Сейсмостойкий резервуар для хранения токсичных и взрывопожароопасных продуктов
EARTHQUAKE-RESISTANT TANK FOR STORAGE OF TOXIC AND EXPLOSIVE AND FIRE HAZARDOUS PRODUCTS

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для возведения хранилищ токсичных и взрывопожароопасных продуктов типа нефть, газ в сейсмоопасных районах без образования аварийных ситуаций вследствие разрушения объекта и утечки нефтепродуктов с необратимыми последствиями для окружающей среды.
2000.01
Известен фундамент под резервуар, включающий сваи, расположенные по кольцу, кольцевой ростверк, песчаную подготовку, а для упрощения возведения и уменьшения материалоемкости ростверк выполнен разрезным и состоит из сборных плит, каждая из которых опирается одним концом на сваю, другим концом на песчаную подготовку [см. патент на изобретение №1188251, МПК E02D 27/38, опубл. 30.10.1985 г.].
Недостатком такого резервуара со свайным фундаментом является его не сейсмостойкость и ограниченность в применении, так как при сейсмических воздействиях возможны деформации резервуара и его фундамента.
2006.01
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является сейсмостойкий резервуар, который содержит цилиндрический корпус с необходимыми элементами эксплуатации и снабжен системой гасителей его колебаний. Система состоит из размещенных внутри и снаружи корпуса кольцевых, продольных и поперечных гасителей, а также дополнительных гасителей, в том числе, гасителей колебаний жидкости в резервуаре, вызывающих дополнительные нагрузки на резервуар в виде гидродинамических ударов о крышку и корпус сооружения [Патент на изобретение №2460865, МПК Е04Н 7/16, опубл. 11.09.2012].
Недостатком известного сейсмостойкого резервуара является то, что сейсмостойкость достигается за счет большого количества (более 16) гасителей, расположенных вдоль и поперек резервуара внутри и на наружной поверхности с использованием демпферов, что значительно усложняет конструкцию. Но несмотря на такую сложную конструкцию, эффект гашения сейсмических колебаний ограничен, ввиду того, что область действия любого гасителя колебаний ограничена определенными пределами. Отсюда невозможность полной изоляции сооружения от сейсмических колебаний, следовательно, при значительных колебаниях земли деформации резервуара неизбежны с последующим образованием аварийной ситуации: утечка нефтепродуктов, взрывопожароопасность, экологическая опасность.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является упрощение конструкции, полная изоляция сооружения от наиболее разрушительных горизонтальных сейсмических колебаний, соответственно устранение горизонтальных инерционных сил и сохранение инерции покоя сооружения, устранение гидроударов о резервуар, исключение взрывопожароопасной ситуации, обеспечение эксплуатационной безотказности и экологической безопасности, а также уменьшение трудоемкости и сроков возведения объекта.
Этот технический результат достигается тем, что в сейсмостойком резервуаре для хранения токсичных и взрывопожароопасных продуктов, включающее днище резервуара и свайный ростверк, установленный в грунте, согласно изобретению, между днищем резервуара и свайным ростверком образован конструктивный зазор, посредством опорных элементов в виде металлических шаров, расположенных в соосных металлических чашеобразных ячейках с возможностью их свободного перемещения в горизонтальной плоскости, причем диаметр ячеек больше величины нормативных сейсмических перемещений, при этом верхняя чаша закреплена к днищу резервуара, а нижняя к свайному ростверку, между резервуаром и грунтом, защищенным бетонной стенкой, образован зазор, величина которого соответствует диаметру металлической чашеобразной ячейки, а зазор перекрыт отмосткой.
Один конец отмостки закреплен на корпусе резервуара, а другой конец имеет шов скольжения в местах контакта с грунтом.
Данный сейсмостойкий резервуар позволит упростить конструкцию, полностью изолировать его от наиболее разрушительных горизонтальных сейсмических колебаний, устранить гидроудары о резервуар, исключить взрывопожароопасные ситуации, обеспечить эксплуатационную безотказность и экологическую безопасность, а также уменьшить трудоемкость и сроки возведения объекта.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. изображен фрагмент поперечного разреза сейсмостойкого резервуара.
Сейсмостойкий резервуар для хранения токсичных и взрывопожароопасных продуктов состоит из корпуса 1, опирающегося на свайный ростверк 2, расположенный радиально или концентрично относительно центра резервуара 1. Между днищем 3 резервуара 1 и свайным ростверком 2 образован конструктивный зазор 4 для независимой работы свайного ростверка 2 и резервуара 1 посредством опорных элементов в виде металлических шаров 5, расположенных в соосных металлических чашеобразных ячейках 6 и имеющих свободу перемещений в горизонтальной плоскости, причем их диаметр больше величины нормативных сейсмических перемещений. При этом верхние чашеобразные ячейки 5 закреплены к днищу 3 резервуара 1, а нижние к свайному ростверку 2.
Между корпусом резервуара 1 и прилегающим грунтом, который укреплен бетонной стенкой 7, образован зазор 8. Зазор перекрыт отмосткой 9, один конец которой закреплен на корпусе резервуара 1, а другой конец имеет шов скольжения 10 в местах контакта с грунтом.
Устройство работает следующим образом.
При сейсмических проявлениях колебания земной поверхности передаются на размещенный в грунте свайный ростверк 2, вследствие чего опорные металлические шары 5 свободно прокатываются в металлических чашеобразных ячейках 6 в любом горизонтальном направлении соответственно направлению горизонтальных сейсмических колебаний. Так как конструктивный зазор 4, образованный между свайным ростверком 2 и резервуаром 1, исключает их конструктивное единство, то свободно прокатывающиеся в этом зазоре 4 металлические шары 5 не могут переместить опирающийся на них корпус резервуара 1. И как следствие - сооружение сохраняет инерцию покоя при горизонтальных сейсмических колебаниях любой направленности, любых ускорений и перемещений земной поверхности. Конструктивная система универсальна и, корректируя соответствие величины диаметра металлических чашеобразных ячеек 6 для шаров 5 с величиной перемещения нормативной сейсмичности, ее можно применять для районов с различной сейсмической активностью: от минимальной до весьма значительной - 9 баллов и более.
Полученный эффект полной изоляции сооружения от горизонтальных колебаний подтвержден лабораторными испытаниями модели сооружения на горизонтальные колебания.
Использование сейсмостойкого резервуара для хранения токсичных и взрывопожароопасных продуктов позволит по сравнению с прототипом упростить конструкцию, полностью изолировать резервуар от наиболее разрушительных горизонтальных сейсмических колебаний, соответственно устранить горизонтальные инерционные силы и сохранить инерцию покоя сооружения, устранить гидроудары о резервуар, исключить взрывопожароопасную ситуацию, обеспечить эксплуатационную безотказность и экологическую безопасность, а также уменьшить трудоемкость и сроки возведения объекта.