JP6004860B2 - Seismic reinforcement method and structure for spherical tank - Google Patents
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Description
本発明は、石油や液化ガス等を貯蔵する球面タンクの耐震補強方法及び耐震補強構造に関するものである。 The present invention relates to a seismic reinforcement method and a seismic reinforcement structure for a spherical tank for storing petroleum, liquefied gas, and the like.
現状の球面タンクは、1960年〜1970年程度の古い耐震基準で建設されたものが多く、東日本大震災のような長周期かつ大規模な地震に耐えきれないことが懸念されている。特に、球面タンクを支持する支柱同士の間に掛け渡されるブレースについては、比較的大きな地震時にブレース同士の交差部分に、設計当時の想定より大きな繰り返し荷重が加わることが判明し、それらブレースについて好適な耐震補強法を施すことが望まれている。
このような要請に応えるものとして、下記特許文献1には、既設ブレースの外周全体を半割り鋼管を用いた円筒ブレースで覆い、該円筒ブレースを溶接で一体形成した耐震補強方法が提案されている。
Many of the current spherical tanks were constructed with the old earthquake resistance standards of about 1960 to 1970, and there is concern that they cannot withstand long-period and large-scale earthquakes such as the Great East Japan Earthquake. In particular, for braces spanned between struts that support spherical tanks, it was found that repeated loads greater than expected at the time of design were applied to the intersections of braces during relatively large earthquakes. It is desirable to apply a seismic reinforcement method.
In order to meet such a demand,
前記特許文献1で提案された技術には、ブレースに対する十分な耐震補強、特にブレースに圧縮荷重が加わる際の座屈に対する水平抵抗力の低下が考慮されていないという課題があった。座屈は、通常引張り耐力の1/3〜2/3程度の圧縮軸力で生じ、また、座屈を伴う破壊は、急激に軸力保持能力を失い耐力低下を来たすことから、地震エネルギーの吸収能力が低いため、構造物全体の被害が甚大と成り易い。
加えて、仮に、ブレ−スの座屈だけの被害に止まった場合であっても、ブレースの中央部に大きな残留塑性変形が残るため、地震後には損傷を受けたブレースを全て取り替える必要があった。
The technique proposed in
In addition, even if the damage is limited to the buckling of the brace, a large residual plastic deformation remains in the center of the brace, so it is necessary to replace all damaged braces after the earthquake. It was.
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、ブレースに対する好適な補強、特に座屈に対する好適な補強が行なえる球面タンクの耐震補強方法及び耐震補強構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a seismic reinforcement method and a seismic reinforcement structure for a spherical tank capable of performing suitable reinforcement for braces, particularly suitable for buckling.
本発明は、前記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
即ち、請求項1に記載の球面タンクの耐震補強方法は、球面タンクの球殻体を支持する支柱に架け渡される互いに交差する一のブレースと他のブレースからなる交差ブレースを耐震補強する球面タンクの耐震補強方法であって、前記交差ブレースの外周に長さ方向の端部を残して付着防止膜を形成する付着防止膜形成工程と、前記交差ブレースの外周を、該交差ブレースとの間に隙間をあけて縦割り鋼管によって覆うとともに該縦割り鋼管同士の端部の突合せ部分を溶接またはボルトにより接合する鋼管被覆工程と、前記交差ブレースの外周に形成された前記付着防止膜と前記縦割り鋼管の接合部分が溶接またはボルトにより接合された鋼管との間の隙間にコンクリートまたはモルタルを、前記鋼管の下端から充填するコンクリート等充填工程とを備え、前記鋼管被覆工程において、前記鋼管は、前記一のブレースを覆う鋼管部分と前記他のブレースを覆う鋼管部分とが、該ブレースの交差部分に対応する部分で互いに接合されていることを特徴とする。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
That is, the seismic reinforcement method for a spherical tank according to
これにより、交差ブレースは、鋼管並びにコンクリートまたはモルタルによって曲げ変形を拘束されるため、圧縮荷重をうけたときに、座屈することなく安定的に塑性化する。このように、耐震補強された交差ブレースは、交差ブレースが安定的に塑性化するので、地震時に制振ダンパーとして機能することとなり、もって、簡便な方法で球面タンクの耐震補強を実現することができる。 Thereby, since the cross brace is restrained in bending deformation by the steel pipe and concrete or mortar, it is stably plasticized without buckling when subjected to a compressive load. In this way, the seismically reinforced cross brace can function as a vibration damper during an earthquake because the cross brace is stably plasticized, so that it is possible to realize seismic reinforcement of the spherical tank by a simple method. it can.
請求項3に記載の球面タンクの耐震補強方法は、前記鋼管被覆工程において、前記一のブレースを覆う鋼管部分と前記他のブレースを覆う鋼管部分との接合部分は、4つの半割り鋼管同士が互いの中央開口部を同じ方向に向けられた状態で互いの長さ方向の突合せ端部を予め接合されてなる半割りの交差ブロックを2個用いて施工されることを特徴とする。
In the seismic reinforcement method for a spherical tank according to
4つの半割り鋼管同士が互いの中央開口部を同じ方向に向けられた状態で互いの長さ方向の突合せ端部を予め接合されてなる半割りの交差ブロックを予め工場等で製造しておき、現場ではそれら半割りの交差ブロックの突合せ部分を溶接またはボルトで接合するだけで、鋼管の交差部分を簡易に製造することができる。これにより、現場作業を極力少なくすることで、現場での作業効率を向上並びに施工時間の短縮化を図ることができる。 A bisected cross block in which the butt ends in the length direction of each of the four half steel pipes are joined in advance in a state where their central openings are directed in the same direction is manufactured in advance in a factory or the like. In the field, the intersecting portion of the steel pipe can be easily manufactured by simply joining the butted portions of the half intersecting blocks with welding or bolts. Thereby, the work efficiency at the site can be improved and the construction time can be shortened by minimizing the site work.
請求項4に記載の球面タンクの耐震補強方法は、前記鋼管被覆工程において、前記一のブレースを覆う鋼管部分と前記他のブレースを覆う鋼管部分との接合部分は、前記一のブレースを覆う縦割り鋼管部分に前記他のブレースを覆う縦割り鋼管部分の一部が予め接合されてなる縦割り交差鋼管部材を2個用いて施工されることを特徴とする。
The seismic reinforcement method for a spherical tank according to
一のブレースを覆う縦割り鋼管部分に他のブレースを覆う縦割り鋼管部分の一部が予め接合された縦割り交差鋼管部材を2個用いて施工するので、現場ではそれら縦割り交差鋼管部材の突合せ部分を溶接するだけで、鋼管の交差部分を製造することができる。これにより、現場作業を極力少なくすることで、現場での作業効率を向上並びに施工時間の短縮化を図ることができる。 Since it is constructed using two vertically-intersecting steel pipe members in which part of the vertically-separated steel pipe part covering the other brace is pre-joined to the vertically-separated steel pipe part covering one brace, at the site, By simply welding the butt portion, the crossing portion of the steel pipe can be manufactured. Thereby, the work efficiency at the site can be improved and the construction time can be shortened by minimizing the site work.
請求項2に記載の球面タンクの耐震補強方法は、球面タンクの球殻体を支持する支柱に架け渡される互いに交差する一のブレースと他のブレースからなる交差ブレースを耐震補強する球面タンクの耐震補強方法であって、前記交差ブレースの外周に長さ方向の端部を残して付着防止膜を形成する付着防止膜形成工程と、前記交差ブレースの外周を、該交差ブレースとの間に隙間をあけて縦割り鋼管によって覆うとともに該縦割り鋼管同士の端部の突合せ部分を溶接またはボルトにより接合する鋼管被覆工程と、前記交差ブレースの外周に形成された前記付着防止膜と前記縦割り鋼管の接合部分が溶接またはボルトにより接合された鋼管との間の隙間にコンクリートまたはモルタルを充填するコンクリート等充填工程とを備え、前記鋼管被覆工程において、前記鋼管は、前記一のブレースを覆う鋼管部分と前記他のブレースを覆う鋼管部分とが、該ブレースの交差部分に対応する部分で互いに接合され、前記付着防止膜形成工程において、前記交差ブレースの交差部分には前記付着防止膜を形成しないことを特徴とする。
The method for seismic reinforcement of a spherical tank according to
交差ブレースの交差部分は、そこから延びるブレースの端部側に比べて圧縮時、引張り時のいずれの場合も変形が極めて少ない。したがって、この部分のブレースの軸力が鋼管やコンクリートに伝達するのを防止する必要性がない。交差ブレースの交差部分に付着防止膜を形成してもしなくても強度的に変わらない。この結果、交差ブレースの交差部分に付着防止膜をあえて形成しないことによって、耐震強度を低下させることなく、コストダウン並びに工期の短縮を図ることができる。 The crossing portion of the cross brace is deformed very little in both cases of compression and tension as compared with the end side of the brace extending therefrom. Therefore, there is no need to prevent the axial force of the brace in this part from being transmitted to the steel pipe or concrete. The strength does not change whether or not an adhesion preventing film is formed at the intersecting portion of the intersecting brace. As a result, it is possible to reduce the cost and shorten the construction period without lowering the seismic strength by not forming the adhesion preventing film on the intersecting portion of the intersecting brace.
請求項5に記載の球面タンクの耐震補強構造は、球面タンクの球殻体を支持する支柱に架け渡される互いに交差する一のブレースと他のブレースからなる交差ブレースが耐震補強されてなる球面タンクの耐震補強構造であって、前記交差ブレースの外周に長さ方向の端部を残して形成された付着防止膜と、前記交差ブレースの外周を該交差ブレースとの間に隙間をあけて覆う鋼管と、前記交差ブレースの外周に形成された付着防止膜と前記鋼管との間の隙間に充填されたコンクリートまたはモルタルとを備え、前記鋼管は、前記一のブレースを覆う鋼管部分と前記他のブレースを覆う鋼管部分とが、ブレースの交差部分に対応する部分で互いに接合され、前記交差ブレースの交差部分には前記付着防止膜が形成されていないことを特徴とする。
この場合、前記請求項2に記載した発明と同様の効果を奏することができる。
The spherical tank seismic reinforcement structure according to
In this case, the same effect as that of the invention described in
請求項1の発明によれば、交差ブレースが安定的に塑性化するので、地震時に制振ダンパーとして機能することとなり、もって、簡便な方法で、球面タンクの耐震補強を実現することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the cross brace is plasticized stably, it functions as a vibration damper at the time of an earthquake, so that the seismic reinforcement of the spherical tank can be realized by a simple method.
加えて、交差ブレースが安定的に塑性化するので、地震時に制振ダンパーとして機能することで、タンク全体の設計地震力を低減される。したがって、ブレース以外の支柱・基礎・杭・接合部の設計地震力が低減されることになり、交差ブレースの耐震補強だけで、他の部材の耐震補強は不要となる。
さらに、交差ブレースを覆う鋼管同士が、ブレースの交差部分に対応する部分、つまり通常はそれら鋼管の長さ方向中央部分で互いに接合されているため、既設ブレースの外周を鋼管並びにコンクリートまたはモルタルによって個々に独立して覆う場合に比べて、高強度の耐震補強が行なえる。
In addition, since the cross braces are plasticized stably, the design seismic force of the entire tank can be reduced by functioning as a vibration damper during an earthquake. Accordingly, the design seismic force of the columns, foundations, piles, and joints other than the braces is reduced, and the seismic reinforcement of the other members becomes unnecessary only by the seismic reinforcement of the cross braces.
Furthermore, since the steel pipes covering the cross braces are joined to each other at the part corresponding to the cross part of the braces, that is, usually the central part in the longitudinal direction of the steel pipes, the outer circumference of the existing brace is individually connected with the steel pipe and concrete or mortar. Compared to the case of covering independently, high-strength seismic reinforcement can be performed.
請求項3に記載の発明によれば、現場作業を極力少なくすることで、現場での作業効率を向上並びに施工時間の短縮化を図ることができる。 According to the third aspect of the present invention, the work efficiency at the site can be improved and the construction time can be shortened by reducing the field work as much as possible.
請求項4に記載の発明によれば、請求項2に記載の発明と同様に、現場作業を極力少なくすることで、現場での作業効率を向上並びに施工時間の短縮化を図ることができる。
According to the invention described in
請求項2に記載の発明によれば、耐震強度を低下させることなく、コストダウン並びに工期の短縮を図ることができる。
請求項5に記載の発明によれば、請求項2に記載の発明と同様の効果を奏する。
According to invention of
According to the invention described in
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の実施形態の球面タンクの耐震補強方法が適用される球面タンクの構造を示し、(a)が球面タンクの耐震補強前の構造を示す概略側面図、(b)が球面タンクの耐震補強後の構造を示す概略側面図である。図2は本発明の実施形態の球面タンクの耐震補強構造の要部を示す拡大側面図、図3は図2のIII―III線に沿う断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1A and 1B show a structure of a spherical tank to which a seismic reinforcement method for a spherical tank according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. 1A is a schematic side view showing a structure of a spherical tank before the earthquake resistance reinforcement, and FIG. It is a schematic side view which shows the structure after earthquake-proof reinforcement of. FIG. 2 is an enlarged side view showing the main part of the seismic reinforcement structure for the spherical tank according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG.
図1(a)に示すように、耐震補強前の球面タンク1は、内部に石油や液化ガスを貯蔵する球殻体2が支柱3によって支持されている。支柱3は、基礎4上に垂直状に立設されている。隣り合う支柱3同士の間には、それら支柱3の上端部と下端部とをそれぞれ接続するX字状の交差ブレース5が配設されている。
As shown in FIG. 1A, a
すなわち、交差ブレース5は、対をなす一の支柱3の上端部と他の支柱3の下端部を接続する一のブレース5Aと、前記一の支柱3の下端部と前記他の支柱の上端部を接続する他のブレース5Bとからなっている。交差ブレース5は、互いのブレース5A、5Bの中央部が接合されていても、接合されていなくても良い。また、ブレース5A、5Bが接合されていない場合には、それらの中央部分が接しているか、接していないまでも極近傍に配置されている。
また、ブレース5A、5Bは、引張り・圧縮荷重に耐え得るよう、棒状あるいはパイプ状の鋼材からなっている。また、ブレース5A、5Bの断面形状としては、円状やリング状に限られることなく、角形あるいは楕円状であってもよく、さらにはH形やI形であってもよい。
That is, the
Further, the
このような既設の球面タンクの支持構造に本発明に係る耐震補強が行なわれる。耐震補強は、図1(b)に示すように交差ブレース5に対して行なわれる。
すなわち、耐震補強が行なわれた後の構造は、交差ブレース5の外周に長さ方向の端部を残して形成された付着防止膜10と、交差ブレース5の外周を該交差ブレース5との間に隙間をあけて覆う鋼管11と、交差ブレース5の外周に形成された付着防止膜10と鋼管11との間の隙間に充填されたコンクリート12またはモルタルとを備える。
The seismic reinforcement according to the present invention is applied to such an existing spherical tank support structure. Seismic reinforcement is performed on the
That is, the structure after the seismic reinforcement is performed is that the
付着防止膜10は、例えば、シート状のゴムを主成分とする粘弾性材よりなる付着防止用材料として形成されており、シート状のゴム以外の材料としては、粘弾性プラスチック、天然ゴム、ポリイソプン、ポリブタジエン、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、ポリクロロプレン、ポリイソブチレン、アスファルト、ペイント、及び、それらの混合物を使用することができる。
The
前記鋼管11は、断面リング状に限られることなく、他の形状であっても良い。例えば、ブレース5A、5Bが断面H形のものあるいはI形のものを用いる場合には、角形のパイプを用いても良い。また、鋼管11は、一のブレース5Aを覆う鋼管部分11Aと他のブレース5Bを覆う鋼管部分11Bとが、ブレースの交差部分に対応する部分、例えばそれら鋼管部分の中央部分で互いに接合されている。
The
次に、球面タンクの耐震補強方法について説明する。
図4、図5は本発明の実施形態の球面タンク1の耐震補強方法を説明するための図であって、図4は付着防止膜形成工程を説明する側面図、図5は鋼管被覆工程を説明する一部を断面した側面図である。また、図6は本発明の実施形態の球面タンクの耐震補強方法の鋼管被覆工程で用いる縦割り鋼管及び半割りの交差ブロックを説明する斜視図、図7は本発明の実施形態の球面タンクの耐震補強方法の鋼管被覆工程で用いる縦割り鋼管及び縦割り交差鋼管部材を説明する斜視図である。
Next, the seismic reinforcement method for the spherical tank will be described.
4 and 5 are views for explaining the seismic reinforcement method for the
球面タンク1を耐震補強するには、まず、図4に示すように、交差ブレース5の外周にそれらブレース5A、5Bの長さ方向の両端部を残して付着防止膜10を形成する(付着防止膜形成工程)。具体的には、付着防止膜10の材料が液状の場合、ブレース5A、5Bの外周にそれら材料を塗布することにより、また、付着防止膜10の材料が予め布状に形成されている場合には、それら材料をブレース5A、5Bの外周に巻き付けることにより、付着防止膜10を形成する。
なお、交差ブレース5の交差部分5Cにはあえて付着防止膜10を形成しない。
In order to seismically reinforce the
The
次いで、交差ブレース5の外周を、該交差ブレース5との間に隙間Sをあけて縦割り鋼管13によって覆うとともに該縦割り鋼管13同士の端部の突合わせ部分、すなわち図6、図7に示すように、周方向端部の突合せ部分13aと軸線方向端部の突合せ部分13bをそれぞれ溶接することにより、交差ブレース5の交差部分及び前記付着防止膜10を形成した箇所の外周を鋼管11によって覆う(鋼管被覆工程)。
なお、図6では縦割り鋼管2がブレースの長さ方向に2分割されたものを用いているが、ブレースが長い場合には、縦割り鋼管2を長さ方向3分割以上されたものを用いても良い。
Next, the outer periphery of the
In FIG. 6, the vertically divided
ここで、鋼管11のブレースの交差部分に対応する部分は、前述したように両鋼管部分11A、11Bの中央部分で互いに接合されているが、この両鋼管部分の接合部分の施工は、図6に示す交差ブロック14を用いる方法と、加工工場からの運搬が可能な場合は、図7に示す交差鋼管部材16を用いる方法が考えられる。
Here, the portions corresponding to the intersecting portions of the braces of the
図6に示す施工方法は、半割りの交差ブロック14A、14Bを2個用いて施工するものであり、半割りの交差ブロック14A(14B)は、4つの半割り鋼管15同士が互いの中央開口部15aを同じ方向に向けられた状態で互いの長さ方向の突合せ端部を接合されたものである。これら両半割りの交差ブロック14A、14Bの突合せ部分を、現場にて溶接することにより、両鋼管部分11A、11Bの中央部分の互いに接合される部分を簡易に形成することができる。
そして、交差ブロック14の4つの接合端部には、それぞれ前記縦割り鋼管13の軸線方向の一方の端部13bが溶接される。
The construction method shown in FIG. 6 is constructed by using two half-intersecting
Then, one
図7に示す施工方法は、縦割り交差鋼管部材16A、16Bを2個用いて施工するものであり、縦割り交差鋼管部材16A(16B)は、一のブレース5Aを覆う半割り鋼管部分17に、他のブレースを覆う半割り鋼管部分13の一部である交差部分13cが切り離されて、所定の交差角をもつように予め接合されたものである。これら両縦割り交差鋼管部材16A、16Bの突合せ部分を、現場にて溶接することにより、一のブレースを覆う鋼管11Aを形成すると同時に、両鋼管部分11A、11Bの中央部分の互いに接合される部分を形成することができる。
そして、交差鋼管部材16の2つの接合端部には、それぞれ前記縦割り鋼管13の軸線方向の一方の端部13bが溶接される。
The construction method shown in FIG. 7 is constructed by using two vertically-intersecting
Then, one
次いで、交差ブレース5の外周に形成された付着防止膜10と縦割り鋼管の突合せ部分等が溶接された前記鋼管11との間の隙間Sにコンクリート12またはモルタルを充填する(コンクリート等充填工程)。
この場合、コンクリート等の充填方法としては、鋼管11の下端からある程度の圧力をかけた状態でコンクリート等を注入すればよい。また、鋼管11の端部は、必要に応じて蓋体によって閉塞し、内部に充填したコンクリート等が漏れ出ないようにする。なお、蓋体はコンクリート等が硬化した時点で撤去する。
Next, concrete 12 or mortar is filled in the gap S between the
In this case, as a filling method of concrete or the like, concrete or the like may be injected in a state where a certain amount of pressure is applied from the lower end of the
次に、前述のようにして施工された球面タンクの耐震補強構造の作用について説明する。
図8は、本発明の実施形態の球面タンクの耐震補強構造の作用を示す図であって、縦軸に圧縮力、横軸に軸縮み(ひずみ)をそれぞれとっている。この図において(a)は耐震補強前のブレースの特性、(b)はブレースの外周を鋼管で被覆してなる背景技術で説明した従前の耐震補強後のブレースの特性、(c)は本発明の耐震補強後のブレースの特性をそれぞれ示している。なお、これらブレースの具体的構成は図9に示す。
Next, the operation of the seismic reinforcement structure for the spherical tank constructed as described above will be described.
FIG. 8 is a diagram showing the action of the seismic reinforcement structure of the spherical tank according to the embodiment of the present invention, in which the vertical axis represents compressive force and the horizontal axis represents axial contraction (strain). In this figure, (a) is the characteristic of the brace before the seismic reinforcement, (b) is the characteristic of the brace after the conventional seismic reinforcement described in the background art in which the outer periphery of the brace is covered with a steel pipe, and (c) is the present invention. The characteristics of the brace after seismic reinforcement are shown. The specific configuration of these braces is shown in FIG.
図8(a)に示すように、耐震補強前のブレースは軸方向の圧縮力が加わった際に図中イで示すように、比較的小さい圧縮力で座屈が生じて破壊してしまう。また、図8(b)に示すように、背景技術で説明した従前の耐震補強後のブレースの場合、軸方向の圧縮力が加わった際に、比較的高い圧縮力で座屈が生じ破壊してしまい、塑性変形領域は表れない。これに対し、図8(c)に示すように、本発明の耐震補強後のブレースでは、軸方向の圧縮力が加わった際に最初弾性変形し、周囲を鋼管とコンクリートまたはモルタルで拘束されているために座屈を生じることなくその後ある一定の圧縮力で軸線方向に縮む圧縮塑性変形が生じる。つまり、本発明の耐震補強後のブレースでは、鋼管11及びコンクリート12等によってブレースの軸方向に直交する方向の変形が拘束され、座屈することなく安定的に塑性化することが分かる。さらにポアソン比の影響で圧縮塑性変形したブレースの断面はわずかに大きくなるが、付着防止膜10がこの断面の増大を吸収するため、付防防止機能は維持され、鋼管とコンクリートまたはモルタルがブレースの軸力を負担することはない。
As shown in FIG. 8A, the brace before the seismic reinforcement is buckled and broken with a relatively small compressive force when an axial compressive force is applied, as indicated by a in FIG. In addition, as shown in FIG. 8B, in the case of the brace after the conventional seismic reinforcement described in the background art, when an axial compressive force is applied, buckling occurs and breaks with a relatively high compressive force. Therefore, the plastic deformation region does not appear. On the other hand, as shown in FIG. 8 (c), in the brace after seismic reinforcement of the present invention, when an axial compressive force is applied, it is first elastically deformed, and the periphery is constrained by a steel pipe and concrete or mortar. Therefore, without causing buckling, compression plastic deformation that shrinks in the axial direction with a certain compressive force thereafter occurs. That is, it can be seen that in the brace after the seismic reinforcement of the present invention, the deformation in the direction perpendicular to the axial direction of the brace is restrained by the
図10は、本発明の実施形態の球面タンクの耐震補強構造で用いられる耐震補強されたブレースの復元力特性を示す図である。縦軸に軸力/降伏軸力比、横軸に軸歪みをそれぞれとっている。
この図から分かるように、本発明の耐震補強後のブレースでは、圧縮側と引張り側とで剛性差がなくかつ耐力差もない。その結果、圧縮側でも引張り側と同様の安定した紡錘形の履歴特性が得られることとなり、これにより、想定外の軸力が発生するような地震に対しても、座屈することなく引張り降伏と圧縮降伏を繰り返すことで、安定した状態で地震エネルギーを吸収する、いわゆる制振効果を発揮する。
FIG. 10 is a diagram showing the restoring force characteristics of the seismically reinforced brace used in the seismic reinforcing structure of the spherical tank according to the embodiment of the present invention. The vertical axis represents axial force / yield axial force ratio, and the horizontal axis represents axial strain.
As can be seen from this figure, in the brace after seismic reinforcement of the present invention, there is no difference in rigidity and no difference in yield strength between the compression side and the tension side. As a result, a stable spindle-shaped hysteresis characteristic similar to that on the tension side can be obtained on the compression side, and this enables tensile yielding and compression without buckling even for earthquakes that generate unexpected axial forces. By repeatedly surrendering, it exhibits a so-called damping effect that absorbs seismic energy in a stable state.
このような特性となるのは、前述したように、鋼管11及びコンクリート12等によりブレースの軸方向に直交する方向の変形が拘束されて、ブレースの座屈が防止されていること、また、付着防止膜10によってコンクリートがブレースに付着するのを防止されて、ブレースの剛性や引張り耐力は耐震補強前と変わらず、座屈耐力だけが引張り耐力と同等となっていることのためである。
As described above, such a characteristic is that the deformation in the direction perpendicular to the axial direction of the brace is restrained by the
図11は、本発明の球面タンクの耐震補強構造との比較のために示すものであって、(a)は一般的なタイロッドブレースの圧縮引張特性、(b)は一般的な鋼管ブレースの圧縮引張特性である。この図おいて、縦軸の上側は引張軸力、縦軸の下側は圧縮軸力、横軸の右側は軸に沿った延びの変形量、横軸の左側は軸に沿った縮みの変形量をそれぞれとっている。
図11において、圧縮引張特性で囲まれる面積が、大きいほど、地震に対するエネルギー吸収性能、すなわち減衰性能(減衰定数)が高いことを示している。図11(a)、(b)ともに、ブレースが圧縮時に早期に座屈を生じ、地震時に繰り返し発生する圧縮力・引張り力に対するエネルギー吸収性能が低いことが分かる。
一方、本発明の球面タンクの耐震補強構造では、前記図10にも示すように、座屈しないので大きな面積を得られることが分かる。
FIG. 11 shows a comparison with the seismic reinforcement structure of the spherical tank of the present invention, where (a) is a compression-tensile characteristic of a general tie rod brace, and (b) is a compression of a general steel pipe brace. Tensile properties. In this figure, the upper side of the vertical axis is the tensile axial force, the lower side of the vertical axis is the compression axial force, the right side of the horizontal axis is the amount of deformation along the axis, and the left side of the horizontal axis is the deformation of the shrinkage along the axis. Each amount is taken.
In FIG. 11, it is shown that the larger the area surrounded by the compressive tensile properties, the higher the energy absorption performance against earthquakes, that is, the damping performance (damping constant). 11 (a) and 11 (b), it can be seen that the brace buckles early when compressed, and the energy absorption performance against the compressive force / tensile force repeatedly generated during an earthquake is low.
On the other hand, in the seismic reinforcing structure of the spherical tank of the present invention, as shown in FIG.
図12は減衰定数と応答倍率補正係数との関係を示す。この図12は、減衰性能(減衰定数)が高いときに地震力を低減する効果があることから、応答倍率補正係数が小さくなっていることを示している。すなわち、減衰定数を上げることは、建物全体の地震力を低減することができることを示している。
したがって、建物全体の地震力を低減することは、ブレースだけでなく、支柱・基礎・杭・接合部など構造物全体の部材サイズの低減につながり、経済的に有利である。
FIG. 12 shows the relationship between the attenuation constant and the response magnification correction coefficient. FIG. 12 shows that the response magnification correction coefficient is small because there is an effect of reducing the seismic force when the attenuation performance (attenuation constant) is high. That is, increasing the damping constant indicates that the seismic force of the entire building can be reduced.
Therefore, reducing the seismic force of the entire building leads to a reduction in the member size of not only the brace but also the entire structure such as the columns, foundations, piles, and joints, which is economically advantageous.
さらに、新たに設定された耐震基準を満足できなかった従前の球面タンクであっても、本発明の球面タンクの耐震補強方法が施されれば、ブレース以外の構造物に発生する地震荷重が低減される。具体的には、構造物全体の減衰定数を増加させることで、ブレースの設計用荷重を低減するだけでなく、球面タンク構造全体に生じる地震力が少なくなるため、ブレースだけでなく支柱・基礎・杭・接合部などのすべての部材に発生する地震力を低減することができる。これにより、既存の球形タンクが耐震基準を満足しない場合でも本考案を適用することで耐震基準を満足させることができる。 Furthermore, even if a conventional spherical tank that did not satisfy the newly established earthquake resistance standards, the seismic load generated on structures other than braces can be reduced by applying the spherical tank seismic reinforcement method of the present invention. Is done. Specifically, increasing the damping constant of the entire structure not only reduces the design load of the brace, but also reduces the seismic force generated in the entire spherical tank structure. Seismic force generated in all members such as piles and joints can be reduced. Thereby, even if the existing spherical tank does not satisfy the seismic standard, the seismic standard can be satisfied by applying the present invention.
従来の耐震補強は、ブレースの断面の増加による補強が一般的で、ブレースの強度が上がればブレース以外の部材にもより大きな荷重が発生するために、ブレース以外の支柱や基礎や杭や接合部の補強が必要とされることが多い。
これに対し、本発明は従来のブレースに対し断面を増加することなく座屈防止のみを行うので、圧縮耐力は引張耐力と同等まで増加するが、引張耐力は増加することなく、図10のような履歴面積の大きなエネルギー吸収性能を得ることができる。このエネルギー吸収性能により地震の揺れの低減する効果を得ることができ、また、ブレースの最大軸力は補強前より増加しないので、ブレース以外の支柱や基礎や杭や接合部に発生しうる荷重も増加することがなく、このためブレース以外の部材は補強の必要がない。
Conventional seismic reinforcement is generally reinforced by increasing the cross-section of the brace, and if the strength of the brace increases, a greater load is generated on the members other than the brace. Often reinforcement is required.
On the other hand, the present invention only prevents buckling without increasing the cross section of the conventional brace, so that the compressive strength increases to the same level as the tensile strength, but the tensile strength does not increase as shown in FIG. Energy absorption performance with a large history area can be obtained. This energy absorption performance can reduce the vibration of the earthquake, and the maximum axial force of the brace does not increase from before the reinforcement, so that the load that can be generated on the pillars, foundations, piles and joints other than the brace Therefore, members other than the brace need not be reinforced.
加えて、本発明の球面タンクの耐震補強方法が施されたブレースは、既設ブレースを覆う鋼管11A、11B同士が、ブレース5の交差部分に対応する部分で互いに接合されているため、それら鋼管11A、11Bの剛性を相互に高めることができる。このため、既設ブレースの外周を鋼管並びにコンクリートまたはモルタルにより個々に独立して覆う場合に比べて、高強度の耐震補強が行なえる。
言い換えれば、同等の耐震強度得れば足りる場合、既設ブレースを覆う鋼管11の小径化並びに薄肉化を計ることができる。
In addition, in the brace subjected to the seismic reinforcement method for the spherical tank of the present invention, the
In other words, when it is sufficient to obtain equivalent seismic strength, the
さらに、本発明の球面タンクの耐震補強方法によれば、鋼管被覆工程において、一のブレースを覆う鋼管部分と前記他のブレースを覆う鋼管部分との接合部分を、半割りの交差ブロック14A、14Bを2個用いて施工する、あるいは、縦割り交差鋼管部材16A、16Bを2個用いて施工するので、現場では、それら半割りの交差ブロック14A、14Bの突合せ部分を溶接するだけで、あるいは縦割り交差鋼管部材16A、16Bの突合せ部分を溶接するだけで、鋼管11の中央の接合部分を製造することができる。この結果、現場作業を極力少なくすることで、現場での作業効率を向上並びに施工時間の短縮化を図ることができる。
Furthermore, according to the seismic reinforcement method of the spherical tank of the present invention, in the steel pipe covering step, the joining portion of the steel pipe portion covering one brace and the steel pipe portion covering the other brace is divided into half-crossed
なお、本発明の球面タンクの耐震補強方法または耐震補強構造は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、図13に示すように、耐震補強対象としては、交差ブレースに限られることなく、支柱3についても同様な耐震補強を行なうことで、支柱3が座屈して損傷されるのを防止することもできる。
また、前記実施形態では、既設球面タンクの支持構造について追加工事によって耐震補強を行なう場合を例に挙げて説明したが、これに限られることなく、本発明は、新設の球形タンクの耐震補強構造にも適用できる。
例えば、図14に示すように、耐震補強対象としては、断面長方形状の平板ブレース21A、21Bが組み合わされる新設の交差ブレース21を耐震補強する場合にも本発明は適用可能である。この場合、鋼管22としては、図14(b)では、断面リング状の鋼管を用いているが、これに限られることなく、ブレースの断面形状に合わせて、断面正方形状、あるいは断面長方形状の角型の鋼管を用いても良い。
The seismic reinforcement method or seismic reinforcement structure of the spherical tank of the present invention is not limited to the above-described embodiment described with reference to the drawings, and various modifications are conceivable within the technical scope thereof.
For example, as shown in FIG. 13, the object of seismic reinforcement is not limited to the cross brace, and the
Further, in the above embodiment, the case where the seismic reinforcement is performed by the additional work for the support structure of the existing spherical tank has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. It can also be applied to.
For example, as shown in FIG. 14, the present invention can also be applied to a case where a newly installed
また、前記実施形態では、交差ブレース5の外周を覆う鋼管11を、軸線に沿った縦の半割り形状の鋼管を用いて施工を行なっているが、これに限られることなく、例えば、縦の3分割の鋼管を用いて施工することも可能である。
また、前記実施形態では、交差ブレース5の端部を補強せず、交差ブレース5の中間部のみ座屈防止用の補強を行なっているが、これに限られることなく、必要に応じてブレースの支柱への接合部分を補強しても良い。
Moreover, in the said embodiment, although the
Moreover, in the said embodiment, although the edge part of the
また、既存ブレースの代表として、鋼管ブレースとタイロッドブレースがあり、鋼管ブレースは交差部分を溶接しているが、タイロッドブレースの交差部分は互いに接しているだけで溶接を行っていない。本考案は、どちらのタイプも適用することができる。
タイロッドブレースの場合も、鋼管ブレースと同じように周囲を付着防止材を設置し、鋼管とコンクリートまたはモルタルで拘束することで圧縮力に対し、座屈を防止し、図10のような安定した面積の大きいエネルギー吸収性能を得ることができる。
Moreover, as a representative of existing braces, there are a steel pipe brace and a tie rod brace, and the steel pipe brace welds the intersecting portion, but the intersecting portion of the tie rod brace is in contact with each other and is not welded. The present invention can be applied to either type.
In the case of a tie rod brace, an anti-adhesion material is installed around the same as a steel pipe brace, and it is restrained by a steel pipe and concrete or mortar to prevent buckling against compressive force. Large energy absorption performance can be obtained.
1 球面タンク
2 球殻体
3 支柱
4 基礎
5 交差ブレース5
5A 一のブレース
5B 他のブレース
5C 交差ブレースの交差部分
10 付着防止膜
11 鋼管
11A 一のブレースを覆う鋼管部分
11B 他のブレースを覆う鋼管部分
12 コンクリートまたはモルタル
14 交差鋼材ブロック
14A、14B 半割りの交差ブロック
16 交差鋼管部材
16A、16B 縦割り交差鋼管部材
S 隙間
1
5A One
Claims (5)
前記交差ブレースの外周に長さ方向の端部を残して付着防止膜を形成する付着防止膜形成工程と、
前記交差ブレースの外周を、該交差ブレースとの間に隙間をあけて縦割り鋼管によって覆うとともに該縦割り鋼管同士の端部の突合せ部分を溶接またはボルトにより接合する鋼管被覆工程と、
前記交差ブレースの外周に形成された前記付着防止膜と前記縦割り鋼管の接合部分が溶接またはボルトにより接合された鋼管との間の隙間にコンクリートまたはモルタルを、前記鋼管の下端から充填するコンクリート等充填工程とを備え、
前記鋼管被覆工程において、前記鋼管は、前記一のブレースを覆う鋼管部分と前記他のブレースを覆う鋼管部分とが、該ブレースの交差部分に対応する部分で互いに接合されていることを特徴とする球面タンクの耐震補強方法。 An anti-seismic reinforcement method for a spherical tank that seismically reinforces a cross brace composed of one brace crossing each other and another brace spanned on a support column that supports the spherical shell of the spherical tank,
An anti-adhesion film forming step of forming an anti-adhesion film leaving an end in the length direction on the outer periphery of the cross brace;
A steel pipe covering step of covering the outer periphery of the cross brace with a vertically split steel pipe with a gap between the cross braces and joining the butted portions of the ends of the vertically split steel pipes by welding or bolts;
Concrete in which concrete or mortar is filled from the lower end of the steel pipe into the gap between the adhesion preventing film formed on the outer periphery of the cross brace and the steel pipe in which the joining portion of the longitudinal steel pipe is joined by welding or bolts, etc. A filling process,
In the steel pipe covering step, the steel pipe is characterized in that a steel pipe portion covering the one brace and a steel pipe portion covering the other brace are joined to each other at a portion corresponding to an intersecting portion of the brace. Seismic reinforcement method for spherical tanks.
前記交差ブレースの外周に長さ方向の端部を残して付着防止膜を形成する付着防止膜形成工程と、
前記交差ブレースの外周を、該交差ブレースとの間に隙間をあけて縦割り鋼管によって覆うとともに該縦割り鋼管同士の端部の突合せ部分を溶接またはボルトにより接合する鋼管被覆工程と、
前記交差ブレースの外周に形成された前記付着防止膜と前記縦割り鋼管の接合部分が溶接またはボルトにより接合された鋼管との間の隙間にコンクリートまたはモルタルを充填するコンクリート等充填工程とを備え、
前記鋼管被覆工程において、前記鋼管は、前記一のブレースを覆う鋼管部分と前記他のブレースを覆う鋼管部分とが、該ブレースの交差部分に対応する部分で互いに接合され、
前記付着防止膜形成工程において、前記交差ブレースの交差部分には前記付着防止膜を形成しないことを特徴とする球面タンクの耐震補強方法。 An anti-seismic reinforcement method for a spherical tank that seismically reinforces a cross brace composed of one brace crossing each other and another brace spanned on a support column that supports the spherical shell of the spherical tank,
An anti-adhesion film forming step of forming an anti-adhesion film leaving an end in the length direction on the outer periphery of the cross brace;
A steel pipe covering step of covering the outer periphery of the cross brace with a vertically split steel pipe with a gap between the cross braces and joining the butted portions of the ends of the vertically split steel pipes by welding or bolts;
A step of filling concrete or mortar with concrete or mortar in the gap between the adhesion preventing film formed on the outer periphery of the cross brace and the steel pipe in which the joining portion of the vertically split steel pipe is joined by welding or bolts, and
In the steel pipe covering step, the steel pipe is joined to a steel pipe part covering the one brace and a steel pipe part covering the other brace at a part corresponding to an intersecting part of the brace,
An anti-seismic reinforcing method for a spherical tank , wherein, in the adhesion preventing film forming step, the adhesion preventing film is not formed at the intersection of the intersecting braces.
前記交差ブレースの外周に長さ方向の端部を残して形成された付着防止膜と、
前記交差ブレースの外周を該交差ブレースとの間に隙間をあけて覆う鋼管と、
前記交差ブレースの外周に形成された付着防止膜と前記鋼管との間の隙間に充填されたコンクリートまたはモルタルとを備え、
前記鋼管は、前記一のブレースを覆う鋼管部分と前記他のブレースを覆う鋼管部分とが、ブレースの交差部分に対応する部分で互いに接合され、
前記交差ブレースの交差部分には前記付着防止膜が形成されていないことを特徴とする球面タンクの耐震補強構造。 An anti-seismic reinforcement structure for a spherical tank in which a cross brace composed of one brace crossing each other and a brace crossing a support supporting the spherical shell of the spherical tank is seismically reinforced,
An adhesion preventing film formed on the outer periphery of the cross brace leaving an end in the length direction;
A steel pipe covering the outer periphery of the cross brace with a gap between the cross brace;
Concrete or mortar filled in a gap between the adhesion preventing film formed on the outer periphery of the cross brace and the steel pipe,
In the steel pipe, a steel pipe portion covering the one brace and a steel pipe portion covering the other brace are joined to each other at a portion corresponding to a crossing portion of the brace ,
An anti- seismic reinforcement structure for a spherical tank, wherein the adhesion preventing film is not formed at an intersection of the intersection brace .
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