Фундаменты стальных резервуаров и деформации их оснований

Обновлено: 18.05.2024

Добрый день! столкнулась с расчетом резервуара на осадку, вычитала следующие требования (согласно СНиП 2.09.03-85 п.6.24):
а) максимальная абсолютная осадка не должна превышать 200 мм;
б) относительная осадка основания под днищем, равная отношению разности осадок двух смежных точек к расстоянию между ними, не должна
превышать 0,005;
в) разность осадок под центральной частью днища и под стенкой не должна
превышать 0,003r и должна быть не более 100 мм (где r — радиус резервуара).

Проблем с первым пунктом нет, но вот как посчитать осадку под стенкой резервуара? Сразу уточню, что тип фундамента - кольцевой железобетонный. Возможно ли задать такое кольцо в программе Кросс комплекса СКАД? В таком случае как учесть при со сборе нагрузок гидростатическое давления жидкости внутри резервуара на внутреннюю часть фундамента?

как учесть при со сборе нагрузок гидростатическое давления жидкости внутри резервуара на внутреннюю часть фундамента?

Возможно ли задать такое кольцо в программе Кросс комплекса СКАД?

Программа КРОСС предназначена для вычисления первого коэффициента постели (коэффициент Винклера) по результатам геологических изысканий.

Уважаемый kruz, поясните пожалуйста, что означают ваши вопросы?
а по поводу Кросса, то для чего там выводятся так же данные по осадкам в конечном отчете? эти данные нельзя использовать хотя бы для сравнительного анализа?

Считать лучше руками, по СНиП. При большом диаметре ваше кольцо можно рассчитать как ленточный фундамент. Давление жидкости, ветер и прочее соберите как линейно-распределённую нагрузку на обрез фундамента (кН/м). в расчёт берётся участок длиной 1 метр, нагрузки сводится к точечным. Крен, с учётом ветра, определите из расчёта двух диаметрально расположенных участков, загруженных соответственно положению. Пункт в, ИМХО, к вашему случаю неприменим.

а можете пояснить почему? очень хотелось бы разобраться в этом вопросе раз и навсегда)
и спасибо за ваш ответ!
п.с. диаметр резервуара не очень большой - 15,2 м (объем 3000 кубов)

Хотя бы потому, что у вас под центральной частью днища нет фундамента. Если я правильно понял. Покажьте план - понятнее станет.

Т.е. днище с грунтом не соприкасается?

Или все же это кольцо по периметру стального резервуара, цель которого обеспечить местную устойчивость грунта и днище "работает" в этом случае?

кольцо по периметру стального резервуара, цель которого обеспечить местную устойчивость грунта и днище "работает"

Вот это правильно. У Вас гибкий фундамент с жестким кольцом. А программа КРОСС выдаст вам результат в приделах +/- 20 см, вам это надо?
Гидростатического давления на фундамент нет. Есть переменная статическая полезная нагрузка.
У вас подушка песчаная или щебеночно-песчаная, и какой толщины?

Считать лучше вручную. Посмотрите книгу - Кушнер "Расчет осадок оснований зданий и сооружений" (параграф 8). Есть в даунлоаде. Там очень хорошо изложено.
ИМХО - делайте все проверки, мнения форумчан к делу потом не подошьешь.

__________________
Любая работа увеличивается в объеме, чтобы заполнить все отпущенное на нее время. /Закон Паркинсона/

да, именно так: жб кольцо шириной 1 м, с опиранием стенки на 0,6 м, толщина кольца 0,4 м, основание из песчано-щебеночной подушки толщиной 2,5 суммарно (вообще данный тип фундамента представлен в типовых решениях для нефтяных резервуаров, а меня конкретно интересует расчет осадки именно под самой стенкой, а не центральной частью)

всегда считаю вручную, а потом еще и в Кроссе, обычно разница не очень большая. (максимум 2-3 см, но никак не 20)

Сие не решается раздельно.

Литературу вам уже рекомендовали.

Вообще в своей практике считали основания резервуаров в скаде, как на естественном основании так и на свайном. Есть зависимость от модуля упругусти грунта если он выше 20 МПа то есть смысл в расчете на естественном основании, если меньше то надо думать над другими решениями (Сорочан стр. 258). Вообще есть старый альбом, в котором изложена методика расчета осадок, в основе лежит та же методика послойного суммирования. Если альбом не найдете то в скаде можно объемными элементами задать весь грунтовый массив ( если он не сильно сложный) и считать на объемных элементах. Гидростатическое давление задаете по всему дну ( оно у вас выполняеться из не армированного бетона), а нагрузку от стенок (снег, ветер) вам должны дать или в паспорте на резервуар или технологи. С объемниками простой вариант, если же считать задачу в плоской постановке то тогда нужно будет пересчитать коэффициенты постели в сателитах скада и методом итераций приблизить расчет к "истине". В ручной методике изложен расчет для произвольной точки расположеной по радиусу, в скаде вам просто нужно будет самой определить где эта точка ( обычно это место врезки труб).

Найдите книгу "Фундаменты стальных резервуаров и деформации их оснований" (Коновалов, Мангушев, Сотников, Тарасенко). Там все подробно расписано, как считаются осадки РВС.
Считать осадки необходимо в 5 точках (4 точки по окрайке, 1 в центре), расчет осадок - методом послойного суммирования (наиболее точный). Нагрузки на днище резервуара - для стадии гидроиспытаний, они больше эксплуатационных. Нагрузки должны дать технологи (на днище, стенку).
Само кольцо - по сути есть плита (балка) на упругом основании. И расчет в соответствующих программах выдаст армирование кольца.

PS. По пункту в - не забудьте еще про крен.

а что делать, если условие "в" не выполняется? и разность осадок под стенкой и центральной частью днища превышает допустимые?

В таком случае делается строительный подъем центра основания резервуара (в разумных пределах естественно).

Должна выполняться. СНиП надо соблюдать. Вам же будет спокойней.
Обратите внимание на осадку подушки внутри кольца (в Кушнере все это изложено).

никак не могу найти эту книгу в свободном доступе((
может вы поделитесь опытом как посчитать в 4х точках по окрайке? почему-то я никак не могу это себе представить..

Книга есть на twirpx.
Чтобы был смысл считать 4 точки по окрайке, нужно чтобы в этих точках были геологические скважины

ГОСТ 31385-2008 п 5.6.1.3 Число геологических выработок (скважин) определяется площадью резервуара и должно быть не менее четырех (одна - в центре и три - в районе стенки, т. е. 0,9 - 1,2 радиуса резервуара).

Для новых резервуаров бурится, как правило, 5 скважин - 1 в центре и 4 по окрайке. Для существующих - 4 скважины по окрайке.
Кол-во скважин по окрайке - 4 выбирается исходя их условия построения 2-х инженерно-геологических разрезов.

Ограничения по деформациям основания резервуара

Осадка и просадка резервуара

Проектируется основание под резервуар объемом 20000 м3. Диаметр резервуара 39,9 м. Грунты под резервуаром в основном мягкопластичные суглинки с модулем деформации 9-10 МПа. В сжимаемой толще есть также просадочный слой толщиной около 3 м.
Максимальная осадка под центром резевуара получилась 185 мм < 200 мм, под стенкой 85 < 100 мм. По абсолютным значениям все проходит. Но вот разница осадок под центром и стенкой получается 100 мм, что больше 0,003R (как требует СНиП).
Вопроса у меня два:
1) Есть типовые проекты на основания под резервуары, там ограничения разницы осадок 0,008R. Может быть такое, что в СНиПе допущена какая-то ошибка с этими 0,003R. Потому что я не первый раз считаю осадки резервуаров и это условие НИКОГДА не проходит, проходит только при очень хороших грунтах с модулем деформации >20 МПа.
2) Нужно ли учитывать просадку резевуара под центром? Ведь радиус резевуара 20 м и непонятно как произойдет замачивание основание под центром.
Может кто-то сталкивался с подобными проблемами, подскажите пожалуйста!

Динозавр на пенсии

Отвечаю:
1. Нет. Требования СНиП должны выполняться!
2. Да.
С такими проблемами постоянно сталкиваются, работающие в нефтянке.
Напишите мне в личку.

Я в принципе так и думала. Спасибо за ответ!
Но все равно мне остается непонятно, почему разница между диаметрально противоположными точками (т.е. крен) допускается 0,004R, а между центром и стенкой всего 0,003R. По-моему, крен опаснее.

Вероятно, крен не вызывает таких деформаций самого сооружения (происходит, грубо говоря, его наклон) по сравнению с деформациями, возникающими при неравномерной осадке краевых и центральных частей сооружения. Я так думаю.

Осадка основания в основном происходит не равномерно, наибольшего значения она достигает около стенок и наименьшего – в центре. В результате местного повреждения окраек основания в корпусе и днище резервуара развиваются значительные напряжения, которые могут привести к изменению формы цилиндрической оболочки. Как показывает практика, разрушение резервуаров происходит чаще всего не при первом гидравлическом испытании, а после несколько лет эксплуатации. Характер разрушения зависит от многих факторов: качества монтажа, условий эксплуатации резервуаров. Как показывает опыт эксплуатации стальных вертикальных резервуаров, особенно резервуаров большой вместимости, практически сразу после гидравлического испытания возникает неравномерная осадка между его центральной частью и стенкой из-за различного удельного давления на грунт от массы стенки и от гидростатической нагрузки. Обычно, давление под стенкой колеблется в пределах 0,9-1,5 МПа, а в средней части не более 0,1-0,2 МПа. Неравномерная осадка и местные просадки по периметру днища резервуара являются неизбежными вследствие невозможности достижения одинаковой степени уплотнения грунтов искусственного основания. Большие неравномерные осадки по площади днища и по его периметру вызывают дополнительные деформации в конструктивных элементах резервуаров, особенно в нижнем узле сопряжения стенки с окрайкой днища и связанные с ними дополнительные напряжения. Сочетание значительных эксплуатационных напряжений (монажные из-за усадки швов, конструктивные и пр..) с дополнительными от неравномерной осадки приводят к разрушению узла сопряжения или к разрыву полотнища днища. Поэтому СНиП и ограничивает так строго эти деформации.
Как можно обойти это
- для фундаментов резервуаров с 70-х годов используются кольцевые фундаменты
- для резервуаров применяются специальные раскрои днищь (уменьшение швов и усадочных напряжений), элептические и другие формы днищ, качество металла и сварки

Topos, а почему осадка наибольшего значения достигает около стенок и наименьшего – в центре. Если считать по СНиП Основания зданий и сооружений, то под центром равномерно загруженной площадки осадка примерно в 2 раза больше, чем у ее края. И допуски на осадки это доказывают. Максимально допустимая осадка под центром резервуара составляет 200 мм, а под стенкой всего 100 мм.

Нет.
Железобетонные плиты применяют как ростверк свайных фундаментов или из-за экологических требований.

Нашел книженцию за 1989 г. стройиздатовскую "Основания и фундаменты резервуаров". С кренами и разностью осадок не так-то все просто. Кто-нибудь знает про новые нормы в этой области.

Нормы не изменились (СНиП 2.02.01-83).
Хорошо бы найти указанную книжку в электронном виде или

Коновалов П. А., Мангушев Р. А., Сотников С. Н., Землянский А. А., Тарасенко А. А. «Фундаменты стальных резервуаров и деформации их оснований». М., «АСВ», 2009.-335с.

Основания и фундаменты резервуаров. Иванов Ю.К. и др. 1989

Представлен обзор мирового опыта проектирования и строительства стальных цилиндрических резервуаров в сложных инженерно-геологических условиях. Рассмотрены способы устройства оснований, типы фундаментов для резервуаров большой вместимости в условиях слабых грунтов. Дан экономический анализ вариантов оснований и фундаментов. Описана методология проведения инженерно-геологических изысканий. Для инженерно-технических работников проектных строительных и научно-исследовательских организаций.

Глава 1. Особенности конструкций резервуаров, фундамент он и методы подготовки их оснований
1. Типовые конструкции резервуаров. Основные методы их монтажа
2. Фундаменты резервуаров на естественном основании
3. Свайные фундаменты резервуаров
4. Конструкции фундаментов при строительстве резервуаров в сложных геологических условиях
5. Методы подготовки искусственных оснований под резервуары

Глава 2. Основания резервуаров с искусственным ограничением боковых перемещений грунта
1. Теоретическое обоснование конструктивного решения и область его эффективного применения
2. Экспериментальные исследования деформаций оснований резервуаров на моделях и в натурных условиях
3. Выбор параметров конструкций, ограждающих основание

Глава 3. Опыт строительства и эксплуатации резервуаров
1. Сооружение свайных фундаментов резервуаров
2. Уплотнение слабых грунтов с помощью песчаных свай
3. Предварительное уплотнение оснований временной нагрузкой
4. Уплотнение слабых грунтов в процессе гидроиспытаний резервуаров
5. Экономические вопросы строительства оснований и фундаментов резервуаров

Глава 4. Аварии резервуаров
1. Причины, приводящие к авариям резервуаров
2. Аварии, вызванные потерей устойчивости оснований
3. Разрушения резервуаров в результате неравномерных осадок
4. Анализ аварий резервуаров
5. Методы восстановления резервуаров и ремонта фундаментов

Глава 5. Экспериментальные исследования осадок оснований резервуаров под нагрузкой
1. Методика измерений деформаций резервуаров н применяемые приборы
2. Организация и проведение наблюдений за осадками резервуаров
3. Статистический анализ результатов длительных наблюдений за развитием осадок резервуаров

Глава 6. Расчет оснований резервуаров по предельным состояниям
1. Основные принципы проектирования
2. Особенности инженерно-геологических изысканий
3. Несущая способность оснований резервуаров
4. Осадки оснований резервуаров
5. Равномерные крены резервуаров
6. Осадки резервуаров по периметру
7. Дополнительные напряжения в стенке резервуара при неравномерных осадках
8. Допускаемые неравномерные осадки резервуаров

Глава 7. Методы уменьшения неравномерных осадок резервуаров
1. Подготовка оснований
2. Пресс-метод строительства резервуаров
3. Армирование оснований резервуаров вертикальными элементами
4. Армирование оснований резервуаров горизонтальными элементами

Глава 8. Строительство резервуаров на мерзлых грунтах
1. Особенности физико-механических свойств мерзлых грунтов
2. Основные принципы строительства резервуаров на мерзлых грунтах
3. Искусственное охлаждение мерзлых грунтов в основаниях резервуаров
4. Основные факторы, влияющие на глубину оттаивания мерзлых грунтов
5. Теплоизоляция оснований резервуаров