ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЙ СБОРНЫЙ РЕЗЕРВУАР

Полезная модель относится к строительству сборных железобетонных резервуаров, в частности, к конструкциям резервуаров, объединенных пространственной фундаментной платформой и покрытием в замкнутую систему и может быть использована на слабых, просадочных, пучинистых грунтах в сейсмических районах.
3
Известно строительство резервуаров из металла с покрытием, особенно в северных районах. В России около 40 тысяч металлических резервуаров различного вида объемом от 400 до 50000 м, большинство из которых уже превысило нормативный срок эксплуатации. Дальнейшее наращивание строительства резервуаров из металла усугубляет проблему, т.к. им присущи разрушения в виде хрупких, квазихрупких, вязких, усталостных, коррозионных, прочностных, статических и динамических свойств, (см., например, статью Ханукова Х.М. «Обеспечение экологической безопасности при эксплуатации резервуаров для нефти и нефтепродуктов», журнал «Транспорт и хранение нефтепродуктов», №10, 2003 г, с.8).
Применение железобетонных резервуаров принципиально лишено многих этих недостатков, но имеет свои трудности из-за недостаточно совершенной конструкции и нерационального формообразования стен, покрытий, днищ и фундаментов.
Особое значение для живучести конструкции резервуаров имеют вопросы фундаментостроения под резервуары (и другие объекты) на вечномерзлых, слабых, просадочных и пучинистых грунтах, так как во многих случаях исходной причиной аварийности резервуаров является неравномерность осадок фундаментов.
Аналогом предлагаемой полезной модели является «Пространственная фундаментная платформа, объединенная с резервуаром, для строительства на слабых, вечномерзлых, пучинистых грунтах и в сейсмических зонах» (см. заявку №2004105570, решение о выдаче патента на изобретение от 29 августа 2005 г.) в которой пространственное покрытие резервуара образовано из сталежелезобетонных элементов, опирается на стенки резервуара и рамным способом присоединено к контрфорсам. Резервуар установлен и прикреплен к пространственной фундаментной платформе, при этом верхнее строение резервуара, покрытие, стенки, коническое днище присоединены к фундаментной платформе и образуют замкнутую систему.
Недостатком данного аналога является то, что конструирование больших диаметров резервуаров с покрытием для использования в северных районах вызывает большие трудности.
7
Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является вертикальный резервуар, включающий стенку из плоских железобетонных плит с предварительно напряженной арматурой, имеющих выпуски горизонтальной арматуры в торцах, покрытие и днище, у которого плиты выполнены с утолщениями по вертикали и выемками на их торцах, причем смежные плиты установлены друг относительно друга с зазором, в котором размещены бетонные вкладыши, а в утолщениях и вкладышах образованы соосные каналы, сквозь которые пропущены выпуски арматуры, закрепленные на торцах, при этом вкладыши выполнены клиновидными или цилиндрическими (см. патент № 686634 «Вертикальный резервуар», МПК Е O4 Н 7/00, опубл. 15.09.79. БИ №34).
К недостаткам этой конструкции резервуара относится то, что конструкция покрытия является нагрузкой на стенки резервуаров и не оказывает поддерживающего влияния на конструкцию резервуара, т.е. нет гармонического взаимодействия между элементами всего устройства. Недостатками данной конструкции является также и то, что днище и резервуар рассматриваются отдельно.
Другими недостатками данного аналога и прототипа являются невыгодная работа железобетонных панелей, в которых при высоких резервуарах развиваются большие кольцевые растягивающие напряжения, что способствует растрескиванию железобетона, а также сложности с конструкциями покрытий (крыш) - структурного типа для резервуаров больших диаметров, отсутствие унификации стеновых панелей для резервуаров различной емкости.
В предлагаемой конструкции сборного железобетонного резервуара этих недостатков нет, используются резервуары небольшой высоты различных диаметров, в которых благодаря контрфорсам растягивающие кольцевые усилия в стеновых панелях не велики, для большеразмерных резервуаров применены эффективные вантовые покрытия, которые создают выгодные условия для работы стеновых панелей, обжимая их в кольцевом направлении, т.е. оказывают разгружающее влияние. Используется, как в аналоге, пространственная фундаментная платформа, объединенная со стеновыми панелями, контрфорсами и покрытиями, которые создают вместе цельную эффективно работающую систему конструкции всего резервуара.
Задача, решаемая полезной моделью, это создание эффективной конструкции резервуара и повышение ее надежности и долговечности.
Поставленная задача достигается тем, что в заявленном устройстве вертикального железобетонного сборного резервуара, включающем стены из железобетонных панелей, покрытие и днище, согласно полезной модели покрытие вертикального железобетонного сборного резервуара выполнено висячим вантовым и образовано радиальными металлическими вантами, стыкующимися в центре с жесткой шайбой и вмонтированными в железобетонный
кольцевой опорный пояс, образованный состыкованными верхними торцевыми ребрами однотипных железобетонных ребристых стеновых панелей цилиндрической формы, обращенных выпуклостью внутрь резервуара,
при этом нижние торцевые ребра железобетонных ребристых стеновых панелей присоединены к пространственной фундаментной платформе, объединенной с днищем резервуара, а длинные вертикальные стороны железобетонных стеновых панелей присоединены снаружи к железобетонным контрфорсам в виде треугольных ферм, упирающихся в выступающую консольную часть пространственной фундаментной платформы, которая вместе с днищем, висячим вантовым покрытием, стеновыми панелями с контрфорсами образует цельную замкнутую систему всей конструкции резервуара, установленную на выровненное основание со скользящим слоем. Кроме того, висячее вантовое покрытие выполнено, например, однослойным с расположенной в центре резервуара колонной, к капители которой в виде жесткой шайбы вмонтированы сходящиеся ванты или, например, двухслойным в виде горизонтально расположенного велосипедного колеса с распорным трубчатым элементом между слоями в центре.
Использование вантового покрытия, которое обжимает опорный пояс из ребер стеновых плит, позволяет оказывать разгружающее влияние от действия статического давления, вызывает растягивающие кольцевые усилия в стенках, тем самым существенно улучшает условия работы резервуара, его долговечность и прочность.
Пространственная фундаментная платформа, совмещающая функции днища резервуара, фундамента, воспринимающая распор от внутреннего гидростатического давления, объединяется в единую замкнутую (коробчатую) систему со стенками (и всем верхним строением) так, что верхнее строение, в свою очередь, повышает жесткость фундаментной платформы. Поэтому такая конструкция резервуаров малочувствительна к неравномерным осадкам основания и может работать на слабых, пучинистых грунтах в сейсмических районах.
Устройство с заявляемой совокупностью отличительных признаков в патентной и научно-технической литературе не обнаружено.
Вертикальный железобетонный сборный резервуар с покрытием представлен на фигурах, где:
3
Фиг.1 - общий вид вертикального железобетонного сборного резервуара с покрытием объемом 300 м;
3
Фиг.2 - общий вид вертикального железобетонного сборного резервуара с покрытием объемом 1000 м;
3
Фиг.3 - общий вид вертикального железобетонного сборного резервуара с покрытием объемом 3000 м;
3
Фиг.4 - общий вид вертикального железобетонного сборного резервуара с покрытием объемом 5000 м;
3
Фиг.5 - общий вид вертикального железобетонного сборного резервуара с покрытием объемом 10000м;
Фиг.6 - вид покрытия резервуара в виде велосипедного колеса;
Фиг.7 - фотография модели вертикального сборного резервуара:
а) общий вид; б) пространственная фундаментная платформа; в) покрытие резервуара; г) резервуар без платформы и покрытия; д) покрытие типа велосипедного колеса; е) элементы резервуара.
Вертикальный железобетонный сборный резервуар 1 с покрытием (см. фиг.1-5) включает железобетонные ребристые стеновые панели 2 и висячее вантовое покрытие 3. Стеновые панели 2 выполнены цилиндрической формы, обращенной выпуклостью внутрь вертикального железобетонного сборного резервуара 1.
Висячее вантовое покрытие 3 (фиг.6) вертикального железобетонного сборного резервуара 1 образовано радиальными металлическими вантами 4, стыкующимися в центре с жесткой шайбой 5. Радиальные металлические ванты 4 вмонтированы в железобетонный кольцевой опорный пояс 6, который образован состыкованными верхними торцевыми ребрами однотипных железобетонных ребристых стеновых панелей 2 цилиндрической формы.
Нижние торцевые ребра этих железобетонных ребристых стеновых панелей 2 присоединены к фундаментной платформе 7, объединенной с днищем вертикального железобетонного резервуара 1. Длинные стороны железобетонных стеновых панелей 2 присоединены снаружи к железобетонным контрфорсам 8 в виде треугольных ферм, упирающихся в выступающую консольную часть сплошной пространственной фундаментной платформы 7.
Висячее вантовое покрытие 3 (фиг.6) выполнено, например, однослойным с расположенной в центре резервуара колонной 9, к капители которой жесткой шайбой вмонтированы сходящиеся радиальные металлические ванты 4 висячего вантового покрытия 3.
Висячее вантовое покрытие 3 выполнено, например, двухслойным в виде горизонтально расположенного велосипедного колеса 10 (см. фиг.6) с распорным элементом между слоями в центре.
Все элементы конструкции вертикального железобетонного сборного резервуара 1, включая висячее вантовое покрытие 3, стеновые панели 2 с железобетонными контрфорсами 8 и сплошную пространственную фундаментную платформу 7 с днищем, образуют цельную замкнутую систему всей конструкции, которая устанавливается на выровненное основание со скользящим слоем 11.
Монтируется вертикальный железобетонный сборный резервуар с покрытием 1 следующим образом.
На выровненное основание после водоотводных мероприятий укладывается скользящий слой 11 и монтируется пространственная фундаментная платформа 7. На пространственной фундаментной платформе 7 с упором на выступ верхних плит платформы устанавливаются вертикально железобетонные ребристые стеновые панели 2, расположенные радиально, обращенные выпуклостью внутрь резервуара 1 и стыкуются между собой прочными болтами с прокладками, выполненными в виде уплотняющего герметика, после монтажа осуществляется дополнительное замоноличивание. Длинные вертикальные стенки стеновых панелей 2 присоединены снаружи железобетонными
контрфорсами 8 в виде ферм, стыки соединены на высокопрочных болтах. Швы торкретируются (внутренняя поверхностность панелей торкретирована на заводе-изготовителе) трубчатыми отверстиями заводятся ванты покрытия, которые крепятся с помощью резьбовых соединений к кольцу и центральной шайбе и затем натягиваются.
Нижние торцевые ребра железобетонных ребристых стеновых панелей 2 присоединены к пространственной фундаментной платформе 7, а длинные вертикальные стороны железобетонных стеновых панелей 2 присоединены снаружи к железобетонным контрфорсам в виде треугольных ферм, упирающихся в выступающую консольную часть пространственной фундаментной платформы,
Радиальные металлические ванты 4 висячего вантового покрытия 3 вертикального железобетонного сборного резервуара 1 стыкуются в центре с жесткой шайбой 5, а в нижней части радиальные металлические ванты 4 вмонтированы в железобетонный кольцевой опорный пояс 6, который образован состыкованными верхними торцевыми ребрами однотипных железобетонных ребристых стеновых панелей 2 цилиндрической формы.
Висячее вантовое покрытие 3 выполнено, например, однослойным с расположенной в центре резервуара колонной 9, к капители которой с помощью жесткой шайбы вмонтированы сходящиеся радиальные металлические ванты 4 висячего вантового покрытия 3 или двухслойным в виде горизонтально расположенного велосипедного колеса 10 с распорным элементом между слоями в центре.
Данная конструкция представляет собой замкнутую систему, в которой непосредственно резервуар (в том числе новой формы) объединен внизу со сплошной пространственной фундаментной платформой, а в вверху замыкается висячим покрытием. Такая фундаментная платформа позволяет осуществлять строительство в сложных грунтовых условиях с сохранением их естественных свойств (в том числе на слабых, просадочных, пучинистых,
вечномерзлых грунтах и в сейсмических районах с устройством скользящего слоя между основанием и фундаментом).
Создаются благоприятные условия для применения конструкции покрытий больших резервуаров в виде различных эффективных вантовых, висячих и мембранных конструкций, так как железобетонный контур из вертикальных стенок резервуара, укрепленных кольцевым железобетонным элементом, способен воспринимать распор висячего покрытия. Заметим, что данный распор противодействует внутреннему гидростатическому давлению на стенки резервуара, т.е. создаются выгодные благоприятные условия работы всей системы в целом.
При выполнении данной конструкции покрытия резервуара загружение выступающей консольной части фундаментной платформы усилиями от контрфорсов оказывает разгружающее влияние на ее центральную часть - днище, которое нагружается вертикальным давлением от заполнителя резервуарной емкости.