8. ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ ПОД РЕЗЕРВУАРЫ НА НЕФТЕБАЗАХ (1973 год)

8. ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ ПОД РЕЗЕРВУАРЫ НА НЕФТЕБАЗАХ (1973 год)

Фундаментом называется часть сооружения, передающая нагрузку от веса сооружения на основание.

Основанием называется толща грунта, находящаяся ниже подошвы фундамента и воспринимающая давление, передаваемое фундаментом.

Грунты, находящиеся в условиях их природного залегания, являются естественными основаниями сооружений, а грунты, предварительно уплотненные или укрепленные другими способами, искусственными основаниями.

Крупноблочные, песчаные и глинистые грунты состоят из отдельных минеральных частиц (скелета грунта), между которыми имеются промежутки — поры, заполненные водой, воздухом или цементирующим веществом. Твердые частицы грунта имеют различную величину (от нескольких сантиметров до тысячных долей миллиметра) и различную форму (кубовидную, призмовидную или пластинчатую). Физические и механические свойства грунтов зависят от свойств составных частей и от их взаимодействия.

Плотность р — отношение массы частиц грунта, высушенных до полной потери влаги, к объему, занимаемому этими частицами.

Угол естественного откоса — наибольшее значение угла, который с горизонтальной плоскостью образует поверхность грунта, отсыпанного без толчков и сотрясении. Угол естественного откоса (угол внутреннего трения грунта) характеризует сопротивление грунта сдвигу.

Сжимаемость грунтов.

где а — коэффициент уплотнения грунта в данном интервале изменения нагрузки. На начальном прямом участке компрессионной кривой можно принять, что деформация прямо пропорциональна нагрузке, следовательно, относительное укорочение элемента грунта можно вычислить, пользуясь известными формулами обобщенного закона Гука.

Нормальные фундаменты под резервуары

Фундаменты под резервуары являются наиболее ответственной частью всего сооружения, так как принимают на себя гидростатическое давление нефтепродукта в резервуаре, что позволяет резко уменьшить толщину листов днища. Неправильно спроектированный фундамент может быть причиной неравномерной осадки резервуара, вследствие чего в корпусе и днище появляются трещины, а в некоторых случаях происходит полное его разрушение. Площадки, на которых возводятся резервуары, следует выбирать так, чтобы давление на грунт р было бы меньше допускаемого Рдоп

Р = рgH,

где Н — высота резервуара; р — плотность самого тяжелого нефтепродукта.

Нормальные фундаменты строят из крупнозернистых материалов (песка, гальки, гравия, щебня и других), которые передают давление на большую площадь и дают небольшую равномерную осадку. Они выгодно отличаются от монолитных фундаментов тем, что благодаря отсутствию связанности между отдельными частями крупнозернистых материалов обладают эластичностью и перераспределяют усилия, передающиеся грунту при неравномерной осадке, локализуя тем самым ее вредное влияние на резервуар. Поэтому такие фундаменты незаменимы, когда резервуар строится на насыпных грунтах, насыщенных водой. В этом случае в первый момент времени нагрузка от резервуара будет целиком передаваться на грунтовую воду, заключающуюся в порах грунта. Напор грунтовых вод увеличится и начнется фильтрация воды из-под дна резервуара по направлению к свободной поверхности земли. Токи фильтрации будут иметь вид, показанный на

рис. 3.36, а. Наибольший напор грунтовых вод будет в точке 0. Затем величина напора будет падать вдоль линии фильтрации до нуля на поверхности земли за пределами основания резервуара. Таким образом, под резервуаром возникает гидродинамическое давление на грунтовый скелет, стремящееся выдавить грунт

на поверхность. Ввиду малой сопротивляемости грунтового скелета сдвигу при значительных нагрузках может произойти разрушение основания вследствие размыва грунта. В таких случаях наличие под резервуаром подушки из крупнозернистых материалов изменяет направление токов фильтрации, так как подушка не оказывает существенного сопротивления фильтрации грунтовой воды (рис. 3.36, б). Размыва грунта при этом не происходит, потому что дренирующая воду подушка предохраняет целостность грунта в течение всего процесса фильтрации. Нормальный фундамент под резервуары (рис. 3.37, а) состоит из грунтовой подсыпки, подушки из крупнозернистых материалов и гидроизолирующего слоя. Грунтовая подсыпка производится после срезки и удаления растительного слоя толщиной 15—30 см. Для грунтовой подсыпки лучше использовать щебенистые, гравийные и песчаные грунты. Допускаются глинистые и суглинистые грунты влажностью не более 15%. На макропористых грунтах для подсыпки лучше использовать суглинистые грунты естественной влажности (без дренирующих примесей).

Подсыпку желательно выполнять из однородных грунтов горизонтальными слоями толщиной 15—20 см с тщательным послойным уплотнением. Толщина слоя подсыпки 0,5—2,0 м.

Рис. 3.36. Токи фильтрации в грунте.

Рис. 3.37. Нормальный фундамент для вертикального стального резервуара.

Подушку фундамента устраивают толщиной 20—25 см из зернистых материалов. Максимальный поперечник частиц не должен превышать 10% от толщины подушки. Радиус подушки на 0,7 м больше радиуса резервуара. Поскольку наибольший напор грунтовых под наблюдается под центром днища резервуара, верхнюю полость подушки целесообразно делать с уклоном от центра основания. Высота конуса в центре 0,015R. Конус также разгружает днище от термических напряжений и позволяет полнее удалять из резервуара подтоварную воду. Подушка укладывается с откосами 1 : 1,5, поверх нее из крупнозернистых материалов устраивают гидроизолирующий слой толщиной 80—100 мм (на макропористых грунтах толщина слоя должна быть увеличена в 2—2,5 раза). Гидроизолируйщий слой предохраняет металл днища от коррозии под действием грунтовых вод, а макропористые осадочные грунты от увлажнения в случае утечки воды через днище резервуара. Гидроизолирующий слой изготовляют путем тщательного перемешивания супесчаного грунта (90% объема смеси) с вяжущим веществом (10%) — жидкие битумы, каменноугольные дегти, полугудроны и мазуты. Супесчаный грунт должен быть влажностью не более 3% и иметь следующий гранулометрический состав: 60—85% по объему песка размером песчинок 0,1—2 мм, 15—40% песчаных пылевидных и глинистых частиц размером менее 0,1 мм. Гидроизолирующий слой следует укладывать без подогрева, равномерно по всей поверхности подушки с уклоном от центра к краям при последующем уплотнении дорожными катками.

Готовый фундамент должен иметь вокруг резервуара бровку шириной
0,7 м и откосы с уклоном 1 : 1,5 и 1 : 2, замощенные булыжником или бетонными плитами. Для отвода вод вокруг основания устраивается кювет с уклоном

i = 0,005 к приемнику ливневой канализации. Для резервуаров объемом 10 000 м8 и более при проектировании фундамента необходимо предусматривать бетонное кольцо шириною 1 м и высотой 0,2 м (рис. 3.37, б).

Расчет осадки резервуаров

Расчет предполагаемой полной осадки резервуара производится на основе следующих положений.

1. Принимается, что осадка происходит только после дополнительной нагрузки от веса резервуара сверх расчетного сопротивления от собственного веса лежащих выше слоев.

2. Считается, что осадка происходит только за счет деформации грунта в пределах некоторой толщи ограниченной мощности (активная зона), начинающейся от начальной плоскости приложения нагрузки. Нижняя граница сжимаемой толщи принимается па той глубине от подошвы фундамента, на которой дополнительное давление составляет 20% от расчетного сопротивления на глубине заложения грунта.

3. Распределение давлении в грунте от веса резервуара принимается по формуле, полученной на основе рассмотрения грунта как упругого тела

1 1 Для железобетонных резервуаров необходимо учитывать еще и вес железобетона.

Осадка резервуара, расположенного на грунте, подстилаемом скальным основанием

Такая схема осадки является частным случаем вышеизложенной задачи и считается приближенной, так как по этой схеме осадка происходит лишь вследствие уплотнения слоя, расположенного над скальным основанием (рис. 3.38).

содержание .. 15 16 17 18 ..