雨水タンク用アルミニウムドーム屋根：荷重ケースとガスケットの範囲
作成日 02.05
雨水タンク用アルミニウムドーム屋根：荷重ケースとガスケット範囲
雨水タンク用のアルミニウムドーム屋根は、タンクシェルに支持される剛性閉止構造であり、シェルはAPI 650、ドームはAWWA D108に準拠し、風荷重および雪荷重はADM 2015およびASCE 7-10に基づいています。この屋根は、回収水への落ち葉、鳥の糞や死骸、日光の混入を防ぎ、開放水面からの蒸発損失を低減し、処理システムに負荷を与えるファーストフラッシュ汚染を除去します。ドームはボルト締めガスケット接合部で取り付けられており、タンク内部への進入のために取り外すことができます。アルミニウムは水位部の湿乾帯で安定しているため、内部コーティングは不要であり、タンクは大気圧機器のままです。
回収した雨水は、できるだけ安価な容器に貯められ、最小限の処理を経て、プロセス用水、灌漑用水、または飲用供給源として利用されることが期待されている。問題はほとんどタンクにあるのではなく、最初の嵐から誰かが水を満たそうと決める日までの間に、開放された上部から入り込む葉、小枝、鳥の糞、そして日光の一年分にある。開放屋根はまた水を温め、表面に藻類を繁殖させ、寒冷地域では平らな蓋の上に降り積もる雪は、誰も雪かきを計画していなかった負荷となる。雨水タンク上のアルミニウムドーム屋根は、容器の清掃が必要になったときに取り外し可能な構造でありながら、これらすべてを閉じ込める。
ドームが水に対して実際に変えるもの
密閉された上部は、処理が行われる前に水を保護します。屋根に降る雨は、集水域からの初期フラッシュ負荷を運びます。すなわち、ほこり、鳥の残留物、葉の断片、そして雨樋の上に溜まったあらゆるものです。それをタンクに通すと、貯留量はその年の最も汚れた水で満たされ、下流のろ過や消毒は、そのために設計されていなかった負担を負うことになります。ドームはその物質を屋根の上や初期フラッシュダイバーターの中に留め、日光を貯留部に入れないことで表面の藻類が養分を得にくくし、暑い気候では開放水面からの蒸発損失を減らします。その結果、貯留水はプロセスが求める仕様に近づき、薬品の使用量と逆洗サイクルが少なくなります。
なぜアルミニウムで、なぜ内部コーティングが不要なのか
喫水線は故障領域であり、アルミニウムはそれをまったく気にしない。開放型の水タンクにはすべて、通常レベルすぐ上の、湿った空気が凝縮し、飛沫によって表面が永久に湿ったままになる帯域がある。炭素鋼ではその帯域が最初のピンホールが現れる場所であるが、アルミニウムではそれは単なる使用状態にすぎない。なぜなら、この合金は薄く安定した酸化皮膜を保持しており、完全な状態を保つために被膜を必要としないからである。ドーム内部にコーティングを施すことは、最終的にひび割れて清浄な水を保持することだけを目的とした容器内に剥離する可能性のある材料を追加することになる。したがって、正しい仕様は裸のアルミニウムであり、塗装面ではなく、ボルト締結部とガスケットに注意を払うことである。
荷重ケースと、フレームのサイズ決定に必要なデータ
軽量ドームは、それ自体の重量よりも浮力によって支配される。アルミニウム製ドームセクションは意図的に薄く作られているため、固定荷重が部材サイズを決定することはほとんどない。それを決定するのは、設計突風時の負圧、そしてスプリングラインに沿って、また頂部に堆積する吹き溜まり雪荷重である。一般に使用される参考文献は、ドーム屋根についてはAWWA D108、それが載るタンク殻についてはAPI 650であり、風と雪はADM 2015およびASCE 7-10から取得する。敷地の基本風速、露出区分、地上積雪荷重、重要度係数を示さずに見積もられた屋根は推測に過ぎず、風ゾーン一つ分軽い周囲アンカレッジは典型的な初期破壊である。農場や産業用地の雨水タンクの場合、ドームは予想される最高水位より上に位置し、ベントと継手が水没しないようにしなければならない。
継手、ベント、タンクへのアクセス
ボルト締結式アタッチメントは、屋根を実用的なものにする要素です。ドームはシェル上部にガスケット付きのボルト継手を介して取り付けられており、水と接触する部分にはEPDMを使用しています。そのため、タンクを空にして検査や清掃を行う際には、アセンブリ全体のボルトを外して持ち上げて取り外し、新しいガスケットで再取り付けすることができます。ベントは、液位の変化や水の冷却・加温に伴って空気空間が呼吸できるようにするものであり、タンクが密閉されているかのようにサイズを決めては決してなりません。なぜなら、タンクは大気圧または低ゲージ圧の機器だからです。実用的な検査リストは4項目です：全周にわたるガスケットの状態、締結具の締め付け、ベントおよびアクセスハッチの作動、そして嵐の後の外皮です。
ドーム下のタンクの選定
屋根材は決定済みです。タンク材は水質と用途によって決まります。灌漑、冷却補給水、または一般的な庭園用途に使用される回収雨水の場合、溶融エナメル表面を持つガラス融着鋼タンクが一般的で経済的な選択肢です。エナメル層は0.25～0.45 mmで、820～930 °Cで鋼に融着され、3,450 N/cm²以上の定格を持ち、0.8 µm Ra以下の平滑さであるため、ぬめりが付着しにくく、洗い流しやすく、飲料水が対象となる場合はNSF/ANSI 61およびWRASに準拠しています。回収水が暗色である場合、金属屋根由来の酸性である場合、または沿岸集水域由来の塩化物が多い場合は、シェルを再検討してください。316Lステンレスや別のコーティング系統が適切である可能性があります。なぜなら、ドームは表面を保護しますが、内部の液体化学には何も対処しないからです。
技術仕様
パラメータ | 標準値 / 範囲 | 備考 |
ドーム規格 | AWWA D108 | ドーム屋根参照 |
胴板参照 | API 650 | ドームを支持するタンク |
風荷重および積雪荷重 | ADM 2015 / ASCE 7-10 | 浮き上がりとドリフトがフレームを支配する |
ドーム材質 | アルミニウム | 湿乾帯で安定、コーティング不要 |
取り付け | ガスケット付きボルト締結継手 | 水接触部にEPDM、点検入口用に取り外し可能 |
タンク圧力クラス | 大気圧／低ゲージ圧 | 圧力境界ではない |
外殻オプション | GFSホーローまたは304 / 316Lステンレス | 水質化学および用途に応じて選定 |
ホーロー層 | 0.25～0.45 mm、820～930 °Cで融着 | Ra 0.8 µm未満、洗浄が容易 |
スパークテスト | 1500 V DC | エナメルが使用されている箇所のプレートごとのホリデーチェック |
設計寿命 | ≥ 30年 | 通常運転時のタンク用 |
実務における雨水屋根の指定
6つの項目が、大まかな屋根のアイデアを引用可能なパッケージに変えます。タンク直径とストレートシェル高さがドームスパンを決定します。サイトの基本風速、露出区分、地盤積雪荷重、重要度係数がフレームを決定します。通常運転水位と最低ドローダウンが、水面に対するドームスプリングラインの位置を決定します。意図する用途 — 灌漑、冷却補給水、または飲用 — が、ガスケットおよびあらゆる貫通部にNSF/ANSI 61またはWRAS準拠が必要かどうかを決定します。集水材料は、ファーストフラッシュをタンクの後ではなく前に分流する必要があるかどうかを示します。そしてアクセス要件は、歩廊、ハッチ、またはマンホールが屋根のスコープに含まれるべきかどうかを示します。
プロジェクト事例
プロジェクト | 場所 | 製品 | 容量 | 範囲 |
飲料水貯蔵 | マレーシア | GFSタンク | 20,380 m³ | 飲料水用供給 |
飲料水貯蔵 | インドネシア | GFSタンク | 21,099 m³（直径約42.04 m × 高さ15.2 m） | 飲料用としての供給 |
大口径ボルト締め水タンク | ナミビア | GFSタンク | 44,900 m³ | 供給および監督 |
用水タンク | マレーシア | ステンレス鋼タンク | 815 m³ | 上水道用ステンレスタンク供給 |
消防用水貯蔵、双子タンク | 中国、四川省 | GFSタンク | 8,930 m³（2基、直径約19.87 m × 高さ14.4 m） | 供給および現場組立 |
センターエナメルエンジニアリング能力
センターエナメル（石家荘正中科技有限公司）は、2008年からボルト締め貯蔵タンクの設計と製造を行っています。中国初のガラス融着鋼（GFS）タンクメーカーとして、同社は約200件のエナメル関連特許を保有し、年間約30万枚のエナメルコーティング鋼板を生産し、30,000件以上の設置プロジェクトを完了し、100カ国以上にタンクを供給しています。生産能力を向上させるために新たに150,000 m²の生産拠点が追加され、単一タンクは最大60,000 m³まで供給可能です。製造はISO 9001およびISO 45001に基づいて行われ、製品認証にはNSF/ANSI 61、WRAS、FDA、LFGB、CE（EN 1090）、ISO 28765、FM、BSCI、EUROCODEが含まれ、用途に応じてAWWA D103-09、AWWA C550、NFPAを参考に設計されています。
回収水および雨水貯留において、これは溶融エナメルGFSタンクおよび304および316Lステンレスタンクを対象とし、AWWA D108およびAPI 650に準拠したアルミニウムドームルーフパッケージとともに、ADM 2015およびASCE 7-10による風荷重および雪荷重に対応して納入されます。これは、雨水タンク用のアルミニウムドームルーフが指定される場合とまったく同様です。
よくある質問
Q1: 雨水タンクのドームルーフは、それを密閉または加圧しますか？
A1: いいえ。タンクは大気圧または低ゲージ圧機器のままで、液位と温度の変化に応じて呼吸用のベントがあります。ドームは耐候性の閉鎖であり、圧力境界ではありません。
Q2: ドームは回収水の水質を実際にどのように改善しますか？
A2: 落ち葉や小枝、鳥の debris が貯水槽に入るのを防ぎ、シーズン最初の流入水をそのまま貯水槽に送り込むのではなく、表面への日光を遮って藻類の発生を抑え、蒸発による損失を減らします。その結果、下流の処理はより軽い負荷とより少ない逆洗で運用できます。
Q3: なぜドームにコーティングを施さないのですか？
A3: アルミニウムは喫水線より上の湿乾帯では保護なしでも安定しているため、コーティングを施しても、最終的にひび割れて清浄な水槽内に粒子を落とす表面が増えるだけで、何の利点もありません。
Q4: ドームとタンクにはどの規格が使用されていますか？
A4: ドーム屋根にはAWWA D108、シェルにはAPI 650を使用し、風荷重と雪荷重はADM 2015およびASCE 7-10に基づいています。設計突風時の浮き上がりは、通常、ドーム自体の重量よりもフレームを支配します。
Q5: 清掃のために屋根を取り外すことはできますか？
A5: はい。ドームはボルト接合とガスケットで取り付けられているため、タンクを空にして清掃する際にボルトを外して取り外し、新しいガスケット材で再取り付けできます。これが、雨水タンクにおいてボルト式ドームが溶接式カバーより優れている理由です。
Q6: アルミニウムドームの下に設置すべきタンク材料は何ですか？
A6: それは水質によります。灌漑や冷却補給水用の一般的な雨水には、滑らかな表面を持つ溶融琺瑯GFSタンクが適しています。金属屋根からの暗色または酸性の水、あるいは塩化物を含む沿岸集水域の水には、代わりに316Lステンレス鋼が適する場合があります。
Q7: 年次屋根検査には何が含まれますか？
A7: 周囲のガスケットの状態、接合部全体のファスナーの締まり具合、ベントおよびアクセスハッチの自由な動作、悪天候後のドーム表皮の確認です。また、タンク基礎が沈下してシェル上部を歪めるほどになっていないことも確認してください。
ドームは雨水タンクにおいて、処理施設に届く前の水を保護し、貯蔵部への日光やゴミの侵入を防ぎ、コーティング鋼屋根を破壊する湿乾帯に耐えることで、その価値を発揮します。そのエンジニアリングは二つの点に集約されます。すなわち、突風による揚力と吹き溜まり雪がフレームを決定する荷重ケースと、メンテナンスの全範囲を占めるボルト締めガスケット接合部です。タンクの材質は集水域の水質化学と用途に基づいて選定し、配置は大気圧式に保ちましょう。そうすれば、屋根はそれが供給するポンプよりも長持ちします。
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タンクの直径と高さ、集水材料および初期雨水がすでに分流されているかどうか、意図する水の用途、現場の基本風速と積雪荷重、通常運転水位をお知らせください。ドーム荷重チェック、付属品およびベントの詳細、ガスケットの推奨、屋根の完全な図面および仕様ファイルをお返しします。エンジニアリングをまず入手でき、義務は一切伴いません。
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