Приложение Г (рекомендуемое). Требования к основаниям и фундаментам

Приложение Г
(рекомендуемое)

Требования
к основаниям и фундаментам

Г.1 Требования к инженерно-геологическим материалам площадки строительства

Г.1.1 Материалы инженерно-геологических изысканий площадки строительства должны содержать следующие сведения о грунтах и грунтовых водах:

- литологические колонки;

- физико-механические характеристики грунтов;

- расчетный уровень грунтовых вод с учетом прогноза изменения гидрогеологического режима грунтовых вод на период срока.

В районах распространения многолетнемерзлых грунтов изыскания должны обеспечивать сведения о составе, состоянии и свойствах мерзлых и оттаивающих грунтов, о криогенных процессах и образованиях, включая прогнозы изменения инженерно-геокриологических условий эксплуатации проектируемых резервуаров.

Г.1.2 Число геологических выработок (скважин) и другие виды работ по инженерно-геологическим изысканиям, определяются положением нормативных документов, действующих на территории государства - участника Соглашения, принявшего настоящий стандарт ¹⁾.

------------------------------

¹⁾_{В Российской Федерации действуют: СП 47.13330.2016 "СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения", СП 446.1325800.2019 "Инженерно-геологические изыскания для строительства. Общие правила производства работ".}

------------------------------

При проведении инженерных изысканий следует предусматривать исследование грунтов на глубину активной зоны (ориентировочно 0,4-0,7 диаметра резервуара) в центральной части резервуара и не менее 0,7 активной зоны - в области стенки резервуара. При свайных фундаментах - на глубину активной зоны ниже подошвы условного фундамента (острия свай).

В районах с повышенной сейсмической активностью необходимо предусматривать проведение геофизических исследований грунтов основания резервуаров и микросейсморайонирования.

Г.1.3 При разработке проектов оснований и фундаментов следует руководствоваться положениями нормативных документов ²⁾, действующих на территории государства - участника Соглашения, принявшего настоящий стандарт, и требованиями настоящего стандарта.

------------------------------

²⁾_{В Российской Федерации действуют: СП 22.13330.2016 "СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений"; СП 24.13330.2011 "СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты"; СП 25.13330.2020 "СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах"; СП 14.13330.2018 "СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах".}

------------------------------

Г.2 Основные требования к проектным решениям оснований

Г.2.1 Грунты, деформационные характеристики которых обеспечивают допустимые осадки резервуаров, следует использовать в естественном состоянии как основание резервуара.

Г.2.2 Для грунтов, деформационные характеристики которых не обеспечивают допустимые осадки резервуаров, предусматривают инженерные мероприятия по их упрочнению или устройство свайного фундамента.

Г.2.3 Для просадочных грунтов предусматривают устранение просадочных свойств в пределах всей просадочной толщи или устройство свайных фундаментов, полностью прорезающих просадочную толщу.

Г.2.4 При проектировании оснований резервуаров, возводимых на набухающих грунтах, в случае если расчетные деформации основания превышают предельные, предусматривают следующие мероприятия:

- полную или частичную замену слоя набухающего грунта ненабухающим;

- применение компенсирующих песчаных подушек;

- устройство свайных фундаментов.

Г.2.5 При проектировании оснований резервуаров, возводимых на водонасыщенных пылевато-глинистых, биогенных грунтах и илах, в случае если расчетные деформации основания превышают допустимые, должны предусматриваться следующие мероприятия:

- устройство свайных фундаментов;

- для биогенных грунтов и илов - полная или частичная замена их песком, щебнем, гравием и т.д.;

- предпостроечное уплотнение грунтов временной пригрузкой основания (допускается уплотнение грунтов временной нагрузкой в период гидроиспытания резервуаров по специальной программе).

Г.2.6 При проектировании оснований резервуаров, возводимых на подрабатываемых территориях, в случае если расчетные деформации основания превышают допустимые, должны предусматриваться следующие мероприятия:

- устройство сплошной железобетонной плиты со швом скольжения между днищем резервуара и верхом плиты;

- применение гибких соединений (компенсационных систем) в узлах подключении трубопроводов;

- устройство приспособлений для выравнивания резервуаров.

Г.2.7 При проектировании оснований резервуаров, возводимых на закарстованных территориях, предусматривают следующие мероприятия, исключающие возможность образования карстовых деформаций:

- заполнение карстовых полостей;

- прорезку карстовых пород глубокими фундаментами;

- закрепление закарстованных пород и (или) вышележащих грунтов.

Размещение резервуаров в зонах активных карстовых процессов не допускается.

Г.2.8 При применении свайных фундаментов свайное основание может быть как под всей площадью резервуара - "свайное поле", так и "кольцевым" - под стенкой резервуара.

Г.2.9 Если применение мероприятий по Г.2.7, Г.2.8 не исключает возможность превышения предельных деформаций основания (или в случае нецелесообразности их применения), предусматривают устройства (компенсаторы) в узлах подключения трубопроводов, обеспечивающие прочность и надежность узлов при осадках резервуаров, а также устройства для выравнивания резервуаров.

Г.2.10 При строительстве в районах распространения многолетнемерзлых грунтов проект основания и фундамента при использовании грунтов основания по первому принципу (с сохранением грунтов в мерзлом состоянии в период строительства и эксплуатации) предусматривают их защиту от воздействия положительных температур хранимого в резервуарах продукта. Это достигается устройством проветриваемого подполья типа "высокий ростверк" или применением теплоизоляционных материалов в сочетании с принудительным охлаждением грунтов - термостабилизацией.

Г.2.11 Грунтовые подушки следует выполнять из послойно уплотненного при оптимальной влажности грунта, модуль деформации которого после уплотнения должен быть не менее 15 МПа, коэффициент уплотнения - не менее 0,90.

Уклон откоса грунтовой подушки следует выполнять не более 1:1,5.

Ширина горизонтальной части поверхности подушки за пределами окрайки, м, должна быть:

0,7 - для резервуаров объемом не более 1000 м ³;

1,0 - для резервуаров объемом более 1000 м ³ и, независимо от объема, для площадок строительства с расчетной сейсмичностью 7 баллов и более.

Поверхность подушки за пределами периметра резервуара (горизонтальная и наклонная части) должна быть защищена отмосткой.

Г.3 Основные требования к проектным решениям фундаментов

Г.3.1 В качестве фундамента резервуара может быть использована грунтовая подушка (с железобетонным кольцом под стенкой и без него) либо железобетонная плита, а также кольцевая железобетонная плита для резервуаров с защитной стенкой. Рекомендуемые конструктивные решения фундаментов резервуаров показаны на рисунках Г.1-Г.4.

Рисунок Г.1 - Грунтовая подушка

Рисунок Г.2 - Кольцевой железобетонный фундамент

Рисунок Г.3 - Сплошная железобетонная плита

Рисунок Г.4 - Сечение кольцевой железобетонной плиты для резервуаров с защитной стенкой

Г.3.2 Кольцевой железобетонный фундамент применяется при наличии значительных контурных нагрузок по периметру стенки или, при необходимости, установки анкеров. Для резервуаров объемом до 5000 м ³ включительно под стенкой резервуара устанавливают железобетонное фундаментное кольцо шириной не менее 0,8 м и не менее 1,0 м для резервуаров объемом более 5000 м ³. Толщину кольца принимают не менее 0,3 м.

Г.3.3 Для площадок строительства с расчетной сейсмичностью 7 баллов и более фундаментное кольцо устраивают для всех резервуаров, независимо от объема. Ширина кольца не менее 1,5 м, толщина кольца не менее 0,4 м.

Фундаментное кольцо должно быть рассчитано на основное, а для площадок строительства с сейсмичностью 7 баллов и более - также на особое сочетание нагрузок.

Фундамент в виде сплошной железобетонной плиты рекомендуется для резервуаров диаметром не более 15 м на немерзлых грунтах и для всех резервуаров на мерзлых грунтах, а также для всех резервуаров при хранении в них этилированных бензинов, реактивного топлива или иных ядовитых продуктов. Для возможности обнаружения протечек продукта уклон железобетонной плиты должен быть не менее 1 % от центра к периметру с радиально расположенными дренажными канавками.

Г.3.4 Под днищем резервуара должен быть предусмотрен гидроизолирующий слой, выполненный из асфальтобетона по ГОСТ 9128 или песчаного грунта, пропитанного нефтяными вяжущими добавками. Применяемые песок и битум не должны содержать коррозионно-активных агентов. Толщина гидроизолирующего слоя под центральной частью днища - (50 10) мм, под окрайкой днища - (20 5) мм.

Г.3.5 При устройстве фундамента резервуара должно быть предусмотрено проведение мероприятий по отводу грунтовых вод и атмосферных осадков из-под днища резервуара.

Г.4 Балочные конструкции фундаментов

Г.4.1 Для оперативного обнаружения протечек продукта через повреждения днища (коррозионные, механические) допускается применять конструкции с опиранием днища на систему из стальных или бетонных опорных балок, т.е. днище может быть без сплошного основания.

Расположение опорных балок должно обеспечивать вентиляцию пространства под днищем и не должно затруднять визуальное наблюдение за появлением протечек продукта.

Г.4.2 Конструктивные схемы расположения опорных балок показаны на рисунке Г.5. Согласно этим вариантам стенка резервуара не имеет сплошной кольцевой опоры, поэтому в проекте КМ должны быть рассмотрены вопросы местной устойчивости стенки между опорными балками. Данные варианты опирания днищ рекомендуются для резервуаров, с нижним поясам толщиной не более 14 мм, эксплуатируемых при температуре не более 100 °С.

Г.4.3 Толщину листов днища при опирании на балки и расстояние между балками следует определять расчетом из условий прочности и деформативности согласно требованиям нормативных документов ¹⁾, действующих на территории государства - участника Соглашения, принявшего настоящий стандарт.

------------------------------

¹⁾_{В Российской Федерации действует СП 16.13330.2017 "СНиП II-23-81* Стальные конструкции".}

------------------------------

Днища без сплошного основания должны быть сварены двусторонними швами. Для монтажных соединений листов (полотнищ) днища, располагаемого на опорных балках, допускаются нахлесточные соединения с односторонними швами или стыковые соединения на остающейся подкладке. В качестве подкладки допускается использовать верхний пояс опорной балки.

а - схема с параллельным расположением балок

б - схема с радиальным расположением балок

Рисунок Г.5 - Расположение опорных балок днища

Г.5 Нагрузки на основание резервуара и фундамент

Г.5.1 Нагрузки, передаваемые с корпуса на основание и фундамент резервуара, определяют в зависимости от конструктивных, технологических, климатических, сейсмических нагрузок и их сочетаний, приведенных в таблице Г.1.

Таблица Г.1 - Сочетания воздействий для расчета нагрузок на фундаменты

Вид нагрузки	Типы сочетаний воздействий для расчета нагрузок на фундаменты
	1	2	3	4
	Условия эксплуатации	Условия гидравлических испытаний	Проверка на опрокидывание пустого резервуара	Условия землетрясения
Вес продукта (или воды)	+	+	-	+
Вес корпуса резервуара	+	+	+	+
Вес стационарного оборудования	+	+	+	+
Вес теплоизоляции	+	+	+	+
Внутреннее избыточное давление	-	-	+	+
Вакуум	+	+	-	-
Снеговая нагрузка	+	+	-	+
Ветровая нагрузка	+	+	+	-
Сейсмическая нагрузка	-	-	-	+
Примечание - Знак "+" означает, что воздействие учитывается; знак "-" - воздействие не учитывается.

Г.5.2 Статические нагрузки на центральную часть днища резервуара определяют, исходя из максимального проектного уровня налива и плотности хранимого продукта или воды при гидроиспытаниях.

Вертикальная и горизонтальная составляющие N ₀, N _R погонной нагрузки на фундаментное кольцо под стенкой резервуара определяются гидростатическим давлением на уровне днища, полным весом стенки и крыши резервуара, включая оборудование и теплоизоляцию, а также снеговой нагрузкой, избыточным давлением и разряжением (вакуумом) в газовом пространстве резервуара.

При расчете нагрузок на фундамент необходимо учитывать дополнительное к N ₀ вертикальное погонное усилие Q _R, возникающее вследствие отрыва части окраечного кольца от основания, а также горизонтальное погонное усилие N _R = F, где F = Q _y - k _m(N ₀ + Q _R), если F > 0 и N _R = Q _y, если F 0,

здесь Q _y - погонное перерезывающее усилие в уторном узле,

k _m - коэффициент трения днища по основанию под стенкой резервуара.

Г.5.3 Перечень рекомендуемых расчетов:

- определение нагрузок на центральную часть днища в условиях эксплуатации, гидро- и пневмоиспытаний и при сейсмическом воздействии;

- расчет максимальных и минимальных нагрузок по контуру стенки в условиях эксплуатации и при сейсмическом воздействии;

- проверка на отрыв окраек днища от фундамента при действии внутреннего избыточного давления на пустой резервуар;

- проверка на опрокидывание пустого резервуара путем сравнения опрокидывающего момента и момента от удерживающих сил;

- проверка резервуара с продуктом на опрокидывание в условиях землетрясения;

- расчет анкеров, если устойчивость пустого резервуара от опрокидывания не обеспечена;

- расчет анкеров, если устойчивость резервуара с продуктом от опрокидывания при землетрясении не обеспечена.

Г.5.4 Опрокидывающий момент M _w, МН·м, действующий на резервуар в результате ветрового воздействия, рекомендуется вычислять по формуле

,

(Г.1)

где опрокидывающий момент от действия ветра на стенку M _ws, МН·м, и от действия ветра на крышу M _wr, МН·м определяют в соответствии с нормативными документами ¹⁾, действующими на территории государства - участника Соглашения, принявшего настоящий стандарт.

------------------------------

¹⁾_{В Российской Федерации действует СП 20.13330.2016 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия".}

------------------------------

Г.5.5 Расчетная погонная нагрузка по контуру стенки характеризуется максимальным и минимальным значениями, соответствующими диаметрально противоположным участкам фундамента в соответствии с рисунком Г.6.

Максимальная и минимальная нагрузки определяются соответственно, как сумма и разность максимальных нагрузок первого и второго типа (с учетом знаков). Расчетную нагрузку по контуру стенки в основании резервуара рекомендуется определять по формулам:

;

(Г.2)

.

(Г.3)

Рисунок Г.6

Г.5.6 Расчетная вертикальная нагрузка Q _max, МН, на фундамент резервуара, соответствующая расчетному сочетанию нагрузок 1 (см. таблицу Г.1), составляет:

,

(Г.4)

где  _n - коэффициент надежности по ответственности;

G _s - вес стенки, МН;

G _s0 - вес оборудования на стенке, МН;

G _r0 - вес оборудования на крыше, МН;

G _st - вес теплоизоляции на стенке, МН;

G _r - вес крыши, МН;

G _rt - вес теплоизоляции на крыше, МН;

p _s - расчетная снеговая нагрузка на поверхности земли, МПа;

p _v - нормативное значение вакуума, МПа;

с _е = 0,85 при D 60 м;

с _е = 1,0 при D > 100 м;

с _е=0,85+0,00375·(D-60) - в промежуточных случаях;

D - диаметр резервуара, м;

 _lj,  _tj (j = 1,2...) - коэффициенты сочетаний соответственно для длительных и кратковременных нагрузок.

Г.5.7 Нагрузки на центральную часть днища определяют исходя из величины внутреннего избыточного давления, максимального проектного уровня налива и плотности продукта (эксплуатация) или воды (гидро- и пневмоиспытания). Эту нагрузку рекомендуется определять по формулам:

- нагрузка p _f, МПа, на основание под центральной частью днища при эксплуатации:

;

(Г.5)

- нагрузка p _fg, МПа, на основание под центральной частью днища при гидроиспытаниях:

;

(Г.6)

где  _n - коэффициент надежности по ответственности;

g - ускорение свободного падения, м/с ²;

- плотность продукта, т/м ³;

 _g - плотность воды, используемой для гидравлических испытаний, т/м ³;

 _s - плотность металла, т/м ³;

Н - высота налива продукта при эксплуатации, м;

Н _g - высота налива воды при гидравлических испытаниях, м;

р - нормативное избыточное давление в газовом пространстве, МПа;

t _bc - номинальная толщина центральной части днища резервуара, м.

Г.5.8 Анкеровка корпуса резервуара рекомендуется, если:

- происходит отрыв окраек днища от фундамента при действии внутреннего избыточного давления;

- момент от сил, вызванных ветровым воздействием, превышает момент от вертикальных удерживающих сил, действующих на пустой резервуар.

В этих случаях, стенку резервуара прикрепляют к фундаменту анкерными устройствами, шаг установки и размеры которых определяются расчетом.

Г.5.9 Установка анкеров требуется, если выполняют одно из следующих неравенства, соответствующие условиям Г.5.8:

.

(Г.7)

Левая часть второго неравенства представляет момент от удерживающих сил, а правая - опрокидывающий момент, определяемый по Г.5.4.

Г.5.10 Подъемную силу F _wvr, МН, от действия ветра на крышу следует определять в соответствии с нормативными документами ¹⁾, действующими на территории государства - участника Соглашения, принявшего настоящий стандарт.

------------------------------

¹⁾_{В Российской Федерации действует СП 20.13330.2016 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия".}

------------------------------

Для конических крыш с углом наклона  _r 5° и сферических крыш высотой f _r 0,1D, а также для резервуаров с плавающими крышами следует принять F _wvr = 0.

Г.5.11 Расчетную минимальную вертикальную нагрузку на фундамент резервуара Q _min, МН, рекомендуется вычислять для расчетного сочетания нагрузок с учетом таблицы Г.1:

,

(Г.8)

где  _n - коэффициент надежности по ответственности;

r - радиус резервуара, м;

G _s - вес стенки, МН;

G _r - вес стенки, МН;

G _s0 - вес оборудования стенки, МН;

G _r0 - вес оборудования крыши, МН;

G _st - вес теплоизоляции на стенке, МН;

G _rt - вес теплоизоляции на крыше, МН;

р - нормативное избыточное давление в газовом пространстве, МПа;

 _lj (j = 1,2...) - коэффициенты сочетаний для длительных нагрузок.

Г.5.12 Расчетное усилие N _а, МН, в одном анкерном болте рекомендуется определять по формуле

,

(Г.9)

где D _a - диаметр установки анкерных болтов, м;

n _a - количество анкерных болтов.

Г.5.13 При сейсмическом воздействии погонное усилие на фундаментное кольцо увеличивается за счет периодической составляющей опрокидывающего момента на корпус. Амплитуду и частоту нагрузки от сейсмического воздействия определяют при выполнении прочностного сейсмического расчета корпуса резервуара.