RU2393300C2 - Способы сооружения основания и днища крупного резервуара и их устройства - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области строительства, в частности к сооружению оснований и крупных резервуаров для хранения жидкого аммиака, нефтепродуктов, газа и т.п. Техническим результатом при использовании изобретения является существенное увеличение несущей способности основания при предлагаемой выпуклой форме днища резервуара в точно установленной упругой или еще безопасной «первой критической» фазе их контактного взаимодействия, что гарантирует безопасность их взаимодействия в более широком диапазоне внешней нагрузки. Указанный технический результат достигается тем, что способ сооружения основания и днища крупного резервуара состоит в определении удельного сцепления - с, угла φ внутреннего трения, µ_о - коэффициента Пуассона, Е_о - модуля общей деформации, у - объемной массы грунтового основания в условиях упругого сжимающего и еще безопасного «первого критического» давления под днищем резервуара, после чего основание углубляют и уплотняют путем получения сферической, горизонтальной цилиндрической или горизонтальной цилиндрической, завершающейся полусферической, опорных поверхностей с радиусом окружности сферической или шириной цилиндрической выемки, в которой устанавливают резервуар с днищем соответствующей выпуклой формы. 4 н.п. ф-лы, 11 ил.

Description

Изобретения относятся к области строительства, конкретно к сооружению оснований и крупных резервуаров для хранения жидкого аммиака, нефтепродуктов, газа и т.п.

Известен способ сооружения основания и днища крупного резервуара для хранения жидкого аммиака, заключающийся в том, что на подготовленное однородное горизонтальное грунтовое основание с модулем Е_о=30 МПа и достаточной несущей способностью и устойчивостью устанавливают плоским дном вертикальный цилиндрический резервуар, вес стенок и днища которого принимают незначительным, а среднее давление которого в наполненном состоянии на грунт составляет р_сф.=кS, где к - коэффициент пропорциональности («постели»), зависящий от физических свойств грунта, S - прогиб днища резервуара или осадка грунта под его центром [1].

Недостаток известного способа сооружения основания и днища крупного резервуара заключается в несовершенстве используемой для их расчета гипотезы Винклера (местных упругих деформаций) по сравнению со схемой «однородного полупространства» или схемой «сжимаемого слоя», при которых расчетные осадки гибкого круглого днища резервуара наилучшим образом приближаются к действительным под центром резервуара, но не на его краях. Таким образом, современные расчетные схемы и гипотезы работы плоских оснований под горизонтальным гибким днищем крупного резервуара несовершенны, в результате -напряженное состояние основания под плоским днищем резервуара неравномерно (со значительными пиками напряжений на краях днища), а само днище резервуара находится в перенапряженном (ближе к краям) состоянии, близком в наполненном состоянии к аварийному.

Технологический результат по способу сооружения основания и днища крупного резервуара, заключающемуся в том, что определяют физико-механические характеристики основания: удельное сцепление - с, угол φ внутреннего трения, µ_о - коэффициент Пуассона, Е_о - модуль общей деформации, γ - объемную массу в условиях сжимающего эксплуатационного упругого давления р_ср.=р_упр. и еще безопасного «первого критического» давления р_ср.=p^кр.I для подготовленного основания, взаимодействующего с днищем резервуара, достигается тем, что основание углубляют при трамбовании и уплотняют путем получения сферической, горизонтальной цилиндрической или горизонтальной цилиндрической, завершающейся полусферической, опорных поверхностей с радиусом окружности r сферической или шириной в цилиндрической выемки, в которые устанавливают резервуар с днищем соответствующей выпуклой формы с радиусом сферы

или цилиндра

где

- угол сектора упругого полуконтакта выпуклой поверхности резервуара с грунтовым основанием,

- давление структурной прочности основания на растяжение,

- давление в грунте под центром выпуклой опорной поверхности резервуара в «критическом» состоянии,

- на торфяной залежи ненарушенного сложения,

- угол сектора полуконтакта поверхности резервуара с грунтовым основанием при «первом критическом» давлении,

- для торфяной залежи при глубине максимального погружения цилиндра в упругое основание

или сферы

, где для торфа максимально упругое уплотняющее давление

и при глубине погружения цилиндра в основание при «первом критическом» давлении

или сферы

где «первое критическое» давление на грунтовое основание

для торфа -

Известен способ сооружения искусственного на вечномерзлом основании и днище крупного двухконтурного резервуара цилиндрической вертикальной формы с основной и защитной стенками при температуре хранимого продукта t=+50°C на северном участке Большеземельной тундры с отметками естественной поверхности от 1,4 м до 5,0 м, сложенной многолетнемерзлыми грунтами (t_o=-0,5°…-2,8°С), находящимися с поверхности на глубину 3…11 м в твердомерзлом и пластичномерзлом состоянии и подстилаемыми немерзлыми грунтами, по которому под днищем резервуаров устанавливают теплоизоляцию с термостабилизаторами круглогодичного действия для обеспечения мерзлого состояния природных грунтов верхнего несущего слоя основания в период строительства и эксплуатации резервуара, причем после планировки горизонтального дна котлована на 20…30 см ниже расположения испарителей термостабилизаторов отсыпают песчаную подушку до уровня отметок термостабилизаторов теплоносителем в виде хладона R22, в зимнее время года искусственное основание резервуара охлаждают с помощью воздушного теплообменника, летом - компрессорного холодильного агрегата с датчиком температуры, который устанавливают в центральной части испарителя, испаритель укладывают на спланированное под углом 1° к горизонту грунтовое основание, термостабилизаторы вакуумируют и заправляют хладагентами, а затем осуществляют обратную засыпку искусственного основания с послойным трамбованием виброплитами до проектной плотности, работу двух контуров системы термостабилизаторов контролируют термометрические скважины с термопередатчиками, далее устраивают верхний слой планировочной насыпи искусственного основания толщиной 20 см, который трамбуют катком, после чего ровным слоем монтируют теплоизоляционные пенополистирольные плиты так, чтобы швы вышеукладываемых плит не совпадали с нижними, поверх теплоизоляционного слоя плит устанавливают песчаную подушку, на которую монтируют кольцевой фундамент под стенки резервуара в виде железобетонных дорожных плит, связанных по швам сухой цементно-песчаной смесью, а на кольцевом фундаменте монтируют вертикальный цилиндрический двухконтурный резервуар [2].

Существенным недостатком способа сооружения оснований и днища двухконтурного резервуара на многолетнемерзлом грунтовом основании при хорошем обеспечении искусственным основанием термоизоляции от днища резервуара является его низкая несущая способность в фазе упругого и «первого критического» контактного взаимодействия, обеспечивающего сохранность днища и боковых стенок внутреннего контура резервуара от перенапряжений в наполненном состоянии.

Технологический результат по способу сооружения основания и днища крупного резервуара, заключающемуся в сооружении на вечномерзлом искусственного основания и днища крупного резервуара с основной и защитной стенками при температуре хранения продукта t=+50°C, установке под днищем резервуара теплоизоляции с термоизоляторами круглогодичного действия для обеспечения мерзлого состояния природных грунтов верхнего несущего слоя основания в период строительства и эксплуатации резервуара, причем после планировки горизонтального дна котлована на 20…30 см ниже расположения отметок термостабилизаторов с теплоносителем в виде хладона R22, в зимнее время года искусственное основание резервуара охлаждают воздушным теплообменником, летом - с помощью компрессорного холодильного агрегата с датчиком температуры, который устанавливают в центральной части испарителя, испаритель укладывают на спланированное под углом 1° к горизонту грунтовое основание, термостабилизаторы вакуумируют и заправляют хладагентами, а затем осуществляют обратную засыпку основания с последующим трамбованием виброплитами до проектной плотности, работу двух контуров термостабилизаторов контролируют термометрические скважины с термопередатчиками, далее устанавливают верхний слой планировочной насыпи искусственного основания толщиной 20 см, который трамбуют катком, после чего монтируют теплоизоляционные пенополистирольные плиты так, чтобы соприкасающиеся швы вышележащих плит не совпадали с нижними, поверх теплоизоляционных плит устанавливают песчаную подушку, на которую монтируют кольцевой фундамент под стенки резервуара в виде железобетонных дорожных плит, связанных по швам сухой цементно-песчаной смесью, а на кольцевом фундаменте монтируют вертикальный цилиндрический двухконтурный резервуар, достигается тем, что теплоизоляционные плиты прочно склеивают между собой и с песчаной подушкой выкладывают с центральной сферической, горизонтальной цилиндрической или горизонтальной цилиндрической, заканчивающейся полусферическими, выемками радиусом контактной поверхности сферы r_сф. или шириной контактной поверхности цилиндра в, в которые укладывают резервуар внутреннего контура с днищем соответствующей выпуклой формы с радиусом сферы

или цилиндра R_ц.=(в/2)/sinψ_п., где

- угол сектора упругого полуконтакта выпуклой поверхности внутреннего контура резервуара с теплоизоляционным слоем склеенных между собой плит искусственного основания, характеризующимся удельным сцеплением - с_п., углом φ_п. внутреннего трения, давлением структурной прочности на растяжение

«критическим» давлением под центром выпуклой опорной поверхности резервуара

при этом глубина выемки в теплоизоляционных плитах под цилиндрическим днищем внутреннего контура крупного резервуара в упругом состоянии составляет

а под сферой -

где

- давление в плитах под центром выпуклой опорной поверхности резервуара в «критическом» состоянии.

Известно устройство основания и днища крупного резервуара, состоящее из плоского гибкого круглого днища вертикального цилиндрического резервуара, вес стенок и днища которого принимается незначительным, установленного на сгоризонтированном грунтовом основании с местной просадкой днища S при среднем давлении р_ср.=кS, где к - коэффициент пропорциональности («постели») [1].

Недостатком известного устройства основания и днища крупного резервуара является сильный прогиб центра днища по радиусу сферы, по величине превосходящего радиус упругого взаимодействия днища резервуара с грунтовым основанием, в результате чего эпюра напряжений контактного взаимодействия днища с основанием становится неравномерной с максимумом в центральной части и перенапряжением на отрыв днища от вертикальных стенок цилиндрической поверхности. Существующий расчет грунтового основания по гипотезе Винклера (местных упругих деформаций), а также по более совершенным методам «однородного полупространства» или «сжимаемого слоя» весьма несовершенен.

Технический результат по устройству основания и днища крупного резервуара, состоящему из грунтового или торфяного основания с углом φ внутреннего трения, удельным сцеплением - с, плотностью сложения γ, модулем общей деформации Е_о, коэффициентом Пуассона µ_о в условиях сжимающего эксплуатационного упругого давления р_ср.=р_yпр. и еще безопасного «первого критического» давления р_ср.=р^кр.I для подготовленного основания, взаимодействующего с основанием гибкого днища резервуара, достигается тем, что основание выполнено углубленным по сферической, горизонтальной цилиндрической или горизонтальной цилиндрической, завершающейся полусферической, опорным поверхностям с радиусом окружности r сферической или шириной в цилиндрической выемки, в которой устанавливают днище соответствующей выпуклой формы резервуара с радиусом сферы

или цилиндра

где

- угол сектора упругого полуконтакта выпуклой поверхности резервуара с грунтовым основанием,

- давление структурной прочности основания на растяжение,

- давление в грунте под центром выпуклой опорной поверхности резервуара в «критическом» состоянии,

- на торфяной залежи ненарушенного сложения,

- угол сектора полуконтакта поверхности резервуара с грунтовым основанием при «первом критическом» давлении,

- для торфяной залежи при глубине максимального погружения цилиндра в упругое основание

или сферы

, где для торфа максимально упругое уплотняющее давление

и при глубине погружения цилиндра в основание при «первом критическом» давлении

или сферы

где «первое критическое» давление на грунтовое основание

для торфа -

Известно устройство искусственного на вечномерзлом основании с днищем крупного двухконтурного резервуара цилиндрической вертикальной формы с основной и защитной стенками при температуре хранения продукта t=+50°C на северном участке Большеземельной тундры с отметками естественной поверхности от 1,4 м до 5,0 м, сложенной многолетнемерзлыми грунтами (t_o=-0,5°…-2,8°С), находящимися с поверхности на глубину 3…11 м в твердомерзлом и пластичномерзлом состоянии и подстилаемыми немерзлыми грунтами, в котором под днищем резервуара установлена теплоизоляция с термостабилизаторами круглогодичного действия для обеспечения мерзлого состояния природных грунтов верхнего несущего слоя основания в период строительства и эксплуатации резервуара, причем на горизонтально спланированном дне котлована на 20…30 см ниже расположения испарителей термостабилизаторов отсыпана песчаная подушка до уровня отметок термостабилизаторов с теплоносителем в виде хладона R22, в искусственном основании размещен воздушный теплообменник с компрессорным холодильным агрегатом, снабженным датчиком температуры в центральной части испарителя, уложенного на спланированное под углом 1° к горизонту грунтовое основание, холодильные агрегаты связаны с вакуумными термостабилизаторами, заправленными хладагентами, а искусственное основание выполнено с обратной засыпкой с послойным трамбованием до проектной плотности, двухконтурная система термостабилизаторов оснащена термометрическими скважинами с термопередатчиками, а на утрамбованном верхнем слое планировочной насыпи искусственного основания толщиной 20 см установлены теплоизоляционные пенополистирольные плиты так, чтобы швы вышеукладываемых плит не совпадали с нижними, при этом поверх теплоизоляционного слоя плит установлена песчаная подушка, на которой смонтирован кольцевой фундамент в виде железобетонных дорожных плит, связанных по швам сухой цементно-песчаной смесью, а на кольцевом фундаменте смонтирован вертикальный цилиндрический двухконтурный резервуар [2].

Существенным недостатком известного устройства основания и днища крупного резервуара на искусственном подстилаемом естественным грунтовым основании являются перенапряжения материала днища резервуара и самого искусственного основания на сжатие под центром днища основного внутреннего резервуара и на растяжение - по краям днища, что связано с естественным прогибом днища и подстилающих его теплоизоляционных плит под центром загруженного резервуара.

Технический результат по устройству основания и днища крупного резервуара, состоящему из естественного многолетнемерзлого грунтового основания, подстилающего искусственное основание, в котором под днищем резервуара установлена теплоизоляция с термостабилизаторами круглогодичного действия, на горизонтально спланированном дне котлована на 20…30 см ниже расположения испарителей теплоизоляторов отсыпана песчаная подушка до уровня отметок термостабилизаторов с теплоносителем в виде хладона R22, в искусственном основании размещен воздушный теплообменник с компрессорным холодильным агрегатом, снабженным датчиком температуры в центральной части испарителя, уложенного на спланированное под углом 1° к горизонту грунтовое основание, холодильные агрегаты связаны с вакуумными термостабилизаторами, заправленными хладагентами, а искусственное основание выполнено с обратной засыпкой с послойным трамбованием до проектной плотности, двухконтурная система термостабилизаторов оснащена термометрическими скважинами с термопередатчиками, а на утрамбованном верхнем слое планировочной насыпи искусственного основания толщиной 20 см установлены теплоизоляционные пенополистирольные плиты так, чтобы швы вышеукладываемых плит не совпадали с нижними, при этом поверх теплоизоляционного слоя плит установлена песчаная подушка, на которой смонтирован кольцевой фундамент в виде железобетонных дорожных плит, связанных по швам сухой цементно-песчаной смесью, а на кольцевом фундаменте смонтирован двухконтурный резервуар, достигается тем, что теплоизоляционные плиты выполнены склеенными между собой и образующими вместе с песчаной подушкой центральную сферическую, горизонтальную цилиндрическую или горизонтальную цилиндрическую, завершающуюся полусферическими, выемками радиусом контактной поверхности сферы r_сф. или шириной контактной поверхности цилиндра в, в которых уложено днище резервуара внутреннего контура соответствующей выпуклой формы с радиусом сферы

или цилиндра

где

- угол сектора упругого полуконтакта выпуклой поверхности внутреннего контура резервуара с теплоизоляционным слоем склеенных между собой плит искусственного основания, характеризующимся удельным сцеплением - с_п., углом φ_п. внутреннего трения, давлением структурной прочности на растяжение

«критическим» давлением под центром выпуклой опорной поверхности резервуара

при этом глубина выемки в теплоизоляционных плитах под цилиндрическим днищем внутреннего контура крупного резервуара в упругом состоянии составляет

а под сферой -

где

- давление в плитах под центром выпуклой опорной поверхности резервуара в «критическом» состоянии, где µ_п.- коэффициент Пуассона плиты, E_п. - модуль деформации плиты.

Изобретения поясняются графическими материалами, где на фиг.1 - общий вид вертикального цилиндрического резервуара, совмещенный с половиной разреза, на фиг.2 - вид А (сверху) фиг.1, на фиг.3 - общий вид горизонтального прямоугольного резервуара большого размера, фиг.4 - вид Б (сбоку) фиг.3, на фиг.5 - общий вид горизонтального цилиндрического, заканчивающегося полусферическими поверхностями, резервуара, на фиг.6 - вид В (сбоку) фиг.5, на фиг.7 - общий вид двухконтурного вертикального цилиндрического резервуара на искусственном основании в условиях вечной мерзлоты, на фиг.8 - схема развития контактных напряжений в основании под выпуклым днищем резервуара в максимально упругом состоянии, фиг.9 - схема разложения напряжений в фазе максимально упругого контактного взаимодействия выпуклого днища резервуара с основанием, на фиг.10 - схема развития контактных напряжений в основании и линий α и β сдвигов под выпуклым днищем резервуара в состоянии «первого критического» взаимодействия, на фиг.11 - схема разложения контактных напряжений в основании под выпуклым днищем резервуара при «первом критическом» давлении с параллелограммами давлений в точках А и В границ зон упругости и зон сдвиговых (пластических) деформаций (СПД).

По первому варианту устройство основания и днища крупного резервуара состоит из грунтового или торфяного основания (фиг.1, 3-7) с углом φ внутреннего трения, удельным сцеплением - с, плотностью сложения γ, модулем общей деформации Е_о, коэффициентом Пуассона µ_о в условиях сжимающего эксплуатационного упругого давления р_ср.=р_упр. и еще безопасного «первого критического» давления р_ср.=р^кр.1 для подготовленного основания, взаимодействующего с основанием 1 гибкого днища 2 резервуара 3 (фиг.1-7), основание под днищем 2 выполнено углубленным по сферической (фиг.1, 2), горизонтальной цилиндрической (фиг.3, 4) или горизонтальной цилиндрической, завершающейся полусферической (фиг.5, 6), опорным поверхностям с радиусом окружности r (фиг.2) сферической или шириной в (фиг.4, 6) цилиндрической выемки, в которой устанавливают днище соответствующей выпуклой формы резервуара с радиусом сферы (фиг.1, 7)

, или цилиндра (фиг.4, 6) R_ц.=(в/2)/sinψ, где

- угол сектора упругого полуконтакта (фиг.8) выпуклого днища 2 резервуара с грунтовым основанием 1,

- давление структурной прочности основания на растяжение,

- давление в грунте под центром выпуклого днища 2 (фиг.8, 9) резервуара в «критическом» состоянии,

- на торфяной залежи ненарушенного сложения,

- угол сектора полуконтакта поверхности резервуара с грунтовым основанием при «первом критическом» давлении,

- для торфяной залежи при глубине максимального погружения цилиндра 2 (фиг.4) в упругое основание 1

или сферы 2 (фиг.1)

, где для торфа максимальное упругое уплотняющее давление

и при глубине погружения цилиндра 2 (фиг.4) в основание 1 при «первом критическом» давлении

или сферы

, «первое критическое» давление на грунтовое основание

для торфа -

Пример реализации способа. Диаметр днища 2 вертикального цилиндрического резервуара (фиг.1, 2) D=43,3 м при незначительном весе его стенок. Среднее давление гибкого днища 2 на грунт под заполненным резервуаром составляет р_ср=0,1268 МПа. Основание 1 сложено мелким песком средней плотности и плотным песком с модулем Е_о=30 МПа. Основание 1 однородное до глубины 10 м, отметка грунтовых вод на глубине 30 м, натурные измерения свидетельствуют об осадках резервуара под центром S_о=11,4 см и под краями S_k=6,9 см плоского гибкого днища 2 площадью F=1471,8 м². Угол внутреннего трения песчаного основания φ≈34°, его удельное сцепление с≈0,006 МПа, плотность γ≈1,96 т/м³.

Определим радиус углубления R_cф. сферического основания и днища наполненного резервуара в фазе упругого взаимодействия.

Угол упругого полуконтакта сферического резервуара с мелким песчаным грунтовым основанием равен

где

,

.

Расчетная упругая осадка необходимой сферической выемки основания (при µ_о≈0,24) под резервуаром составляет величину

Радиус углубления сферического основания под днищем 2 резервуара в фазе упругого взаимодействия равен

По второму варианту устройство основания и днища крупного резервуара состоит из естественного многолетнемерзлого грунтового основания 1 (фиг.7), подстилающего искусственное основание 4, в котором под днищем 2 резервуара установлена теплоизоляция 5 с термостабилизаторами круглогодичного действия, на горизонтально спланированном дне котлована на 20…30 см ниже расположения испарителей 6 термостабилизаторов отсыпана песчаная подушка 7 до уровня отметок термостабилизаторов с теплоносителем в виде хладона R22, в искусственном основании 4 размещен воздушный теплообменник 8 с компрессорным холодильным агрегатом 9, снабженным датчиком температуры в центральной части испарителя 6, уложенного на спланированное под углом 1° к горизонту грунтовое основание 1, холодильные агрегаты 9 связаны с вакуумными термостабилизаторами, заправленными хладагентами, а искусственное основание 4 выполнено с обратной засыпкой с послойным трамбованием до проектной плотности, двухконтурная система термостабилизаторов оснащена термометрическими скважинами с термопередатчиками, а на утрамбованном верхнем слое 10 планировочной насыпи искусственного основания 4 толщиной 20 см установлены теплоизоляционные пенополистирольные плиты 11 так, чтобы швы вышеукладываемых плит не совпадали с нижними, при этом поверх теплоизоляционного слоя плит 11 установлена песчаная подушка 12, на которой смонтирован кольцевой фундамент 13 в виде железобетонных дорожных плит, связанных по швам сухой цементно-песчаной смесью, а на кольцевом фундаменте 13 смонтирован двухконтурный резервуар 3, при этом теплоизоляционные плиты 11 выполнены склеенными между собой и образующими вместе с песчаной подушкой 12 центральную сферическую 14, горизонтальную цилиндрическую или горизонтальную цилиндрическую, завершающуюся полусферическими (не показаны), выемками радиусом контактной поверхности сферы r_сф. или шириной в контактной поверхности цилиндра, в которых уложено днище резервуара внутреннего контура соответствующей выпуклой формы с радиусом сферы

или цилиндра

, где

- угол сектора упругого полуконтакта (фиг.8, 9) выпуклой поверхности внутреннего контура резервуара с теплоизоляционным слоем 5 склеенных между собой плит 11 искусственного основания 4, характеризующимся удельным сцеплением - с_п., углом φ_п. внутреннего трения, давлением структурной прочности на растяжение

«критическим» давлением под центром выпуклой опорной поверхности резервуара

при этом глубина выемки в теплоизоляционных плитах под цилиндрическим днищем внутреннего контура крупного резервуара в упругом состоянии составляет

а под сферой

где

- давление в плитах под центром выпуклой опорной поверхности резервуара в «критическом» состоянии, где µ_п. - коэффициент Пуассона плиты, E_п. - модуль деформации плиты.

Устройство основания и днища крупного резервуара работает следующим образом (фиг.7). На горизонтально спланированном вечномерзлом грунтовом основании 1 сооружают искусственное основание 4, в котором под днищем 2 резервуара устанавливают теплоизоляцию 5 с термостабилизаторами, на горизонтально спланированном дне котлована на 20…30 см ниже расположения испарителей 6 термоизоляторов отсыпана песчаная подушка 7 до уровня отметок термостабилизаторов с теплоносителем в виде хладона R22, в искусственном основании 4 размещают воздушный теплообменник 8 с компрессорным холодильным агрегатом 9, снабженным датчиком температуры в центральной части испарителя 6, который укладывают на спланированное под углом 1° к горизонту грунтовое основание 1, холодильные агрегаты 9 соединяют с вакуумными термостабилизаторами, заправленными хладагентами, а искусственное основание 4 выполняют с обратной засыпкой с послойным трамбованием до проектной плотности, двухконтурную систему термоизоляторов оснащают термометрическими скважинами с термопередатчиками, а на утрамбованном верхнем слое 10 планировочной насыпи искусственного основания 4 толщиной 20 см устанавливают теплоизоляционные пенополистирольные плиты 11 так, чтобы швы вышеукладываемых плит не совпадали с нижними, при этом поверх теплоизоляционного слоя плит 11 устанавливают песчаную подушку 12, на которой монтируют кольцевой фундамент 13 в виде железобетонных дорожных плит, связанных по швам сухой цементно-песчаной смесью, а на кольцевом фундаменте 13 монтируют двухконтурный резервуар 3, при этом теплоизоляционные плиты 11 склеивают между собой с образованием вместе с песчаной подушкой 12 центральной сферической 14 выемки радиусом контактной поверхности сферы r_сф., в которую устанавливают днище 2 резервуара внутреннего контура с соответствующей выпуклой формой с радиусом сферы

.

Предлагаемые способы сооружения основания и днища крупного резервуара и устройства их реализации впервые позволяют при предлагаемой выпуклой форме днища резервуара существенно увеличить несущую способность основания в точно установленной упругой или еще безопасной «первой критической» фазе их контактного взаимодействия, что гарантирует безопасность их взаимодействия в более широком диапазоне внешней нагрузки.

Источники информации

1. Горбунов-Посадов М.Н., Маликова Т.А., Соломин В.И. Расчет конструкции на упругом основании. - М.: Стройиздат, 1984. - С.15-17 (прототип по способу и устройству).

2. Ж-л «Механика грунтов, основания и фундаменты», №6, 2007. - С.25-27 (прототип по способу и устройству).

Claims (4)

1. Способ сооружения основания и днища крупного резервуара, заключающийся в том, что определяют физико-механические характеристики грунтового или торфяного основания: удельное сцепление - с, угол φ внутреннего трения, µ_о - коэффициент Пуассона, Е_о - модуль общей деформации, γ - объемную массу в условиях упругого сжимающего эксплуатационного давления р_ср.=р_упр и еще безопасного «первого критического» давления p_cp=р^кр.I для взаимодействующих конструкций днища резервуара и основания, резервуар устанавливают днищем на подготовленное основание, отличающийся тем, что основание углубляют при трамбовании и уплотняют путем получения сферической, горизонтальной цилиндрической или горизонтальной цилиндрической, завершающейся полусферической, опорных поверхностей с радиусом окружности r сферической или шириной в цилиндрической выемки, в которые устанавливают резервуар с днищем соответствующей выпуклой формы с радиусом сферы

или цилиндра

где

- угол сектора упругого полуконтакта выпуклой поверхности резервуара с грунтовым основанием,

- давление структурной прочности основания на растяжение,

- давление в грунте под центром выпуклой опорной поверхности резервуара в «критическом» состоянии,

- на торфяной залежи ненарушенного сложения,

- угол сектора полуконтакта поверхности резервуара с грунтовым основанием при «первом критическом» давлении,

- для торфяной залежи при глубине максимального погружения цилиндра в упругое основание

или сферы

где для торфа максимально упругое уплотняющее давление

и при глубине погружения цилиндра в основание при «первом критическом» давлении

или сферы

где «первое критическое» давление на грунтовое основание

для торфа

2. Способ сооружения основания и днища крупного резервуара, заключающийся в сооружении на вечномерзлом искусственного основания и днища крупного резервуара с основной и защитной стенкой при температуре хранения продукта t=+50°C, установке под днищем резервуара теплоизоляции с термоизоляторами круглогодичного действия для обеспечения мерзлого состояния природных грунтов верхнего несущего слоя основания в период строительства и эксплуатации резервуара, причем после планировки горизонтального дна котлована на 20-30 см ниже расположения испарителей термостабилизаторов отсыпают песчаную подушку до уровня отметок термостабилизаторов с теплоносителем в виде хладона R22, в зимнее время года искусственное основание резервуара охлаждают воздушным теплообменником, летом - с помощью компрессорного холодильного агрегата с датчиком температуры, который устанавливают в центральной части испарителя, испаритель укладывают на спланированное под углом 1° к горизонту грунтовое основание, термостабилизаторы вакуумируют и заправляют хладагентами, а затем осуществляют обратную засыпку основания с последующим трамбованием виброплитами до проектной плотности, работу двух контуров термостабилизаторов контролируют термометрические скважины с термопередатчиками, далее устанавливают верхний слой планировочной насыпи искусственного основания толщиной 20 см, который трамбуют катком, после чего монтируют теплоизоляционные пено-полистирольные плиты так, чтобы соприкасающиеся швы вышележащих плит не совпадали с нижними, поверх теплоизоляционных плит устанавливают песчаную подушку, на которую монтируют кольцевой фундамент под стенки резервуара в виде железобетонных дорожных плит, связанных по швам сухой цементно-песчаной смесью, а на кольцевом фундаменте монтируют вертикальный цилиндрический двухконтурный резервуар, достигается тем, что теплоизоляционные плиты прочно склеивают между собой и с песчаной подушкой выкладывают с центральной сферической, горизонтальной цилиндрической или горизонтальной цилиндрической, заканчивающейся полусферическими выемками радиусом контактной поверхности сферы r_сф или шириной контактной поверхности цилиндра, в которые укладывают резервуар внутреннего контура с днищем соответствующей выпуклой формы с радиусом сферы

или цилиндра

где

- угол сектора упругого полуконтакта выпуклой поверхности внутреннего контура резервуара с теплоизоляционным слоем склеенных между собой плит искусственного основания, характеризующимся удельным сцеплением - с_п, углом φ_п внутреннего трения, давлением структурной прочности на растяжение

«критическим» давлением под центром выпуклой опорной поверхности резервуара

при этом глубина выемки в теплоизоляционных плитах под цилиндрическим днищем внутреннего контура крупного резервуара в упругом состоянии составляет

а под сферой

где

- давление в плитах под центром выпуклой опорной поверхности резервуара в «критическом» состоянии, где µ_п - коэффициент Пуассона плиты, Е_п - модуль деформации плиты.

3. Устройство по п.1, состоящее из грунтового или торфяного основания с углом φ внутреннего трения, удельным сцеплением - с, плотностью сложения у, модулем общей деформации Е_о, коэффициентом Пуассона µ_o в условиях сжимающего эксплуатационного упругого давления р_ср=р_упр и еще безопасного «первого критического» давления р_ср=р^кр.I для подготовленного основания, взаимодействующего с основанием гибкого днища резервуара, отличающееся тем, что основание выполнено углубленным по сферической, горизонтальной цилиндрической или горизонтальной цилиндрической, завершающейся полусферической опорным поверхностям с радиусом окружности r сферической или шириной в цилиндрической выемки, в которой установлено днище соответствующей выпуклой формы резервуара с радиусом сферы

или цилиндра

где

- угол сектора упругого полуконтакта выпуклой поверхности резервуара с грунтовым основанием,

- давление структурной прочности основания на растяжение,

- давление в грунте под центром выпуклой опорной поверхности резервуара в «критическом» состоянии,

- на торфяной залежи ненарушенного сложения,

- угол сектора полуконтакта поверхности резервуара с грунтовым основанием при «первом критическом» давлении,

- для торфяной залежи при глубине максимального погружения цилиндра в упругое основание

или сферы

где для торфа максимально упругое уплотняющее давление

и при глубине погружения цилиндра в основание при «первом критическом» давлении

или сферы

где «первое критическое» давление на грунтовое основание

для торфа -

4. Устройство по п.2, состоящее из естественного многолетнемерзлого грунтового основания, подстилающего искусственное основание, в котором под днищем резервуара установлена теплоизоляция с термостабилизаторами круглогодичного действия, на горизонтально спланированном дне котлована на 20-30 см ниже расположения испарителей теплоизоляторов отсыпана песчаная подушка до уровня отметок термостабилизаторов с теплоносителем в виде хладона R22, в искусственном основании размещен воздушный теплообменник с компрессорным холодильным агрегатом, снабженным датчиком температуры в центральной части испарителя, уложенного на спланированное под углом 1° к горизонту грунтовое основание, холодильные агрегаты связаны с вакуумными термостабилизаторами, заправленными хладагентами, а искусственное основание выполнено с обратной засыпкой с послойным трамбованием до проектной плотности, двухконтурная система термостабилизаторов оснащена термометрическими скважинами с термопередатчиками, а на утрамбованном верхнем слое планировочной насыпи искусственного основания толщиной 20 см установлены теплоизоляционные пено-полистирольные плиты так, чтобы швы вышеукладываемых плит не совпадали с нижними, при этом поверх теплоизоляционного слоя плит установлена песчаная подушка, на которой смонтирован кольцевой фундамент в виде железобетонных дорожных плит, связанных по швам сухой цементно-песчаной смесью, а на кольцевом фундаменте смонтирован двухконтурный резервуар, отличающееся тем, что теплоизоляционные плиты выполнены склеенными между собой и образующими вместе с песчаной подушкой центральную сферическую, горизонтальную цилиндрическую или горизонтальную цилиндрическую, завершающуюся полусферическими выемками радиусом контактной поверхности сферы r_сф. или шириной в контактной поверхности цилиндра, в которых уложено днище резервуара внутреннего контура соответствующей выпуклой формы с радиусом сферы

или цилиндра

где

- угол сектора упругого полуконтакта выпуклой поверхности внутреннего контура резервуара с теплоизоляционным слоем склеенных между собой плит искусственного основания, характеризующимся удельным сцеплением - с_п, углом φ_п внутреннего трения, давлением структурной прочности на растяжение

«критическим» давлением под центром выпуклой опорной поверхности резервуара

при этом глубина выемки в теплоизоляционных плитах под цилиндрическим днищем внутреннего контура крупного резервуара в упругом состоянии составляет

а под сферой -

где

- давление в плитах под центром выпуклой опорной поверхности резервуара в «критическом» состоянии, где µ_п - коэффициент Пуассона плиты, Е_п - модуль деформации плиты.

Images