JP6428150B2 - プレストレストコンクリート構造物 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、液化天然ガスを貯蔵する二重殻式低温タンクの外槽に用いられるプレストレストコンクリート構造物に関する。

液化天然ガス（Liquefied Natural Gas 以下、ＬＮＧ）を貯留する大型の低温タンクは、コンクリート製の外槽と鋼製の内槽の間に断熱材を配した二重殻タンクで構成されている。このコンクリート製の外槽は、一般的にプレストレストコンクリート（Prestressed Concrete 以下、ＰＣ）で製造されている。

ＬＮＧの低温タンクの外槽は、ＬＮＧが内槽から漏洩した際に拡散を防止する防液堤となる。この外槽は、円板状の底版と円筒状の側壁を少なくとも有するプレストレストコンクリート構造物が知られており、以下の工程によって製造される。

先ず、地面に複数の基礎杭を構築して、この基礎杭に円板状の底版を剛結合する。次に、円筒状の側壁の内周面及び外周面を成形する型枠を、円板状の底版の周方向にわたって設置する。そして、この型枠内に、鉄筋を組むとともにシース管を水平方向と垂直方向に配置して型枠内に現場打ちによってコンクリートを打設して固化させる。これによって、側壁の高さ方向における一部を構成する環状のコンクリートユニットが成形される。そして、型枠を上方に移動させ、同様にして環状のコンクリートユニットを成形し、この工程を繰り返すことで円筒状の側壁を製造する。

そして、この側壁に埋め込まれたシース管には、ＰＣ鋼材が挿入されるとともに張力（以下、プレストレス）が付与され、その状態でグラウド材をシース管の内壁とＰＣ鋼材の間に充填する。これによって、ＰＣ鋼材は、コンクリートである円筒状の側壁と一体になるとともに雨水の影響によって腐食して損傷することが防止される。

以上に説明したプレストレストコンクリート構造物に関連する先行技術文献情報としては、例えば、下記の特許文献１がある。

特開平１０−２３８６９７号公報

しかしながら、前述したプレストレストコンクリート構造物は、先に説明したとおり円筒状の側壁を製造する過程でシース管を水平方向と垂直方向のそれぞれに複数配置する必要があり手間がかかっていた。

そこで、本発明は、シース管の本数を減らして、シース管を配置する手間を少なくするとともに、コストを抑制したプレストレストコンクリート構造物を提供することを目的とする。

本発明は、コンクリート構造物と、前記コンクリート構造物に埋め込まれた複数のシース管と、前記シース管に挿入されて前記コンクリート構造物に対してプレストレスを導入する緊張材と、を備えたプレストレストコンクリート構造物において、
前記コンクリート構造物は、中空のコンクリートユニットを高さ方向へ複数段に積み上げて製造され、
前記複数のシース管は、斜めに交差するように前記コンクリート構造物に埋め込まれると共に、前記中空のコンクリートユニットに対し、上下の段数に連なることなく、各段数ごとに斜めに交差するように埋め込まれ、
前記緊張材は、前記シース管にそれぞれ配されることで前記コンクリート構造物に斜めに交差するように配された状態で前記コンクリート構造物に対してプレストレスを導入することを特徴としている。

前記複数のシース管は、前記中空のコンクリートユニットに対して各段数ごとに傾斜角度が変更されることを特徴としている。

前記コンクリート構造物は、低温液体を貯蔵する低温タンクの外槽であることを特徴としている。

本発明のプレストレストコンクリート構造物によれば、シース管の本数を減らして、シース管を配置する手間を減らせるととともに、コストを抑制したプレストレストコンクリート構造物を提供することを目的とする。

ＬＮＧを貯蔵する低温タンクを斜め上方から視た斜視図である。 低温タンクを垂直方向に沿って断面した様子を示す断面図である。 （Ａ）は、底版の上に一段目のコンクリートユニットを製造した様子を示す斜視図である。（Ｂ）は、一段目のコンクリートユニットの上に二段目のコンクリートユニットを重ね作りした様子を示す斜視図である。 低温タンクを側面から視た様子を示した側面図である。 ＬＮＧが内槽から漏洩した際に側壁に生じる漏液圧と緊張材によって導入されるプレストレスを示した側壁の断面図である。

以下、本発明を実施するための形態例（以下、本実施例）を、図１〜図５を参照しながら説明する。図１は、ＬＮＧを貯蔵する低温タンク１を斜め上方から視た斜視図である。図２は、低温タンク１を垂直方向に沿って断面した様子を示す断面図である。

本実施例では、プレストレストコンクリート構造物を、ＬＮＧを貯蔵する低温タンク１の外槽２で説明する。図１、図２に示すように、低温タンク１は、ＬＮＧを貯蔵する内槽３と、内槽３からＬＮＧが漏洩した際に拡散を防止する防液堤となる外槽２と、内槽３と外槽２の間に配される断熱材１２と、を備えている。

この低温タンク１の外槽２は、底版５と、側壁６と、屋根７と、を備えたコンクリート構造物である。この外槽は、側壁６にシース管４が埋め込まれており、このシース管４に挿入された緊張材８によってプレストレスが導入されるプレストレストコンクリート構造物である。

底版５は、コンクリート製の円板状の部材である。この底版５は、地面に埋め込まれた複数の基礎杭１０によって、地面から所定の高さ位置に支持されている。

側壁６は、底版５の上に、コンクリートによって製造される。この側壁６は、外周面と内周面を有した略円筒形状である。そして、外周面には、横荷重を受け止めて補強する役割を果たす控え壁であるバットレス６ａが周方向に対して等間隔に四つ（複数）、径方向に突出するように形成されている。

この側壁６は、短円筒状のコンクリートユニット１１ａ、１１ｂ、１１ｃを高さ方向に三段積み上げて重ね作りされる。そして、このコンクリートユニット１１ａ、１１ｂ、１１ｃの内部には、シース管４が斜めに交差するように配置されている。

以下、コンクリートユニット１１ａ、１１ｂ、１１ｃの製造方法を、図３を参照しながら説明する。図３（Ａ）は、底版５の上に一段目のコンクリートユニット１１ａを製造した様子を示す斜視図である。（Ｂ）は、一段目のコンクリートユニット１１ａの上に二段目のコンクリートユニット１１ｂを重ね作りした様子を示す斜視図である。

コンクリートユニット１１ａは、先ず、底版５の周方向にわたって骨組みとなる鉄筋を組むとともにシース管４を配置する工程が行われる。ここで、シース管４は、垂直方向に沿って配置されるものとコンクリートユニット１１ａの周方向に沿って斜めに配置されるものがある。

コンクリートユニット１１ａの垂直方向に沿って配置されるシース管４は、コンクリートユニット１１ａを垂直方向に貫通するように、周方向に沿って等間隔に多数配置されている。

コンクリートユニット１１ａの周方向に沿って斜めに配置されるシース管４は、垂直方向に沿って配置されるシース管４よりもコンクリートユニット１１ａの径方向外方に配置される。そして、このシース管４は、側壁６の周方向のうち半周に対して斜めに配置される。このシース管４の端部は、周方向に四つ形成されたバットレス６ａのうちの一つから周方向に半周離れた位置のバットレス６ａまで延びている。一のバットレス６ａから半周離れた位置のバットレス６ａまでは、二本のシース管４，４が交差するように配置される。すなわち、シース管４は、半周毎に斜めに交差するように二本配置され、コンクリートユニット１１ａの周方向の全周で合計四本配置される。ここで、シース管４が斜めに配置されるとは、水平方向に対して交差するように斜めに配置され、コンクリート底部に対しても斜めであることをいう。

次に、コンクリートユニット１１ａにおける外周面と内周面を成形する型枠を、底版５の周方向にわたって組み立てる工程が行われる。そして、コンクリートをこの型枠内に打設して形を作る成形工程が行われる。

そして、短円筒状に成形された鉄筋コンクリートは、養生工程を経て固化され、型枠を外す脱型工程が行われる。この一連の工程によって、図３（Ａ）で示すように、一段目のコンクリートユニット１１ａが製造される。図３（Ａ）では、コンクリートユニット１１ａの内部に交差するように配置された四本のシース管４と垂直方向に配置された複数のシース管４を点線で示している。

側壁６は、この一連の工程を三度繰り返して製造される。ここで、図３（Ｂ）で示すように、二段目のコンクリートユニット１１ｂが製造される際は、二段目のシース管４の水平方向に対する傾斜角度が一段目に配置されたシース管４の傾斜角度よりも大きく、且つ、二段目のシース管４の端部が一段目に配置されたシース管４の端部に対して周方向に四分の一周分ずれるようにして配置される。

三段目のコンクリートユニット１１ｃが製造される際も、同様に三段目のシース管４の水平方向に対する傾斜角度が二段目に配置されたシース管４の傾斜角度よりも大きく、且つ、三段目のシース管４の端部が二段目に配置されたシース管４の端部に対して周方向に四分の一周分ずれるようにして配置される。すなわち、本実施例では、コンクリートユニット１１ａ、１１ｂ、１１ｃに配置されるシース管４は、一段目から三段目に向かうに従って、傾斜角度が大きくなるように配置されている。

以上に説明したコンクリートユニット１１ａ、１１ｂ、１１ｃを三段重ね作りすることで側壁６が製造される。また、側壁６が製造されると、その上にコンクリートでドーム形状の屋根７が製造される。

図４を参照しながら、緊張材８として、例えば、ＰＣ鋼材によって側壁６にプレストレスが導入された様子を説明する。図４は、低温タンク１を側面から視た様子を示した側面図である。図４では、側壁６の内部に斜めに交差するように配された緊張材８を点線で示している。

図４で示す側壁６には、緊張材８がシース管４に挿入されてプレストレスが導入される。この緊張材８は、水平方向に対して斜めに交差するように配された状態でプレストレスを導入する。この緊張材８は、水平方向に対して斜めに配されることによって側壁６の周方向と鉛直方向に対してプレストレスを導入する。

また、コンクリートユニット１１ａ、１１ｂ、１１ｃに配置されるシース管４は、一段目から三段目に向かうに従って、傾斜角度が大きくなるように配置されている。すなわち、シース管４に配される緊張材８も、一段目から三段目に向かうに従って水平方向に対する傾斜角度が大きくなるように配される。よって、緊張材８は、三段目から一段目に向かうに従って周方向のプレストレスＣＳが大きくなり、鉛直方向のプレストレスＶＳが小さくなっている。

ここで、図５を参照しながら、ＬＮＧが内槽３から漏洩した際に側壁６に生じる漏液圧Ｓ１と緊張材８によって導入されるプレストレスの関係を説明する。図５は、ＬＮＧが内槽３から漏洩した際に側壁６に生じる漏液圧Ｓ１と緊張材８によって導入されるプレストレスを示した側壁６の断面図である。

図５に示すとおり、ＬＮＧが内槽３から漏洩すると、側壁６には、底に向かうほど高い漏液圧Ｓ１が応力として発生し、上へ向かうほど漏液圧Ｓ１による応力が小さくなっている。先に述べたとおり、緊張材８は、上に向かうほど水平方向に対する傾斜角度が大きくなるように配され、下に向かうほど周方向のプレストレスＣＳが大きくなる。これによって、側壁６に生じる漏液圧Ｓ１に対抗するように側壁６の上から下へ向かうほど強いプレストレスＳ２を導入することができる。

本発明のプレストレストコンクリート構造物によれば、複数のシース管４は、斜めに交差するようにコンクリート構造物に埋め込まれ、緊張材８は、シース管４にそれぞれ配されることでコンクリート構造物である側壁６に斜めに交差するように配された状態でコンクリート構造物である側壁６に対してプレストレスを導入している。すなわち、緊張材８は、斜めに配置されることによって水平方向だけでなく鉛直方向にもプレストレスを導入している。これによって、垂直方向に配されるシース管４は、垂直方向と周方向に配置する従来よりも、垂直方向に配置されるシース管４を減らせるとともに、コストを抑制できる。また、緊張材８は、交差するように配されることで側壁６に対して均等にプレストレスを導入させることができる。

また、本発明のプレストレストコンクリート構造物によれば、コンクリート構造物である側壁６は、中空のコンクリートユニット１１ａ、１１ｂ、１１ｃを高さ方向に積み上げて製造されている。そして、複数のシース管４は、中空のコンクリートユニット１１ａ、１１ｂ、１１ｃ毎に斜めに交差するように埋め込まれるとともに、中空のコンクリートユニット１１ａ、１１ｂ、１１ｃ毎に傾斜角度が変更される。これによって、側壁６における高さ位置に応じてプレストレスを変更することができ、コンクリート構造物に発生する応力に応じてプレストレスを変更できる。

また、本発明のプレストレストコンクリート構造物によれば、コンクリート構造物は、低温液体（低温流体）を貯蔵する低温タンク１の外槽２である。プレストレストコンクリート構造物である外槽２は、内槽３から低温液体が漏洩しても側壁６に発生する液体圧（流体圧）に対抗でき、低温液体の拡散を防止することができる。

なお、本発明のプレストレストコンクリート構造物は、上述の実施例に限定されない。例えば、コンクリートユニットを三段重ね作りする構成で側壁６を説明したがこれに限定されない。側壁６は、コンクリートユニットが一段での単段の構成でも良いし、二段、四段、五段といった複数段の構成でも良い。

また、外槽２と内槽３の間で、且つ、底側に断熱材１２の他、ＴＣＰプレート（thermal corner protection）が配されて、内槽３から低温液体が漏洩時、熱応力が小さくされている場合は、これに応じて緊張材８の傾斜角度を大きくしても良い。

また、側壁６の上部は、屋根７を支持する都合上、他の箇所よりも大きな応力が発生する。よって、この応力に対応するために、側壁６の外周面における上部位置は、緊張材８の傾斜角度を小さくしても良い。

本発明のプレストレストコンクリート構造物は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において変更できる。

１ 低温タンク
２ 外槽（プレストレストコンクリート構造物）
４ シース管
６ 側壁
６ａ バットレス
８ 緊張材

Claims (3)

1. コンクリート構造物と、前記コンクリート構造物に埋め込まれた複数のシース管と、前記シース管に挿入されて前記コンクリート構造物に対してプレストレスを導入する緊張材と、を備えたプレストレストコンクリート構造物において、
   前記コンクリート構造物は、中空のコンクリートユニットを高さ方向へ複数段に積み上げて製造され、
   前記複数のシース管は、斜めに交差するように前記コンクリート構造物に埋め込まれると共に、前記中空のコンクリートユニットに対し、上下の段数に連なることなく、各段数ごとに斜めに交差するように埋め込まれ、
   前記緊張材は、前記シース管にそれぞれ配されることで前記コンクリート構造物に斜めに交差するように配された状態で前記コンクリート構造物に対してプレストレスを導入することを特徴としたプレストレストコンクリート構造物。
2. 前記複数のシース管は、前記中空のコンクリートユニットに対して各段数ごとに傾斜角度が変更されることを特徴とする請求項１に記載のプレストレストコンクリート構造物。
3. 前記コンクリート構造物は、低温液体を貯蔵する低温タンクの外槽であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプレストレストコンクリート構造物。

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