ФУНДАМЕНТ ДЛЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО СТАЛЬНОГО РЕЗЕРВУАРА
FOUNDATION FOR VERTICAL STEEL RESERVOIR

Изобретение относится к резервуаростроению, в частности к возведению крупных стальных вертикальных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов на слабонесущих грунтах.
Известен фундамент для цилиндрического резервуара (SU 1213135, 1982 г.), включающий обращенные вниз и заглубленные в грунт арки, объединенные поверху. Арки выполнены составными из расположенных на расстоянии один от другого отдельных арочных элементов, при этом внутренний контур каждого элемента очерчен по параболе, а внешний - по дугам окружности большего радиуса, сопряженным в вершине арочного элемента дугой окружности меньшего радиуса.
Недостатком известного технического решения является малая несущая способность фундамента при необходимости строить его на слабонесущих и сильносжимаемых грунтах и недостаточная надежность при воздействии горизонтальных нагрузок.
Известен комбинированный свайно-плитный фундамент (фундамент-прототип), включающий сваи и железобетонную плиту или ростверк, восприятие нагрузки от зданий и сооружений в котором обеспечивается совместной работой плит-ростверков и свай (СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов» [2], пп. 7.4.10…7.4.14, стр. 43), состоящий из буронабивных свай, объединенных сверху плоской плитой.
Однако в известном комбинированном свайно-плитном фундаменте-прототипе железобетонная плита или ростверк воспринимают только около 15% внешней нагрузки, а сваи - около 85%. Кроме того, в известном свайно-плитном фундаменте крайние ряды свай воспринимают нагрузку, в 2 раза, а угловые сваи в 3 раза превышающие среднюю нагрузку на сваи в фундаменте. В результате на ряде участков и особенно в краевых сечениях железобетонной плиты или ростверка возникают большие изгибающие моменты, что ведет к повышению материалоемкости фундамента за счет увеличения расхода бетона и/или арматуры.
Задача заявленного изобретения состоит в обеспечении возможности заданного, в частности более равномерного, распределения нагрузок между сваями и железобетонной плитой или ростверком и снижении материалоемкости плитно-свайного фундамента за счет уменьшения расходов бетона и/или арматуры.
Технический результат состоит в повышении несущей способности фундамента, а также снижении материалоемкости.
Технический результат достигается тем, что в фундаменте для вертикального стального резервуара, состоящего из свай и железобетонной плиты, нижняя часть круглой железобетонной плиты имеет выемки, представляющие собой сегменты сфер, расположенные по всей площади плиты в несколько рядов, а сваи жестко соединены с плитой и расположены на местах пересечения трех сегментов сфер и представляют собой усеченные четырехугольные пирамиды, устроенные с предварительным выштамповыванием грунта.
Равномерное распределение нагрузок между сваями и железобетонной плитой или ростверком достигается тем, что сваи расположены в местах пересечения 3-х сегментов сфер и жестко соединены с ними арматурой. Также под стенкой, где нагрузка на фундамент гораздо выше, чем под всей площадью резервуара, будет предусмотрен двойной ряд свай.
Несущая способность фундамента повышается за счет того, что сегменты сфер перераспределяют часть вертикальной нагрузки на фундамент в горизонтальном направлении, что также способствует уменьшению неравномерной осадки. Перераспределение нагрузки и трехосное сжатие грунта под сферой увеличивает консолидацию грунта под сферой, что позволяет уменьшить осадку фундамента.
Использование четырехугольных пирамидальных свай, имеющих большую площадь контакта с грунтом по сравнению со стандартными призматическими, устроенных с предварительным вытрамбовыванием ложа, что позволяет увеличить уплотненную зону грунта и свести просадочные свойства грунта в пределах области действия свай к минимуму.
Устройство выемок в нижней части железобетонной плиты позволяет уменьшить расход бетона на ростверк, а увеличение несущей способности позволяет уменьшить количество свай, что снижает материалоемкость предложенного фундамента.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на рисунке 1 показан принцип построения сегментов сфер и выбора мест расположения свай, на рисунке 2 показан конечный вид железобетонной плиты снизу, на рисунке 3 показан вид железобетонной плиты в разрезе (где а - фундамент, б - грунт, в - свая), а на рисунке 4 показан принцип распределения нагрузки на фундамент (где г - нагрузка на фундамент, д - вертикальная составляющая реакции грунта, е - горизонтальная составляющая реакции грунта).
Предлагаемая полезная модель может быть использована в резервуаростроении, в частности при возведении крупных стальных вертикальных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов на слабонесущих грунтах.