Приложение В (справочное). Резервуар из предварительно напряженного железобетона

Приложение В
(справочное)

Резервуар из предварительно напряженного железобетона

В.1 Общие положения

В следующих документах дается подробная справочная информация и параметры для проектирования резервуаров из предварительно напряженного бетона: [12], [13], [14].

Предварительно напряженный железобетон является наиболее приемлемым материалом для водонепроницаемых железобетонных конструкций. Соответственно, он используется для стенок резервуара. Днище и крыша часто выполняются из обычного железобетона.

В.2 Система предварительного напряжения

В большинстве случаев применяется горизонтальное предварительное напряжение. Необходимость в вертикальном предварительном напряжении зависит от конструкции резервуара (расчетного давления, толщины крыши и т.п.).

Горизонтальное предварительное напряжение можно обеспечить с помощью следующих методов:

- горизонтальная предварительно напряженная арматура, располагаемая в желобах внутри железобетонной стенки резервуара между упорами, расположенными на внешней поверхности стенки резервуара;

- предварительно напряженная арматура, образуемая намоткой проволоки или арматурного троса на внешней поверхности стенки.

Примечание - Намотанная проволока должна располагаться на внешней поверхности стенки непрерывной спиралью с интервалом по вертикали между витками проволоки не менее 8 мм. Каждый слой проволоки должен покрываться торкретбетоном при минимальной толщине слоя 6 мм поверх проволоки. После полной укладки проволоки и ее покрытия в соответствии с описанием необходимо нанести заключительное покрытие из торкретбетона с минимальной толщиной 25 мм поверх последнего слоя проволоки [12].

В.3 Фундаментная плита

Фундаментная плита резервуара может выполняться из предварительно напряженного или ненапряженного железобетона.

В случае предварительно напряженного железобетона, при использовании свай при проектировании необходимо учитывать деформации плиты под воздействием сил предварительного напряжения.

Примечание - Фундаментная плита обычно выполняется из секций с деформированными швами. Необходимо обратить внимание на выполнение деформационных швов, чтобы обеспечить монолитность конструкции.

В.4 Соединение стенки с основанием

В.4.1 Соединение стенки с основанием следует проектировать как:

- жесткое соединение: в том случае, если железобетонная конструкция является монолитной. Исключается смещение стенки относительно фундаментной плиты. Соединение проектируется таким образом, чтобы воспринимались относительно большие моменты и сдвиги;

- подвижное соединение: стенка опирается на фундаментную плиту и может перемещаться по горизонтали. Стенка свободно движется по горизонтали. Она передает вертикальное давление на фундаментную плиту.

Должен быть обеспечен запрет поперечного движения внешнего резервуара. Должны быть предусмотрены радиальные направляющие для обеспечения концентричности движения относительно фундаментной плиты. Необходимо предусмотреть гибкое уплотнение, обычно в форме полосы нержавеющей стали, для исключения утечки жидкости или газа;

- соединение на штифтах: стенка также опирается на фундаментную плиту, она зафиксирована по горизонтали (обычно после предварительного напряжения) и обладает ограниченной способностью поворота. От стены на фундаментную плиту передается существенный сдвиг, однако от соединения не требуется восприятия изгибающих моментов. Обычно допускается смещение стенки во время предварительного натяжения. После этого она фиксируется на месте посредством штифтов с помощью одного из ряда устройств, но без ограничения вертикального поворота.

В.4.2 Обзор преимуществ и недостатков каждого типа соединения указан в таблице В.1.

Таблица В.1 - Обзор преимуществ и недостатков различных типов соединения стенки с основанием

Система	Преимущества	Недостатки
Подвижное соединение	Высокая надежность расчетного прогнозирования напряженного состояния Вторичные напряжения относительно малы	Зависимость от надежности уплотнения соединения Некоторая неопределенность в отношении степени полученной подвижности
Соединение на штифтах	Высокая надежность расчетного прогнозирования предварительного напряжения Максимальный момент возникает в стенке вдали от соединений, на уровне, где "локальные воздействия" от вертикальной предварительно напряженной арматуры в основном перераспределяются	Меньшая надежность прогнозирования последующих вторичных напряжений Большие сдвиги и изгибающие моменты
Жесткое соединение	Повышенная жесткость конструктивной формы Полное вертикальное предварительное напряжение внизу стенки	Повышенные моменты и сдвиги Максимальный момент возникает в узловом соединении

В.4.3 Концепция жесткого соединения является предпочтительной в отношении водонепроницаемости.

В.4.4 Для резервуаров для СПГ жесткое соединение может применяться для низкой температуры, воздействию которой оно может подвергаться в случае протечки первичной оболочки. Этого обычно не происходит в случае резервуаров для СПГ. Соединение стенки с основанием должно быть защищено при помощи системы теплозащиты.

В.4.5 Три различных типа соединений показаны на рисунке В.1.

В.5 Соединение стенки с крышей

Соединение стенки с крышей обычно выполняется в виде монолитной конструкции.

В.6 Крыша

В.6.1 Использование железобетонной крыши дает обычно преимущество в случае применения высокого расчетного давления (например, давление > 140 Мбар).

В.6.2 Крыша обычно выполняется из железобетона. Для обеспечения паронепроницаемости крыши используется внутренняя стальная облицовка. Эту облицовку можно использовать в качестве опалубки, которая может выступать в качестве комбинированной конструкции. В этом случае облицовка крепится к бетону штифтами.

В.6.3 Крыша может изготавливаться методом непрерывной заливки (кольцевыми слоями) или разделением на ряд секций. Крыша может также заливаться несколькими слоями, в зависимости от ее толщины. Особое внимание требуется при завершении крыши без неровностей и растрескиваний. Требующими учета аспектами являются: уклон крыши, качество изготовления бетона, транспортные возможности и наличие рабочей силы.

В.6.4 Во время бетонирования может потребоваться создание давления воздуха внутри резервуара для поддержания массы свежего бетона до достижения достаточной прочности.

В.7 Проектирование фундамента

В.7.1 Общие положения

Применяются следующие типы фундаментов:

- фундамент мелкого заложения (плитного или кольцевого балочного типа);

- свайный фундамент.

В.7.2 Фундамент мелкого заложения

В.7.2.1 Плитная система

В.7.2.1.1 Если грунты обладают необходимыми свойствами для того, чтобы выдерживать расчетную нагрузку, можно применить вариант железобетонной плиты, опирающейся на грунт.

В.7.2.1.2 Выбор размеров плиты должен обеспечивать необходимое распределение нагрузки на грунт, с возможностью создания утолщенных участков плиты для зон с повышенной нагрузкой, например, под оболочкой и стенками резервуара.

В.7.2.1.3 При проектировании плиты должны быть учтены воздействия локальной дифференциальной осадки, усадки при твердении бетона, деформации ползучести и тепловой деформации в процессе эксплуатации или в чрезвычайных условиях.

1 - основание резервуара; 2 - арматура основания; 3 - несущая плита; 4 - кольцевое предварительное напряжение; 5 - арматура стенки; 6 - вертикальное предварительное напряжение; 7 - предварительно напряженная стенка; 8 - уплотнение из нержавеющей/никелевой стали; 9 - радиальная полоса; 10 - анкеровка предварительного напряжения; 11 - цементирование; 12 - кольцевое предварительное напряжение намоткой проволоки со слоем торкретбетона

Рисунок В.1 - Типовые соединения предварительно напряженной стенки с основанием

В.7.2.2 Кольцевая балочная система

В.7.2.2.1 Если грунт способен нести нагрузки, создаваемые резервуаром и его содержимым, в пределах допустимых значений осадки, можно применить фундамент мелкого заложения для резервуара. Он конструктивно усиливается самостоятельной кольцевой балкой, назначением которой является поддержание оболочек и (или) стенок резервуара и обеспечение анкерного крепления для противодействия подъему.

В.7.2.2.2 Особое внимание требуется при проектировании сопряжения кольцевой балки с подушкой резервуара для исключения резкого изменения несущей способности. Может оказаться необходимой переходная опорная плита.

Примечание - Может также потребоваться отдельная кольцевая балка в пределах площади резервуара для обеспечения опирания внутренней оболочки резервуара. Она выполняется дополнительно к любой кольцевой балке основного фундамента.

В.7.2.2.3 Если условия грунта не позволяют выполнение фундамента, опирающегося на верхние слои грунта, фундамент должен опираться на сваи.

В.7.3 Свайный фундамент

В.7.3.1 Для обеспечения необходимой несущей способности фундамента на слоях грунта более глубокого залегания следует использовать сваи. Использование свай часто основывается на экономических соображениях, а широкий выбор вариантов типов свай, их диаметров и длин имеет множество преимуществ для оптимизации проектирования фундамента.

В.7.3.2 В проекте основания необходимо учитывать различия в жесткости свай. Способ установки и несущую способность свай можно проверить в рамках программы предпроизводственных и производственных испытаний.

В.7.3.3 Если проектирование системы свайного основания не обеспечивает целостности каждой сваи, то при проектировании основания и системы свай следует предусматривать перераспределение нагрузки в случае разрушения отдельной сваи.

Примечание 1 - Необходимо учитывать возможность охлаждения фундаментной плиты из-за утечки в первичной оболочке. Должна также учитываться усадка плиты. Усадка уменьшается в направлении центра плиты.

Примечание 2 - Следует уделять внимание соединению опор свай с основанием. В случае благоприятных грунтовых характеристик близко расположенные гибкие сваи могут жестко соединяться с основанием. При использовании свай большого диаметра, изготавливаемых на месте, может быть возможным использование жестких соединений для свай у центра резервуара, при обеспечении подвижного соединения для остальных свай.

Примечание 3 - Горизонтальная сила, которая может возникнуть при взрывной нагрузке, является важным аспектом, который должен учитываться в случае использования свай.

Примечание 4 - В двойном или двухоболочечном резервуаре закрытого типа горизонтальные силы и моменты от случайных нагрузок также могут передаваться на фундаментную плиту.

В.7.3.4 Может также рассматриваться вариант приподнятой плиты. Основными учитываемыми моментами является использование "доступных" гасителей колебаний (против нагрузок при землетрясении) или необходимость в обогревающих элементах.

В.7.3.5 Плитная облицовка под резервуаром должна иметь уклон к краю резервуара, чтобы хранимый продукт в случае пролития отводился наружу.