Результат интеллектуальной деятельности: Плитный фундамент под резервуар

Изобретение относится к строительству и используется при сооружении плитных фундаментов под вертикальные стальные цилиндрические резервуары для жидкостей, в том числе нефти и нефтепродуктов, на естественных грунтовых основаниях.

Фундамент состоит из фундаментной плиты и компенсирующей прокладки переменной толщины из легкосжимаемого материала между плитой и грунтовым основанием, обеспечивающей снижение жесткости грунтового основания в направлении от центра к краям плиты.

Известен фундамент цилиндрических резервуаров в виде сплошной железобетонной плиты [1]. Однако в указанном фундаменте наибольшие осадки и прогибы претерпевают центральные части днища [2]. При этом осложняется эксплуатация емкости: не обеспечивается полный слив нефтепродуктов, накапливаются подтоварные воды, что часто приводит к ускоренной коррозии металла и возможному разрыву днища. Также неравномерность осадок центра и края плитного фундамента может превышать допустимые нормативные значения [3].

Известно основание цилиндрического резервуара, состоящее из послойно уплотненной грунтовой подушки переменной толщины, зависящей от сжимаемости основания, армированной слоями георешетки/геотекстиля с жесткими кольцевыми элементами для их натяжения [4]. Технический результат изобретения заключается в выравнивании вертикальных деформаций днища резервуара за счет повышения жесткости основания центральной зоны. Недостатком данного изобретения является усложнение технологии производства работ, увеличение объемов земляных работ, значительный расход дорогостоящих материалов на устройство армирования подушки.

Известен фундамент резервуара, включающий круглую опорную плиту, расположенную на грунтовой подушке, выполненной в форме усеченного конуса и расположенной в конусообразном углублении основания [5]. Техническим результатом указанного изобретения является уменьшение прогибов днища резервуара за счет устройства грунтовой подготовки переменной жесткости. Недостатком этого фундамента является увеличения объемов земляных работ, необходимость разработки котлована сложной формы, существенные транспортные, материальные и трудовые затраты на устройство грунтовой подушки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является плитно-ребристый фундамент управляемого воздействия с грунтовым основанием. [6] Фундамент состоит из жестких лент, ориентированных по силовым осям здания и тонких плит, формирующих пролетную часть. Между плитной частью и грунтовым основанием предусмотрена демпфирующая прокладка в виде пористого легкосжимаемого материала, обеспечивающая более позднее включение в работу пролетной зоны. Однако область применения изобретения ограничивается фундаментами под сооружения с каркасной или стеновой конструктивной схемой.

Задача изобретения заключается в снижении внутренних усилий и прогибов фундаментной плиты за счет выравнивания жесткости грунтового основания по подошве фундамента.

Технический результат изобретения заключается:

- в увеличении срока эксплуатации и улучшении эксплуатационных качеств емкости за счет уменьшения прогибов днища резервуаров;

- в снижении материалоемкости фундамента за счет снижения внутренних усилий в фундаментной плите;

- в сохранении простоты и технологичности производства плитных фундаментов.

Поставленная задача решается путем устройства компенсирующих прокладок из легкосжимаемых материалов с толщиной, увеличивающейся в направлении от центра к краю плиты.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 представлена принципиальная схема работы плитного фундамента при отсутствии (левая часть) и наличии (правая часть) компенсирующего слоя. На фиг. 2 представлен общий вид в ортогональной проекции.

Плитный фундамент под резервуар состоит из сплошной железобетонной плиты (1) и компенсирующей прокладки переменной толщины из легкосжимаемого материала (2) между плитой и естественным грунтовым основанием (3).

Известно, что при загружении круглой гибкой плиты равномерной нагрузкой центр дает осадку, в 1.24-1.57 раз большую, чем края [7]. Соответственно, коэффициент жесткости грунтового основания, определяемый согласно контактной модели Винклера-Фусса, у края плиты достигает максимального значения («короткие пружинки») и постепенно уменьшается к центру до минимального значения («длинные пружинки»). В итоге равномерно загруженная плита в расчетной модели Винклера-Фусса опирается на опоры переменной жесткости, что определяет значительный прогиб ƒ₁ и появление существенных изгибающих моментов M₁ в самой плите.

В изобретении предлагается между сплошной железобетонной плитой (1) и естественным грунтовым основанием (3) ввести прокладки (2), компенсирующие неравномерную сжимаемость грунтового основания. Толщина прокладок (2) подбирается исходя из решения задачи по выравниванию коэффициентов жесткости грунтового основания. Прокладки предлагается выполнять из плитных легкосжимаемых материалов на основе пенополистирола толщиной 20-100 мм. В итоге снижается прогиб ƒ₂ и внутренние усилия М₂ в фундаментной плите

Новизна изобретения состоит в выравнивании осадок и прогибов фундаментной плиты путем уменьшения жесткости грунтового основания в периферийных зонах за счет укладки компенсирующих прокладок расчетной толщины, что исключает устройство сложных конструктивных элементов и минимизирует материальные и трудовые затраты.

Устройство плитного фундамента под резервуар осуществляется следующим образом. Разрабатывается котлован до планировочной отметки естественного основания. По естественному грунтовому основанию (3) укладываются и крепятся компенсирующие прокладки расчетной толщины (2). Во избежание повреждения прокладок (2) при последующих строительных работах по ним выполняется защитная стяжка из тощего бетона. Выставляется опалубка и производится армирование сплошной железобетонной плиты (1). Выполняется бетонирование сплошной железобетонной плиты (1) и уход за бетоном во время твердения.

Источники информации

1. Тетиор А.Н. Фундаменты: учебное пособие для студентов учреждений высшего проф. образования / А.Н. Тетиор. - М.: Издательский центр "Академия", 2010. - 400 с.

2. Димов Л.А. Деформированное состояние плитных фундаментов резервуаров для нефти и нефтепродуктов. / Л.Я Димов // Геотехника. - 2015. - №1 - С. 9

3. СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* / Минрегион России. М.: ОАО "ЦПП", 2011.

4. Пат. 2437988 Российская Федерация, МПК E02D 27/38. Основание цилиндрического резервуара / Ещенко О.Ю., Волик Д.В.; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет (RU). - №2010119896; заявл. 18.05.2010; опубл. 27.12.2011, Бюл. №36.

5. Пат. 2439248 Российская Федерация, МПК E02D 27/38. Фундамент резервуара на слабом основании / Ещенко О.Ю.; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет (RU). - №2010119894; заявл. 18.05.2010; опубл. 10.01.2012, Бюл. №1.

6. Пат. 2561441 Российская Федерация, МПК E02D 27/12. Плитно-ребристый фундамент мелкого заложения. / Пронозин Я.А., Киселев Н.Ю.; ФГБОУ ВПО Тюменский государственный архитектурно-строительный университет (RU).

7. Горбунов-Посадов М.И., Маликова Т.А., Соломин В.И. Расчет конструкций на упругом основании. - М.: Стройиздат, 1984. - 679 с.