特開 2024-157798 平底円筒タンクの耐震補強装置及び耐震補強方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024157798

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】平底円筒タンクの耐震補強装置及び耐震補強方法

(51)【国際特許分類】

   B65D 90/22 20060101AFI20241031BHJP

   E04G 23/02 20060101ALI20241031BHJP

   B65D 90/12 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

B65D90/22 D

E04G23/02 F

B65D90/12 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023072381

(22)【出願日】2023-04-26

(71)【出願人】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】山田 翔輝

【テーマコード（参考）】

2E176

3E170

【Ｆターム（参考）】

2E176AA15

2E176BB28

3E170AA03

3E170AB02

3E170QA05

3E170SA02

3E170SA09

3E170SA20

3E170VA17

(57)【要約】

【課題】既設のタンク内の貯蔵水を水抜きせずに、基礎ボルトを追設することなく耐震補強構造とすることができる平底円筒タンクの他の設備との干渉が少ない耐震補強装置及び耐震補強方法を提供する。
【解決手段】設置面から突出している基礎台５の上に固定された底板３と、この底板３の上に設けられた円筒状の胴体２と、からなる平底円筒タンクの耐震性を補強する装置であって、基礎台５の周囲に設けられた固定金具８と、固定金具８に固定されたストッパ１０と、胴体２を押さえる補強プレート１１と、ストッパ１０を起点として、締付により補強プレート１１を胴体２に押さえつけて固定する締具９と、を備える。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

設置面から突出している基礎台の上に固定された底板と、この底板の上に設けられた円筒状の胴体と、からなる平底円筒タンクの耐震性を補強する耐震補強装置であって、
前記基礎台の周囲に設けられた固定金具と、
前記固定金具に固定された補強金具と、
前記胴体を押さえる補強プレートと、
前記補強金具を起点として、締付により前記補強プレートを前記胴体に押さえつけて固定する締具と、を備える
耐震補強装置。

【請求項2】

請求項１に記載の耐震補強装置において、
前記固定金具を前記基礎台を取り囲むように設けた
耐震補強装置。

【請求項3】

請求項１に記載の耐震補強装置において、
前記補強金具、前記補強プレート、及び前記締具を複数備える
耐震補強装置。

【請求項4】

請求項２に記載の耐震補強装置において、
前記固定金具は、複数の部品から構成される
耐震補強装置。

【請求項5】

請求項２に記載の耐震補強装置において、
前記補強金具、前記補強プレート、及び前記締具が、前記基礎台を等間隔で取り囲むようにそれぞれ複数配置されている
耐震補強装置。

【請求項6】

請求項１に記載の耐震補強装置において、
前記締具は、締付長さを計測する目盛りを有する
耐震補強装置。

【請求項7】

請求項１に記載の耐震補強装置において、
前記補強金具は、ネジ切り穴を有し
前記締具は、前記ネジ切り穴に挿入されるボルトである
耐震補強装置。

【請求項8】

設置面から突出している基礎台の上に固定された底板と、この底板の上に設けられた円筒状の胴体と、からなる平底円筒タンクの耐震性を補強する耐震補強方法であって、
固定金具に補強金具を固定する手順と、
前記基礎台の周囲に前記補強金具が固定された前記固定金具を設置する手順と、
前記胴体を押さえる補強プレートを前記胴体の横に設置する手順と、
前記補強金具を起点として、締付により前記補強プレートを前記胴体に押さえつけて固定する手順と、を有する
耐震補強方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、原子力発電所等の敷地内に設置する非常用水源を貯蔵する平底円筒タンクの耐震補強装置及び耐震補強方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、原子力発電所内にコンクリートにて形成された基礎台上にボルトで固定された底板と、この底板上に円筒状の胴体とからなる平底円筒タンクの耐震補強装置であって、底板の外周に位置する基礎台に取り付けられた耐震補強基礎ボルトに耐震補強底板を固定し、この耐震補強底板と底板を溶接にて取付けるとともに、耐震補強底板の耐震補強ボルトと底板のボルトとが二列になるように円周上に配置した、ことが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－２０１３５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

原子力発電所等の敷地内に設置されている平底円筒タンクは、耐震設計が行われた構造となっている。

【0005】

近年、平底円筒タンクにおいては、東日本大震災を契機に地震震度の見直しによる高耐震性構造の設計及び津波対策構造の設計が要求されている。

【0006】

平底円筒タンクのうち、既に設置されているタンクの中には、高耐震性構造になっていないものがある。このようなタンクに対しては、対策補強工事が必要になる。

【0007】

平底円筒タンクの耐震補強部材に関連する従来技術としては、例えば特許文献１のような技術がある。

【0008】

原子力発電所内に設置されているタンクのうち非常用水源を貯蔵する平底円筒タンクは、タンク内貯蔵水を長期間水抜きすることができないため、タンク一式取替えが困難であった。

【0009】

また、タンク内貯蔵水を水抜きせずに溶接による補強工事を行うことは不可能であった。

【0010】

更に、既設設備の耐震補強工事を行う場合に、空いているスペースが限られる。例えば、配管との干渉の考慮も必要となるため、特許文献１のような大型の補強装置の採用は困難な場合もある。

【0011】

また、既設設備では建設時の基準で強度が設定されているため、追設によりその基準を上回る可能性があることから、特許文献１のような基礎ボルトの追設は困難である場合もある。

【0012】

そこで本発明の目的は、既設のタンク内の貯蔵水を水抜きせずに、基礎ボルトを追設することなく耐震補強構造とすることができる平底円筒タンクの他の設備との干渉が少ない耐震補強装置及び耐震補強方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、設置面から突出している基礎台の上に固定された底板と、この底板の上に設けられた円筒状の胴体と、からなる平底円筒タンクの耐震性を補強する耐震補強装置であって、前記基礎台の周囲に設けられた固定金具と、前記固定金具に固定された補強金具と、前記胴体を押さえる補強プレートと、前記補強金具を起点として、締付により前記補強プレートを前記胴体に押さえつけて固定する締具と、を備える。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、既存のタンク内の貯蔵水を水抜きせずに、基礎ボルトを追設することなく耐震補強構造とすることができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】平底円筒タンクの断面図である。

【図2】本発明の実施例に係る平底円筒タンク本体の平面図である。

【図3】図２のＢ－Ｂ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の平底円筒タンクの耐震補強装置及び耐震補強方法の実施例について図１乃至図３を用いて説明する。なお、本明細書で用いる図面において、同一のまたは対応する構成要素には同一、または類似の符号を付け、これらの構成要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。

【0017】

最初に、参考のために既設の平底円筒タンクの概要について図１を用いて説明する。図１は、平底円筒タンクの断面図である。

【0018】

図１に示すように、平底円筒タンク本体１は直径約３．３ｍ、高さ約４．２ｍの大きさとなっており、本実施例では原子力発電所で使用される冷却水の貯蔵用タンクとなっている。この平底円筒タンク本体１は胴体２部分と底板３部分とで構成されている。

【0019】

胴体２は、図１に示すように底板３上に中心軸を合わせて溶接されている。底板３は基礎台５に基礎ボルト６にて取り付けられている。

【0020】

平底円筒タンク本体１の内部には図１に示すように貯蔵水４が収納されている。この貯蔵水４は非常用水源として常に貯蔵しておく必要がある。

【0021】

底板３は図１に示すように基礎台５にあらかじめ埋設された基礎ボルト６（アンカーボルトともいう）で挿入されて固定される。基礎台５はコンクリートで構成されており、基礎台５に埋設された基礎ボルト６に底板３を挿入した後でナット７を締め付けて底板３が固定されるようになっている。

【0022】

図１において、例えば平底円筒タンク本体１に対して水平方向に地震力Ｆ１が働いたとすると、基礎ボルト６には引張応力σ１とせん断応力τ１が発生するとともに、平底円筒タンク本体１に対しては内部の貯蔵水４とともに転倒モーメントＭ１が発生することになる。

【0023】

そのため、平底円筒タンク本体１の基礎台５は引張応力σ１とせん断応力τ１によって基礎ボルト６ごと剥がれてしまう可能性がある。その状態から津波が発生した場合には平底円筒タンク本体１は浮き上がり、流されてしまうこともありうる。

【0024】

ところで、これから新たに建造される平底円筒タンク本体は、当然、耐震補強対策に基づく設計が施されることになる。しかし、既に建造された平底円筒タンク本体については上述したように、底板と耐震補強底板を溶接するなどして耐震補強工事が行われることになる。

【0025】

しかしながら、溶接する際の熱や基礎ボルトの追加の打ち込みにより、基礎台として使用している設置面１２を構成するコンクリートが劣化する可能性がある。

【0026】

また、平底円筒タンクは原子力発電機器の非常用水源であるため、タンク内から貯蔵水を長期間水抜きすることができないが、タンク内貯蔵水を水抜きすることなく溶接による胴体周囲への耐震補強部材取付けは不可能であることから、溶接とは異なる対策が必要となる。

【0027】

更に、既設設備の耐震補強工事をする場合、空いているスペースが限られており、配管との干渉の考慮も必要となるため、可能な限りスペースを占有しないコンパクトな装置が好まれる。

【0028】

このように、既に稼働中の平底円筒タンク本体に対する耐震補強工事には制約があった。

【0029】

そこで、本発明者らはタンク内の貯蔵水を抜くことなく、簡単に耐震補強工事を行うことが可能な地震対策を種々検討した結果、以下のような耐震補強装置及び耐震補強方法を発想した。

【0030】

以下、本発明の一実施例を図２及び図３を用いて説明する。図２は本発明の実施例に係る平底円筒タンク本体の平面図、図３は図２のＢ－Ｂ線断面図である。

【0031】

なお、平底円筒タンクは、底板３と胴体２との間に円筒状の板材であるスカートがあるものを含むが、本実施例ではスカートがないタンクを例に説明する。

【0032】

図２及び図３に示すように、実施例の耐震補強装置は、設置面１２から突出している基礎台５の上に固定された底板３と、この底板３の上に設けられた円筒状の胴体２と、からなる平底円筒タンクの耐震性を補強するための装置であって、基礎台５の周囲に設けられた固定金具８と、固定金具８に固定された計４個のストッパ１０と、胴体２を押さえる計４枚の補強プレート１１と、ストッパ１０を起点として、締付により補強プレート１１を胴体２に押さえつけて固定する計４個の締具９と、を備えている。

【0033】

固定金具８は、平底円筒タンク本体１が据え付けられた基礎台５の周囲を囲うよう取り付けられている。この固定金具８は締具９を支えるストッパ１０を固定するために用いられ、平底円筒タンク本体１に対する周方向の高さは一定で、基礎台５を取り囲むように全周巻きとなっている。また、固定金具８は、好適には周方向に分割された複数のパーツから構成されており、ボルトとナットなどにより複数の固定金具８が周方向で連結される構造となっている。なお、基礎台５の周囲を囲うリング状の形状であってもよい。

【0034】

ストッパ１０は、固定金具８の上端に例えば溶接にて取り付けられており、ボルトなどからなる締具９を受けるネジ切り加工された貫通孔を有している。

【0035】

締具９は、上述のようにストッパ１０の貫通孔に挿入されるボルトなどで構成され、締付長さを計測する目盛りを有している。この締具９の頭とは反対側の先端が補強プレート１１と接触し、補強プレート１１を胴体２側へ押圧する。

【0036】

本実施例の耐震補強装置では、平底円筒タンク本体１の胴体２を、補強プレート１１を介して締具９により転倒モーメントを抑制する構造である。

【0037】

そのため、好適には、ストッパ１０、補強プレート１１、及び締具９は、基礎台５を等間隔で取り囲むようにそれぞれ複数配置されていることが望ましい。例えば図２に示すように、９０度間隔で計４個設けることができる。

【0038】

補強プレート１１の鉛直方向高さ方向の長さは、平底円筒タンク本体１内側の非常用水の量や、設置主体がどの程度耐震性を求めるかによって決まるため、一義には決まらない。

【0039】

補強プレート１１の周方向の数は、全周方向に設けることが望ましいが、その場合は補強プレート１１や固定金具８等が大掛かりになることから、その重量が増すため、少なくとも周方向で１個、より好適には２個以上であることが望ましい。

【0040】

締具９が補強プレート１１を押す位置についても補強プレート１１の中央部分が望ましいが、その場合、固定金具８の鉛直方向の高さが必要となり大掛かりとなるため、どの程度の耐震性を要求されるかに応じて適宜決定することができる。

【0041】

なお、ストッパ１０、補強プレート１１、及び締具９を同数だけ複数備える場合について説明したが、周方向に長さのある補強プレートを、固定金具８に固定されたストッパ１０を起点に複数の締具９で周方向外側から押圧するなど、同数である必要はない。

【0042】

図３に示すように、水平方向地震力Ｆ２が働いた場合、胴体２には転倒モーメントＭ２が作用する。この場合、本発明の補強プレート１１に転倒防止モーメントｍが生じ、胴体２に作用する転倒モーメントＭ（＝Ｍ２－ｍ）は小さくなる。このように、補強プレート１１が胴体２を支持することで、水平方向地震力Ｆ２により、転倒モーメントＭを低減することができる。

【0043】

また、補強プレート１１による胴体２への転倒モーメントＭを低減させることができることから、基礎ボルト６に生じる引張応力σ２及びせん断応力τ２を従来の構造に比べて低減させることができる。

【0044】

次に、本実施例に係る耐震補強方法について説明する。

【0045】

本実施例による耐震補強方法では、まず、固定金具８を複数個に分割し、ストッパ１０を上端側に固定する。

【0046】

その後、現場まで輸送し、既存の平底円筒タンク本体１の基礎台５の周囲にストッパ１０が固定された固定金具８を取り付ける。

【0047】

その後に、胴体２を押さえる１枚以上の補強プレート１１を胴体２の横に設置し、ストッパ１０を起点として、締具９を治具により締付方向に回すことで補強プレート１１を胴体２に押さえつけて固定する。

【0048】

次に、本実施例の効果について説明する。

【0049】

上述した本実施例の耐震補強装置は、設置面１２から突出している基礎台５の上に固定された底板３と、この底板３の上に設けられた円筒状の胴体２と、からなる平底円筒タンクの耐震性を補強する装置であって、基礎台５の周囲に設けられた固定金具８と、固定金具８に固定されたストッパ１０と、胴体２を押さえる補強プレート１１と、ストッパ１０を起点として、締付により補強プレート１１を胴体２に押さえつけて固定する締具９と、を備える。

【0050】

このような装置及び方法によって、タンク内の貯蔵水を水抜きせずに、基礎ボルト６を追設することなく、水平方向地震力Ｆ２が平底円筒タンク本体１に働いた場合において、その荷重を受け持つ基礎ボルト６の耐震性の向上を図ることができる。そのうえ、耐震補強装置の設置時の専有面積を少なくできるため、干渉物への影響が少なくできる、との効果も奏する。

【0051】

また、固定金具８を基礎台５を取り囲むように設けたため、既設設備に対しての追加の溶接が必要でなくなり、既設設備の変形・破壊等の懸念事項を考慮しなくて済む、との効果が得られる。

【0052】

更に、ストッパ１０、補強プレート１１、及び締具９を複数備えることで、周方向で均等に平底円筒タンク本体１の胴体２を押圧するための構造を容易に実現することができる。

【0053】

また、固定金具８は、複数の部品から構成されることにより簡易な構造で基礎台５を取り囲むことができる。

【0054】

更に、ストッパ１０、補強プレート１１、及び締具９が、基礎台５を等間隔で取り囲むようにそれぞれ複数配置されていることで、周方向で均等に平底円筒タンク本体１の胴体２を押圧することができ、水平方向地震力Ｆ２をより均等に受ける耐震補強装置及び方法とすることができる。

【0055】

また、締具９は、締付長さを計測する目盛りを有することや、ストッパ１０は、ネジ切り穴を有し、締具９は、ネジ切り穴に挿入されるボルトであることにより、平底円筒タンク本体１の胴体２を押圧するための押圧力を周方向で簡易に均等に調整することができる。

【0056】

＜その他＞
なお、本発明は上記の実施例に限られず、種々の変形、応用が可能なものである。上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。

【符号の説明】

【0057】

１…平底円筒タンク本体
２…胴体
３…底板
４…貯蔵水
５…基礎台
６…基礎ボルト
７…ナット
８…固定金具
９…締具
１０…ストッパ（補強金具）
１１…補強プレート
１２…設置面

【図1】

【図2】

【図3】