(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下タンクの躯体コンクリートとその周辺部のモデル化を行う工程と、
コンクリート躯体にひび割れをモデル化する工程とモデルの上下面に温度境界条件を設定する工程と、
ひび割れに水が存在しない状態で温度定常状態を解析する工程と、
ひび割れに常温の水を瞬間的に発生させる工程と、
この時間を解析開始時刻として設定する工程と、
ひび割れ周辺の温度変化を非定常熱伝導解析によって解析する工程と、
タンク躯体コンクリート内のひび割れ部の水の温度が凍結温度以下になった時点を凍結完了時刻として設定する工程と、
凍結完了時刻から解析開始時刻を差し引く工程と、差し引いた時間を凍結所要時間として設定する工程と、
別途、経験式によって常温の水が躯体コンクリートひび割れ中を通過する時間を算定する工程と、
前記の凍結所要時間と、前記経験式によって得た通過時間とを比較する工程とによって構成する、
凍結止水性の判定方法。
【請求項２】
地下タンクの躯体コンクリートとその周辺部のモデル化を行う工程と、
コンクリート躯体にひび割れをモデル化する工程と、
モデルの上下面に温度境界条件を設定する工程と、
ひび割れに水が存在しない状態で温度定常状態を解析する工程と、
躯体コンクリートの外面に未凍結の水を発生させる工程と、
その時間を解析開始時刻として設定する工程と、
別途、経験式によって常温の水が躯体コンクリートひび割れ中を浸透する速度を算定する工程と、躯体外面に未凍結の水を発生させながら、以前に発生させた水を、温度変化を伴いながら躯体コンクリートの内面側に前記浸透速度で浸透させて行く工程と、
タンク躯体コンクリート内のひび割れ部の水の温度が凍結温度以下になった時点を凍結完了時刻として測定する工程と、
前記の凍結完了時刻において、解析開始時刻に発生させた水が躯体コンクリート内面に到達しているか否かを判定する工程によって構成する、
凍結止水性の判定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凍結止水性の判定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地下タンクは、その周囲を地下水などの水で囲まれている。そのために高い止水性を確保しておくことが要求される。
実際には地震力などが作用して、それによって発生したひび割れが残留するような場合には、周囲の水がひび割れを通じてタンクの躯体内面へ浸透してくる可能性がある。
しかし低温地下タンクの場合には、タンク躯体が内溶液の冷熱によって極低温状態にある。そのためにタンク躯体のコンクリート内部において浸透水が凍結可能であれば、躯体内面への浸透が阻止され、止水が確保されることになる。
凍結止水性は、ひび割れ幅、ひび割れ間隔、コンクリート温度などさまざまな要因によって決まるために複雑な実験や解析を要する。
あるいは常温におけるひび割れ中の浸透水の流速算定式を利用して解析する方法も利用されている。しかし常温におけるコンクリートひび割れ中の浸透水の流速算定式は、実験から得た各種の経験式が提案されたものであるが、低温下のコンクリートひび割れ中を浸透する水の凍結を対象とするものではなかった。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】
したがって、従来の凍結止水性の判定方法にあっては、残留するひび割れを許さない設計、あるいは常温で止水性が確保できる程度のひび割れを許容する設計となっており、不経済なものであった。
【０００４】
【本発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、簡易な解析によって凍結止水性を判定して、より大きな残留ひび割れを許容する設計を可能として、従来より経済性の高い地下タンクを設計することができる、凍結止水性の判定方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の凍結止水性の判定方法は、地下タンクの躯体コンクリートとその周辺部のモデル化を行う工程と、コンクリート躯体にひび割れをモデル化する工程とモデルの上下面に温度境界条件を設定する工程と、ひび割れに水が存在しない状態で温度定常状態を解析する工程と、ひび割れに常温の水を瞬間的に発生させる工程と、この時間を解析開始時刻として設定する工程と、ひび割れ周辺の温度変化を非定常熱伝導解析によって解析する工程と、タンク躯体コンクリート内のひび割れ部の水の温度が凍結温度以下になった時点を凍結完了時刻として設定する工程と、凍結完了時刻から解析開始時刻を差し引く工程と、差し引いた時間を凍結所要時間として設定する工程と、別途、経験式によって常温の水が躯体コンクリートひび割れ中を通過する時間を算定する工程と、前記の凍結所要時間と、前記経験式によって得た通過時間とを比較する工程とによって構成する、凍結止水性の判定方法を特徴とするものである。
【０００６】
さらに本発明は、地下タンクの躯体コンクリートとその周辺部のモデル化を行う工程と、コンクリート躯体にひび割れをモデル化する工程と、モデルの上下面に温度境界条件を設定する工程と、ひび割れに水が存在しない状態で温度定常状態を解析する工程と、躯体コンクリートの外面に未凍結の水を発生させる工程と、その時間を解析開始時刻として設定する工程と、別途、経験式によって常温の水が躯体コンクリートひび割れ中を浸透する速度を算定する工程と、躯体外面に未凍結の水を発生させながら、以前に発生させた水を、温度変化を伴いながら躯体コンクリートの内面側に前記浸透速度で浸透させて行く工程と、タンク躯体コンクリート内のひび割れ部の水の温度が凍結温度以下になった時点を凍結完了時刻として測定する工程と、前記の凍結完了時刻において、解析開始時刻に発生させた水が躯体コンクリート内面に到達しているか否かを判定する工程によって構成する、凍結止水性の判定方法を特徴とするものである。
【０００７】
【本発明の実施の態様】
以下図面を参照しながら本発明の凍結止水性の判定方法の実施例について説明する。
【０００８】
＜イ＞モデル化工程。
図１に示すように、解析モデルをメッシュで表す。
その解析条件を模式的に表したものが図２である。
すなわち、地下タンクの躯体コンクリートとその周辺部を図２に示すようにモデル化を行う。
そしてひび割れとしてＡ部をコンクリート躯体にひび割れとしてモデル化する。
【０００９】
＜ロ＞温度設定工程。
図２に示すモデルの上下面は温度境界条件を設定する。その際に温度連続条件とすることにより、ひび割れが等間隔に連続的に存在するものとして設定することができる。
【００１０】
＜ハ＞温度定常状態解析工程。
温度初期条件として、Ａ部に水が存在しない状態で温度定常状態を解析によって求める。
【００１１】
＜ニ＞水の発生工程。
ひび割れに常温の水を瞬間的に発生させる。
この場合に浸透水のひび割れ内での移動は考慮しない。
ひび割れの内部において瞬間的に発生させた未凍結の水は初期温度を有している。
【００１２】
＜ホ＞非定常熱伝導解析工程。
この常温水の発生の瞬間を「解析開始時刻」として設定する。
その開始時刻以降、図３に示すように、解析開始時刻から時々刻々とＡ部の温度が変化する様子を非定常熱伝導解析によって解析する。
【００１３】
＜ヘ＞凍結完了時刻測定工程。
コンクリート内部においてモデル化した浸透水は、凍結温度以下になった時点で浸透水が凍結したと判断する。
そして浸透水がコンクリート内で凍結した時点をもって、凍結止水が完了したと判断する。
すなわち、タンク躯体コンクリート内のひび割れ部にモデル化した水の温度が凍結温度以下になった時点を「凍結完了時刻」として測定する。
【００１４】
＜ト＞凍結所要時間の設定。
前記した「凍結完了時刻」から「解析開始時刻」を差し引く。こうして差し引いた時間を「凍結所要時間」Ｔｆとして設定する。
【００１５】
＜チ＞常温通過時間の算出工程。
別途、経験式によって常温の水が躯体コンクリートひび割れ中を通過する時間Ｔｃを算定する。
【００１６】
＜リ＞比較工程。
解析の結果から得た凍結止水完了までの時間Ｔｆが、常温の場合にそのひび割れ中を浸透する水が通過する時間Ｔｃよりも短ければ、凍結止水が可能であると判断することができる。
すなわち前記の解析で得た「凍結所要時間」Ｔｆと、計算式によって得た通過時間Ｔｃとを比較し、Ｔｆ＜Ｔｃが成り立つ場合には躯体コンクリートのひび割れ内に浸入した水は、躯体内面に到達する以前にひび割れ内で凍結すると判断することができる。
【００１７】
＜ヌ＞設計への反映。
上記の工程によって、凍結止水性を判定することができれば、より大きな残留ひび割れを許容する設計が可能となる。
その結果、根拠の明確な裏づけの下に、従来の設計によるよりもより経済性の高い地下タンクを設計することができる。
【００１８】
【他の実施例】
【００１９】
＜ヲ＞水の浸透を模擬する方法。
上記の方法は、ひび割れ内に未凍結の水が瞬間的に発生したと仮定した。
しかし以下に示すように、躯体コンクリートの外面に水を発生させ、その水が温度変化を伴いながら躯体コンクリートの内面側に浸透して行くことをモデル化する方法を採用することができる。
【００２０】
＜ワ＞準備工程。
解析を開始するまでの工程は上記の実施例と同様である。
すなわち地下タンクの躯体コンクリートとその周辺部のモデル化を行う工程と、コンクリート躯体にひび割れをモデル化する工程と、モデルの上下面に温度境界条件を設定する工程と、ひび割れに水が存在しない状態で温度定常状態を解析する工程とによって準備を行う。
【００２１】
＜カ＞浸透水の流速の算出工程。
別途、経験式によって常温の水が躯体コンクリートひび割れ中を通過する速度を算定する。
【００２２】
＜ヨ＞水の発生および浸透工程。
躯体の外面に水を発生させる。発生させた水は時間変化に伴い流速と温度変化を考慮して順次躯体内面側に移動させてゆく。躯体の外面には時間変化に伴い順次水を発生させる。
最初に水を発生させた瞬間を「解析開始時刻」として設定する。
【００２３】
＜タ＞凍結完了工程。
タンク躯体コンクリート内のひび割れ部の浸透水の温度が凍結温度以下になった時点を「凍結完了時刻」として測定する。
【００２４】
＜レ＞判定工程。
前記した「凍結完了時刻」において解析開始時刻に発生させた水が躯体コンクリート内面に到達しているか否かを判定する。
到達していなければ凍結止水が可能であると判断することができる。
【００２５】
＜ソ＞設計への反映。
上記の工程によって、凍結止水性を判定することができれば、より大きな残留ひび割れを許容する設計が可能となる。
その結果、前記の実施例と同様に、根拠の明確な裏づけの下に、従来の設計によるよりもより経済性の高い地下タンクを設計することができる。
【００２６】
【本発明の効果】
本発明の凍結止水性の判定方法は以上説明したようになるから、従来よりも大きな残留ひび割れを許容する地下タンクの設計が可能となり、大幅なコストダウンを計ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の解析モデルのメッシュで示した図。
【図２】タンク躯体コンクリートとその周辺をモデル化した図。
【図３】解析開始から温度が変化する様子を示した図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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