(57)【要約】【課題】  底版の分割などの手間の掛かる工事を要することなく、側壁下部に十分なプレストレスを導入することが可能な低温ＰＣタンクの底部構造を提供する。【解決手段】  底版１４と側壁１６とが一体化して構成され、底版１４に加熱手段２６を備えた低温液体２１を貯蔵するための低温ＰＣタンク１０の底部構造であって、底版１６にプレストレスを導入するＰＣ鋼材３０と、加熱手段２６による底版１６の加熱温度を、環境温度よりも低温に設定する温度設定部３０とを備える【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底版と側壁とが一体化して構成され、前記底版内に加熱手段を備えた低温物質貯蔵用の低温ＰＣタンクであって、
前記底版にプレストレスを導入するプレストレス手段と、
前記加熱手段による前記底版の加熱温度を、建設時の環境温度よりも低温に設定する温度設定手段と、を備えることを特徴とする低温ＰＣタンク。
【請求項２】
前記底版は略一定の厚さを有することを特徴とする請求項１記載の低温ＰＣタンク。
【請求項３】
底版と側壁とが一体化して構成され、前記底版内に加熱手段を備えた低温物質貯蔵用の低温ＰＣタンクを構築して運用する方法であって、前記底版を構築してプレストレスを導入し、この底版と一体に側壁を構築して該側壁にプレストレスを導入し、当該低温ＰＣタンクの完成後、前記低温物質の貯蔵時に前記加熱手段により前記底版を建設時の環境温度よりも低い温度に設定することを特徴とする低温ＰＣタンクの構築運用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、底版と側壁が一体結合した構成を有し、液化天然ガスや液化石油ガスなどの低温物質を貯蔵するための低温ＰＣタンク及び低温ＰＣタンクの構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液化天然ガス（ＬＮＧ）や液化石油ガス（ＬＰＧ）などの低温液体を貯蔵する円筒形タンクとして、底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ＰＣタンクでは、側壁の周方向及び鉛直方向にＰＣ鋼材（テンドン）によってプレストレスを導入し、このプレストレスによってタンク内部に貯蔵される液体の圧力等の荷重に対する抵抗性を確保できるようにしている。ところで、タンク内部の液体の圧力によって側壁に生ずる応力は側壁下部で最も大きくなるため、この側壁下部はタンク構造上、最も重要な部分となる。しかし、ＰＣタンクの底版と側壁とが一体化した構成では、側壁下部が底版に拘束されるため、側壁下部に十分なプレストレスを導入することは難しい。
【０００３】
そこで、従来、例えば、特許文献１に開示されるように、底版の外周縁近傍位置に環状の開口部を設けることにより、底版を外周部と内周部とに分割する構成が提案されている。かかる構成によれば、底版を一体構造とする場合に比べて、底版による側壁の拘束度合いが大幅に減少し、側壁下部に十分なプレストレスを与えることが可能となる。
【特許文献１】特公平３−２０５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の構成では、底版を外周部と内周部とに分割して構築しなければならない上、側壁にプレストレスを与えた後、底版の環状開口部分にコンクリートを打設して分割した外周部と内周部とを接続しなければならず、非常に手間の掛かる工事となる。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、底版の分割などの手間の掛かる工事を要することなく、側壁下部に十分なプレストレスを導入することが可能な低温ＰＣタンクの底部構造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】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明は、底版と側壁とが一体化して構成され、前記底版内に加熱手段を備えた低温物質貯蔵用の低温ＰＣタンクであって、
前記底版にプレストレスを導入するプレストレス手段と、
前記加熱手段による前記底版の加熱温度を、建設時の環境温度よりも低温に設定する温度設定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、ＰＣタンクの底版の温度を建設時の環境温度よりも低温に設定することにより底版を体積収縮させることで、側壁下部に効果的にプレストレスを導入できる。また、底版にプレストレスを導入するので、収縮によるコンクリートのひび割れを防止できる。なお、「建設時の環境温度」とは、ＰＣタンク完成後、貯蔵する低温物質を注入するまでの環境温度を意味する。また底版の設定温度は、管理上可能な限りで低い温度（ただし０℃以上）とすることが好ましい。
【０００８】
また、本発明において、前記底版は略一定の厚さを有するのがよい。このようにすれば、底版の収縮により側壁へ大きな荷重を伝達させることができるので、側壁下部へのプレストレスの導入を効果的に行うことができる。
【０００９】
また、本発明は、底版と側壁とが一体化して構成され、前記底版内に加熱手段を備えた低温物質貯蔵用の低温ＰＣタンクを構築して運用する方法であって、前記底版を構築してプレストレスを導入し、この底版と一体に側壁を構築して該側壁にプレストレスを導入し、当該低温ＰＣタンクの完成後、前記低温物質の貯蔵時に前記加熱手段により前記底版を建設時の環境温度よりも低い温度に設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、底版の分割などの手間の掛かる工事を要することなく、側壁下部に十分なプレストレスを導入することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係わるＰＣタンク１０の正面図であり、図中左側を鉛直断面で示している。また、図２は、ＰＣタンク１０の側壁部を拡大して示す鉛直断面図である。このＰＣタンク１０は、例えば、ＬＮＧやＬＰＧ等の低温液体２１を貯蔵する低温ＰＣタンクである。
【００１２】
ＰＣタンク１０は、底版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ている。底版１４は、例えば基礎杭１８である基礎構造により地盤１２に支持されている。
【００１３】
図２に示すように、ＰＣタンク１０の側壁１６には、テンドン１９，２０が鉛直方向及び円周方向に配置されている。これらのテンドン１９，２０により、側壁１６に鉛直方向及び周方向のプレストレスが導入されており、これによって、ＰＣタンク１０の内部に貯留される低温液体２１（ＬＮＧやＬＰＧ）の圧力等の荷重に対する抵抗性を確保できるようになっている。底版１４の上面及び側壁１６の内壁面には、保冷材２２，２４が施工され、それらの内側に低温液体２１が収容される。また、ＰＣタンク１０の上部は屋根２５で覆われている。
【００１４】
底版１４には、加熱手段２６が埋設されている。この加熱手段２６は、例えば、電熱線などの電気ヒータであってもよいし、温められた不凍液が流れる温水管であってもよい。温度設定部２８は加熱手段２６による底版１４の加熱温度を制御する。より具体的には、底版１４に不図示の温度センサが設けられており、温度設定部２８は、この温度センサによる検出温度に基づいて、加熱手段２６による底版１４の加熱温度を指定された温度に制御する。
【００１５】
加熱手段２６は、ＰＣタンク１０に低温液体２１を貯蔵した際の、貯蔵液の冷熱による底版１４下部の地盤の凍結などが引き起こすタンクへの悪影響を防止する役割を有している。すなわち、ＰＣタンク１０の建設後、その中に低温液体２１が注入された際に、加熱手段２６により底版１４を加熱することにより、底版１４の温度が建設時の温度から低下することに伴ってひび割れが発生したり、底版上面が０℃以下になって底版上面にレンズ状や層状の氷が形成されたり、底版下面の地盤が凍結したりするのを防止できるのである。この加熱手段２６は本来、底版１４を構築時の温度（すなわち環境温度）とほぼ同じ温度に保つべく底版１４を加熱することにより、底版１４の温度低下によるひび割れを防ぐのであるが、本実施形態のＰＣタンク１０では、以下に説明するように、温度設定部２８によって底版１４の加熱温度を環境温度よりも十分に低い温度に設定すると共に、底版１４にＰＣ鋼材３０でプレストレスを導入することにより、底版１４にひび割れが生ずるのを防止しつつ、その体積変化を有効利用して側壁１６へのプレストレス導入を円滑に行えるようにしている。
【００１６】
図３は、底版１４にプレストレスを導入するための構造を示す斜視図である。同図に示すように、底版１４の内部にはＰＣ鋼材３０が平面二方向に配置されている。これらのＰＣ鋼材３０に張力が掛けられて、各ＰＣ鋼材３０の端部が底版１４の外周面に定着されることにより、底版１４に面内方向のプレストレスが導入される。
【００１７】
本実施形態のＰＣタンク１０を構築する場合、地盤に基礎杭１８などの基礎を構築し、その上に、底版１４のコンクリートを、ＰＣ鋼材３０及び加熱手段２６が内部に埋め込まれるように打設する。更に、側壁１６のコンクリートを底版１４と一体に、テンドン１９，２０が埋め込まれるように下部から上部へ順次打設し、テンドン１９，２０に張力を掛けて定着することにより側壁１６にプレストレスを導入する。なお、ＰＣ鋼材３０による底版１４へのプレストレスの導入のタイミングは任意であるが、好ましくは側壁１６の最下部のコンクリートを打設したタイミングでプレストレス導入を行うものとする。その理由は、側壁１６のコンクリート打設後に発熱した後、冷却される過程で収縮することにより側壁１６にひび割れが生じ易いが、その際に底版１４にプレストレスを導入すれば、側壁１６の収縮を拘束する底版１４が収縮することにより側壁１６を拘束する度合いが低下して、側壁１６のひび割れを抑える効果が期待できるからである。
【００１８】
こうして側壁１６のコンクリートを打設した後、屋根２５及び保冷材２２，２４を施工して、ＰＣタンク１０が完成する。そして、完成したＰＣタンク１０の内部を冷却し、その後に貯蔵する低温液体２１を注ぎ入れる。その際、底版１４に埋め込んだ加熱手段２６により底版１４を加熱して、底版１４の温度低下を抑える。
【００１９】
本実施形態では、加熱手段２６による底版１４の加熱温度を、温度設定部２８によって環境温度（例えば２０℃）よりも低い温度（ただし、０℃よりも高い温度；例えば５℃〜１５℃程度）に設定している。このように、底版１４を環境温度よりも低い温度とすることで、底版１４を収縮させることにより、側壁１６の下部がタンク中心に向けて引き寄せられて、これによって側壁１６にプレストレスが導入される。
【００２０】
図４は、ＰＣタンク１０に貯留された低温液体の内圧によって側壁１６に発生する応力、テンドン１９，２０により側壁１６に導入されるプレストレス、及び底版１４の収縮により側壁１６に導入されるプレストレスを模式的に図示したものである。同図に示すように、側壁１６の下端部は底版１４に拘束されるため、テンドン１９，２０だけでは側壁下部に十分なプレストレスを導入することは難しいが、図中に斜線を付して示すように、底版１４の収縮によるプレストレスを導入すれば、側壁１６の下部にも、液体の内圧に抵抗できるだけの十分なプレストレスを確保できるのである。換言すれば、底版１４の収縮により導入されるプレストレスによってテンドン１９，２０で導入すべきプレストレスによっての量を軽減できるので、側壁１６へのプレストレス導入作業を簡易化することができる。
【００２１】
また、底版１４の収縮によって、底版１４には引張力が生ずるが、本実施形態では、ＰＣ鋼材３０で底版１４にプレストレスを導入することにより、底版１４にひび割れが生ずるのを防止することが可能となる。
【００２２】
このように、本実施形態によれば、底版１４を分割するといった手間の掛かる工事を行なうことなく、底版１４にプレストレスを導入するとともに、タンク稼動時における底版１４の温度を低めに設定することにより、底版１４にひび割れが生ずるのを防止しつつ、側壁１６の下部に十分なプレストレスを導入することができる。
【００２３】
また、本実施形態では、底版１４の温度を従来よりも低目に設定しているので、底版１４の加熱に必要なエネルギー量を低減できる。したがって、加熱手段２６の規模が小さくて済むため、建築費用を削減でき、また、エネルギー消費量が少なくなるため、運転費用も削減できる。
【００２４】
また、底版１４の温度を低めに設定することにより、タンク底部より貯蔵している低温液体２１への入熱量も小さくなるので、ＰＣタンク１０の保冷性能が向上する。このため、気化ガスの発生量が少なくなって、気化ガス処理設備の容量を削減することが可能となり、また、底部の保冷材２２の厚さを薄くしたり、断熱材の性能を下げたりすることも可能となって、設備コストの削減を図ることができる。
【００２５】
なお、従来、ＰＣタンクの底版は、側壁が接続される外周部分のみを厚くして、内周部は薄くする構成が一般的であるが、本実施形態では、底版１４の厚さをほぼ一定とすることにより、底版１４の収縮による側壁１６へのプレストレス導入を効果的に行えるようにしている。
【００２６】
また、底版１４を構築する際、一度に全体のコンクリートを打設することとしてもよいが、コンクリート製造設備の能力の関係等から一度に全体を打設することが難しい場合には、底版を扇形、矩形や環状等に分割して構築したうえでプレストレスを導入するようにしてもよい。その場合には、底版の面内にプレストレスを導入することにより、分割して打設したコンクリートの打継目の液密性、止水性を確保することが容易かつ確実となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係わるＰＣタンクの正面図であり、図中左側を鉛直断面で示す。
【図２】ＰＣタンクの側壁部を拡大して示す鉛直断面図である。
【図３】ＰＣタンクの底版にプレストレスを導入するための構造を示す斜視図である。
【図４】ＰＣタンクに貯留された低温液体の内圧によって側壁に作用する応力、テンドンにより側壁に導入されるプレストレス、及び底版の収縮により側壁に導入されるプレストレスを模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  ＰＣタンク
１２  地盤
１４  底版
１６  側壁
１８  基礎杭
１９，２０  テンドン
２１  低温液体
２２，２４  保冷材
２６  加熱手段
２８  温度設定部
３０  ＰＣ鋼材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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