(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦方向の緊張材によるプレストレスが下方部分に導入されたコンクリート製の筒状の壁体であって、
前記緊張材が略Ｕ字状に配置され、
前記緊張材の両端部が、前記壁体の内側側面に設けられた切欠き部で定着され、
前記切欠き部に充填材が充填され、前記内側側面と同一面となるように平滑化されたことを特徴とする壁体。
【請求項２】
前記緊張材は、下方に行くにつれ外側へと向かうように略直線状に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の壁体。
【請求項３】
前記壁体の下方部分の外側側面は、その上方部分に対して外側へと拡幅していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の壁体。
【請求項４】
前記壁体の下方部分の外側側面は、下方に行くにつれ外側へと向かうように略直線状に傾斜しており、
前記緊張材は、前記壁体の下方部分において、厚さ方向の中心よりも外側に偏心していることを特徴とする請求項３に記載の壁体。
【請求項５】
縦方向の緊張材によるプレストレスが下方部分に導入されたコンクリート製の筒状の壁体を構築する壁体構築方法であって、
前記緊張材を略Ｕ字状に配置し、
前記緊張材の両端部を、前記壁体の内側側面に設けられた切欠き部で定着し、
前記切欠き部に充填材を充填して前記内側側面と同一面となるように平滑化することを特徴とする壁体構築方法。
【請求項６】
前記壁体において前記切欠き部より上方のコンクリートの打設を開始した後に、前記緊張材の緊張を行うことを特徴とする請求項５記載の壁体構築方法。
【請求項７】
前記緊張材は、下方に行くにつれ外側へと向かうように略直線状に傾斜して配置されることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の壁体構築方法。
【請求項８】
前記壁体の下方部分の外側側面は、その上方部分に対して外側へと拡幅していることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれかに記載の壁体構築方法。
【請求項９】
前記壁体の下方部分の外側側面は、下方に行くにつれ外側へと向かうように略直線状に傾斜し、
前記緊張材は、前記壁体の下方部分において、厚さ方向の中心よりも外側に偏心して配置されることを特徴とする請求項８に記載の壁体構築方法。
【請求項１０】
前記緊張材の一方の端部を前記壁体の内側側面の定着位置に固定した状態で他方の端部を前記壁体の内側側面の定着位置にて緊張することを特徴とする請求項５から請求項９のいずれかに記載の壁体構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒状の壁体およびその構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
LNG（液化天然ガス）、LPG（液化石油ガス）などの液体を貯留する設備として、PC(プレストレストコンクリート)タンクがある。図８は、PC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。図８の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２を設け、その内側に鋼板等による内槽３ａと外槽３ｂを設置したものである。外槽３ｂの屋根部は鋼製または鋼板と鉄筋コンクリートの複合構造であり、外槽３ｂの側部は鋼製のライナープレートを防液堤２に貼り付けた形となっている。外槽３ｂの底部は底版上にライナープレートを貼り付けた形となっている。LNGは内槽３ａにて貯留し、内槽３ａと外槽３ｂの間に断熱材を配置して保冷を行う。
【０００３】
防液堤２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筒状の壁体であり、通常円筒形である。防液堤２はLNGの液圧に耐え得る構造とする必要があり、そのため周方向および縦方向の緊張材の緊張によりプレストレスが導入される。
【０００４】
図９は防液堤２の断面の例を示す図である。防液堤２に周方向の緊張材１１によるプレストレスを導入することで液圧に抵抗できるが、防液堤２は、常時はタンク内部から液圧がかかっていない状態にある。このため、防液堤２では周方向のプレストレスによる鉛直面内の曲げモーメントが加わる。縦方向の緊張材は主としてこの曲げモーメントに抵抗するため設けられ、防液堤２の下方部分２１から上方部分２２を通って頂部まで達する長い緊張材（不図示）と、防液堤２の下方部分２１に設ける短い緊張材１３を併用することが多い。これらの緊張材によって防液堤２に縦方向のプレストレスを偏心させて導入することで、上記した鉛直面内の曲げモーメントと逆方向の曲げモーメントを発生させ、鉛直面内の曲げモーメントを打ち消すことができる。
【０００５】
防液堤２に加わる液圧は概略下方部分２１で大きくなることから、周方向の緊張材１１は下方部分２１で多く、その上方部分２２では少なく配置される。結果、鉛直面内の曲げモーメントは防液堤２の下方部分２１において大きく、その上方部分２２では小さくなる。そのため、防液堤２の下方部分２１では短い緊張材１３を追加して縦方向の緊張材が密に配置される。防液堤２の上方部分２２では前記した長い緊張材が存在するが、短い緊張材１３が無い分緊張材の配置は比較的粗であり、場合によっては前記した長い緊張材を配置しないこともある。
【０００６】
上記した鉛直面内の曲げモーメントを効果的に打ち消すためには、防液堤２の下方部分２１の縦方向の緊張材１３はできるだけ外側に偏心させて配置することが望ましい。そのため、図９の例では防液堤２の下方部分２１をテーパー状に外側に拡幅させ、緊張材１３をこのテーパーに沿って傾斜して配置している。
【０００７】
緊張材１３の下端部は底版５に埋設した定着部１３１にて定着される。緊張材１３の上端部は防液堤２の途中の定着部１３１にて定着されるが、この定着部１３１は防液堤２の底端から3〜10ｍの範囲に設けられることが多い。従来は、この範囲のコンクリートを打設してその強度が発現した時点で緊張材１３を緊張して上端部を定着部１３１にて定着した後、この定着部１３１より上の防液堤２のコンクリートを打設していた。
【０００８】
他の方法として、特許文献１には、防液堤の下方部分の縦方向の緊張材の上端部を防液堤の外側側面の切欠き部に斜めに引き出し、切欠き部にて緊張材の緊張と上端部の定着を行った後、切欠き部をコンクリートで充填することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開2007-303101号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の方法では、防液堤の下方部分にて縦方向の緊張材の緊張作業を行った後でないとその上の防液堤のコンクリートを打設できないため、緊張作業の分全体工期が延び、その期間は20万KLクラスのタンクで1.5〜2.0ヶ月となる。
【００１１】
特許文献１の方法であれば、緊張作業によって防液堤の構築を中断する必要がなく全体工期を短くできる。しかしながら、特許文献１の方法では、緊張材の上端部を防液堤の外側側面の切欠き部に斜めに引き出すために、緊張材の上端部を外側に曲げる必要が生じる。
【００１２】
緊張材に用いるPC鋼材は最小R=3m程度の曲率でしか曲げ配置できず、定着部近傍は直線配置になることから、当該PC鋼材が切欠き部付近で防液堤内の周方向の緊張材やその他の補強用鉄筋と干渉しないようにする必要があり設計が難しくなる。またこのような干渉を避けるため干渉範囲の周方向の補強用鉄筋を一旦切断し、当該範囲の補強を事後的に行うこともあるが、その範囲も大きくなり施工も手間が掛かる。また、緊張材を曲げて配置すると緊張時の摩擦抵抗力が大きく、導入力が小さくなることから、結果的に割増した緊張材を配置しなければならない。
【００１３】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、プレストレスを導入した壁体を迅速に構築でき、設計や施工上の問題も少ない壁体等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】
【００１４】
前述した課題を解決するための第１の発明は、縦方向の緊張材によるプレストレスが下方部分に導入されたコンクリート製の筒状の壁体であって、前記緊張材が略Ｕ字状に配置され、前記緊張材の両端部が、前記壁体の内側側面に設けられた切欠き部で定着され、前記切欠き部に充填材が充填され、前記内側側面と同一面となるように平滑化されたことを特徴とする壁体である。
【００１５】
前記緊張材は、下方に行くにつれ外側へと向かうように略直線状に傾斜していることが望ましい。
【００１６】
前記壁体の下方部分の外側側面は、その上方部分に対して外側へと拡幅していることが望ましい。例えば、前記壁体の下方部分の外側側面は、下方に行くにつれ外側へと向かうように略直線状に傾斜しており、前記緊張材は、前記壁体の下方部分において、厚さ方向の中心よりも外側に偏心している。
【００１７】
第２の発明は、縦方向の緊張材によるプレストレスが下方部分に導入されたコンクリート製の筒状の壁体を構築する壁体構築方法であって、前記緊張材を略Ｕ字状に配置し、前記緊張材の両端部を、前記壁体の内側側面に設けられた切欠き部で定着し、前記切欠き部に充填材を充填して前記内側側面と同一面となるように平滑化することを特徴とする壁体構築方法である。
【００１８】
第２の発明では、前記壁体において前記切欠き部より上方のコンクリートの打設を開始した後に、前記緊張材の緊張を行う。
【００１９】
前記緊張材は、下方に行くにつれ外側へと向かうように略直線状に傾斜して配置されることが望ましい。
【００２０】
前記壁体の下方部分の外側側面は、その上方部分に対して外側へと拡幅していることが望ましい。例えば、前記壁体の下方部分の外側側面は、下方に行くにつれ外側へと向かうように略直線状に傾斜し、前記緊張材は、前記壁体の下方部分において、厚さ方向の中心よりも外側に偏心して配置される。
【００２１】
前記緊張材は、例えば、一方の端部を前記壁体の内側側面の定着位置に固定した状態で他方の端部を緊張して前記壁体の内側側面の定着位置に定着する。
【００２２】
本発明では、緊張材の端部を壁体の内側側面の定着位置に引き出すので、定着位置より上のコンクリートの打設を開始した後に緊張作業を行うことができ、緊張作業によって壁体の構築を中断する必要が無く全体工期が短縮可能となる。また、壁体の下方部分にて緊張材をできるだけ外側に配置しつつ、この緊張材を斜め方向に直線的に引き出すことができるので、緊張材により前記した鉛直面内の曲げモーメントに効果的に抵抗させつつ、壁体内部の周方向の緊張材や補強用鉄筋等との干渉が起きにくい配置とでき、設計が容易である。また干渉範囲の周方向の補強用鉄筋を一旦切断する場合も、その範囲を小さくできる。また、緊張材をほぼ直線に配置することから、曲線配置に比べて摩擦による緊張力の低下が少なく、緊張材の量を少なくすることができる。
【００２３】
定着位置の形状を切欠き部とし、切欠き部を充填材で充填することにより壁体の内側側面を平滑化できる。
【００２４】
さらに、本発明では、壁体の下方部分の外側側面が、その上方部分に対して外側へと拡幅していることで、緊張材をより外側に配置できるようになる。例えば外側側面を、下方に行くにつれ外側へと向かうように略直線状に傾斜させ、緊張材を壁体の下方部分において厚さ方向の中心よりも外側に偏心させると、上記したように緊張材の配置として効果的である。
【００２５】
また、壁体の下方部分の縦方向の緊張材を略Ｕ字状に配置し、一方の端部を固定し他方の端部のみ緊張してプレストレスを導入すると緊張作業を効率化できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明により、プレストレスを導入した壁体を迅速に構築でき、設計や施工上の問題も少ない壁体等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】防液堤２ａを示す図
【図２】切欠き部２０について示す図
【図３】防液堤２ａの構築方法を示す図
【図４】防液堤２ａの構築方法を示す図
【図５】防液堤２ｂを示す図
【図６】防液堤２ｃを示す図
【図７】切欠き部の別の例を示す図
【図８】LNGタンク１００を示す図
【図９】防液堤２を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
（１．防液堤２ａ）
図１は本発明の第１の実施形態に係る防液堤２ａを示す図である。防液堤２ａは図８で説明したLNGタンクの防液堤であり、底版５上に固定して設けられるコンクリート製の筒状の壁体である。防液堤２ａは例えば略円筒形である。防液堤２ａ以外のLNGタンクの構成は図８で説明したものと同様とする。
【００３０】
防液堤２ａには前記した周方向の緊張材１１や補強用鉄筋（不図示）のほか、周方向の緊張材１１によるプレストレスに伴う鉛直面内の曲げモーメントに抵抗するため、縦方向の緊張材として、防液堤２ａの下方部分２１から上方部分２２を通って頂部まで達する長い緊張材（不図示）と、防液堤２ａの下方部分２１に設ける短い緊張材１３ａが配置される。緊張材１１、１３ａは対応するシース管３０に通して配置される。緊張材１１、１３ａとシース管３０の間の隙間にはセメントミルクなどの充填材が充填される。
【００３１】
防液堤２ａの下方部分（底部）２１はその上方部分２２に対し外側に拡幅しており、本実施形態では下方部分２１の外側側面が下方に行くにつれ外側へと向かうように略直線状に傾斜したテーパー状になっている。なお、外側とはタンクの外側をいうものとし、タンクの中心側は内側というものとする。
【００３２】
防液堤２ａの下方部分２１には縦方向の緊張材１３ａが配置されるが、この緊張材１３ａの上端部は防液堤２ａの内側側面に設けられた切欠き部２０（定着位置）にて定着部１３１で定着される。緊張材１３ａは、防液堤２ａの下方部分２１の外側側面の傾斜に沿って、下方に行くにつれ外側へと向かうように略直線状に傾斜して配置される。
【００３３】
防液堤２ａの下方部分２１では、緊張材１３ａが下方部分２１の厚さ方向の中心線（図の点線参照）よりも外側に偏心して配置され、外側側面に対するかぶりは20〜25cm程度となっている。緊張材１３ａの下端部は底版５内の定着部１３１で定着される。
【００３４】
緊張材１３ａとしては、PC鋼棒、PC鋼線（シングルストランド）、PC鋼撚り線、アンボンドPC鋼撚り線などのPC鋼材が適用できるが、略直線状に傾斜して配置されることからPC鋼棒が配置し易い。アンボンドPC鋼撚り線を用いる場合はシース管３０を省略することも可能である。
【００３５】
図２（ａ）に示すように、切欠き部２０は防液堤２ａの内側側面を略L字状に切欠いた形状となっており、下面２００は緊張材１３ａの長手方向（傾斜方向）と略直交する。なお図２（ａ）の３０１はシース管３０内の充填材を示す。
【００３６】
図２（ｂ）は防液堤２の下方部分近傍を内側から見たものであり、本実施形態では緊張材１３ａごとに切欠き部２０が形成される。各切欠き部２０はコンクリートやモルタル等の充填材２０１で充填され、防液堤２ａの内側側面と同一面となるように平滑化される。
【００３７】
（２．防液堤２ａの構築方法）
防液堤２ａを構築する際は、例えば図３（ａ）に示すように底版５を構築した後、防液堤２ａのコンクリートを下から上へと順に打設してゆく。
【００３８】
底版５には緊張材１３ａの下端部を定着するための定着部１３１が埋設され、底版５と防液堤２ａのコンクリートには緊張材１１、１３ａを通すためのシース管３０が埋設される。シース管３０には、必要に応じて充填材の注入口とエアー抜き兼充填確認用のホース（不図示）を設けておく。なお本実施形態では、防液堤２ａのコンクリート打設前に緊張材１３ａを対応するシース管３０内に予め配置し、下端部を底版５内の定着部１３１に取付けておく。
【００３９】
防液堤２ａの内側側面の所定箇所には緊張材１３ａの上端部を定着するための切欠き部２０を箱抜き等により形成し、緊張材１３ａの上端部が切欠き部２０に突出するようにしておく。
【００４０】
防液堤２ａのコンクリートは数ロットに分けて打設するが、中断することなく頂部まで連続して順次打ち上げていく。緊張材１３ａについては、防液堤２ａにおいて切欠き部２０より上方のコンクリートの打設を開始した後、切欠き部２０の高さまでの範囲のコンクリートの強度が発現し所定の値に達した時点で緊張作業が可能になり、いつ緊張するかの自由度は高い。本実施形態では防液堤２ａの構築中の比較的早い段階で緊張作業を行うものとする。この場合、防液堤２ａの内部設備工もあまり進んでおらず緊張作業を内側から行っても特に不具合はない。
【００４１】
緊張作業時には、図３（ｂ）に示すように切欠き部２０にて緊張材１３ａの上端部を矢印Ａに示すように緊張して定着部１３１で定着し、緊張材１３ａとシース管３０の間の隙間の充填を行う。切欠き部２０は図４（ａ）に示すように充填材２０１で充填される。なお本実施形態では、この段階で切欠き部２０の高さまでの範囲の周方向の緊張材１１の緊張作業も実施している。
【００４２】
緊張作業の間も防液堤２ａのコンクリートは休むことなく継続して打設でき、頂部までコンクリートを打設し強度が発現すれば、図４（ｂ）に示すように、残りの周方向の緊張材１１の配置と緊張を従来と同様にして行い、防液堤２ａの構築を完了する。なお、前記した縦方向の長い緊張材（不図示）については従来通り防液堤２ａの構築中にシース管（不図示）内への配置と緊張を行うことができるので、ここでは説明を省略した。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態では、緊張材１３ａの上端部を防液堤２ａの内側側面の切欠き部２０に引き出すので、切欠き部２０より上のコンクリートの打設を開始した後にも緊張作業を行うことができ、緊張作業によって防液堤２ａの構築を中断する必要が無く全体工期が短縮可能となる。例えば20万KLクラスのLNGタンクの防液堤の場合、従来のように緊張作業によって防液堤の構築作業を中断するケースでは防液堤の構築に10.5〜11ヶ月程度かかるが、本実施形態ではこれを1.5〜2.0ヶ月程度短縮し、9ヶ月程度にまで抑えることができる。
【００４４】
また、防液堤２ａの下方部分２１にて緊張材１３ａをできるだけ外側に配置しつつ、この緊張材１３ａを斜め方向に直線的に引き出すことができるので、緊張材１３ａにより前記した鉛直面内の曲げモーメントに効果的に抵抗させつつ、防液堤２ａ内の周方向の緊張材１１や補強用鉄筋等との干渉が起きにくい配置とでき、設計が容易である。また干渉範囲の周方向の補強用鉄筋を一旦切断する場合も、その範囲を小さくできる。また、緊張材１３ａをほぼ直線状に配置できることから、曲線配置に比べて摩擦による緊張力の低下が少なく、緊張材１３ａの量を少なくすることができる。
【００４５】
また本実施形態では、緊張材１３ａの上端部の定着位置を切欠き部２０としており、緊張作業後切欠き部２０を充填材２０１で埋めることにより防液堤２ａの内側側面を平滑化でき、ライナープレート取付け時の施工性や応力集中の防止等の面で好適である。
【００４６】
しかしながら、定着位置はこれに限ることはなく、図５の防液堤２ｂに示すように防液堤２ｂの内側側面を突起状として当該突起部２０ａで定着してもよい。この場合は上記の充填作業は不要となる。またいずれの場合でも、緊張材１３ａを略直線状に斜めに引き出す場合、緊張材を曲げる場合に比べ傾斜を大きく（水平に近く）することも可能なので、切欠き部２０や突起部２０ａを小さくすることが可能になる。
【００４７】
また防液堤２ａの下方部分２１の外側側面が上方部分２２に対して外側へと拡幅していることで、緊張材１３ａをより外側に配置できるようになる。本実施形態では、下方部分２１の外側側面を下方に行くにつれ外側へと向かうように略直線状に傾斜させ、この傾斜に沿って緊張材１３ａを略直線状に傾斜配置し、下方部分２１において厚さ方向の中心よりも外側に偏心させることで、前記したように緊張材１３ａの配置として効果的である。
【００４８】
ただし、下方部分２１の形状や緊張材の配置はこれに限ることはない。例えば下方部分２１は上方部分２２に対し外側へと段状に拡幅してもよいし、下方部分２１が上方部分２２に対し拡幅しなくてもよい。必要に応じて緊張材１３ａを内側へと曲げて配置することも可能であり、また前記した縦方向の長い緊張材を省略することも可能である。
【００４９】
その他、本実施形態では緊張材１３ａの下端部を底版５内に定着したが、例えば図６（ａ）の防液堤２ｃに示すように、緊張材１３ａ’を略Ｕ字状に配置し、底版５内での定着を行わない例も考えられる。図６（ｂ）は防液堤２ｃを内側から見たものであり、緊張材１３ａ’等を点線で図示している。
【００５０】
この場合、緊張材１３ａ’の両端部が切欠き部２０にて定着部１３１で定着され、Ｕ字の折返し部１３２が底版５に埋設される。緊張材１３ａ’は両端部から同時に緊張してもよいが、一方の端部を切欠き部２０の定着部１３１に固定し、他方の端部のみを緊張してプレストレスを導入することもできる。これにより緊張作業を効率化できる。
【００５１】
また本実施形態では図２（ｂ）に示したように切欠き部２０を緊張材１３ａごとに設け、且つ各切欠き部２０が防液堤２ａの周方向に一列に並ぶようにしているが、これに限ることはない。例えば、緊張材１３ａの配置が密であり隣り合う緊張材１３ａが近接する場合は、図７（ａ）に示すように防液堤の周方向（図の左右方向に対応する）に連続するスリット状の切欠き部２０ｂを設けてもよい。さらに、緊張材１３ａの上端部の定着位置を上下複数段とする場合は、図７（ｂ）に示すように上下複数段に定着用の切欠き部２０を設けても良い。
【００５２】
また本実施形態ではLNGタンクの防液堤２ａを構築する例を説明したが、本発明はこれに限ることはなく、LPGタンクなどその他のタンクの防液堤に適用することが可能であり、また筒状の壁体であればタンク以外でも適用可能である。また本実施形態ではコンクリートの現場打設により防液堤２ａを構築したが、プレキャストブロックにより防液堤を構築する場合でも適用可能である。この場合、緊張材１３ａ等を通すための貫通孔や切欠き部２０その他必要なものは予めプレキャストブロックに形成しておく。
【００５３】
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】
【００５４】
２、２ａ、２ｂ、２ｃ；防液堤
３ａ；内槽
３ｂ；外槽
４；杭
５；底版
７；地盤
１１、１３、１３ａ、１３ａ’；緊張材
２０、２０ｂ；切欠き部
２０ａ；突起部
２１；下方部分
２２；上方部分
３０；シース管
１３１；定着部
２００；切欠き部下面
２０１、３０１；充填材
【図１】
0006548506.tif 000002
【図２】
0006548506.tif 000003
【図３】
0006548506.tif 000004
【図４】
0006548506.tif 000005
【図５】
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【図６】
0006548506.tif 000007
【図７】
0006548506.tif 000008
【図８】
0006548506.tif 000009
【図９】
0006548506.tif 000010