Монтаж фундамента под резервуары
Резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов являются достаточно большими сооружениями, поэтому перед их монтажом в обязательном порядке закладывается фундамент. Само сооружение всегда необходимо проектировать параллельно с фундаментом под него. Вес резервуара является очень большим, поэтому под ним может уплотняться и продавливаться грунт, что неизбежно приводит к деформации самого резервуара. Чтобы избежать таких неприятных последствий под резервуар необходимо устанавливать фундамент. Основания под резервуары бывают двух видов: естественные и искусственные. Сегодня мы расскажем вам об их особенностях и монтаже.
Естественные основания под резервуары
Естественные основания – это грунты, которые находятся непосредственно под самим фундаментом. Важно знать, что для естественного основания пригодны только те грунты, которые соответствуют заявленным характеристикам и отвечают требованиям прочности для того или иного резервуара. Грунты должны обладать достаточным сопротивлением, чтобы их проседание и деформация не превышали допустимых норм.
Чтобы сооружение, которое планируется возвести на объекте, нормально функционировало, не деформировалось и не проседало, естественные основания должны обладать следующими характеристиками:
- сжимаемость грунта должна быть не только малой, но и равномерной, чтобы обеспечить ровную осадку;
- грунт не должен растворяться и размываться под действием сточных вод и атмосферных явлений.
Когда резервуар уже установлен и эксплуатируется компанией, происходит постепенная осадка естественного основания. Если во время этого процесса нагрузка на фундамент неравномерна, то грунт проседает по-разному, что может привести к разрушению резервуара, потере прочностных характеристик или устойчивости. Все это может привести к возникновению аварийной ситуации и дополнительным финансовым тратам, что подтверждает необходимо проведения точных расчетов.
Если в процессе измерений рабочие получают недопустимые данные, то в том случае они переходят к искусственному основанию или к тому, чтобы расширить площадь воздействия резервуара на грунт, тем самым, уменьшая удельный вес конструкции.
Для того, чтобы сделать всю конструкцию наиболее надежной, могут использоваться также естественные основания с подсыпкой. Можно сказать, что эта мера является переходным состоянием между естественным и искусственным основанием. Такая подсыпка необходима для выполнения следующих функций:
- распределение давления сооружения на основание;
- осуществления дренажа дна;
- обеспечение защиты дна резервуара от коррозии.
В качестве подсыпки могут быть использованы следующие материалы: песок, гравий, щебень и смеси этих компонентов.
Как известно, металл подвержен коррозии при контакте с землей. Поэтому во избежание разрушения и деформации емкости необходимо использовать антикоррозийную защиту. В случае с фундаментом из естественных материалов в качестве такой защиты могут выступать различные вяжущие на основе продуктов нефтяной промышленности или другие материалы, обладающие гидрофобными свойствами. Высота подсыпки, как правило, составляет от 20 сантиметров до 2,5 метров, в зависимости от характеристик грунта, на котором устанавливается сооружение.
Поверхность грунта или подсыпки, на который будет установлен резервуар, делают с уклоном от центра к краям, чтобы обеспечить наиболее равномерную осадку конструкции и не допустить деформаций. Практика строительства вертикальных резервуаров для хранения больших объем нефти и нефтепродуктов показывает, что осадка таких конструкций может достигать двух метров. В этом случае подъем центральной части естественного фундамента может стать ключевым фактором для длительного срока службы всей конструкции.
Бывают ситуации, когда на месте возведения резервуара на небольшой глубине залегают слабые или пучинистые грунты. В этом случае необходимо более тщательно уплотнение грунта. Если финансовые затраты на подсыпку и выравнивание становятся слишком высокими, используется искусственное основание, как более устойчивое и дешевое.
Искусственные основания
К таким основаниям можно отнести следующие.
- Грунты, которые упрочняются искусственными способами. Это может быть изменение химического состава почвы, а также вбивание свай из песка или бетон.
- Фундаменты, передающие нагрузку на более прочные грунты, которые залегают на глубине. Как правило, в этих целях используются сваи или заглубленные фундаменты. Выбор должен исходить из затрат на производство и дальнейшую эксплуатацию таких сооружений.
- Индивидуальные проекты фундаментов, которым вообще нет числа. Как правило, их разрабатывают в исключительных случаях, чтобы делать конструкцию максимально прочной и при этом сэкономить значительную часть финансовых средств компании.
Если на месте установки сооружения имеют место слабые грунты, то рабочие укрепляю грунт и устраняют его негативные свойства в отношении строительства. Этот процесс может осуществляться при помощи полной или частичной замены слабого грунта более прочным, а также при помощи возведения свайных фундаментов или песчаных подушек, компенсирующих просадку.
В случае возведения таких сооружений на илистом, биогенном или глинистом грунте происходит полная замена грунта песком, гравием, щебнем или их смесью, а также обустройство свай, опирающихся на более прочные грунты, залегающие на глубине. Важно помнить о том, что существуют места, где актуальны карстовые полости. В этом случае эти полости либо заполняются, либо строительство резервуара на этом месте не допускается вовсе, так как это может привести к потере оборудования и ценного продукта.
При выборе основания под резервуар необходимо исходить из его индивидуальных характеристик, а также из свойств грунта, где планируется возведение. Только так можно добиться высокой надежности конструкции.
Источник
10. Основания и фундаменты
10.1. Основные положения
10.1.1. Проектирование основания и фундаментов под резервуар должно выполняться специализированной проектной организацией с учетом положений ГОСТ Р 52910-2008, СНиП 2.02.01-83*, СНиП 2.02.03-85; СНиП 2.02.04-88; СНиП II-7-87 и дополнительных требований настоящего Стандарта.
10.1.2. Материалы инженерно-геологических и гидрологических изысканий площадки строительства должны содержать следующие сведения о грунтах и грунтовых водах:
— литологические колонки под пятно резервуара, количество, глубина и расположение которых должны обеспечить построение достоверных разрезов вдоль контурной окружности основания и по ее диаметрам;
— физико-механические характеристики грунтов, представленных в литологических колонках (удельный вес γ, угол внутреннего трения φ, сцепление С, модуль деформации Е, коэффициент пористости ε);
— расчетный уровень грунтовых вод с прогнозом гидрологического режима на ближайшие 20 лет для резервуаров объемом до 10000 м 3 и на 50 лет для резервуаров объемом более 10000 м 3 .
Кроме того, если сжимаемая толща представлена слабыми грунтами (модуль деформации менее 10 МПа), то для каждой грунтовой разности должны быть приведены значения коэффициента фильтрации.
Для величин физико-механических характеристик грунтов должны приводиться однозначные расчетные значения.
При проектировании фундаментов резервуаров в сложных инженерно-геологических условиях инженерные изыскания должны выполняться специализированными организациями и содержать данные для выбора типа оснований и фундаментов с учетом возможного изменения (в процессе строительства и эксплуатации) инженерно-геологических и гидрологических условий площадки строительства.
10.1.3. Расчет основания по деформациям предусматривает определение расчетных значений величин, характеризующих абсолютные и относительные перемещения фундаментных конструкций и элементов стальной оболочки резервуара с целью их ограничения, обеспечивающего нормальную эксплуатацию резервуара и его долговечность.
10.1.4. Расчет осадок основания резервуара следует выполнять, как правило, с использованием расчетной схемы основания в виде линейно-деформируемой среды: полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи или слоя конечной толщины.
В случае, если расчетные значения деформаций основания превышают предельные значения, следует выполнить расчет осадок с учетом совместной работы оболочки резервуара и основания, рассматривая расчетную схему основания, характеризуемую коэффициентами жесткости, в качестве которых принимаются отношения давления на основание к его расчетным осадкам в различных точках поверхности согласно рекомендациям СНиП 2.01.09.
Расчет системы «резервуар-основание» может быть выполнен также с использованием существующих вычислительных комплексов по определению осадок фундаментов с учетом взаимодействия основания и оболочки резервуара.
10.1.5. Проектная высота расположения днища резервуара определяется технологическим заданием, однако, эта высота должна превышать максимальный уровень окружающей спланированной поверхности земли минимум на 0.5 м, а после достижения основанием расчетных осадок высота днища над уровнем окружающей земли должна быть не менее 0,15 м.
10.1.6. В проекте КМ должно быть представлено задание для проектирования основания и фундаментов под резервуар, включающее расчетные реактивные усилия (нагрузки), передаваемые от корпуса резервуара на его фундамент, а также величины допустимых деформаций основания.
10.2. Расчет нагрузок на основание и фундамент резервуара
10.2.1. Реактивные усилия, передаваемые с корпуса на основание и фундамент резервуара, определяются в зависимости от конструктивных, технологических, климатических, сейсмических нагрузок и их сочетаний, приведенных в таблице П.4.6 Приложения П.4.
10.2.2. В состав нагрузок, передаваемых по контуру стенки резервуара на его фундамент, входят нагрузки двух типов.
Нагрузки первого типа, обеспечивающие осесимметричное распределение усилий по контуру стенки, включают:
— вес резервуара с учетом оборудования и теплоизоляции, за вычетом центральной части днища;
— избыточное давление и разрежение в газовом пространстве резервуара.
Нагрузка второго типа возникает от ветрового воздействия на корпус резервуара и создает кососимметричное распределение усилий по контуру стенки.
Ветровая нагрузка вызывает появление опрокидывающего момента, вычисляемого относительно точки, расположенной на оси симметрии опорного контура стенки с подветренной стороны резервуара. Нагрузки первого типа создают момент, препятствующий опрокидыванию резервуара.
10.2.3. Перечень необходимых расчетов включает:
— определение нагрузок на центральную часть днища в условиях эксплуатации, гидро- пневмоиспытаний и при сейсмическом воздействии;
— расчет максимальных и минимальных нагрузок по контуру стенки в условиях эксплуатации и при сейсмическом воздействии;
— проверку на отрыв окраек днища от фундамента при действии внутреннего избыточного давления на пустой резервуар;
— проверку на опрокидывание пустого резервуара путем сравнения опрокидывающего момента и момента от удерживающих сил;
— проверку резервуара с продуктом на опрокидывание в условиях землетрясения;
— расчет анкеров, если происходит отрыв окраек днища от фундамента при действии внутреннего давления на пустой резервуар;
— расчет анкеров, если устойчивость пустого резервуара от опрокидывания не обеспечена;
— расчет анкеров, если устойчивость резервуара с продуктом от опрокидывания при землетрясении не обеспечена.
Расчет нагрузок на основание и фундамент резервуара при землетрясении приведен в п. 9.6.6.
10.2.4. Опрокидывающий момент, действующий на резервуар в результате ветрового воздействия, вычисляется по формуле:
10.2.5. Расчетная погонная нагрузка по контуру стенки характеризуется максимальным и минимальным значениями, соответствующими диаметрально противоположным участкам фундамента (рис. 10.1). Максимальная и минимальная нагрузки определяются соответственно, как сумма и разность максимальных нагрузок первого и второго типа (с учетом знаков). Расчетная нагрузка по контуру стенки в основании резервуара определяется по формулам:
Рис. 10.1. Нагрузки на фундамент, передаваемые по контуру стенки резервуара
10.2.6. Расчетная вертикальная нагрузка на фундамент резервуара, соответствующая 1-му расчетному сочетанию нагрузок (таблица П. 4.6 Приложения П.4), составляет:
10.2.7. Если теплоизоляция, или вакуум, или снеговая нагрузка отсутствуют, формула 10.2.6 должна быть приведена в соответствие с полученным сочетанием нагрузок.
10.2.8. Коэффициент fs назначается согласно указаниям п. 9.2.3.1.7.
10.2.9. Нагрузки на центральную часть днища определяются исходя из величины внутреннего избыточного давления, максимального проектного уровня налива и плотности продукта (эксплуатация) или воды (гидро- пневмоиспытания). Эту нагрузку следует определять по формулам:
pf = γn[0,001g(ρH + ρstbc) + 1,2p],
Pfg = γn[0,001g(ρgH0g + ρstbc) + 1,25p].
10.2.10. Требования по установке анкеров
10.2.10.1. Анкеровка корпуса резервуара требуется если:
— происходит отрыв окраек днища от фундамента при действии внутреннего избыточного давления;
— момент от сил, вызванных ветровым воздействием, превышает момент от вертикальных удерживающих сил, действующих на пустой резервуар.
10.2.10.2. В случаях, указанных в п. 10.2.10.1, стенка резервуара прикрепляется к фундаменту анкерными устройствами, шаг установки и размеры которых определяются расчетом.
10.2.10.3. Требуется установка анкеров, если выполняются следующие неравенства, соответствующие условиям п. 10.2.10.1:
Qmin 3 и не менее 1,0 для резервуаров объемом свыше 3000 м 3 . Толщина железобетонного кольца принимается не менее 0,3 м. При строительстве резервуаров в сейсмических районах наличие кольцевого железобетонного фундамента является обязательным. Ширина кольца должна быть не менее 1.5 м, а толщина не менее 0,4 м.
Рис. 10.4. Сплошная железобетонная плита
10.3.4. Фундамент в виде сплошной железобетонной плиты рекомендуется для резервуаров диаметром не более 15 м на немерзлых грунтах, для всех резервуаров на мерзлых грунтах, а также для всех резервуаров при хранении в них этилированных бензинов, реактивного топлива или иных ядовитых продуктов. Для обнаружения возможных протечек продукта железобетонная плита должна иметь уклон не менее 1 % от центра к периметру, а также радиально расположенные дренажные канавки.
© 2007–2021 «ГК «Газовик». Все права защищены.
Использование материалов сайта без разрешения владельца запрещено и будет преследоваться по закону.
Источник