JP7296730B2 - タンクの防水及び保持構造 - Google Patents

Description

本発明は、沿岸地域などに設けられたタンクを水害時にタンクの底部と基台の間に水の浸入を防ぐためのタンクの防水及び保持構造に関する。

港などの沿岸地域には、漁船などの船舶に燃料を補給するためのオイルタンク、ガスタンクが設けられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

例えば、漁船に燃料を補給するためのオイルタンクは、屋外に設置され、コンクリート製で環状の防油堤の内部に設けられたコンクリート製の基台等の上に設置されている。

この種のタンクは、鋼製で、円筒状の胴部の上側開口をリリーフ弁や開閉口を備えた蓋部で閉塞し、下側開口を底板部で閉塞して密閉可能に形成されている。また、タンクの下端部の外周には、外面から径方向外側に突出し、周方向に延びる環状のフランジが設けられ、このフランジには、周方向に所定の間隔をあけて複数のボルト挿通孔が貫通形成されている。

そして、上記のように構成した円筒型のタンクは、コンクリート製の基台に定着するアンカーボルトをフランジのボルト挿通孔に挿通しナットを締結することによって、基台上に固定して設置されている。

特開２０１７－１４９４４９号公報 特開２０１５－２２７１８２号公報

一方、東日本大震災では、沿岸地域に設置された多くのタンクが津波によって流され、タンクから石油、重油等の可燃性の液体が漏洩し、火災、汚染を招いたことが確認、報告されている。

また、漁港近くの屋外に設けられ、漁船に燃料を補給するための小型のタンクが数多く津波の影響で流されたことが確認されている。

東日本大震災では、満液のタンクも津波の影響で流され、内容液が漏洩し、何らかの要因で着火して火災を引き起こしたことが確認されている。流されたタンクが衝突して建物などの構造物に損傷を与えた可能性もある。

また、漁船に燃料を補給するための小型のタンクの多くは、津波の波力による衝撃ではなく、水に浸かり浮力が作用したことによって基台から引き抜け、漂流したことが確認、報告されている。さらに、タンクの底部と基台の間に水が浸入したことによってタンクに大きな浮力が作用し、基台からの脱落を誘発したと考えられている。

したがって、水害等によりタンクが水に浸った場合であっても、タンクが基台から脱落、漂流することを防止できる手法が強く望まれている。また、タンクは、津波が発生する前に発生する地震の振動による傾きや、水に浸かった際に水が浸入することにより発生する浮力による浮き上りにも耐えうることも強く望まれている。

本発明は、上記事情に鑑み、タンクに傾きが発生した場合や、水害等によりタンクが水に浸った場合であっても、タンクの基台からの浮上、脱落、漂流を比較的簡便に防止できるタンクの防水及び保持構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明のタンクの防水及び保持構造は、水害時に水に浸かり得る地域において、基台の設置面に載置されたタンクの底部と基台の間に対して、前記タンクが水に浸かった場合に水の浸入を防止し、前記タンクに浮力を発生させないとともに、シート状のＦＲＰ繊維材の接着力により、前記タンクが前記基台より脱落、漂流を防止するための構造であって、前記ＦＲＰ繊維材は、前記タンクの側面下部から前記基台まで連続的に被覆接着され、前記タンクと前記基台との間が防水され、前記ＦＲＰ繊維材は、前記タンクの側面下部を覆うように形成されると共に前記タンクの側面に接着され前記タンクの側面を保持する第１保持部と、前記第１保持部の下端部に連続して形成されると共に前記タンクの下端部の外周から径方向外側に突出して周方向に延びる環状のフランジの上方に空間を形成する第２保持部と、前記第２保持部に連続して形成され、前記基台の側面及び上面を覆うように接着されて形成されると共に前記基台の側面及び上面を保持する第３保持部とを備え、前記ＦＲＰ繊維材は、地震の揺れや津波、水害の波力により前記タンクが傾いたときの前記タンクおよび前記基台に追従し、前記ＦＲＰ繊維材の保持部同士の取り付け角度が変わるように変形可能に設けられ、前記空間内には、前記フランジの上面と前記第２保持部の下面との間に挟持されるように配置された弾性部材を備えることを特徴とするタンクの防水及び保持構造である。

本発明のタンクの防水及び保持構造においては、タンク保持部がタンクの側面から基台の側面まで形成されているため、水害によってタンクが水に浸かった場合であってもタンクの底部と基台の間に水が浸入することがなく、これに起因した大きな浮力が発生することを防止できる。このように本発明のタンクの防水及び保持構造では、弾性部材やＦＲＰ繊維材が変形可能な保持構造によりタンクに過大な応力が発生せず、地震や津波・水害の変形に対して追従し、保持することが可能となる。

また、本発明は、第２保持部に形成された空間内に弾性部材が設けられており、タンクが傾いた際にタンクの下端に設けられたフランジと第２保持部とに弾性部材が押圧されて弾性変形することにより、タンク保持部に対して面的に力を分散し、タンク保持部に局所的な力が加わることを防止することができる。

また、本発明は、タンクをアンカーボルトではなく、第１保持部で面的に保持することで、地震や津波などによって大きな外力が作用した際にタンクに局所的な破壊が生じることを防止できる。

よって、本発明のタンクの防水及び保持構造によれば、地震の際に生じるタンクに傾きが生じた場合や、津波や高潮、台風、豪雨、ダムや堤防の決壊、越流など、あらゆる水害に伴って水に浸かり得る地域（沿岸地域など）に設置されたタンクが、水害時に水に浸った場合であっても、このタンクが基台から浮上、脱落し漂流することを防止できる。

本発明の一実施形態に係るタンクの防水及び保持構造を示す図である。 保持構造の一部を拡大した図である。 タンクに傾きが生じた状態を示す図である。

以下、図１から図４を参照し、本発明の一実施形態に係るタンクの防水及び保持構造について説明する。

本実施形態のタンクの防水及び保持構造は、津波や高潮、台風、豪雨、ダムや堤防の決壊、越流など、あらゆる水害に伴って水に浸かり得る地域（沿岸地域など）に設置されたタンクを対象とし、水害時に水に浸った場合であってもタンクが浮上し、流されることを防止すると共に、タンクの傾きに対しても耐えうるための構造に関するものである。

具体的に、本実施形態のタンク１は、図１に示すように、例えば、漁船などの船舶に燃料を補給するための円筒型のオイルタンクである。タンク１は、例えば、鋼製で、円筒状の胴部１ａの上側開口をリリーフ弁や開閉口を備えた蓋部１ｂで閉塞し、下側開口を底板部１ｃで閉塞して密閉可能に形成されている。また、タンク１の下端部の外周には、外面から径方向外側に突出し、周方向に延びる環状のフランジ１ｄが設けられ、コンクリート製の基台６の載置面上に設置されている。タンク１は、既設のものであってもよいし、新設のものであってもよい。基台６は、例えば、円柱形に形成されている。基台６は、矩形柱状に形成されていてもよく、他の形状であってもよい。

一方、本実施形態のタンクの防水及び保持構造Ｒは、図１及び図２に示されるように、ＦＲＰ（Fiber-Reinforced Plastics：繊維材と樹脂材の複合材料、繊維強化プラスチック）で一体に形成されたタンク保持部Ａと弾性体で形成された弾性部材Ｄとを備える。タンク保持部Ａは、タンク１の側面１ｅから基台６の設置面（上面６ｂ）を経て側面６ａまで連続的に被覆接着されている。これにより、タンク保持部Ａは、タンク１を基台６に対して保持する。タンク保持部Ａは、例えば、タンク１の胴部１ａを保持する第１保持部Ａ１を備える。

第１保持部Ａ１は、胴部１ａの下部において側面１ｅの周方向に沿って延在すると共に、側面１ｅを覆うように円筒状に形成されている。第１保持部Ａ１は、後述のように胴部１ａの下部の側面１ｅに接着されており、タンク１の下部を保持している。第１保持部Ａ１の下端部に連続して第２保持部Ａ２が形成されている。

第２保持部Ａ２は、例えば、第１保持部Ａ１の下端部の周囲に延在し、タンク１の軸線Ｏ１に対して径方向の外方に向かって突出した円環状の頂部Ａ２Ｔと、頂部Ａ２Ｔの周端部から下方に垂下して延在する側面部Ａ２Ｓとを備える。頂部Ａ２Ｔの内径は、フランジ１ｄよりも大きくなるように形成されている。側面部Ａ２Ｓの内径もフランジ１ｄよりも大きくなるように形成されている。これにより、第２保持部Ａ２の内部には、フランジ１ｄの上方に円環状の空間Ｓが形成されている。第２保持部Ａ２の下端部に連続して第３保持部Ａ３が形成されている。

第３保持部Ａ３は、例えば、第２保持部Ａ２の側面部Ａ２Ｓの下端部の周囲に延在し、タンク１の軸線Ｏ１に対して径方向の外方に向かって突出した円環状の頂部Ａ３Ｔと、頂部Ａ３Ｔの周端部から下方に垂下して延在する側面部Ａ３Ｓとを備える。円環状の頂部Ａ３Ｔは、後述のように基台６の上面６ｂに接着されている。第３保持部Ａ３は、基台６の側面６ａの上方において周方向に沿って延在すると共に、側面６ａを覆うように円筒状に形成されている。第３保持部Ａ３は、後述のように基台６の側面６ａの上部に接着されており、基台６の上部を保持している。

第２保持部Ａ２内の空間Ｓ内において、例えば、円環状に形成された弾性部材Ｄが設けられている。弾性部材Ｄは、フランジ１ｄの上面と第２保持部Ａ２の頂部Ａ２Ｔの下面との間挟持されるように設けられている。弾性部材Ｄは、例えば、ゴム、ウレタンスポンジ等の弾性体により形成されている。弾性部材Ｄは、必ずしも一体に形成されていなくてもよい。弾性部材Ｄは、フランジ１ｄ上において周方向に等間隔で配置された複数の弾性体により形成されていてもよい。

次に、タンクの防水及び保持構造Ｒの施工について説明する。上述のようにタンク保持部Ａは、ＦＲＰにより一体成型される。ＦＲＰは、繊維材を接着対象領域に貼り付けた後、樹脂材を繊維材に含侵させ、樹脂材が硬化することで部材を所望の形状に形成するものである。

ＦＲＰの繊維材としては、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等が用いられる。上記材料に限らず、ＦＲＰに適用可能であれば他の繊維材を用いてもよい。

また、繊維方向を一方向に揃えてシート状に形成、あるいは、例えば繊維方向を一方向と一方向に直交する他方向に向け、繊維を織り込んでシート状に形成したものなどが好適な繊維材として挙げられる。なお、繊維材の繊維の種類、繊維方向等は必ずしも限定しなくてもよい。また、タンク保持部Ａは、ＦＲＰだけでなく、他の素材が組み合わされた複合材料が用いられてもよい。

ＦＲＰの樹脂材としては、接着部分の不陸修正、表面処理、下塗り、繊維材への含浸、仕上げ等にそれぞれ適した樹脂材を適宜選択的に用いればよい。例えば、下塗り、繊維材への含浸等には、所望の接着強度、含浸性能等を発現、具備するエポキシ樹脂やアクリル樹脂など、仕上げ材には、所望の耐候性、見栄えの確保が可能なウレタン樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。なお、ＦＲＰの樹脂材においても特に限定を必要としない。

まず、基台６の上面６ｂに設置されたタンク１のフランジ１ｄ上に弾性部材Ｄが載置される。その後、タンク１の側面１ｅ、基台６の上面６ｂ、側面６ａが適宜不陸修正され、下地処理されたのち、下塗り、繊維シートの含浸接着が行われる。このとき、タンク１の側面１ｅ、弾性部材Ｄの露出面、基台６の上面６ｂ、基台６の側面６ａに連続して繊維材が貼り付けられる。

そして、タンク１の側面１ｅ、弾性部材Ｄの露出面、フランジ１ｄの端部、基台６の上面６ｂ、基台６の側面６ａの繊維方向が上下方向を向くように、タンク１の側面１ｅの接着対象領域Ｖ１と弾性部材Ｄの露出面及びフランジ１ｄの端部の接着対象領域Ｖ２と基台６の上面６ｂと基台６の側面６ａの接着対象領域Ｖ３とに連続的に一層目の繊維シート（第一の繊維シート）８が貼設される。また、タンク１の上下方向に延びる軸線Ｏ１周りの周方向に連続的に一層目の繊維シート８が並ぶように、複数の一層目の繊維シート８が上記と同様に連続的にタンク１の周方向全体に接着される。

ここで、弾性部材Ｄは、後述のようにフランジ１ｄと共に移動し、また変形するので、弾性部材Ｄの露出面及びフランジ１ｄの端部の接着対象領域Ｖ２においては、繊維シート８は接着されなくてもよく、樹脂材の含侵だけでよい。従って、弾性部材Ｄの露出面及びフランジ１ｄの端部には、離型剤が塗布されてもよい。

なお、タンク１の側面１ｅ、フランジ１ｄの端部、基台６の上面６ｂ、側面６ａを適宜不陸修正、表面処理としては、例えば、ケレン作業、高圧洗浄、角部のＲ仕上げ、パテ塗りなどが挙げられる。上記手段は、繊維シート８の接着性確保の観点から必要に応じて選択的に実施される。

次に、一層目の繊維シート８の上に繊維方向を周方向（横方向）に向けて二層目の繊維シート（第二の繊維シート）９が貼設される。このとき、二層目の繊維シート９は、一層目の繊維シート８の接着対象領域Ｖ１～Ｖ３に連続的に巻回される。一層目の繊維シート８のタンク側の接着対象領域Ｖ１と基台側の接着対象領域Ｖ３とをそれぞれタンク１との間に挟み込んで拘束するようにそれぞれ個別に貼設される。これに加えて、一層目の繊維シート８の弾性部材Ｄの露出面上及びフランジ１ｄの端部の接着対象領域Ｖ２にも二層目の繊維シート９がさらに別途貼設される。

なお、二層目の繊維シート９の上に、さらに繊維方向を上下方向や周方向に向けて繊維シートを積層し、繊維シートが多重で貼設されてもよい。

また、タンク１の側面１ｅに繊維シート８、９を接着するタンク１側の接着対象領域Ｖ１は、特に限定を必要としないが、例えば、象足座屈、提灯座屈、ダイヤモンド座屈など、地震などの外力がタンク１に作用したときに生じ得るタンク座屈の位置（タンク座屈発生予想位置）を考慮し、この座屈位置が補強されて座屈耐力が向上するように設置範囲が設定されることが望ましい。すなわち、地震などの外力によるタンク１の損傷が抑止／防止されるようにタンク１側の接着対象領域Ｖ１が設定されることが望ましい。

また、タンク保持部Ａは、予め上下方向に分割されて形成された部材を接着対象領域に接着し、分割部分を塞いで補強するようにＦＲＰが施工されてもよい。また、この分割部分を塞ぐように予め形成された部材を接着するようにしてもよい。予め部材を形成する場合、接着対象領域を三次元スキャナー等で計測して型を作成してもよい。

また、第１保持部Ａ１の端部とタンク１の側面１ｅとの間及び第２保持部Ａ２の端部と基台６の側面６ａとの間には、シール材が充填され、タンク保持部Ａの水密性が確保される。

最後に、タンク保持部Ａの表面の仕上げ塗装が行われる。この時、仕上げ塗装は、弾性部材Ｄの劣化を防止するために紫外線を遮断する塗料が用いられてもよい。また、仕上げ塗装の代わりにタンク保持部Ａの表面をフィルムなどの被覆材で覆ってもよい。上記工程により、本実施形態のタンク１の保持構造Ｒが完成する。なお、必ずしも仕上げ塗装を行わなくてもよい。

次に、タンク１が動いた際の保持構造Ｒの状態について説明する。

図３に示されるように、タンク１に地震などにより外力が加わって傾いた場合、底板部１ｃが基台６の上面６ｂから上方に離間する。この時、第１保持部Ａ１は、タンク１を保持すると共に、第３保持部Ａ３は、基台６を保持する。この状態において、第２保持部Ａ２は、第１保持部Ａ１と第３保持部Ａ３とに引張されて、頂部Ａ２Ｔと側面部Ａ２Ｓとの取り付け角度が広がるように変形する。

そして、第２保持部Ａ２内の空間Ｓにおいて、弾性部材Ｄはフランジ１ｄの上面と第２保持部Ａ２の頂部Ａ２Ｔの下面とに押圧されて潰れるように弾性変形する。弾性変形した弾性部材Ｄは、タンク１の変位により生じた力を第２保持部Ａ２の頂部Ａ２Ｔに対して面的に応力分散する。これにより、タンク保持部Ａに局所的に力が加わり破損することを防止する。

地震が発生した後、津波が押し寄せた際、上記のように構成した本実施形態のタンク１の保持構造Ｒにおいては、ＦＲＰ（繊維シート８、９）がタンク１の側面１ｅから基台６の側面６ａまで貼設され、且つタンク１及び基台６の周方向に連続して環状に貼設されているため、水害によってタンク１が水に浸かった場合であってもタンク１の底板部１ｃと基台６の間に水が浸入することがなく、これに起因した大きな浮力が発生することを防止できる。更に上記のように、地震が発生した際のタンク保持部Ａの破損が防止されているため、タンク１の底板部１ｃと基台６の間に水が浸入することがない。

また、接着対象領域の少なくとも一層目の繊維シート８がその繊維方向を上下方向に向けてタンク１の側面１ｅから基台６の側面６ａまで貼設されているため、タンク１に地震時や水害時に外力が作用した場合であっても、繊維方向を上下方向に向けて配設された繊維シート８の強靭な引張耐力を有効に利用し、タンク１を効果的に保持することが可能になる。

さらに、繊維方向を上下方向に向けてタンク１の側面１ｅから基台６の側面６ａまで貼設された繊維シート８のタンク側接着部３と基台側面接着部７がそれぞれ、タンク１や基台６を連続的に巻き回して貼設された二層目の繊維シート９で挟持されて拘束されているため、タンク１に大きな外力が作用してもタンク１や基台６から繊維シート８、９が剥離することを効果的に抑止／防止できる。

また、タンク１をアンカーボルトではなく、ＦＲＰによって支持することで、点ではなく面で支持することが可能になり、地震や津波などによって大きな外力が作用した際にタンク１に局所的な破壊が生じることを防止できる。

さらに、繊維シート８の接着対象領域Ｖ１を、少なくともタンク１の座屈発生予測位置を含むように設定することによって、効果的にタンク１を補強することができ、地震などが発生した際にタンク１の座屈、損傷を第１保持部Ａ１によって防止することが可能になる。

よって、本実施形態のタンクの防水及び保持構造Ｒによれば、タンク１に傾きが生じてもタンク１を確実に保持することができる。また、タンクの防水及び保持構造Ｒによれば、弾性部材Ｄによりタンク保持部Ａに局所的な力が加わることを防止してタンク保持部Ａが破損することを防止すると共に、タンク１に生じる振動を減衰することができる。

また、タンクの防水及び保持構造Ｒによれば、津波や高潮、台風、豪雨、ダムや堤防の決壊、越流など、あらゆる水害に伴って水に浸かり得る地域（沿岸地域など）に設置されたタンク１が、水害時に水に浸った場合であっても、タンク１の変位によるタンク保持部Ａの破損が防止されると共に、タンク１が基台６から脱落し漂流することが防止される。

さらに、本実施形態のタンクの防水及び保持構造Ｒにおいては、溶接などの火花が発生する機器を使用することなくタンク１に設けることができるため、漁港などの沿岸地域に多数設けられているオイルタンクやガスタンクなどに対しても好適に採用することができる。

以上、本発明に係るタンクの防水及び保持構造の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、タンク保持部Ａと基台６とが剥離するのを防止するために適宜アンカーボルト及びナット等を用いて締結する補強が施されてもよい。

また、基台６の側面６aと上面６ｂとが公差する角部が滑らかに連続する曲面で形成されていてもよい。または、繊維シート８、９を施工する際に基台６の側面６aと上面６ｂとが公差する角部を削り取るか、基台６にコンクリートを補充して角部が曲面になるように形成してもよい。これにより、第３保持部Ａ３の側面部Ａ３Ｓと頂部Ａ３Ｔとが交差する角部が曲面になるように形成されていてもよい。これにより、タンク１が傾いて、第３保持部Ａ３が変形した際に第３保持部Ａ３の破損を防止して水の侵入を防止するようにしてもよい。同様に、第２保持部Ａ２の頂部Ａ２Ｔと側面部Ａ２Ｓとが交差する角部や、第２保持部Ａ２と第３保持部Ａ３とが接続される隅部が曲面になるように形成されていてもよい。

１ タンク
１ａ 胴部
１ｂ 蓋部
１ｃ 底板部
１ｄ フランジ
１ｅ 側面
６ 基台
６ａ 側面
６ｂ 上面
８ 一層目の繊維シート（第一の繊維シート）
９ 二層目の繊維シート（第二の繊維シート）
Ａ タンク保持部
Ａ１ 第１保持部
Ａ２ 第２保持部
Ａ３ 第３保持部
Ｄ 弾性部材
Ｏ１ 軸線
Ｒ タンクの防水及び保持構造
Ｖ１～Ｖ３ 接着対象領域

Claims (1)

1. 水害時に水に浸かり得る地域において、基台の設置面に載置されたタンクの底部と基台の間に対して、前記タンクが水に浸かった場合に水の浸入を防止し、前記タンクに浮力を発生させないとともに、シート状のＦＲＰ繊維材の接着力により、前記タンクが前記基台より脱落、漂流を防止するための構造であって、
   前記ＦＲＰ繊維材は、前記タンクの側面下部から前記基台まで連続的に被覆接着され、前記タンクと前記基台との間が防水され、
   前記ＦＲＰ繊維材は、
   前記タンクの側面下部を覆うように形成されると共に前記タンクの側面に接着され前記タンクの側面を保持する第１保持部と、前記第１保持部の下端部に連続して形成されると共に前記タンクの下端部の外周から径方向外側に突出して周方向に延びる環状のフランジの上方に空間を形成する第２保持部と、前記第２保持部に連続して形成され、前記基台の側面及び上面を覆うように接着されて形成されると共に前記基台の側面及び上面を保持する第３保持部とを備え、
   前記ＦＲＰ繊維材は、地震の揺れや津波、水害の波力により前記タンクが傾いたときの前記タンクおよび前記基台に追従し、前記ＦＲＰ繊維材の保持部同士の取り付け角度が変わるように変形可能に設けられ、
   前記空間内には、前記フランジの上面と前記第２保持部の下面との間に挟持されるように配置された弾性部材を備えることを特徴とするタンクの防水及び保持構造。

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