20.09.2020

Заполните форму и наши менеджеры свяжутся с Вами в ближайшее время

Также предложить варианты Б/У емкостей

Фундамент реконструированных резервуаров – вопросы проектирования и безопасности

Фундамент — один из наиболее важных элементов резервуара. Однако, большинство стандартов не предоставляют подробных требований и рекомендаций по проектированию фундаментов.
Данная статья написана на основе исследования реконструированных и отремонтированных резервуаров с особым упором на проектирование типа фундаментов с кольцевыми каменными блоками с внутренней подушкой из песка.
Тип резервуара — резервуар с плавающей крышей для жидкого продукта с температурой менее 70ºC. Диаметр резервуара колеблется в диапазоне между 15-76 м, с максимальным кратковременным давлением на фундамент 175 кПа.

Проектирование фундамента
Фундамент резервуара должен быть спроектирован с целью удовлетворения следующих эксплуатационных критериев:
— Способность выдержать нагрузку резервуара и его содержимого — предельная несущая способность (ПНС).
— Отсутствие чрезмерной осадки, которая может нарушить целостность конструкции — предельное эксплуатационное состояние (ПЭС).
— Сохранение целостности конструкции резервуара в течение эксплуатационного цикла резервуара.

В случае ремонта резервуара, фундамент также должен быть спроектирован таким образом, чтобы удовлетворять вышеуказанным критериям. Особое внимание должно быть уделено обеспечению того, чтобы ПНС фундамента реконструированного или отремонтированного резервуара, оставалась в пределах приемлемого диапазона в соответствии с теми требованиями, которые предусматриваются в стандартах.
Если прежде резервуар эксплуатировался без серьезных проблем в течение длительного срока, КЗП, относящийся к данному сроку может быть использован в качестве исходной точки для оценки требований к устойчивости отремонтированного фундамента. В любом случае, для отремонтированного фундамента следует учитывать следующее: (1) возможную осадку в связи с дополнительной нагрузкой, как следствие новой геометрии конструкции, использования новых материалов или содержимого, и (2) срок службы резервуара (срок службы для следующего эксплуатационного периода). Эти требования следует выделить особо в тех случаях, когда условия подстилающего слоя грунта способствуют обширной общей и неравномерной осадке грунта.

Предельная несущая способность (ПНС)
Глобальные и локальные анализы должны быть выполнены для того, чтобы оценить все возможные варианты провалов фундамента реконструированного или отремонтированного резервуара, путем моделирования, обращая особое внимание на края резервуара. Эти анализы должны быть выполнены с учетом следующего: (1) специальных и критических случаев нагрузки, и (2) качества ремонтных работ.

В случае ремонта резервуара, картина изменения напряжений подстилающего слоя грунта находится под влиянием предыдущей системы фундамента и условий воздействия нагрузки. Особое внимание должно быть уделено процессу изменения свойств почвы в результате предшествующего затвердения и осадки, возникающих в ходе первой стадии воздействия нагрузки.

Таким образом, для отражения процесса изменения свойств почвы, следует рассмотреть три основных случая воздействия нагрузки: (1) случай воздействия нагрузки, когда резервуар был только построен (случай воздействия нагрузки A), (2) случай воздействия нагрузки в конце срока эксплуатации, как раз перед опустошением резервуара для выполнения ремонта (случай воздействия нагрузки B) и (3) с реконструированным или отремонтированным фундаментом (случай воздействия нагрузки С).

КЗП для случая воздействия нагрузки С предпочтительно не должен быть ниже, чем любой из КЗП для других случаев воздействия нагрузки для обеспечения совместимости требований к конструкции с теми, которые наблюдались во время первого удовлетворительного эксплуатационного периода резервуара. Если это не так, то владелец резервуара должен быть проинформирован, в каком случае следует принять определенное решение и, возможно, контрмеры против низкого значения КЗП после выполнения ремонта или реконструкции (случай воздействия нагрузки С).

Дополнительный случай воздействия критической нагрузки следует рассмотреть тогда, когда резервуар опускается на реконструированный или отремонтированный фундамент, поскольку локальные провалы вокруг краев резервуара могут быть вызваны как следствие внецентренной нагрузки от веса оболочки резервуара. В этом случае первостепенное значение имеют детальные данные о конструкции и качестве ремонтных работ.
Конструктивные данные обода резервуара могут включать в себя данные толщины фундамента, ширины выступа фундамента, качества ремонтных работ и типе материалов, использованных по всему краю. Следует рассмотреть наличие песчано-асфальтобетонного слоя и соответствующего поддона, приваренного перпендикулярно к внешнему краю кольцевой плиты днища резервуара.

Предельное эксплуатационное состояние (ПЭС)
Хотя в прошлом на подстилающий слой грунта воздействовала большая нагрузка, вопрос о дополнительной осадке отремонтированного фундамента под дополнительными материалами следует рассмотреть с особым вниманием. Вместе с тем, следует провести различие между осадкой, которая происходит равномерно и постепенно и осадкой, которая происходит неравномерно.
Осадка, которая происходит равномерно и постепенно, не вызывает образования напряжений в установленной конструкции резервуара. Величину равномерной осадки следует принять во внимание в окончательном варианте проектирования реконструированного или отремонтированного фундамента для поддержания уровня фундамента в приемлемых пределах.

Неравномерная осадка может привести к деформации резервуара, поскольку это может создать напряжение на оболочке резервуара. Этот тип осадки наблюдается при измерении высоты оболочки по периметру, во время гидравлических испытаний, ремонтной фазы и эксплуатационного периода.
Для ремонта фундамента резервуара требуется указание значения ПДО после выполнения гидравлических испытаний для того, (1) чтобы позволить контролировать работы по устройству фундамента, (2) для обеспечения качества строительных работ и (3) для обеспечения будущего запаса на деформации во время эксплуатационного срока службы отремонтированного резервуара.

Анализ случаев воздействия нагрузки
Анализ случаев воздействия нагрузки проводился для пяти выбранных резервуаров с диаметрами от 44 м до 61 м и с объемами от 19,500 м³ до 47,300 м³. Резервуары были построены в 1950-х годах. Только один из пяти резервуаров был со стационарной крышей, в то время как другие резервуары были оборудованы плавающими крышами — эти типы конструкций крыш были сохранены после выполнения ремонта резервуаров.
Все резервуары были расположены в одном и том же районе, в котором условия подстилающего слоя грунта, в убывающем порядке, представляли собой следующие: (1) песок, от относительно рыхлого до средней плотности, (2) торфяной грунт, от очень мягкого до мягкого, и глина, (3) песок, от средней до высокой плотности и (4) глина средней плотности.

Продольная изменчивость подстилающего слоя грунта является довольно значительной в этом районе, где толщина мягкого слоя грунта может варьироваться от 1 м до 10 м, в то время как глубина верхней части слабого слоя варьируется в пределах от 1 м до 5 м. Первые два слоя рассматриваются в качестве основных слоев для проектирования фундамента, особенно в части глубины и толщины слабого слоя.

Наблюдения — ПНС
Во всех случаях КЗП показали значительное увеличение от случая воздействия нагрузки. А к случаю воздействия нагрузки B, по причине увеличения сопротивления сдвигу недренированного грунта (Su) в результате процесса уплотнения, происходившего в ходе предыдущей эксплуатационной фазы.
Напротив, добавление новых материалов фундамента снижает КЗП по причине дополнительной концентрации напряжений на более слабом слое почвы. Большинство поверхностей скольжения достигают основания этого слоя, и модель структуры обрушения развивается от чистого механизма сдвига по кромке к частичному продольному сжатию между двумя слоями песка, заключая с обеих сторон промежуточный слой глины в зависимости от глубины и толщины последнего. Это подчеркивает важность систематического анализа фундамента отремонтированных резервуаров, принимая во внимание процесс изменения свойств подстилающего слоя грунта.

Локальные анализы показали значительные влияния на требуемые размеры фундаментов, такие как ширина выступа фундамента и использование поддона. Для фундамента с каменными кольцами, локальный КЗП резко возрастает при ширине выступа фундамента в диапазоне от 0,5 м до 1 м, а затем выравнивается за пределом ширины выступа фундамента 1,5 м.
Понятно, что песчано-асфальтобетонный слой, помещенный под дном резервуара, не имеет структурный запас прочности. Тем не менее, было отмечено, что тонкий песчано-асфальтобетонный слой может существенно повлиять на осадку краев резервуара. Фактическое поведение песчано-асфальтобетонного слоя остается неопределенным, поскольку оно зависит от нескольких факторов, особенно его вязкости под воздействием переменной нагрузки (деформация ползучести и усталость).

В этом исследовании песчано-асфальтобетонный слой характеризуется как геотехнический слой путем принятия геотехнического критерия разрушения Мора-Кулона. Если придерживаться консервативного подхода, то поддон продемонстрировал способность облегчить задачу ограничения песчано-асфальтобетонного слоя, тем самым укрепляя фундамент против локализованного обрушения по всему краю резервуара. Тем не менее, предел прочности при сдвиге песчано-асфальтобетонного слоя по-прежнему определяет стабильность основания по краю резервуара. Включение поддона в конструкцию увеличило КЗП примерно на 0,5 м, удобно обеспечивая необходимый запас прочности.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector