JPS59433B2 - 現場組立円筒状タンクのタンク底隅角部の形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は現場組立タンクのタンク底隅角部の形成方法
に関するものである。

従来は、例えば原油タンクのような大容量の円筒状タン
クのタンク底隅角部は、第１図に示すように、基礎地盤
ａ上に環状に基礎ブロックｂを、この基礎ブロックの上
面が基礎地盤ａと同一面にあるように設け、この基礎ブ
ロックｂ及び地盤ａ上にアニユラープレートｃを設置し
、基礎ブロックｂの巾の中央部に相当する位置の上方で
、第１段タンク側板ｄをアニユラープレートｃに溶接し
、アニユラープレートｃの内周縁にタンク底板ｅを溶接
して形成している。

従つて現場組立円筒状タンクの底部外周にはアニユラー
プレートｃの余長部ｆが現れている。円筒状大型タンク
の漏洩事故の主原因は、基礎地盤の不等沈下などによつ
てタンク本体に対して過負荷外力がかゝり、第１図に示
す側板ｄとアニユラープレートｃの隅角接合部Ｂに過大
応力が生ずることに起因するといわれている。

このような過大応力の発生機構について、鋭意、実験、
研究を重ねた結果、その原因は上記、側板ｄとアニユラ
ープレートｃの隅角接合部の形成方法にあり、特にアニ
ユラープレートの余長部ｆの存在によることを確認した
。即ち、第１図に示したタンク底隅角部を有するタンク
に液体が入ると、第２図イに示すように、第１段側板ｄ
は内圧ｇによりＡの位置よりＡ’の位置に水平移動しよ
うとするが、該側板ｄの下端は、第１図に示すように、
アニユラープレートｃを介して底板ｅに接続されている
ので、第３図に示すように、側板ｄのみを取出して考え
れば、該下端に水平力Ｑが作用し、上記水平移動は阻止
され、該側板ｄの基部は鉛直方向に対し回転角θだけ回
転しようとすることになる。

今、その状態を少し詳しく検討すると、第２図申こ示す
ように、側板ｄの下端が台盤のようなもの、換言すれば
剛性の極めて大きなものに軸ｉで回転自在に設けられて
いると仮定すると、この場合は、該側板ｄは自由に、軸
ｉを中心として回転できるので、側板ｄに作用する内圧
に応じた角度θ。だけ回転し、この回転を拘束する、換
言すれば、この回転を妨害する回転拘束モーメントＭｒ
（従つて方向は時計方向）は生ぜず、そこで、側板ｄの
回転角をθで表すことにすると、第２図口の場合はθ＝
θ０、回転拘束モーメントＭｒ＝Ｏである。又、若し、
第２図ハに示すように、１１１１板ｄの下端が上記台盤
のようなものに、自由には回転できないように拘束して
、換言すれば回転できないように固定してしまつた場合
は、側板ｄの下端は回転できず、そして回転出来ないと
云うことは、回転角θを生じさせまいとする回転拘束モ
ーメントＭｒが矢印の方向（時計方向）に働いているも
のと見做される。

この場合側板ｄの中心線ｍが台盤と交る点Ｂ１を中心と
する回転角θはＯ回転拘束モーメントＭｒは大きく、そ
の大きさをＭＦとすればＭｒ＝ＭＦである。然し、タン
クの側板ｄは、第１図に示すように、外力によつては変
形することのあるアニユラープレートｃに下端を固定さ
れており、上述した台盤のようなものより剛性が劣り、
側板ｄが内圧を受けると上方に変形するものであるので
、第４図に示すような状態となり、拘束モーメントＭｒ
は生じていても、第２図ハの場合のＭＦのような大きな
ものではない。

第４図の場合における回転拘束モーメントＭｒをＭとし
、回転角θをθ１とする。ところで、第１図に示すよう
に、側板ｄがアニユラープレートｃに余長部ｆを残して
固定されている場合は、第４図に示すように変形した場
合は、余長部ｆが基礎地盤或は基礎プロツクｂを押すこ
とになり、側板ｄの反時計方向の回転を妨害する。（こ
の妨害作用をテコ作用と云う）。と云うことは余長部ｆ
が該基礎地盤或は基礎プロツクｂを押す力の反力ｐがモ
ーメントとして、第２図二に示す、側板ｄの中心線ｍと
アニユラープレートｃの中心線ｎとの交点Ｂ′に生じる
拘束モーメントＭｒに更に加わることとなる。そして上
記第２図口，ハ及び第４図の場合の回転角θと拘束モー
メントＭｒとの関係は、第２図ホに示すように、第４図
の場合の拘束モーメントＭｒの大きさをＭとすると、Ｍ
はＯよりＭＦの間にあり、第４図の場合の回転角θをθ
１とすると、θ，はＯよりθ。の間にある。そして、こ
の回転拘束モーメントＭによつて側板とアニユラープレ
ートとの接合部Ｂに、母材の降伏応力に近い大きな局部
応力が発生し、さらに先に述べた不等沈下などによる過
負荷外力が加わると、この局部応力は降伏応力を越え、
材料の疲労破壊が生じたり、亀裂が入ることも予想され
、これがタンク底隅角部の安全性に非常に大きな影響を
及ぼしていることが判明した。なおこの局部応力は余長
部ｆの下部に基礎プロツクｂがある場合は一層大きくな
る。そして、この回転拘束モーメントＭおよび応力分布
状態に関して従来の側板一底板接合方法に対する解析の
結果判明した事実を要約すれば、１）第４図において、
第１段側板ｄとアニユラープレートｃとの前記交点Ｂ′
が余長部ｆの端ｈを中心として反時計方向に回動しよう
とするのを妨害されればされるほど該交点Ｂ′における
回転拘束モーメントＭは大きくなること。

２）アニユラープレートｃの余長部分子が長くなればな
るほど前記テコ作用が大きくなり、従つて回転拘束モー
メントＭも大きくなること。

３）発生した回転拘束モーメントＭによる抵抗局部応力
の大部分（８０％以上）はアニユラープレートＣにおい
て該交点Ｂ′より底板側に生じ余長部ｆには殆んど生じ
ないこと。

であり、この事実から結論されることは、１）側板ｄと
アニユラープレートｃとの交点Ｂ′の第４図における反
時計方向の回動を自由にできるようにすれば回転拘束モ
ーメントＭの発生を軽減できること。

２）アニユラープレートｃの余長部ｆは局部応力の低減
に全く寄与しておらず、発生回転拘束モーメントＭを大
きくするのみであること。

３）側板ｄの下端がアニユラープレートｃに固定されて
いて該側板ｄが該交点Ｂ′を中心として反時計方向に回
動する場合は、第２図口に示す回転の仕方と異なり、第
２図ハに示すような回転の仕方、即ち側板ｄの下端は回
転角θ−０であるが、側板ｄの上方に行くに従い、次第
に半径ｒ１の曲線で曲り、次いで半径Ｒ２の半径で反対
に曲り、側板ｄの途中に曲線の変換点Ｓができるような
回転の仕方をすること。

従つてこの変換点Ｓを中心として回転拘束モーメントに
対する局部応力分布が反対となるので、変換点Ｓでは応
力がＯとなること。又従つて上記変換点Ｓ附近で第１段
側板ｄの溶接を行えば溶接上特に問題は起さないこと。
であつた。

そして第１図に示した従来の現場組立円筒状タンクのタ
ンク底隅角部の形成方法で作つたタンク底隅角部の応力
状態を検討すると、第５図に示すように、タンク内に液
を入れた場合の、局部応力は、測板、アニユラープレー
ト、及びアニユラープレート余長部の各厚さの中心線方
向の曲げ応力分布曲線Ｄの示すように、側板ｄとアニユ
ラープレートｃとの厚さの中心線の交点ＢＩにおいて最
大となる。

なお、第５図における側板ｄの回転拘束モーメントに対
する局部応力分布が途中Ｓ点で反対になつているのは上
記３）において説明した理由による。この発明に係る現
場組立円筒状タンクのタンク底隅角部の形成方法は上記
の事実に鑑みて、想到されたもので、本発明を図面に基
づいて説明すると、たとえば第６図に示すように、外周
に立上り縁部１を有し、縦断面Ｌ字状をなすアニユラー
プレート２を敷設し、該立上り縁部１の局部応力が最大
となる箇処を避けた所に（例えばＳ点のような所に）第
１段タンク側板３の下端を溶接し、該アニユラープレー
トの前記Ｌ字状断面の内側隅角部を避けて、該アニユラ
ープレートの内周縁にタンク底板４を溶接することを特
徴とするものである。

なお６は基礎プロツク、５は受板を夫々示す。この発明
方法によつて形成されたタンク底隅角部は、上記のよう
な構成となり、第６図に示すように、タンク内に液を入
れた場合の鋼板、アニユラープレートの厚さの中心線方
向の曲げ応力分布曲線仔によつて明らかなように、最大
局部応力の発生湯所Ｆは立上り縁部１とアニユラープレ
ート２とを一体のものに作つてあるので強度が強く、第
１段側板３とアニユラープレート２の立上り部１との溶
接箇処７は局部応力の最低の箇処付近、少くとも局部応
力の最大となる箇処をさけた所に設けられるのでタンク
全体の安全性は極めて高い。なお、立上り縁部を有する
縦断面Ｌ字状をなすアニユラープレートは、第６図に示
すように、折曲部が角状を有さず、第７図に示すように
、円弧状をなしてもよい。その場合は第７図のように側
板の重量を支えるための支持リング１３を設けることも
ある。容量１５００００ＫＬの原油タンクについてこの
発明方法と、従来の方法とを実施し、図面及び計算によ
つて得た結果の応力分布状況は、従来の方法に比して７
０％以下に押えられるので大容量タンクといえども特殊
鋼を用いる必要がなく、一般構造用圧延鋼材で済み、立
上り縁部１とアニユラープレート２とは一体のものに作
つてあるので最大局部応力の発生に対し、充分抵抗力を
持たすことができ、又第１段側板は立上り縁部１中の最
大局部応力発生箇処を避けて溶接できるので溶接も容易
となる等特別顕著な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の現場組立円筒状タンクのタンク底隅角部
の形成方法の説明図、第２図イ，口，ハは側板下端の種
々の取付け状況と回転拘束モーメント発生状況の関係の
説明図、第２図二は交点Ｂ′の説明図、第２図ホは第２
図口，ハの場合及び第４図の場合における側板の回転角
及び回転拘束モーメントの関係を示す線図、第３図は側
板のみを取出して側板に作用する力を示した説明図、第
４図は余長部ｆを有するアニユラプレートと側板とを接
合したもののてこ作用と回転拘束モーメントとの説明図
、第５図は上記従来方法で形成されたタンク底隅角部に
発生する局部応力分布の説明用線図、第６図はこの発明
にか＼る現場組立円筒状タンクのタンク底隅角部の形成
方法の説明図、第７図は他の実施例の説明図を示し、１
は立上り縁部、２はアニユラープレート、３はタンク側
板、４はタンク底板を夫々示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外周に立上り縁部１を有し、縦断面Ｌ字状をなすア
   ニユラープレート２を敷設し、該立上り縁部１の、局部
   応力が最大となる箇処を避けた所に、第１段タンク側板
   ３の下端を溶接し、該アニユラープレートの前記Ｌ字状
   断面の内側隅角部を避けて、該アニユラープレートの内
   周縁にタンク底板４を溶接することを特徴とする現場組
   立円筒状タンクのタンク底隅角部の形成方法。