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JP5596419B2 - Prestressed concrete structure - Google Patents
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Description

本発明は、プレストレストコンクリート構造物に係り、特に、液化ガスや高圧常温ガスなどを収用可能で、かつ大規模容量を実現可能な圧力容器に供されるプレストレストコンクリート構造物に関する。   The present invention relates to a prestressed concrete structure, and more particularly to a prestressed concrete structure that can be used for a pressure vessel capable of excluding liquefied gas or high-pressure room temperature gas and realizing a large-scale capacity.

昨今、地球温暖化が世界的に共通の問題としてその解決を模索する世界会議や各種産業界の取り組みが活発化しており、2009年に開催された国連気候変動サミットにおいては、我が国首相が2020年までに温室効果ガス排出量を1990年比で25%削減するとの目標を掲げ、これが世界的に高い評価を得ている。ここで、「温室効果ガス」とは、二酸化炭素やメタン、一酸化二窒素、代替フロン等のことである。 In recent years, global conferences that seek to solve global warming as a common global problem and efforts by various industries have become active. At the United Nations Climate Change Summit held in 2009, the Japanese Prime Minister The goal of reducing greenhouse gas emissions by 25% compared to 1990 is set by the world, which is highly evaluated worldwide. Here, “greenhouse gas” refers to carbon dioxide, methane, dinitrogen monoxide, chlorofluorocarbon alternative, and the like.

上記する温室効果ガス排出量の削減には、実際に温室効果ガスの排出量自体を低減することは勿論のこと、発生した温室効果ガスが大気放出されないことで地球温暖化の抑止に繋がることから、産業活動、家庭活動等で発生した温室効果ガスを大気中に放出しないことも上記する削減の概念に含まれている。   The above-mentioned reduction of greenhouse gas emissions not only actually reduces greenhouse gas emissions themselves, but also prevents global warming by preventing the generated greenhouse gases from being released into the atmosphere. The above-mentioned concept of reduction also includes the fact that greenhouse gases generated by industrial activities and household activities are not released into the atmosphere.

温室効果ガスを大気中に放出しないための具体的な方策として、COを陸域や海域における地中貯留層に超臨界状態として注入する地中貯留方式や、水深1000m以上の海中へCO等を放出し、溶解希釈する海洋貯留方式などがその代表である。 Specific measures to prevent the release of greenhouse gases into the atmosphere include underground storage systems that inject CO 2 into the underground reservoirs in land and sea as a supercritical state, and CO 2 into the sea at a depth of 1000 m or more. A typical example is a marine storage system that releases, dissolves, and so on.

COを回収地から貯留地へ輸送する手段に関し、輸送する距離が短い場合は気体状態のままでパイプラインを用いて輸送する方式が適用でき、輸送距離が長い場合は液化COに変化させてタンカー輸送する方式が適用できる。そして、輸送されたCOは貯留地付近において超臨界流体へと変化され、陸域や海域の地中耐水層へ送り込まれてここで貯留されることになる。 Regarding the means for transporting CO 2 from the collection site to the storage site, when the transport distance is short, a method of transporting in a gas state using a pipeline can be applied, and when the transport distance is long, it is changed to liquefied CO 2. The tanker transport method can be applied. Then, the transported CO 2 is changed to a supercritical fluid in the vicinity of the storage area, sent to the underground water-resistant layer in the land area or the sea area, and stored there.

温室効果ガスの地中貯留への需要の高まりに応じて、上記する液化ガスを貯蔵するための大容量の圧力容器の需要も高まっている。なお、この「大容量」とは、10,000m程度もしくはこれ以上の容量規模を意味するものである。また、「圧力容器」とはたとえば、最大使用圧力が0.05Mpa以上の容器を意味するものである。 As the demand for underground storage of greenhouse gases increases, the demand for large-capacity pressure vessels for storing the above-mentioned liquefied gas has also increased. The “large capacity” means a capacity scale of about 10,000 m 3 or more. The “pressure vessel” means a vessel having a maximum operating pressure of 0.05 Mpa or more, for example.

この圧力容器に関し、これまで建設されてきた圧力容器はそのほとんどが鋼製であり、したがって、製造上および法規上の問題から貯蔵量の大容量化には自ずと限界があった(その理由は後述する)。一方、コンクリート製の圧力容器はほとんど存在していないものの、数少ない実績のすべてはLNGの地下タンクであり、このLNGの地下タンクの運転圧力は0.02〜0.03MPaであってそれほど大きな内圧を受けるものではない。   With regard to this pressure vessel, most of the pressure vessels that have been constructed so far are made of steel, and therefore there was a limit to the increase in storage capacity due to manufacturing and legal issues (the reason for this will be described later). To do). On the other hand, although there are almost no pressure vessels made of concrete, all of the few achievements are LNG underground tanks, and the operating pressure of this LNG underground tank is 0.02 to 0.03 MPa, which is a very large internal pressure. It is not something to receive.

これまでコンクリート製の圧力容器が建設されてこなかった原因の一つとして、特に高い内圧を受けるコンクリート製の圧力容器を設計しようとした際に、その構成要素である側壁や底版は従来のPCタンク(プレストレストコンクリート製タンク)と同様の構造を適用できるものの、高い上向きの圧力を受ける屋根の設計が難しいことである。   One of the reasons why concrete pressure vessels have not been constructed so far is that when designing concrete pressure vessels that receive particularly high internal pressure, the side walls and bottom plates, which are the components, are the conventional PC tanks. Although a structure similar to (prestressed concrete tank) can be applied, it is difficult to design a roof that receives high upward pressure.

このPCタンクに関する従来の公開技術は多岐に亘り、たとえばその代表として特許文献1,2に開示のプレストレストコンクリート構造物を挙げることができるが、これらに代表されるように、従来のプレストレストコンクリート構造物の屋根は、屋根自重に対して有利な構造である等の理由からそのすべてがドーム状であると言っても過言ではない。そして、このドーム状の屋根の下方から高いガス圧が作用すると、屋根には過度の引張力が卓越してしまい、コンクリート部材の場合では屋根自体の耐荷性能が著しく低下すること、また、構成部材の場合では屋根と側壁の接合部の耐荷性能が十分に担保できないなど、その耐荷性能や剛性を満足させるための設計は困難を極めるものであった。   There are a wide variety of conventional published technologies related to this PC tank. For example, the prestressed concrete structures disclosed in Patent Documents 1 and 2 can be cited as representatives thereof. It is no exaggeration to say that all of the roofs are dome-shaped for reasons such as having an advantageous structure against the weight of the roof. When a high gas pressure is applied from below the dome-shaped roof, excessive tensile force is dominant on the roof, and in the case of a concrete member, the load resistance performance of the roof itself is significantly reduced. In this case, the load-bearing performance of the joint between the roof and the side wall cannot be sufficiently secured, and the design for satisfying the load-bearing performance and rigidity is extremely difficult.

一方、鋼製部材によるCO貯蔵タンクの実績は1000m以下のものがほとんどであり、1000mを越えるものは少ない。そして、仮に鋼製CO貯蔵タンクの大容量を試みようとした場合には、厚肉鋼板の製造困難性や現場施工困難性といった問題、さらには国内規定などからその最大容量に一定の制限が課せられ得るといった問題が生じる。
上記する種々の制約、容量限界等を総合勘案し、上記する目標貯蔵容量である10,000m程度の大容量貯蔵を実現するために、本発明者等は、この容量規模を実現可能なコンクリート製タンクに再度注目し、従来構造ではその耐久や設計に困難を極めた屋根の構造に改良を加え、当該10,000m級の大容量のコンクリート製容器の設計および施工を実現可能な本発明のプレストレストコンクリート構造物に想到したものである。
On the other hand, the results of CO 2 storage tanks made of steel are mostly 1000 m 3 or less, and few exceed 1000 m 3 . If a large capacity of a steel CO 2 storage tank is attempted, there is a certain limitation on the maximum capacity due to problems such as the difficulty of manufacturing thick steel plates and the difficulty of construction on site, as well as domestic regulations. The problem arises that it can be imposed.
In consideration of the above-mentioned various restrictions and capacity limits, in order to realize large-capacity storage of about 10,000 m 3, which is the above-mentioned target storage capacity, the present inventors have made concrete capable of realizing this capacity scale. again focused on manufacturing tank, the conventional structure improved the structure of the roof very difficult to its durability and design added, the 10,000 m 3 grade large concrete container design and construction capable of realizing the present invention This is the idea of the prestressed concrete structure.

特開2002−148380号公報JP 2002-148380 A 特開2001−324586号公報JP 2001-324586 A

本発明のプレストレストコンクリート構造物は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、屋根の構造に簡易な改良を加えることで、その内部から作用する高いガス圧に対する耐荷性能を有する屋根を実現でき、もって、その全体が耐荷性能を有するとともに大容量貯蔵が可能な圧力容器を形成し得る、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している。   The prestressed concrete structure of the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and by adding a simple improvement to the structure of the roof, a roof having a load resistance performance against a high gas pressure acting from the inside can be realized. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a prestressed concrete structure which can form a pressure vessel which has a load-bearing performance as a whole and can store a large volume.

前記目的を達成すべく、本発明によるプレストレストコンクリート構造物は、底版と、円筒状もしくは略円筒状の側壁と、該側壁に剛結合される屋根と、から少なくとも構成され、これらの構成部材の全てがプレストレストコンクリートからなるプレストレストコンクリート構造物において、前記屋根は、底版側に突の湾曲状を成しており、前記側壁の上端に円筒状もしくは略円筒状に延びる梁材が形成され、該梁材と前記屋根が剛結合しており、前記梁材には円筒状もしくは略円筒状に延びる緊張材が配され、前記屋根には、その一端が該梁材に固定され、屋根の断面を斜めに貫通し、その他端が該屋根の下面で固定される緊張材が屋根の周方向に間隔を置いて配されているものである。 In order to achieve the above object, a prestressed concrete structure according to the present invention includes at least a bottom plate, a cylindrical or substantially cylindrical side wall, and a roof rigidly connected to the side wall, and all of these components. In the prestressed concrete structure, the roof has a protruding curved shape on the bottom plate side, and a beam extending in a cylindrical or substantially cylindrical shape is formed at the upper end of the side wall, and the beam And the roof is rigidly connected, and the beam member is provided with a tension member extending in a cylindrical or substantially cylindrical shape, and one end of the roof is fixed to the beam member, and the cross section of the roof is inclined. Tensile material that penetrates and whose other end is fixed on the lower surface of the roof is arranged at intervals in the circumferential direction of the roof .

本発明のプレストレストコンクリート構造物は、少なくとも、底版と、円筒状もしくは略円筒状の側壁と、該側壁の上端に剛結合される屋根(天井)から構成される圧力容器(圧力タンク)であり、これらの構成部材の全てがプレストレストコンクリートから形成されるものである。なお、底版は地盤上に直接支持される直接基礎形式であっても、杭などに支持される杭基礎形式であってもよい。さらに、側壁と屋根のみならず、底版と側壁も剛結合されるものであってよい。   The prestressed concrete structure of the present invention is at least a pressure vessel (pressure tank) composed of a bottom plate, a cylindrical or substantially cylindrical side wall, and a roof (ceiling) rigidly coupled to the upper end of the side wall. All of these components are formed from prestressed concrete. The bottom plate may be a direct foundation type supported directly on the ground or a pile foundation type supported by a pile or the like. Furthermore, not only the side wall and the roof, but also the bottom plate and the side wall may be rigidly coupled.

このプレストレストコンクリート構造物が収容対象とする内容物は、容器内で気液平衡状態を維持しながら、その一部は気化して液面と容器の屋根や側壁との間に充満する液化ガスや高圧常温気体ガスの全般であり、たとえば、液化COガスをはじめとする液化された各種の温室効果ガス、液化天然ガス(LNG)、液化石油ガス(LPG)、液化窒素、高圧常温天然ガスなどを挙げることができる。なお、タンク内でその一部が気化しない水等の液体の収容に供されてもよいことは勿論のことである。 The prestressed concrete structure is intended for containment, while maintaining a vapor-liquid equilibrium state in the container, a part of the content is vaporized and liquefied gas that fills between the liquid surface and the roof or side wall of the container. General high-pressure room-temperature gas gases such as various liquefied greenhouse gases including liquefied CO 2 gas, liquefied natural gas (LNG), liquefied petroleum gas (LPG), liquefied nitrogen, high-pressure room temperature natural gas, etc. Can be mentioned. Needless to say, the tank may be used for storing a liquid such as water that does not partially vaporize.

屋根をプレストレストコンクリート製として側壁と剛結合させ、しかも、屋根の形状を底版側に突の湾曲状、すなわち従来構造のものとは反対の逆ドーム状としたことにより、屋根の下方から作用するガス圧に対して高剛性かつ高耐荷性能を有する屋根を実現することができる。   The roof is made of prestressed concrete and is rigidly connected to the side wall, and the roof has a curved shape that protrudes toward the bottom plate, that is, a reverse dome shape opposite to that of the conventional structure. A roof having high rigidity and high load resistance against pressure can be realized.

すなわち、屋根下方からのガス圧の作用方向に対して屋根が突形状であることから、ガス圧による押し込まれと、その湾曲形状によるアーチ効果によって屋根には圧縮力が卓越し、圧縮性能に優れているというコンクリートの性能を効果的に活用することができるとともに、この圧縮作用によって屋根の曲げ耐力も向上する。なお、補足的に記載するに、従来構造のドーム状の屋根の場合には、上方に突形状の屋根の下方からガス圧が作用することで、屋根には引張力が卓越してしまい、これに起因して曲げ耐力が低下するものであった。さらには、この卓越した引張力に対して緊張材や鉄筋で抗しようとした際に、これらの部材を往々にして過密に配筋せざるを得ず、これが設計困難性の一つの要因となっていた。   In other words, because the roof has a protruding shape with respect to the direction of gas pressure acting from below the roof, the compression force is excellent on the roof due to the arch effect due to the curved shape when pushed by the gas pressure, and excellent compression performance It is possible to effectively utilize the performance of the concrete, and the bending strength of the roof is also improved by this compression action. In addition, in the supplementary description, in the case of a dome-shaped roof having a conventional structure, the gas pressure acts upward from below the protruding roof, and the tensile force is dominant on the roof. Due to this, the bending strength was reduced. Furthermore, when trying to resist this excellent tensile force with tendons and reinforcing bars, these members often have to be over-packed, which is one factor in design difficulty. It was.

本発明のプレストレストコンクリート構造物が適用する屋根構造によれば、作用するガス圧によって屋根内に圧縮力を卓越させ、湾曲状であることからいわゆるアーチ効果に基づいて過度の曲げモーメントも生じ難いことより、緊張材や鉄筋等の配筋量も従来構造の屋根に比して格段に低減しながら、その高剛性と高耐荷性能が保証されるものである。   According to the roof structure to which the prestressed concrete structure of the present invention is applied, the compressive force is dominant in the roof by the acting gas pressure, and since it is curved, an excessive bending moment is hardly generated based on the so-called arch effect. As a result, the amount of reinforcement, such as tendons and reinforcing bars, is significantly reduced as compared with the roof of the conventional structure, and its high rigidity and high load resistance are ensured.

また、プレストレストコンクリート製の屋根と側壁上端が剛結合であることより、屋根下方からのガス圧によるアップリフトに対する屋根の浮き上がりが抑止される。したがって、上記するようにガス圧に対して屋根自体に過度の断面力(特に曲げモーメント)が生じないこと、これに起因して屋根と側壁の接合部にも同様に過度の断面力が生じ得ないことに加えて、アップリフトに対する十分な剛性もしくは耐荷性能も保証される。   In addition, since the roof made of prestressed concrete and the upper end of the side wall are rigidly connected, the lifting of the roof with respect to the uplift due to the gas pressure from below the roof is suppressed. Therefore, as described above, an excessive cross-sectional force (particularly a bending moment) does not occur in the roof itself against the gas pressure, and as a result, an excessive cross-sectional force can also occur in the joint between the roof and the side wall. In addition to the absence, sufficient rigidity or load bearing performance against the uplift is also guaranteed.

なお、逆ドーム状の屋根を適用したことで該屋根には圧縮力が卓越することとなり、コンクリートの仕様(特に圧縮性能)を高めることによって、屋根の厚みを薄くすることも可能となる。また、上記するように従来構造の屋根に比してその緊張材量や鉄筋量を低減できることから、工費の大幅な削減を図ることも可能となる。   In addition, by applying an inverted dome-shaped roof, the compressive force is superior to the roof, and it is also possible to reduce the thickness of the roof by increasing the concrete specification (particularly the compression performance). Further, as described above, since the amount of tension material and the amount of reinforcing bars can be reduced as compared with the roof having the conventional structure, the construction cost can be significantly reduced.

ここで、「底版側に突の湾曲状」のより具体的な実施の形態として、以下の複数種を挙げることができる。   Here, as a more specific embodiment of the “curved curved shape on the bottom plate side”, the following plural types can be cited.

その一つの形態は、この湾曲状が楕円体の一部を呈している形態であり、他の一つの形態は、この湾曲状が球面の一部(半球面を含む)を呈している形態である。   One form thereof is a form in which the curved shape exhibits a part of an ellipsoid, and the other form is a form in which the curved shape exhibits a part of a spherical surface (including a hemispherical surface). is there.

ここで、「楕円体の一部」とは、屋根を縦断面で見た際に楕円の一部であることのほかに、平面で見た際に楕円であること、さらには、縦断面的に楕円の一部であると同時に平面的に楕円であること、のすべてを意味している。   Here, “part of an ellipsoid” means not only a part of an ellipse when the roof is viewed in a longitudinal section, but also an ellipse when viewed from a plane, or a longitudinal section. It means that it is part of an ellipse and at the same time it is elliptical in plan.

また、「球面の一部」とは、球体をその中心点を通る平面で切断した場合には半球面が形成されるが、球体をその中心角を通らない平面で切断した際にできる小さい方の切断球の曲面形状のことを意味している。   “Part of a spherical surface” means a hemispherical surface formed when a sphere is cut along a plane passing through its center point, but the smaller one that can be obtained when a sphere is cut along a plane that does not pass through its central angle. This means the curved surface shape of the cut sphere.

また、本発明によるプレストレストコンクリート構造物はさらに、側壁と屋根の接合部の強度を高めるべく、前記側壁の上端に円筒状もしくは略円筒状に延びる梁材、すなわちリング状の梁材が形成されており、該梁材と前記屋根が剛結合している。 Further, in the prestressed concrete structure according to the present invention , a cylindrical or substantially cylindrical beam material, that is, a ring-shaped beam material is formed at the upper end of the side wall in order to increase the strength of the joint portion between the side wall and the roof. cage, that it said and the beams material roof is not bound Tsuyoshi.

さらに、本発明によるプレストレストコンクリート構造物において、前記梁材には円筒状もしくは略円筒状に延びる緊張材が配されており、前記屋根には、その一端が該梁材に固定され、屋根の断面を斜めに貫通し、その他端が該屋根の下面で固定される緊張材が屋根の周方向に間隔を置いて配されている。 Furthermore, in the prestressed concrete structure according to the present invention, the beam member is provided with a tension member extending in a cylindrical shape or substantially cylindrical shape, and one end of the roof member is fixed to the beam member, the penetrating obliquely, tendons other end is fixed on the lower surface of the roof that are spaced apart in the circumferential direction of the roof.

この屋根に配された緊張材により、特に屋根が側壁(の梁材)と接合する屋根端部における曲げモーメント(縦断面的に見た際に屋根端部で生じる曲げモーメント)や、屋根端部における周方向の引張力に抗し得る屋根端部構造が実現できる。   Bending moment (bending moment generated at the roof end when viewed in a longitudinal section) and roof end, particularly at the roof end where the roof joins to the side wall A roof end structure that can resist the tensile force in the circumferential direction can be realized.

以上の説明から理解できるように、本発明のプレストレストコンクリート構造物によれば、従来構造のものが採用していた、いわゆるドーム状屋根を上下反転させて、いわゆる逆ドーム状の屋根とした簡易な構造改良により、従来はその設計が困難であったプレストレストコンクリート製の屋根の設計を可能とし、もって、10,000m級もしくはこれ以上の規模の大容量な圧力容器の設計や施工を実現するものである。 As can be understood from the above description, according to the prestressed concrete structure of the present invention, a so-called inverted dome-shaped roof is formed by inverting the so-called dome-shaped roof that has been adopted in the conventional structure. structural improvements, which are conventional and permit the design of prestressed concrete roof has been difficult design, has been to achieve the design and construction of a large capacity pressure vessel 10,000 m 3 primary or more of the scale It is.

本発明のプレストレストコンクリート構造物にかかる圧力容器の一実施の形態を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed one Embodiment of the pressure vessel concerning the prestressed concrete structure of this invention. 屋根の端部、側壁、底版内の緊張材の配設形態を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the arrangement | positioning form of the tension material in the edge part of a roof, a side wall, and a bottom plate. 液化COの性状図である。It is a property diagram of the liquefied CO 2. 屋根に作用するガス圧によって圧力容器の屋根および側壁に生じる曲げモーメントを示した図である。It is the figure which showed the bending moment which arises in the roof and side wall of a pressure vessel by the gas pressure which acts on a roof. (a)、(b)はそれぞれ、屋根の形状の実施の形態を示した模式図である。(A), (b) is the schematic diagram which each showed embodiment of the shape of the roof.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図示するプレストレストコンクリート構造物において、側壁の下端には、側壁外側へテーパー状、もしくは多段状に張り出した部材厚が大きくなる部分が形成されたものであってもよい。また、図示する圧力容器内に収容される内容物は温室効果ガスの一種である液化COガスであるが、圧力容器内に収容された状態において、外部からの入熱等によってその一部が気化して気化ガスを発生させるその他の温室効果ガスの液化ガスや、液化天然ガス(LNG)、液化石油ガス(LPG)、液化窒素、高圧常温気体ガスなどであってもよいことは勿論のことである。また、図面を明りょうとするべく、各構成部材内に配筋された鉄筋の図示は省略している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the prestressed concrete structure shown in the figure, the lower end of the side wall may be formed with a portion where the thickness of the member extending outwardly from the side wall is increased in a taper shape or multiple steps. Although contents contained in the pressure vessel shown is a liquefied CO 2 gas which is a kind of greenhouse gases, in a state of being accommodated in a pressure vessel, it is partially due to the heat input from the outside or the like Of course, it may be liquefied gas of other greenhouse gases that vaporize and generate vaporized gas, liquefied natural gas (LNG), liquefied petroleum gas (LPG), liquefied nitrogen, high pressure room temperature gas gas, etc. It is. Further, in order to clarify the drawings, illustration of reinforcing bars arranged in each constituent member is omitted.

図1は、本発明のプレストレストコンクリート構造物にかかる圧力容器の一実施の形態を示した縦断面図であり、図2は、屋根の端部、側壁、底版内の緊張材の配設形態を示した縦断面図である。   FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a pressure vessel according to a prestressed concrete structure of the present invention, and FIG. 2 shows an arrangement form of tension members in an end portion, a side wall, and a bottom plate of a roof. It is the longitudinal cross-sectional view shown.

図示する圧力容器10は、地盤上に構築された底版2と、該底版2と剛結合される円筒状の一般部11とその上端に形成されたリング状の梁材12とから構成される側壁1と、この梁材12に剛結合される屋根3とから大略構成されており、これらの構成部材のすべてがプレストレストコンクリート製部材である。   The illustrated pressure vessel 10 includes a bottom plate 2 constructed on the ground, a cylindrical general portion 11 rigidly coupled to the bottom plate 2, and a ring-shaped beam member 12 formed at the upper end thereof. 1 and a roof 3 rigidly connected to the beam member 12, all of these constituent members are prestressed concrete members.

図示する圧力容器10において、その屋根3の形状は、縦断面で見て底版2側に突の湾曲状を呈しており、より詳細には、球面の一部の形状を呈していて、従来構造のいわゆるドーム状の屋根に対して、逆ドーム状の屋根と称することができるものである。   In the pressure vessel 10 shown in the figure, the shape of the roof 3 has a curved shape that protrudes toward the bottom plate 2 when viewed in a longitudinal section, and more specifically, a shape of a part of a spherical surface. The so-called dome-shaped roof can be called an inverted dome-shaped roof.

側壁11の上端にリング状の梁材12を形成したことで、図示のごとき湾曲した逆ドーム状の屋根3とこの梁材12とを剛結合させることが容易となり、側壁1と屋根3の接続部の強度を確保することができる。 Since the ring-shaped beam 12 is formed on the upper end of the side wall 11, it becomes easy to rigidly connect the beam 12 with the curved inverted dome-shaped roof 3 as shown in the figure, and the connection between the side wall 1 and the roof 3. the strength of the part Ru can be ensured.

また、図示例においては、屋根3の厚みをその中央部(厚み:t1)とその端部(厚み:t2)で変化させ、相対的に大きな断面力(曲げモーメント、せん断力)が生じ得る端部の厚みを厚くしている。   Further, in the illustrated example, the thickness of the roof 3 is changed at the center portion (thickness: t1) and the end portion (thickness: t2), and an end at which a relatively large cross-sectional force (bending moment, shearing force) can be generated. The thickness of the part is increased.

さらに、図1にて一点鎖線で示すように、構造部材である屋根3の上方に、非構造部材であって屋根3に雨水が溜まるのを防止するための水溜まり防止屋根4が設けられてもよい。   Further, as shown by a one-dot chain line in FIG. 1, even if a roof 4 which is a non-structural member and prevents rainwater from collecting on the roof 3 is provided above the roof 3 which is a structural member. Good.

側壁1には、一般部11を貫通し、その一端が底版2内に定着され、その他端が梁材12の上端にて定着された鉛直方向の緊張材51(PC鋼棒、PC鋼線、PC鋼より線など)が配され、その外周には円周方向に延びる緊張材52が配され、これらにプレストレスが導入されて所望の圧縮力が側壁1に付与されている。なお、底版2にも、放射状もしくは井桁状の上下二段の緊張材54が配され、これらにプレストレスが導入されている。   In the side wall 1, a vertical tension member 51 (a PC steel bar, a PC steel wire, one end is fixed in the bottom plate 2 and the other end is fixed at the upper end of the beam member 12 is penetrated through the general portion 11. PC steel stranded wire) is disposed, and a tension member 52 extending in the circumferential direction is disposed on the outer periphery thereof, and prestress is introduced to these to impart a desired compressive force to the side wall 1. The bottom plate 2 is also provided with two upper and lower tension members 54 in the form of radial or cross beams, and prestress is introduced into them.

一方、リング状の梁材12にも、そのリング方向、すなわち円周方向に延設する緊張材53が配され、これにプレストレスが導入されている。   On the other hand, the ring-shaped beam member 12 is also provided with a tension member 53 extending in the ring direction, that is, in the circumferential direction, and prestress is introduced thereto.

また、屋根3には、その一端が梁材12に定着され、屋根3の断面を斜めに貫通するとともに、その他端が該屋根3の下面で定着される緊張材55(屋根端部の緊張材)が、屋根3の周方向に間隔を置いて配されており、これにプレストレスが導入されることで、特に屋根3の端部領域に所望の圧縮力が付与されている。なお、図示する緊張材55は、その他端が屋根3の下方内部に定着され、屋根3を斜めに貫通してその一端が片引きされ(X方向)、梁材12の表面にて定着されている。   The roof 3 has one end fixed to the beam member 12 and obliquely penetrates the cross section of the roof 3, and the other end fixed to the lower surface of the roof 3. ) Are arranged at intervals in the circumferential direction of the roof 3, and a desired compressive force is applied particularly to the end region of the roof 3 by introducing prestress into the roof 3. Note that the other end of the tension member 55 shown in the figure is fixed inside the roof 3, obliquely penetrates the roof 3, one end thereof is pulled out (X direction), and is fixed on the surface of the beam member 12. Yes.

この圧力容器10内には、各種製造工場や家屋等から排気されたCOガスが圧縮されて液化し、体積が減じられた液化COLが収容され、この液面の上方には、その一部が気化してなるCOガスGが充満している。 In this pressure vessel 10, CO 2 gas exhausted from various manufacturing factories, houses, etc. is compressed and liquefied, and liquefied CO 2 L having a reduced volume is accommodated above the liquid level. The CO 2 gas G that is partially vaporized is filled.

ここで、容器内に収容された液化COに関し、その温度と圧力によって変化する性状図を図3に示している。同図で示すように、一般に、COはその三重点B(およそ−50℃、およそ0.7MPa)以上の温度と圧力条件下で液化して液化COとなり、その臨界点A(およそ30℃、およそ7MPa)を超えると超臨界状態となって気体および液体双方の特徴を有することになる。 Here, regarding the liquefied CO 2 accommodated in the container, a property diagram that changes depending on the temperature and pressure is shown in FIG. As shown in the figure, in general, CO 2 is liquefied under temperature and pressure conditions above its triple point B (approximately −50 ° C., approximately 0.7 MPa) to become liquefied CO 2 , and its critical point A (approximately 30 ° C. If the pressure exceeds about 7 MPa, it becomes a supercritical state and has characteristics of both gas and liquid.

圧力容器10内の最高使用圧力は、0.05MPa以上とする。より具体的には、液化COの貯留条件として、0.7±0.1MPa、−50℃、比重を1.138〜1.154程度の範囲となるように性状の調整が図られている。また、圧力容器10の内壁面には不図示の保冷材が配されているが、少なからず進入する外部からの入熱等によって液化COの一部が気化し、その液面上方ではCOガスが充満することになる。このガス圧(図1、図4の圧力P)が屋根3に内圧として作用すると同時に、側壁1や底版2へは液圧に付加される上載荷重として作用することになる。 The maximum operating pressure in the pressure vessel 10 is 0.05 MPa or more. More specifically, the properties are adjusted so that the liquefied CO 2 storage conditions are 0.7 ± 0.1 MPa, −50 ° C., and the specific gravity is in the range of about 1.138 to 1.154. In addition, a cold insulating material (not shown) is disposed on the inner wall surface of the pressure vessel 10, but a part of the liquefied CO 2 is vaporized due to heat input from the outside that enters a considerable amount, and CO 2 is above the liquid surface. The gas will be full. This gas pressure (pressure P in FIGS. 1 and 4) acts on the roof 3 as an internal pressure, and simultaneously acts on the side wall 1 and the bottom slab 2 as an overload added to the hydraulic pressure.

ここで、図4には、圧力容器10にCOガスによる内圧が作用した際に、屋根3と他の構成部材の特に側壁1に生じる軸線方向の曲げモーメントを示している。なお、理解を容易とするために、屋根3の軸線をL1、側壁1の軸線をL2、底版2の軸線をL3としている。 Here, FIG. 4 shows the bending moment in the axial direction generated in the roof 3 and other components, particularly the side wall 1 when an internal pressure by CO 2 gas acts on the pressure vessel 10. For easy understanding, the axis of the roof 3 is L1, the axis of the side wall 1 is L2, and the axis of the bottom plate 2 is L3.

図示する圧力容器10は、屋根3と側壁1、側壁1と底版2がともに剛結合にて接続していることから、屋根3の端部近傍には上引張の曲げモーメント(図中の正の曲げモーメント)が生じ、これが反転してその端部では下引張の曲げモーメント(図中の負の曲げモーメント)が生じ、側壁1の上端では、内側引張の曲げモーメント(図中の負の曲げモーメント)が生じ、側壁途中で反転を繰り返して、その下端では同様に内側引張の曲げモーメントが生じ得る。   In the pressure vessel 10 shown in the figure, since the roof 3 and the side wall 1 and the side wall 1 and the bottom plate 2 are both rigidly connected to each other, an upward tension bending moment (positive in the figure) is formed near the end of the roof 3. Bending moment) occurs, and this is reversed to generate a lower tension bending moment (negative bending moment in the figure) at the end, and an inner tension bending moment (negative bending moment in the figure) at the upper end of the side wall 1. ) Occurs, and reversal is repeated in the middle of the side wall, and the bending moment of the inner tension can be similarly generated at the lower end.

したがって、屋根3には、その端部で生じ得る比較例大きな正の曲げモーメントに抗するべく、該端部にて緊張材55が屋根断面の上方に配設される図示のような斜め方向の配設形態が適用される。   Therefore, the roof 3 has a comparative example that can occur at the end thereof. In order to resist a large positive bending moment, the tension material 55 is arranged at the end in the oblique direction as shown in the figure above the roof section. An arrangement form is applied.

なお、図示を省略するが、実際には、液化COによる静水圧やその上載荷重であるCOガス圧が側壁1に作用し、液化COによるヘッド圧やその上載荷重であるCOガス圧が底版2に作用し、これらの作用力と上記屋根3に作用するガス圧が考慮されて各構成部材に生じる曲げモーメント等が算定され、これに抗し得る断面設計、緊張材の設計がおこなわれることになる。 In addition, although illustration is omitted, in practice, the hydrostatic pressure due to liquefied CO 2 and the CO 2 gas pressure that is the load on the side wall 1 act on the side wall 1, and the head pressure due to liquefied CO 2 and the CO 2 gas that is the load on top thereof. The pressure acts on the bottom plate 2 and the bending moment generated in each component member is calculated in consideration of these acting forces and the gas pressure acting on the roof 3, and the cross-section design and tension material design that can resist this are calculated. Will be done.

いずれにせよ、圧力容器10を構成する屋根3が底版2側に突の湾曲状を呈していることにより、いわゆるアーチ効果によってこの屋根3には圧縮力が卓越し、これに起因して屋根3の曲げ耐力が向上する。   In any case, since the roof 3 constituting the pressure vessel 10 has a curved shape protruding toward the bottom plate 2, the roof 3 has a compressive force due to the so-called arch effect. The bending strength of is improved.

この屋根の湾曲形状に関し、図5a、bには、図1で示す屋根3以外の実施の形態を示している。   Regarding the curved shape of the roof, FIGS. 5a and 5b show embodiments other than the roof 3 shown in FIG.

図5aで示す屋根3Aは、縦断面で見て横長の楕円状の一部の形状を呈するものである。この屋根3Aは、その平面視が円形であってもよいし、縦断面と同様に横長楕円状であってもよい。   The roof 3A shown in FIG. 5a has a shape of a part of a horizontally long elliptical shape when viewed in a longitudinal section. The roof 3A may have a circular shape in plan view, or may have a horizontally long elliptical shape as in the longitudinal section.

一方、図5bで示す屋根3Bは、縦断面で見て半球面形状を呈するものであり、図1で示す球面の一部よりもその湾曲の度合いの大きな屋根形状である。   On the other hand, the roof 3B shown in FIG. 5b has a hemispherical shape when viewed in a longitudinal section, and is a roof shape having a larger degree of curvature than a part of the spherical surface shown in FIG.

図示する本発明の圧力容器10では、その屋根の形状にバリエーションがあっても、いずれもその共通構成として、底版側に突の湾曲状を成しているものであり、その共通する作用効果としてアーチ効果が期待でき、下方から作用するガス圧によってその内部に圧縮力が卓越し、この圧縮力によってその曲げ耐力が向上するものである。   In the pressure vessel 10 of the present invention shown in the figure, even if there are variations in the shape of the roof, all of them have a protruding curved shape on the bottom plate side as a common configuration, An arch effect can be expected, and the compressive force is excellent inside the gas pressure acting from below, and the bending strength is improved by the compressive force.

そして、その構成は、従来のいわゆるドーム状を上下反転させただけの極めて簡易な構造改良によるものであり、この屋根の施工に際して施工コストが上昇することもなく、むしろ、屋根内部の圧縮力の卓越によってその内部に配設されるべき緊張材量や鉄筋量を低減させることも可能である。   And the structure is based on a very simple structural improvement by simply inverting the conventional so-called dome shape, and there is no increase in the construction cost during the construction of the roof, but rather the compression force inside the roof. It is also possible to reduce the amount of tension material and the amount of reinforcing bars to be disposed inside by excellence.

このように、工費を低減可能としながら、内部のガス圧に対して高い曲げ耐力を有するプレストレストコンクリート製の屋根を具備することで、この容器は10,000m級以上の容量規模の圧力容器となり得、その需要が高まっている温室効果ガス貯蔵用の大容量圧力容器として好適となる。 Thus, while allowing reduced construction costs, by having a prestressed concrete roof with a high flexural strength against internal gas pressure, the container becomes tertiary or more capacity scale of the pressure vessel 10,000m Therefore, it is suitable as a large-capacity pressure vessel for storing greenhouse gases whose demand is increasing.

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.

1…側壁、11…一般部、12…梁材、2…底版、3,3A,3B…屋根、51,52,53,54…緊張材、55…屋根端部の緊張材、10…プレストレストコンクリート構造物(圧力容器)、L…液化CO、G…COガス DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Side wall, 11 ... General part, 12 ... Beam material, 2 ... Bottom plate, 3,3A, 3B ... Roof, 51, 52, 53, 54 ... Tension material, 55 ... Tension material of roof edge part, 10 ... Prestressed concrete structure (pressure vessel), L ... liquefied CO 2, G ... CO 2 gas

Claims (5)

底版と、円筒状もしくは略円筒状の側壁と、該側壁に剛結合される屋根と、から少なくとも構成され、これらの構成部材の全てがプレストレストコンクリートからなるプレストレストコンクリート構造物において、
前記屋根は、底版側に突の湾曲状を成しており、
前記側壁の上端に円筒状もしくは略円筒状に延びる梁材が形成され、該梁材と前記屋根が剛結合しており、
前記梁材には円筒状もしくは略円筒状に延びる緊張材が配され、
前記屋根には、その一端が該梁材に固定され、屋根の断面を斜めに貫通し、その他端が該屋根の下面で固定される緊張材が屋根の周方向に間隔を置いて配されているプレストレストコンクリート構造物。
In a prestressed concrete structure comprising at least a bottom plate, a cylindrical or substantially cylindrical side wall, and a roof rigidly coupled to the side wall, and all of these components are made of prestressed concrete,
The roof has a protruding curve on the bottom plate side ,
A beam extending in a cylindrical or substantially cylindrical shape is formed at the upper end of the side wall, and the beam and the roof are rigidly coupled,
The beam material is provided with a tension material extending in a cylindrical shape or a substantially cylindrical shape,
One end of the roof is fixed to the beam member, and a tension member that penetrates the cross section of the roof obliquely and the other end is fixed to the lower surface of the roof is arranged at intervals in the circumferential direction of the roof. prestressed concrete structures are.
前記湾曲状が楕円体の一部である、請求項1に記載のプレストレストコンクリート構造物。   The prestressed concrete structure according to claim 1, wherein the curved shape is a part of an ellipsoid. 前記湾曲状が球面の一部である、請求項1に記載のプレストレストコンクリート構造物。   The prestressed concrete structure according to claim 1, wherein the curved shape is a part of a spherical surface. 前記湾曲状が半球面である、請求項に記載のプレストレストコンクリート構造物。 The prestressed concrete structure according to claim 1 , wherein the curved shape is a hemispherical surface. 前記プレストレストコンクリート構造物は液化ガスの収容に供され、該液化ガスは、その収容された状態においてその一部が気化してなる気化ガスによって屋根に上向きの内圧を作用させるものである、請求項1〜のいずれかに記載のプレストレストコンクリート構造物。 The prestressed concrete structure is subjected to accommodation of liquefied gas, and the liquefied gas causes an upward internal pressure to act on the roof by the vaporized gas partially vaporized in the accommodated state. The prestressed concrete structure in any one of 1-4 .
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