РЕЗЕРВУАР ДЛЯ ХРАНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ
OIL PRODUCT STORAGE TANK

Изобретение относится к строительству, а именно к возведению крупных стальных вертикальных резервуаров для хранения нефтепродуктов, расположенных на слабонесущих и сильно сжимаемых грунтах.
Известен резервуар большой вместимости, цилиндрической формы, установленный вертикально, фундамент которого включает крупную опорную плиту, расположенную на грунтовой подушке, и наклонные тяжи, проходящие через грунтовую подушку. (А.с. СССР №1173006, кл. Е02Д 27/38, 1985).
Недостатками известного технического решения являются: недостаточная устойчивость фундамента при необходимости строительства на слабых грунтах, большие нагрузки на опорную плиту, отсутствие возможности воспринимать горизонтальные нагрузки.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией фундамента и формой резервуара.
Известен цилиндрический резервуар, установленный вертикально, фундамент которого включает опорную плиту, уложенную на грунтовую подушку, наклонные тяжи, проходящие через грунтовую подушку, причем опорная плита имеет в нижней части форму усеченного конуса, к центральной части и нижним краям которого прикреплены радиальные расходящиеся тяжи-стержни, объединенные попарно в нижних краях балками. (Патент РФ №2209883, кл. Е02Д 27/38, 2003).
Недостатками известного решения являются: сложность фундамента, большие нагрузки на опорную плиту, недостаточная устойчивость на слабых грунтах.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией фундамента и формой резервуара.
Известен также цилиндрический резервуар для хранения нефтепродуктов, установленный на фундаменте, включающем круглую опорную плиту, расположенную на грунтовой подушке, фундамент содержит по периметру максимальной окружности плиты кольцевое ребро и соединенные о ним железобетонные балки, радиально сходящиеся к центру конусообразного углубления основания, грунтовая подушка выполнена в форме усеченного конуса. (Патент РФ кл. 2203361, кл. Е02Д 27/38, 2003).
Техническое решение по патенту РФ №2203361, как наиболее близкое по технической сущности и достигаемому полезному результату, принято за прототип.
Недостатки известного технического решения, принятого за прототип, те же.
Указанные недостатки обусловлены выполнением фундамента и формой резервуара.
Целью настоящего изобретения является повышение устойчивости основания резервуара при строительстве на слабонесущих грунтах и уменьшение давления на опорную плиту.
Указанная цель согласно изобретению обеспечивается тем, что цилиндрический резервуар, опорная плита с конусом в центре и кольцом по периметру, железобетонные балки заменены стальным резервуаром, выполненным в форме пустотелого усеченного конуса или усеченной пирамиды, вершина и основание которого закрыты крышками, имеющего внутри продольные и поперечные ребра жесткости, прикрепленного посредством стяжек своей усеченной вершиной к опорной плите, выполненной в форме полукруглых железобетонных сегментов, соединенных между собой сваркой, уложенной на грунтовую подушку, залитую сверху слоем бетона, а в отверстие каждого сегмента опорной плиты забиты сваи, кроме того, при вертикальной установке нескольких резервуаров усеченная вершина первого из них закреплена на опорной плисе, а открытая усеченная вершина второго резервуара соединена с отверстием на основании первого резервуара, открытая и усеченная вершина третьего резервуара соединена с отверстием в основании второго резервуара, причем отверстия в основаниях первого и второго резервуаров соответствуют диаметрам отверстий усеченных вершин всех трех резервуаров.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид резервуара для хранения нефтепродуктов, установленного на фундаменте, показанном в разрезе, на фиг.2 - вид на резервуар для хранения нефтепродуктов сверху, на фиг.3 - резервуар для хранения нефтепродуктов с частичным разрезом, на фиг.4 - вид сверху на опорную плиту, на фиг.5 - вид сверху на сегмент опорной плиты, на фиг.6 - вид сбоку на сегмент опорной плиты, на фиг.7, 8, 9 - сосуды различной формы, демонстрирующие гидростатический парадокс Паскаля, на фиг.10 - вариант резервуара большой вместимости для хранения нефтепродуктов с наименьшим давлением на опорную поверхность.
Резервуар для хранения нефтепродуктов содержит стальной корпус 1, выполненный в форме пустотелого усеченного конуса или усеченной пирамиды, закрытого с обеих сторон крышками, имеющего внутри продольные и поперечные ребра жесткости 2, прикрепленного посредством стяжек 3 своей усеченной вершиной к опорной плите 4. Опорная плита выполнена в форме полукруглых железобетонных сегментов 5, имеющих пазы 6, в которые входят пластины, связанные с внутренним металлическим каркасом. На максимально возможном удалении от центра железобетонный сегмент имеет отверстие 7, в которое забита свая 8, а некоторые из них имеют металлическую пластину 9 с отверстием для крепления оттяжек. Железобетонные сегменты соединены между собой посредством перемычек 10, уложенных в пазы и приваренных к металлическим пластинам каркаса. Опорная плита уложена на грунтовую подушку из щебня 11, засыпанного и утрамбованного в котлован 12 поверх слоя песка 13. Поверх грунтовой подушки уложен слой бетона 14.
1
Основание возводят в следующей последовательности. Сначала откапывают котлован 12. По всему дну котлована укладывается отсыпка из специально подготовленного песка 13 и уплотняется. Затем на песчанную отсыпку укладывают грунтовую подушку 11 из мелкого гравия, разравнивают и уплотняют, далее на нее укладывают слой бетона 14. После застывания слоя бетона производят установку опорной плиты 4. Железобетонные сегменты 5 укладывают, выравнивают и посредством перемычек 10, уложенных в пазы 6, соединяют друг с другом сваркой. После сборки опорной плиты в отверстия 7 забивают сваи 8, которые фиксируют ее и воспринимают горизонтальные нагрузки. После того как подготовлена опорная плита 4, на нее устанавливают резервуар 1, который прикрепляют посредством стяжек 3 к металлическим пластинам 9 железобетонных сегментов. Далее происходит заливка нефтепродуктов в резервуар 1. Если бы резервуар был цилиндрической формы, как у прототипа, то сила давления нефтепродуктов на дно резервуара была равна весу залитых нефтепродуктов. Но так как форма резервуара выбрана в виде опрокинутого усеченного конуса (усеченной пирамиды), то на основании гидростатического парадокса Паскаля давление на дно резервуара 1 и соответственно на опорную плиту 4 будет в два раза меньше. Гидростатический парадокс заключается в том, что вес жидкости, налитой в сосуд, может отличаться oт силы давления, оказываемого на дно сосуда. Так в расширяющихся сосудах (фиг.9), а к ним относится предлагаемый резервуар, сила давления на дно меньше веса жидкости, а в суживающихся сосудах (фиг.8) сила давления на дно больше веса жидкости. В цилиндрических сосудах (фиг.7) обе силы одинаковы. Таким образом, если одна и та же жидкость налита до одной и той же высоты в сосуды разной формы, но с одинаковой площадью дна, то несмотря на различный вес налитой жидкости сила давления на дно одинакова во всех сосудах. Гидростатический парадокс объясняется тем, что гидростатическое давление Р всегда нормально (перпендикулярно) к стенкам сосуда, сила давления на наклонные стенки имеет вертикальную составляющую P, которая компенсирует вес излишнего по сравнению с цилиндром объема жидкости (фиг.9) и вес недостающего объема жидкости (фиг.8). (О гидростатическом парадоксе см. Физический энциклопедический словарь, гл. ред. Прохоров А.М. М.: Советская энциклопедия, 1983, с.121). При возведении крупных вертикальных резервуаров можно использовать несколько поставленных друг на друга резервуаров таким образом, что усеченная вершина первого из них закреплена на опорной плите 4, а открытая усеченная вершина второго резервуара соединена с отверстием на основании первого резервуара, открытая усеченная вершина третьего резервуара соединена с отверстием в основании второго резервуара. Отверстия в основаниях первого и второго резервуаров соответствуют диаметрам отверстий усеченных вершин всех трех резервуаров, а внутренние полости их представляют собой единое целое (фиг.10). При этом давление на опору будет изменяться в зависимости от количества установленных резервуаров. При двух - в четыре раза меньше, при трех - в шесть раз меньше.
Положительный эффект: увеличение объема загрузки продукта, уменьшение давления на грунт, повышение срока службы сооружения, удешевление строительства, уменьшение срока возведения сооружения.