に充填物及びモルタルを注入して充填するための長尺ブレース開口部を各長尺ブレースに設ける工程と、
（ｉ）  前記長尺ブレースの内側であって該長尺ブレースと前記短尺ブレースが交差する位置に前記モルタルが配置されるように、前記長尺ブレース開口部から前記長尺ブレースの下部内側に充填物を注入する工程と、
（ｊ）  前記長尺ブレース開口部から前記充填物の上にモルタルを注入し、前記（ｉ）に記載の位置に前記モルタルを充填する工程と、
（ｋ）  前記長尺ブレース開口部を閉止する工程と、
を有することを特徴とする既設球形タンクの補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンクを支持する支柱に鋼管ブレースが交差して取り付けられている既設球形高圧ガス等貯蔵用タンクの補強を行うための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
球形タンクのブレース構造には、鋼管ブレース及びタイロッドブレースがある。これらは耐震等のための補強材として十分な強度を有することを要する。高圧ガス設備については、高圧ガス保安法及び液化石油ガスの保安の確保及び取引の適正化に関する法律に基づき耐震設計が義務付けられているが、平成２３年（２０１１年）３月１１日に発生した東日本大震災に由来する事故などに照らし、上記ブレースの強度見直しの必要性が再認識されている。
【０００３】
上記ブレースのうち、鋼管ブレースについては、高圧ガス保安法にかかる「高圧ガス設備等耐震設計基準」の一部が改正され（平成２６年（２０１４年）１月１日付で施行）、法施行以降に新設される球形タンクについて、鋼管ブレースの交差部についての強度検討が新たに規定された。また、この強度検討を要しない「必要な補強」が、「高圧ガス設備等耐震設計基準の運用及び解釈について」の一部改正により、新たに規定された（上記と同日付で施行）。
【０００４】
上記「高圧ガス設備等耐震設計基準」の一部改正の施行日前に新設等された球形タンクについては、この改正後の耐震設計基準への適合が法的に義務付けられないものの、経済産業省の通知により、当該耐震設計基準に基づき耐震評価を行うとともに、必要な場合には耐震補強を行うべき旨の技術的な助言がなされている（平成２６年（２０１４年）５月２１日付２０１４０５１９商局第１号「既存の高圧ガス設備の耐震性向上対策について」）。上記通知書には、より具体的な方途として、事業者は、上記耐震設計基準に基づく耐震評価を行い、その結果、十分な耐震性を有していないと認められる設備については、改修計画の策定、改修までの間の保安のための措置の計画を策定し、都道府県に報告することが記載されている。
【０００５】
既に設置されている球形タンク（本明細書において「既設球形タンク」という。）の鋼管ブレースを補強する方法としては、例えばダイヤフラム補強や貫通ガセット補強が挙げられる（非特許文献１及び２参照）。
【０００６】
しかしながら、これらの補強方法は火気の使用を伴う工事を必要とする。従って、既設球形タンクが可燃物貯蔵のための容器であるなど多くの場合、これらの方法によってタンク運転中に鋼管ブレースを補強することができない。すなわち、これらの方法では、タンクの運転を停止して補強工事を行うことを要することとなり、運転停止に伴う経済的損失が生じる。
【０００７】
火気を使用しない対処方法としては、タンク内の液面低下措置が考えられる。
【０００８】
しかしながら、この方法によっても、貯蔵容量低下による運転上の制約は生じざるを得ない。
【０００９】
加えて、既設球形タンクが可燃物貯蔵のための容器でない場合も、タンク運転中において火気を要する補強工事は望ましくないほか、上記ダイヤフラム補強や貫通ガセット補強においては、工事中、ダイヤフラム等の取り付けにあたり一時的に支柱や鋼管ブレースの強度が低下することが予想されることから、やはりタンクの運転を停止して補強工事を行わざるを得ない。
【００１０】
更に、既設球形タンクへの新たな負担の追加は可及的に抑えることが望ましい。例えば、工事後の設備の重量が増加すると、これに作用する地震力は増加し、各部に生じる応力が高くなり、支持する基礎や地盤への負担も増大することを考慮しなければならない。
【００１１】
現在、既設球形タンクに関し、耐震等の補強方法として、タンクの運転を停止せず、運転上の制約を受けず、また設備への無用な負担を可及的に抑えることのできる補強のための新たな方法が強く望まれている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】経済産業省２０１３１１１２商局第１号
【非特許文献２】経済産業省２０１４０５１９商局第１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、鋼管ブレースを有する既設球形タンクにつき、運転を停止することなく耐震等補強工事を行うことができると共に、液面低下などの運転上の制約を受けることがなく、設備への必要以上の負担を生じさせることのない、補強のための方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
鋼管ブレースを有する既設球形タンクにおいて高い応力が発生するのは、鋼管ブレースどうし（長尺の鋼管ブレースである長尺ブレースと、短尺の鋼管ブレースである短尺ブレース）の交差部、支柱と鋼管ブレースの接続部であることに鑑みれば、既設球形タンクにおける耐震等の強度補強は、これらの箇所を重点的に行うのが有効かつ重要である。
【００１５】
以上から、本発明は、第１の側面として、タンクを支持する支柱に、長尺の鋼管ブレースである長尺ブレースと、短尺の鋼管ブレースである短尺ブレースとが交差して取り付けられている既設球形タンクの補強方法であって、
（ａ）  前記支柱の下部内側に支柱下部用モルタル（下部モルタル）を注入して充填するための支柱第１開口部を各支柱に設ける工程と、
（ｂ）  前記支柱第１開口部から前記下部モルタルを注入し、前記支柱の下部内側であって前記長尺ブレース又は短尺ブレースが取り付けられた位置に該下部モルタルを充填する工程と、
（ｃ）  前記支柱第１開口部を閉止する工程と、
（ｄ）  前記支柱の上部内側に支柱上部用モルタル（上部モルタル）及び充填物を注入して充填するための支柱第２開口部を各支柱に設ける工程と、
（ｅ）  前記支柱の上部内側であって前記長尺ブレース又は短尺ブレースが取り付けられた位置に前記上部モルタルが配置されるように、前記支柱第２開口部から前記下部モルタルの上に充填物を注入する工程と、
（ｆ）  前記支柱第２開口部から前記充填物の上に上部モルタルを注入し、前記（ｅ）に記載の位置に上部モルタルを充填する工程と、
（ｇ）  前記支柱第２開口部を閉止する工程と、
（ｈ）  前記各長尺ブレースの内側に充填物及びモルタルを注入して充填するための長尺ブレース開口部を各長尺ブレースに設ける工程と、
（ｉ）  前記長尺ブレースの内側であって該長尺ブレースと前記短尺ブレースが交差する位置に前記モルタルが配置されるように、前記長尺ブレース開口部から前記長尺ブレースの下部内側に充填物を注入する工程と、
（ｊ）  前記長尺ブレース開口部から前記充填物の上にモルタルを注入し、前記（ｉ）に記載の位置に前記モルタルを充填する工程と、
（ｋ）  前記長尺ブレース開口部を閉止する工程と、
を有する既設球形タンクの補強方法、を提供する。
【００１６】
また、第２の側面として、本発明は、タンクを支持する支柱に、長尺の鋼管ブレースである長尺ブレースと、短尺の鋼管ブレースである短尺ブレースとが交差して取り付けられている既設球形タンクの補強方法であって、
（ａ）  前記各支柱に支柱開口部を設ける工程と、
（ｂ）  前記支柱開口部からモルタルを注入し、前記支柱の下部内側であって前記長尺ブレース又は前記短尺ブレースが取り付けられた位置に下部モルタルを充填する工程と、
（ｃ）  前記支柱の上部内側であって前記長尺ブレース又は短尺ブレースが取り付けられた位置に上部モルタルが配置されるように前記支柱開口部から前記下部モルタルの上に充填物を注入する工程と、
（ｄ）  前記支柱開口部から前記充填物の上にモルタルを注入し、前記（ｃ）に記載の位置に上部モルタルを充填する工程と、
（ｅ）  前記支柱開口部を閉止する工程と、
（ｆ）  前記各長尺ブレース長尺ブレース開口部を設ける工程と、
（ｇ）  前記長尺ブレースの内側であって該長尺ブレースと前記短尺ブレースが交差する位置に前記モルタルが配置されるように、前記長尺ブレース開口部から前記長尺ブレースの下部内側に充填物を注入する工程と、
（ｈ）  前記長尺ブレース開口部から前記充填物の上にモルタルを注入し、前記（ｇ）に記載の位置に前記モルタルを充填する工程と、
（ｉ）  前記長尺ブレース開口部を閉止する工程と、
を有する既設球形タンクの補強方法、を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の補強方法によれば、火気を使用せずに施工できるため、既設球形タンクにつき、その運転中に耐震等補強工事を行うことができる。
【００１８】
また、タンク運転中に補強工事を行えるため、タンク開放時期に左右されずに施工することができることとなり、運転を停止して開放期間中に工事を行う場合と比較して、早期に耐震等の補強を行うことができる。
【００１９】
更に、本発明の方法では、貯槽容量等の条件を変える必要がないため、液面低下措置におけるような運転上の制約を受けることもない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】鋼管ブレースを有する既設球形タンクの一例を示す図である。
【図２】既設球形タンクの既設の支柱と、既設の鋼管ブレース（長尺ブレース及び短尺ブレース）の一部を拡大して示した図である。
【図３】本発明の一実施例における工程を示す図である。なお、図３乃至図１１は同じ実施例にかかる図である。
【図４】本発明の一実施例における工程を示す図である。
【図５】本発明の一実施例における工程を示す図である。
【図６】本発明の一実施例における工程を示す図である。
【図７】本発明の一実施例における工程を示す図である。
【図８】本発明の一実施例における工程を示す図である。
【図９】本発明の一実施例における工程を示す図である。
【図１０】本発明の一実施例における工程を示す図である。
【図１１】本発明の一実施例における工程（完了時）を示す図である。
【図１２】比較実験における解析対象を示す図である。
【図１３】比較実験における解析対象を示す図である。
【図１４】比較実験の結果（鋼管内面における平均応力）を示す図である。
【図１５】モルタル未充填（Case 1）、モルタル部分充填（Case 2）、及びモルタル全充填（Case 3）の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明による既設球形タンクの補強方法に係る実施形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２２】
（実施例１）
図１は、鋼管ブレースを有する既設球形タンク１の一例を示す。かかる球形タンクにおいては、タンクを支持する支柱２に、長尺の鋼管ブレースである長尺ブレース３と、短尺の鋼管ブレースである短尺ブレース４ａ・４ｂとが交差して取り付けられている。支柱２及び長尺ブレース３の内部には空間が存する。
【００２３】
図２は、既設球形タンクの既設の支柱と既設の鋼管ブレース（長尺ブレース及び短尺ブレース）のうちの一部を拡大して示した図である。図２に示されるとおり、支柱（２、２）とその間に取付けられた鋼管ブレース（３、４ａ・４ｂ）においては、支柱と鋼管ブレースの接合部分が４箇所（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）、鋼管ブレースどうし（長尺ブレースと短尺ブレース）の交差部分が１箇所（Ｅ）、存在する。地震等による揺れが発生すると、これら接合部分（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）・交差部分（Ｅ）に高い応力が発生する（なお、図２のＡ〜Ｅは、高い応力が生じる位置を大まかに示すものである）。本発明の補強方法は、これらの接合部分・交差部分及びその周辺を集中的に補強する。この補強は、支柱及び長尺ブレースの内部（内側）に部分的にモルタルを充填することにより実現する。
【００２４】
本発明の補強方法の工程は以下のとおりである。
【００２５】
本発明においては、全ての支柱につき、下部の、鋼管ブレースが取り付けられている箇所（図２のＡ、Ｂで示す箇所辺り及び適宜その周辺）を、支柱の内側からモルタルにより補強する。そこでまず、図３に示すように各支柱の下部内側にモルタルを注入して充填するための支柱第１開口部５を、既設の各支柱２に設ける。
【００２６】
モルタルを高い位置からそのまま落下させると、落下の衝撃により成分（主にセメント、水、細骨材）が不均一となり、モルタル硬化後の性能に影響を及ぼすおそれがある。本実施例においては、後述の支柱第２開口部よりも支柱下部に近接した支柱第１開口部５を、支柱第２開口部とは別途設けることで、この問題に対応する。
【００２７】
本発明の方法は、タンク運転中であっても適用することが可能であり、またこの点が本発明の大きな特徴の一つであるが、タンク運転中に本発明の方法を用いる場合は、支柱第１開口部５を設けるための開口作業（後述の他の開口部の開口作業も同じ）は、火気を用いない方法（例えばエアー駆動のドリル又はホルソー、鋼管とそのドリル又はホルソーの歯が接触するところを露出させない専用治具）にて行う。支柱第１開口部、後述の支柱第２開口部及び長尺ブレース開口部は、支柱やブレースの強度を考慮して適切な形状・内径・面積等を算出する。
【００２８】
支柱第１開口部５は、下部用のモルタル（本明細書において、「支柱下部用モルタル」「下部モルタル」ともいう）が充填される位置よりも上方（例えば図４に示す下部モルタル６の充填範囲の上端７から上方向へ１ｍ以内程度）に設けるものとする。
【００２９】
次に、支柱第１開口部５から下部用のモルタルを注入し、支柱２の下部内側であって前記長尺ブレース３、短尺ブレース４ｂの一端が取り付けられた位置（図２のＢ、Ａで示す箇所辺り及び適宜その周辺）に下部モルタルを充填する。
【００３０】
図４に、下部モルタル６を充填した後の状態を示す。この充填の範囲には、支柱２の内側最下端８から、少なくとも支柱２に長尺ブレース３・短尺ブレース４ｂが接合される部分の上端９までの範囲１８が含まれるが（少なくともこの範囲がカバーされるように充填する。）、強度を有効に補強することを考慮し、この範囲を超えてそれよりも適宜上方まで充填するのが好ましい。
【００３１】
支柱第１開口部５からの下部用のモルタルの注入は、ホースや管材を介して行うことができる（以下で述べるモルタル及び充填物の注入についても同様）。
【００３２】
下部用のモルタル（下部用以外のモルタルも同様）は、予め算定した量を注入してもよく、目視しながら注入してもよく、またこれら両方により行ってもよい。目視する場合は、目視用の開口部を適宜支柱に設ける（作業終了後に閉止する）。
【００３３】
本発明において使用する下部用のモルタル（下部用以外のモルタルも同様）は、主にセメント、水、細骨材を練り混ぜて製作するものであり、一般的なものを用いることができるが、硬化後においても乾燥収縮を生じない無収縮モルタルが好適である。
【００３４】
モルタルは、製作時や注入時はスラリー状であるが、時間の経過とともに固体化し、また支柱の内側に付着ないし固着する。これにより、モルタル充填箇所が補強される。
【００３５】
下部モルタル６を充填後、各支柱２に設けられた支柱第１開口部５を閉止する。閉止は、ねじ込みのプラグ等を用いて行うことができる。例えば支柱２の外周曲率に合う面を持つ座金を用い、六角ボルトやボルト・ナットで封止すると、支柱と閉止部材の接触面が増し、強固に閉止することができるので好適である。支柱第１開口部５を閉止した後の状態は図５等において破線で示されている。
【００３６】
支柱の補強は、上部の、鋼管ブレースが取り付けられている箇所付近、すなわち、長尺ブレース、短尺ブレースが取り付けられた位置（図２のＣ、Ｄで示す箇所辺り及び適宜その周辺）についても、支柱の内側にモルタルを充填・配置することにより補強する。そこで、図５に示すように、支柱の上部内側に支柱上部用モルタル（上部モルタル）を注入して充填するための支柱第２開口部１０を、既設の支柱２に設ける。
【００３７】
支柱第２開口部１０は、上部用のモルタル（及び後述の充填物）が充填される位置よりも上方（例えば図７に示す上部モルタル１１の充填範囲の上端１２から上方向へ１ｍ以内程度）に設けるものとする。
【００３８】
ここで、本発明においては、支柱第２開口部１０からまず充填物を注入する。
【００３９】
上記のとおり、鋼管ブレースを有する既設球形タンクにおいて高い応力が発生するのは、鋼管ブレースどうし（長尺の鋼管ブレースである長尺ブレースと、短尺の鋼管ブレースである短尺ブレース）の交差部、支柱と鋼管ブレースの接続部である。そのため、モルタルをこれらの箇所に重点的に充填し、強度を補強するのが有効である。
【００４０】
一方、これらの箇所を超えてモルタルを充填すると、重量増加に伴い、球形タンクに作用する地震力が増加し、球形タンクの支柱、ブレース、ベースプレートに生じる応力が高くなる。また、重量増加に伴い球形タンクを支持する基礎・地盤への負担も増大する。球形タンク、及び基礎・地盤への負担を最小限とするため、必要部分を超えてのモルタルの充填は望ましくない。
【００４１】
例えば、後述の比較実験のCase 2（本実施例によるモルタルの部分充填）と、Case 2の充填物の充填箇所に充填物に代えて同一のモルタルを充填したケース（Case 3）とを比較すると（なお、タンク容量３０００ｍ３、支柱本数１２本、補強前のタンク自重約３９０ｔｏｎ、モルタルの比重２．４０ｔｏｎ／ｍ３、充填物の比重０．０９ｔｏｎ／ｍ３とする）、Case 2において支柱及び長尺ブレースに充填されるモルタルと充填物の総容積が２．０９７ｍ３、総重量が約１２．６６０ｔｏｎとなる場合、Case 3では、支柱及び長尺ブレースに充填されるモルタルの総容積は同じく２．０９７ｍ３であるが、その総重量が約６０．４２３ｔｏｎとなる。この場合、タンク自重は、モルタル未充填の場合（Case 1）と比較し、Case 3（モルタル全充填）では約１６％もの増加となるのに対し、Case 2（本発明）では、増加は約３％にとどまる。Case 1、Case 2及び Case 3の概略図を図１５に示す。
【００４２】
上記のとおりモルタルは主にセメント、水、細骨材を練り混ぜて製作され、練り混ぜ直後はスラリー状であり、時間の経過とともに固体に近づき、最終的には固体となる。モルタルはスラリー状で注入されるため、自重により下方へ流下する。その結果、モルタルが支柱の内部下部、ブレースの内部下部に留まり、支柱上部、ブレース接続部へのモルタルの部分充填が実現できなくなる。
【００４３】
以上から、支柱上部、及びブレースにモルタルを部分充填するためには、スラリー状のモルタルを支持する構造が必要となる。この支持のための構造として、本発明においては充填物を充填するものとする。
【００４４】
すなわち、各支柱の上部内側の、長尺ブレース又は短尺ブレースが取り付けられた位置周辺に上部モルタルを部分的に充填してこれらの箇所を重点的に補強するため、先に充填した下部モルタル６が硬化した後、支柱第２開口部１０から、下部モルタル６の上に向けて充填物を注入する。
【００４５】
図６に、支柱２に充填物１７が充填された後の状態が示されている。充填物の充填は、後述の上部モルタル１１が適切な位置に充填されることとなるように行う。上部モルタル１１は、少なくとも、支柱２に長尺ブレース３・短尺ブレース４ａの上部に位置する一端が接合される部分をカバーする範囲１３に充填される必要があるが、強度を有効に補強することを考慮し、この範囲１３を超えてそれよりも（この範囲１３の上端１４、下端１５とも）適宜広い範囲まで充填するのが好ましい。そのため、充填物は、上部モルタル１１の下端１６（図７参照）が、上記範囲１３の下端１５よりも若干下に位置することとなるように充填するのが好ましい。
【００４６】
本発明における充填物（支柱内に注入するもののみならず、長尺ブレース内に注入するものも含む）は、充填物の上に充填されるモルタルが硬化して支柱・ブレースの内側に付着ないし固着するまでの間、モルタルを支持することができ、また不燃性であることを要する。重量が比較的軽いものが好適である。かかる観点から、充填物として例えば粒状パーライトなどを用いることができる。
【００４７】
充填物は、予め算定した量を注入してもよく、目視しながら注入してもよく、またこれら両方により行ってもよい。目視する場合は、目視用の開口部を適宜支柱に設ける（作業終了後に閉止する）。
【００４８】
なお、新たにタンクを設置する場合（タンク稼働前）や、既設球形タンクでも運転を停止させて鋼管ブレース等そのものを全く別のものと取り替えるのであれば（この取替工事には火気を使用せざるを得ず、タンクの運転を停止させる必要がある）、支柱内やブレース内に仕切りを設けるなどの方法によって部分的にモルタルを充填できるように構成することも考えられる。しかし、既設球形タンクにおいて運転を継続したままで上記方法をとることは、取替工事には火気を使用が必須となり、また現状有する強度を保持し続けられないこととなるため、不可能である。
【００４９】
充填物を充填した後、支柱第２開口部１０から充填物１７の上に向けて上部用のモルタルを注入し、長尺ブレース３、短尺ブレース４ａが取り付けられた位置（図２のＣ、Ｄで示す箇所）の周辺に上部モルタルを充填する。上部モルタルは、時間の経過により固体化し、また支柱２の内側に付着する。これにより、支柱２のモルタル充填箇所が補強される。
【００５０】
前述のとおり、上部モルタル１１は、少なくとも支柱２に長尺ブレース３・短尺ブレース４ａの上部に位置する一端が接合される部分をカバーする範囲１３で充填される必要があるが、強度を有効に補強することを考慮し、この範囲１３を超えてそれよりも（この範囲１３の上端１４、下端１５とも）適宜広い範囲まで充填するのが好ましい。図７に上部モルタル１１を充填した後の状態を示す。
【００５１】
上部モルタル１１を充填後、各支柱に設けられた支柱第２開口部１０を閉止する。この場合の閉止も、ねじ込みのプラグ等を用いて行うことができる。また、例えば支柱の外周曲率に合う面を持つ座金を用い、六角ボルトやボルト・ナットで封止すると、支柱と閉止部材の接触面が増し、強固に閉止することができるので好適である。支柱第２開口部１０を閉止した後の状態は図８等において破線で示されている。
【００５２】
更に、鋼管ブレースを補強する。この補強は、長尺ブレースと短尺ブレースが交差する位置（図２のＥで示す箇所辺り及び適宜その周辺）において、長尺ブレースの内側にモルタルを充填することにより行う。
【００５３】
そこで、図８に示すように、長尺ブレースの内側にモルタルを注入して充填するための長尺ブレース開口部１９を、既設の各長尺ブレース３に設ける。
【００５４】
長尺ブレース開口部１９は、モルタル（及び後述の充填物）が充填される位置よりも上方（例えば図１０に示すモルタル充填範囲の上端２０から上部へ垂直方向１ｍ以内程度）に設けるものとする。
【００５５】
長尺ブレース開口部１９からは、まず、充填物を注入する。この充填物は、長尺ブレースの内側であって該長尺ブレースと短尺ブレースとが交差する位置（図２のＥで示す箇所辺り及び適宜その周辺）にモルタルが配置されるようにするため充填されるものである。ここで充填する充填物についての詳細は、前述の支柱に充填する充填物についてのものと同じである。
【００５６】
図９に、長尺ブレース３に充填物２１を充填した後の状態が示されている。長尺ブレースの充填物は、ブレースの最下部から充填され、後述のようにモルタルが適切な位置に充填されることとなるように行う。長尺ブレースに充填されるモルタルは、少なくとも、長尺ブレース３と短尺ブレース４ａ・４ｂが交差する部分（図２のＥで示す箇所辺り）をカバーする範囲２２に充填される必要があるが、強度を有効に補強することを考慮し、この範囲２２を超えてそれよりも（この範囲２２の上端２３、下端２４とも）適宜広い範囲まで充填するのが好ましい。そのため、充填物２１は、モルタルの下端２５（図１０参照）が、上記範囲２２の下端２４よりも若干下に位置することとなるように充填するのが好ましい。
【００５７】
充填物２１を充填した後、長尺ブレース開口部１９から充填物２１の上に向けてモルタルを注入し、長尺ブレース３と短尺ブレース４ａ・４ｂが交差する位置（図２のＥで示す箇所辺り及び適宜その周辺）にモルタル２６を充填する。このモルタルは時間の経過により固体化し、また長尺ブレース３の内側に付着する。これにより、モルタル充填箇所が補強される。
【００５８】
前述のとおり、このモルタル２６は、少なくとも長尺ブレース３と短尺ブレース４ａ・４ｂが交差する部分（図２のＥで示す箇所辺り）をカバーする範囲２２（図９参照）に充填される必要があるが、強度を有効に補強することを考慮し、この範囲２２を超えてそれよりも（この範囲２２の上端２３、下端２４とも）適宜広い範囲まで充填するのが好ましい。図１０に、長尺ブレース３にモルタル２６を充填した後の状態を示す。
【００５９】
モルタル充填後、各長尺ブレースに設けられた長尺ブレース開口部１９を閉止する。図１１には、長尺ブレース開口部１９が閉止された状態が破線で示されている。この場合の閉止も、ねじ込みのプラグ等を用いて行うことができる。また、例えば支柱の外周曲率に合う面を持つ座金を用い、六角ボルトやボルト・ナットで封止すると、支柱と閉止部材の接触面が増し、強固に閉止することができるので好適である。
【００６０】
図１１に、本発明の方法による補強が完了した状態を図示する。当該補強の対象となる既設球形タンクの全ての支柱と鋼管ブレースが、図示されたような状態となる。
【００６１】
（比較実験）
ブレース交差部、及び支柱・ブレース接合部（接続部）にモルタルを充填することで各部の発生応力がどの程度低減するかにつき、３０００ｍ３球形タンクをモデルとし、Case 1（モルタル未充填）、Case 2（モルタル部分充填）の２つのケースにつき、「平成２４年度  経済産業省委託  石油精製業保安対策事業  （高圧ガス取扱施設における地震・津波の対応に関する調査）（１）  高圧ガス設備における地震に対する検討1ブレースの強度評価方法の検討  報告書（平成２５年２月、高圧ガス保安協会）発行」に示される手法に準じて各部に生じる平均応力を算出した。
【００６２】
解析条件は以下のとおりである。
適用法規：  高圧ガス保安法
呼称容量：  3000 m3
内容液充填率：  90 ％
上部支柱仕様：  φ558.8×9.5 t（ACE60H）
下部支柱仕様：  φ558.8×9.5 t（STK41）
ブレース仕様：  φ267.4×8.0 t（STK41）
タンク自重： 3,550 kN
内容液重量：  13,490.8 kN
積雪重量：  250 kN
重要度：  Ｉa（β1＝1.0）
地域区分：  B（β2＝0.6）
地盤種別：  三種地盤（β3＝2.0）  
ベースプレート下面よりのタンク重心位置：10,560mm
水平地震力 ： 7,654.69 kN
鉛直地震力 ： 20,403.2 kN
材料物性：  表１参照
【００６３】
モルタルは、セメント、水、砂を練り混ぜた無収縮モルタル、充填物はパーライトを使用した。
【００６４】
Case 2においては、本発明の実施例１の方法によりモルタル及び充填物を充填した。支柱第１開口部、支柱第２開口部及び長尺ブレース開口部は、それぞれモルタル充填範囲の上端から上方へ５０ｃｍの位置に設け、充填後はねじ込みのプラグを用いて閉止した。また、支柱の下部モルタルは、ブレースの接合部の上端から上方へ５０ｍｍの位置まで充填した。支柱の上部モルタルは、ブレースの接合部の下端から下方へ５０ｍｍの位置から、該接合部の上端から上部へ５０ｍｍの位置まで充填した。長尺ブレースのモルタルは、短尺ブレースとの交差の下端から下方へ５０ｍｍの位置から、該交差の上端から上方へ５０ｍｍの位置まで充填した。
【００６５】
解析対象を図１２、図１３に示す。
【００６６】
表１ 材料物性値
0006517581.tif 000002
【００６７】
解析結果（１）（２）は以下のとおりである。
【００６８】
表２に、各部の平均応力と応力低減率を示す。また、図１４に各部を比較し最も応力が大きくなる鋼管内面における平均応力を示す。なお、表２においては、ブレースに最大軸力が生じる支柱No.6、及びNo.7の支柱・ブレース接合部、支柱No.6、及びNo.7間のブレース交差部の平均応力を示す。これらに以下の知見が得られた。
（１）  Case 2（モルタル部分充填ケース）では、Case1（モルタル未充填ケース）と比較し、ブレース交差部において、最大約７０％の応力低減が確認される。
（２）  Case 2では、Case 1と比較し、支柱・ブレース接合部において最大約６５％の応力低減が確認される。
（３）  上記（１）（２）から、ブレース交差部、及び支柱・ブレース接合部にモルタルを充填することにより、発生応力を低減できることを確認した。
【００６９】
表２   各部の平均応力と応力低減率
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【００７０】
（実施例２）
実施例１においては、支柱にモルタル及び充填物を注入するための開口部を２回（支柱第１開口部と支柱第２開口部）設けるように構成しているが、かかる開口部を一つとすることもできる。
【００７１】
すなわち、各支柱２において、支柱上部の、長尺ブレース３・短尺ブレース４ａ・４ｂが取り付けられる箇所（図２のＣ、Ｄで示す箇所）の周辺であって上部モルタル１１が充填される位置よりも上方（例えば図５の支柱第２開口部１０の位置）に支柱開口部を設け、各支柱ともこの一箇所から、支柱２の内側に、支柱下部用モルタル（下部モルタル）６、充填物１７、及び支柱上部用モルタル（上部モルタル）１１を注入して充填するように構成してもよい。
【００７２】
この場合、支柱開口部と下部モルタル６を充填する位置との間にはある程度の距離があるが、モルタルを高い位置からそのまま落下させると、落下の衝撃により成分（主にセメント、水、細骨材）が不均一となり、モルタル硬化後の性能に影響を及ぼす可能性があることから、例えば、下部モルタルを充填する際に、支柱開口部から支柱の内側にホースを長く挿入し、ホースの先端を下部モルタル充填箇所付近に配し、ホースを通じて下部モルタルを注入するように構成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明の方法によれば、火気を使用することなく、また現状有する強度を一時的にも低下させずに補強工事を行うことが可能となる。そのため、既設球形タンクについてその運転中に耐震等補強工事を行うことができることとなり、運転停止による損失を回避することができる。
【００７４】
また、本発明の方法によれば、タンク運転中に補強工事を行えるため、タンク開放時期に左右されずに施工することができることとなり、運転を停止して開放期間中に工事を行う場合と比較して、早期に耐震等の補強を行うことができる。
【００７５】
更に、本発明の方法では、貯槽容量等の条件を変える必要がないため、液面低下措置におけるような運転上の制約を受けることもない。  
【００７６】
のみならず、本発明の方法は、鋼管ブレースを有する既設球形タンクにおいて高い応力が発生する鋼管ブレースどうし（長尺の鋼管ブレースである長尺ブレースと、短尺の鋼管ブレースである短尺ブレース）の交差部、及び支柱と鋼管ブレースの接続部につき、重点的に補強を行うものである。また、施工には複雑な工程や大規模な装置・器具などを要しない。そのため、本発明の方法によれば、効率よく有効に強度補強を行うことができると共に、施工費用も抑えることができる。
【００７７】
このように、本発明の産業上の利用可能性は極めて高い。
【符号の説明】
【００７８】
１  既設球形タンク
２  支柱
３  長尺ブレース
４ａ、４ｂ  短尺ブレース
５  支柱第１開口部
６  下部用のモルタル（下部モルタル）
７  下部モルタル充填範囲の上端
８  支柱２の内側最下端
９  支柱２に長尺ブレース３・短尺ブレース４ｂが接合される部分の上端
１０  支柱第２開口部
１１  上部モルタル
１２  上部モルタル１１の充填範囲の上端
１３  支柱２において長尺ブレース３・短尺ブレース４ａの上部一端が接合される部分をカバーする範囲
１４  範囲１３の上端
１５  範囲１３の下端
１６  上部モルタルの充填範囲の下端
１７  充填物
１８  支柱２の内側最下端８から、支柱２に長尺ブレース３・短尺ブレース４ｂが接合される部分の上端９までの範囲
１９  長尺ブレース開口部
２０  長尺ブレースのモルタル充填範囲の上端
２１  充填物
２２  長尺ブレース３と短尺ブレース４ａ・４ｂが交差する部分をカバーする範囲
２３  範囲２２の上端
２４  範囲２２の下端
２５  モルタルの下端
２６  モルタル
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ  支柱と鋼管ブレース（長尺ブレース又は短尺ブレース）との接合部分
Ｅ  鋼管ブレースどうし（長尺ブレースと短尺ブレース）の交差部分
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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