11.1.7. Особенности расчета и конструирования оснований и фундаментов стальных вертикальных резервуаров
Расчет оснований резервуаров по несущей способности необходимо выполнять в случаях, предусмотренных п. 2 гл. СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений». При этом рассчитываются общая устойчивость основания резервуара и местная устойчивость грунта под подошвой кольцевого фундамента. При назначении расчетных характеристик сопротивления грунтов сдвигу следует учитывать быстрое увеличение нагрузок на основание при заполнении резервуаров. Расчеты основания необходимо выполнять на характеристики сопротивления грунтов сдвигу в состоянии незавершенной консолидации. Местная устойчивость грунта под подошвой кольцевого фундамента резервуара, а также прочность конструкции кольцевого фундамента рассчитываются на монтажные и эксплуатационные нагрузки.
Расчет оснований и фундаментов резервуаров по деформациям выполняется согласно гл. 5 Справочника. Расчетные деформативные характеристики грунтов основания следует принимать с учетом циклического воздействия нагрузок.
Предельно допустимая деформация основания устанавливается технологическими и конструктивными требованиями проекта по следующим видам: абсолютная осадка любой точки края днища; разность осадок двух смежных точек краев днища; разность осадок центра краев днища; крен.
Абсолютные осадки точек краев днища, отмеченные в период проведения гидравлических испытаний резервуара, в расчет не принимаются.
Расчетная осадка основания резервуара определяется как для круглого гибкого фундамента, загруженного равномерно распределенной, нагрузкой с интенсивностью, равной давлению столба жидкости, хранимой в резервуаре. Расчетная схема основания принимается в виде линейно деформируемого полупространства.
Для резервуаров с плавающей крышей, предназначенных для хранений жидкостей, принимается s3 = 0.
Осадка центра днища резервуара s0 определяется как осадка центра круглого фундамента, загруженного равномерно распределенной нагрузкой интенсивностью, равной весу столба жидкости. Аналогично определяется осадка любой точки днища резервуара.
Площадки строительства резервуаров можно классифицировать по характерным грунтовым условиям:
1) сверху на глубину до 4 м залегает торф либо сильно заторфованные грунты, далее залегают относительно прочные грунты;
2) в слое слабых грунтов толщиной до 10 м имеется прослойка торфа толщиной более 0,5 м;
3) слой слабых водонасыщенных грунтов имеет толщину до 10 м, далее залегают относительно прочные грунты;
4) слой слабых водонасыщенных грунтов залегает на большую глубину (свыше 10 м).
В первом случае наиболее экономичным является замена торфа на подушку из послойно уплотненного местного грунта (рис. 11.7). Резервуар устанавливается на уплотненную песчаную подушку, а под краями для снижения концентрации напряжений устраивается кольцевой железобетонный фундамент. В целях защиты днища от коррозии под ним выполняется гидроизоляционный слой из смеси супесчаного грунта с вяжущими веществами в соотношении 10 : 1 по объему. Супесчаный грунт должен иметь влажность не более 3 % и следующий гранулометрический состав: частицы крупностью 2—20 мм — не более 25%; частицы крупностью 0,1—2 мм — от 60 до 85%; частицы крупностью менее 0,1 мм — от 15 до 40%; глинистые частицы — не более 5%. В качестве вяжущего вещества рекомендуется применять: жидкие битумы по ГОСТ 11955–82 «Битумы нефтяные жидкие дорожные»; каменный деготь по ГОСТ 4641-80 «Дегти каменноугольные дорожные»; мазут по ГОСТ 10585-75 «Топливо нефтяное». В вяжущем веществе не должно быть кислот и свободной серы.
Во втором случае экономичным является применение свайных фундаментов (рис. 11.8). Тип, размеры и число свай принимаются по общепринятым принципам. Ростверк может выполняться в различных вариантах. По верху ростверка для создания технологического уклона днища резервуара устраивается набетонка из тощего бетона. Верх бетонки обмазывается горячим битумом за два раза.
Если площадка строительства сложена толщей слабых водонасыщенных грунтов мощностью до 10 м и не имеет прослоек торфа, наиболее экономично применение свайного фундамента с промежуточной подушкой (рис. 11.9). Поверх оголовников устраивается щебеночная подушка высотой не менее расстояния между сваями. Далее устраивается песчаная подушка. Остальные конструкции выполняются, как и в первом случае.
Когда площадка строительства резервуара сложена значительной толщей слабых грунтов и применение свайного фундамента является неэкономичным, следует выполнять уплотнение грунтов временной нагрузкой (насыпью) с устройством вертикальных дрен для уменьшения продолжительности консолидации грунтов (рис. 11.10). Далее работы выполняются так же, как и в первом случае.
Окончательный выбор типа фундамента и метода упрочнения основания производится на основе, материалов инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий и технико-экономического обоснования.