(57)【要約】【課題】基礎版と側壁が一体結合した構成のＰＣタンクを堅固な支持地盤に建設した場合に、低コストでタンク側壁の下端部に生ずる応力を緩和できるようにする。【解決手段】支持地盤１２上に、ＰＣタンク１０の重量を受けた状態でも柔軟性を保持する柔軟層２０を設け、この柔軟層２０の上にＰＣタンク１０の基礎版１４を構築する。一実施形態において、柔軟層２０は、内部に土砂が詰められた袋を多数敷き詰めて構成される。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
堅固な支持地盤上に建設される、基礎版と側壁とが一体化した構成のＰＣタンクの基礎構造であって、前記支持地盤上に、前記ＰＣタンクの重量を受けた状態でも柔軟性を保持する柔軟層を設け、この柔軟層の上に前記ＰＣタンクを構築したことを特徴とするＰＣタンクの基礎構造。
【請求項２】
前記柔軟層は、内部に土砂が詰められた袋を多数敷き詰めて構成されていることを特徴とする請求項１記載のＰＣタンクの基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基礎版と側壁が一体結合した構成のＰＣタンクを堅固な支持地盤上に建設する場合のＰＣタンクの基礎構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）や液化石油ガス（ＬＰＧ）あるいは上水、下水等を貯蔵する円筒形タンクとして、基礎版と側壁が一体化した構成のＰＣ（Pre-stressed Concrete）タンクが用いられる。このようなＰＣタンクは、大都市に近い軟質な地盤に杭基礎方式で建設されることが多いが、地方に広く普及していったときには岩盤等の堅固な地盤に直接基礎方式でＰＣタンクを建設することも多くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
堅固な支持地盤に直接基礎方式でＰＣタンクを建設した場合には、ＰＣタンクの基礎版の変位が支持地盤により拘束されてしまう。このため、ＰＣタンクに導入される円周方向のプレストレスや、貯留される液化ガスの内圧、あるいは、温度変化等によりＰＣタンクに変形が生じた場合に、側壁の下端部に大きな曲げモーメントが発生して応力が集中し、ひび割れ発生の原因ともなる。側壁の下端部は、ＰＣタンクの機能及び性能上、重要な部分であり、この部分にひび割れが発生することは許されない。そこで、上記の曲げモーメントの影響を打ち消すために、ＰＣタンクの側壁に鉛直方向の大きなプレストレスを導入したり、また、側壁下端部の断面厚さを増大させるなどの対策を取る必要がある。しかし、何れの対策も大幅なコスト増や構造の複雑化を招くことになってしまう。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、基礎版と側壁が一体結合した構成のＰＣタンクを堅固な支持地盤に建設した場合に、低コストでタンク側壁の下端部に生ずる応力を緩和できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、堅固な支持地盤上に建設される、基礎版と側壁とが一体化した構成のＰＣタンクの基礎構造であって、前記支持地盤上に、前記ＰＣタンクの重量を受けた状態でも柔軟性を保持する柔軟層を設け、この柔軟層の上に前記ＰＣタンクを構築したことを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、ＰＣタンクが柔軟層の上に構築されるので、円周方向のプレストレスや、貯留される液化ガスの内圧、あるいは、温度変化等によりＰＣタンクに変形が生じた場合に、その変形に応じて、ＰＣタンクの側壁と基礎版の接続部分も変位することができ、これにより、側壁下端部に生ずる応力を緩和できる。また、支持地盤上に柔軟層を設けるだけでよいので、コストも低く抑えられる。
【０００７】
また、請求項２に記載された発明は、請求項１記載のＰＣタンクの基礎構造において、前記柔軟層は、内部に土砂が詰められた袋を多数敷き詰めて構成されていることを特徴とする。このようにすれば、廉価な袋に廉価な土砂を詰めて敷き詰めるだけで柔軟層を構成できるので、施工コストを更に抑えることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、基礎版と側壁が一体結合した構成のＰＣタンクを堅固な支持地盤に建設した場合に、低コストでタンク側壁の下端部に生ずる応力を緩和することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態に係わるＰＣタンク１０の平面図であり、図２は、ＰＣタンク１０の側断面図である。また、図３は、ＰＣタンク１０の側壁部を拡大して示す断面図である。このＰＣタンク１０は、例えば、ＬＮＧやＬＰＧを貯蔵するものである。
【００１０】
ＰＣタンク１０は、基礎版１４及び側壁１６が一体結合されたコンクリートにより構成され、堅固な支持地盤１２の上に建設されている。ＰＣタンク１０には、不図示のＰＣ鋼材により周方向及び鉛直方向のプレストレスが導入されている。このプレストレスにより、ＰＣタンク１０の内部に貯留される液体（ＬＮＧやＬＰＧ）の圧力に耐えられるようになっている。
【００１１】
図２及び図３に示すように、ＰＣタンク１０の基礎版１４は、支持地盤１２上に設けられた柔軟層２０の上に構築されている。このように柔軟層２０の上に基礎版１４を構築するのは、上記背景技術の項に記載した従来の問題点を回避するためである。
【００１２】
すなわち、ＰＣタンク１０を堅固な支持地盤１２上に直接基礎方式で構築すると、基礎版１４は支持地盤１２によって拘束されることになる。このため、ＰＣタンクに導入される円周方向のプレストレスや、貯留される内容液の内圧、あるいは、温度変化によって、ＰＣタンク１０に変形が生じた場合に、一体に構成された基礎版１４と側壁１６との接続部分（つまり側壁１６の下端部；以下、側壁基礎部１７という）は、変位することができず、側壁基礎部１７に大きな曲げモーメントが発生してしまう。側壁基礎部１７は、ＰＣタンク１０の性能・機能上最も重要な部分であるから、この部分に大きな曲げモーメントが生ずることは、応力集中によるひび割れ発生の原因となるので好ましくない。このため、従前は、曲げモーメントの影響を打ち消すべく、鉛直方向にも大きなプレストレスを導入したり、断面厚さを大きくしたりしているが、何れも大幅なコスト増や施工手間の増加を招いてしまうのである。
【００１３】
そこで、本実施形態では、ＰＣタンク１０を柔軟層２０の上に構築することで、上述のようなプレストレスや内圧、あるいは温度変化等に伴うＰＣタンク１０の変形に応じて、側壁基礎部１７が変位できるようにし、これにより、この部分に生ずる曲げモーメントを緩和できるようにしているのである。
【００１４】
図４は、本実施形態における柔軟層２０の構成を示す拡大断面図である。同図に示すように、柔軟層２０は、内部に土砂が詰め込まれた布製の袋体２２を支持地盤１２上に敷き詰めることにより構成されている。そして、この柔軟層２０の上に捨てコンクリート２４が設けられ、その上に、ＰＣタンク１０の基礎版１４の鉄筋が配筋されてコンクリートが打設される。
【００１５】
上記した柔軟層２０の構成によれば、図５に示すように、柔軟層２０にＰＣタンク１０から下向きの荷重Ｆがかかると、袋体２２内の土砂は平たくなろうとし、袋体２２に膜張力Ｔが生じて、土砂を押し戻そうとする力Ｐが生じ、これにより、柔軟層２０の上下方向の柔軟性と復元性が得られて、袋体２２内の土砂が荷重で圧縮・固化してしまうことがない。このため、ＰＣタンク１０の建設後、ＰＣタンク１０の荷重が掛かった状態でも、柔軟層２０の柔軟性が保たれる。したがって、上記のように、プレストレスや内圧、温度変化等によってＰＣタンク１０が変形しても、それに応じて、側壁基礎部１７が変位できるため、この部分に生ずる曲げモーメントを緩和することができる。
【００１６】
図６は、ＰＣタンク１０の側壁１６の変形状態の一例を示す図であり、図中上下方向が側壁１６の鉛直方向に対応している、また、図７及び図８は、夫々、図６の変形状態において側壁１６に生ずる曲げモーメント及び円周方向の力を示す。なお、図６〜図８において、本実施形態のように柔軟層２０の上にＰＣタンク１０を構築した場合を実線で、堅固な支持地盤１２の上に直接ＰＣタンク１０を構築した場合を破線で示している。
【００１７】
図６に実線で示すように、本実施形態では、ＰＣタンク１０が柔軟層２０の上に構築されることで、基礎版１４と側壁１６との接続部分が回転しながら下方に沈み込むように変位している。これに対応して、図７に示すように、側壁基礎部１７における曲げモーメントの大きさも緩和されている。その結果、側壁１６に導入すべき鉛直方向のプレストレスも小さくすることができ、その分、コストを抑えることができる。また、側壁基礎部１７が変位できることで、図８に示すように、この側壁基礎部１７においても、円周方向の圧縮力σsを作用させることもでき、プレストレスの効果を得ることができる。
【００１８】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＰＣタンク１０を、支持地盤１２に設けた柔軟層２０の上に構築することにより、側壁基礎部１７における曲げモーメントを緩和することができる。このため、従前のように側壁１６の断面厚さを大きくすることが不要となり、また、側壁基礎部１７における引張応力を打ち消すために鉛直方向に導入すべきプレストレスの大きさも軽減できる。従って、ＰＣタンクの合理的な設計が可能となり、コスト削減を図ることができる。
【００１９】
また、柔軟層２０を構成する袋体２２として廉価な土嚢袋を用いることができ、その内部に詰める材料も例えば現地で発生する土砂を使用できる。そして、このような廉価な袋体２２を敷き詰めるだけで柔軟層２０を構成できるため、施工コストを極めて低く抑えることができる。
【００２０】
ただし、土砂を詰めた袋体２２に限らず、例えば、発砲スチロールなど、ＰＣタンク１０の大きな荷重がかかった状態でも柔軟性を失わない材料であれば、柔軟層２０の構成材として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係わるＰＣタンクの平面図である。
【図２】本実施形態におけるＰＣタンクの側断面図である
【図３】本実施形態におけるＰＣタンクの側壁部を拡大して示す断面図である。
【図４】本実施形態における柔軟層の構成を示す拡大断面図である。
【図５】柔軟層を構成する袋体の作用を説明するための図である。
【図６】本実施形態におけるＰＣタンクの側壁の変形状態の一例を示す図である。
【図７】図６の変形状態において側壁に生ずる曲げモーメントを示す図である。
【図８】図６の変形状態において側壁に生ずる円周方向の力を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  ＰＣタンク
１２  支持地盤
１４  基礎版
１６  側壁
１８  屋根
２０  柔軟層
２２  袋体
【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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