ГОСТ Р 58031-2017/EN 14015:2004. Национальный стандарт Российской Федерации. Емкости стальные встроенные, вертикальные, цилиндрические с плоским дном, сварные, устанавливаемые над поверхностью для хранения жидкостей при температуре окружающей среды и выше. Правила проектирования и производства

Приложение I

(справочное)

 

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСТРОЙСТВУ ФУНДАМЕНТОВ

 

I.1 Общие положения

 

I.1.1 Приведенные ниже рекомендации служат для демонстрации основных правил расчета, проектирования и возведения фундаментов под резервуары для хранения, при соблюдении которых будут гарантированы несущая способность и устойчивость резервуара. Рекомендации следует рассматривать как директивы для надлежащего проектирования, они содержат соответствующие меры предосторожности, которые необходимо учитывать при проектировании и устройстве фундаментов для резервуаров.

I.1.2 В силу разнообразия видов поверхностных и глубоких слоев грунта, климатических условий и методов проектирования резервуаров установление проектных данных, которые покрывали бы все ситуации, невозможно в настоящем приложении. Установление допустимой нагрузки на грунт и соответствующей системы фундамента требуется индивидуально для каждого случая.

I.1.3 Проектирование фундаментов резервуаров имеет особое значение по следующим причинам:

a) фундамент резервуара несет полезную нагрузку, которая соответствует большей части общей нагрузки под действием силы тяжести;

b) содержимое резервуара представляет собой большое количество потенциально опасных веществ.

 

I.2 Исследование грунта

 

I.2.1 Общие положения

I.2.1.1 По возможности резервуары для хранения следует возводить в таком месте, где грунт является однородным и имеет хорошие характеристики с точки зрения несущей способности и осадки.

I.2.1.2 Перед проектированием и возведением фундамента в ходе подробных геологических исследований должны быть определены состав и физические характеристики грунтового основания. Кроме того, определяют удельное сопротивление и удельную проводимость, а также тепловые свойства грунта.

I.2.1.3 Дополнительная полезная информация может быть получена при изучении записей по исследованиям грунтовых оснований для подобных строений, расположенных вблизи планового места строительства.

I.2.2 Уровень грунтовых вод

Для планового места строительства должна быть собрана подробная информация, включая колебание уровня грунтовых вод в течение года, наклонный уровень грунтовых вод и возможно имеющиеся подземные водяные потоки, а также данные о водопроницаемости слоев грунта и возможности вспучивания грунта от промерзания. При этом необходимо учитывать вероятность того, что эти характеристики могут измениться из-за строительных работ.

I.2.3 Сейсмические исследования

Объем исследований зависит от оценки сейсмической активности в месте строительства, периода повторяемости, а также рисков, принятых при проектировании. Относительные данные приведены в приложении G.

I.2.4 Места строительства, которых следует избегать

Ниже описаны некоторые из возможных условий в месте строительства, которые требуют особого внимания при проектировании. Таких мест необходимо избегать, если возможен выбор альтернативного места строительства по экономическим соображениям:

a) места строительства, в которых резервуар должен быть возведен частично на скальной породе или другом устойчивом основании и частично на насыпанном грунте, высота засыпки варьируется или основание под резервуаром частично упрочнено;

b) места строительства с болотистым грунтом или расположенным под поверхностью сильно сжимаемым грунтом;

c) места строительства, для которых устойчивость грунта находится под вопросом, например вблизи больших водных потоков, гор, выемок грунта или обрывистой местности, в карстовых областях или на территориях, содержащих гипс с возможными включениями, на которых может произойти осадка грунта;

d) места строительства, в которых могут произойти наводнения, последствием которых станут подъем или смещение резервуара, или вымывание грунта из-под резервуара, или где возможное снижение уровня грунтовых вод может спровоцировать дополнительную разницу в осадке;

e) места строительства в области активных разломов или на грунтах, склонных к разжижению в сейсмоопасных областях.

 

I.3 Проектирование и расчет фундаментов

 

I.3.1 Общие положения

Фундамент следует проектировать таким образом, чтобы все нагрузки передавались на соответствующие несущие слои грунта, а ожидаемая разность осадок и общая осадка не приводили к повреждениям.

I.3.2 Условия загружения

При проектировании фундамента следует учитывать различные фазы жизни сооружения, такие как монтаж, испытание, ввод в эксплуатацию, эксплуатация и техническое обслуживание. Также следует учитывать чрезвычайные происшествия. Нормальные эксплуатационные и чрезвычайные нагрузки, которые необходимо учитывать, указаны в разделе 7.

I.3.3 Допустимая нагрузка на грунт

Несущую способность грунта определяют на основании геологических изысканий, при этом необходима особая точность прогноза предельного состояния по несущей способности и осадке.

I.3.4 Осадка

I.3.4.1 Проектировщик фундамента должен определить ожидаемую максимальную общую осадку, а также разность осадок в течение срока службы резервуара, чтобы получить возможность сравнить их с допустимыми значениями осадки.

I.3.4.2 Допустимые значения разности осадок являются обусловленными расчетом максимально допустимых предельных значений для деформации резервуара с учетом конструкционных допусков. Это могут быть комбинации:

a) наклонного положения резервуара;

b) осадки резервуара вдоль радиальной линии от края к центру резервуара;

c) осадки окрайки.

I.3.4.3 К факторам, влияющим на предельные значения допустимой осадки, также относятся следующие:

1) размеры и отношение высоты к размеру основания резервуара и жесткость фундамента;

2) жесткость резервуара и его конструктивных элементов;

3) достоверность исследований;

4) возможность влияния соседних резервуаров или строений и земляных валов.

I.3.4.4 Расчеты осадки даже при обстоятельных исследованиях и высокотехнологичных методах расчета имеют лишь ограниченную точность. Поэтому фундаменты резервуаров проектируют с учетом степени безопасности.

I.3.4.5 Если ожидается значительная осадка, наблюдение за фактической осадкой следует проводить в течение всего срока эксплуатации резервуара, а именно в течение его монтажа, гидростатического испытания, ввода в эксплуатацию и непосредственно эксплуатации. Периодичность измерений выбирают с учетом спрогнозированной скорости изменения осадки в зависимости от времени и нагрузки.

I.3.5 Стабилизация грунта и свайный фундамент

Если основание фундамента слабое и не может выдержать нагрузки, создаваемые наполненным резервуаром, могут быть рассмотрены следующие методы упрочнения:

a) выемка неподходящего грунта и заполнение подходящим морозостойким гравийным материалом;

b) упрочнение мягкого или несвязного грунта с помощью вибрационных машин или динамическим трамбованием;

c) предварительная нагрузка с временной перегрузкой;

d) улучшенный дренаж из основания с предварительной нагрузкой или без;

e) стабилизация посредством инъекций химикатов или цемента;

f) свайный фундамент.

I.3.6 Дренаж основания

Зона дренажа вокруг резервуара для хранения должна быть достаточно широкой, чтобы вода, в том числе стекающая при пожаротушении, не могла скапливаться вокруг фундамента.

С помощью подходящей системы контроля можно предотвратить загрязнение дренажной системы избыточным перелившимся продуктом.

I.3.7 Сопротивление отрыву

Подъем стенок резервуара вследствие давления паров внутри резервуара (а также вследствие ветровой нагрузки или землетрясения) предотвращают посредством системы анкерного крепления. Требования к анкерному креплению приведены в разделе 11.

I.3.8 Гидроизоляция

При наличии гидроизоляционной мембраны она должна быть расположена вокруг фундамента резервуара и под ним. При выборе мембраны следует учитывать температуры и напряжения, которые возникают во время эксплуатации и в чрезвычайных условиях. Следует применять материалы, которые и в таких условиях остаются водонепроницаемыми. Если в качестве гидроизоляционной мембраны наносится специальное покрытие на бетонную плиту, ее коэффициенты температурного расширения (сжатия) в рассматриваемом диапазоне температур должны быть сопоставимы с характеристиками бетона.

 

I.4 Конструктивные исполнения фундаментов

 

I.4.1 Общие положения

Для конструктивного исполнения фундаментов резервуаров необходимо использовать один из следующих вариантов:

- грунтовая подушка (см. рисунок I.1);

- кольцевой железобетонный фундамент (см. рисунок I.2);

- решетчатый железобетонный фундамент (см. рисунок I.3);

- решетчатый фундамент с опорой на сваи.

I.4.2 Грунтовая подушка

I.4.2.1 Фундамент должен приподнимать резервуар над окружающей территорией и представлять собой грунтовую подушку, способную выдержать резервуар.

I.4.2.2 Верхний слой грунтовой подушки должен состоять из уплотненного слоя битумно-песчаной смеси толщиной минимум 50 мм.

I.4.2.3 Верхний слой грунтовой подушки должен содержать водопроницаемый дренажный слой из подходящего фильтрующего материала.

I.4.2.4 Под этим дренажным слоем располагают геотекстильный гидроизоляционный материал для предотвращения загрязнения дренажного слоя расположенным под ним слоем материала засыпки.

I.4.2.5 Таким материалом засыпки должны быть замещены возможно имеющиеся отложения мягких или несвязных почв. Материал укладывают послойно и утрамбовывают. После трамбовки имеющиеся полости заполняют гравием до укладки последующих слоев материала.

I.4.2.6 При необходимости укладывают кольцо из грубого щебня, через которое краевые нагрузки передаются в прилегающий материал грунтовой подушки.

I.4.2.7 По краю дренажного слоя на расстоянии максимум 5 м должны быть расположены дренажные трубы диаметром 75 мм.

I.4.2.8 Обработанные поверхности для естественного дренажа зоны установки резервуара должны иметь соответствующий уклон.

I.4.3 Кольцевой фундамент

I.4.3.1 Если грунтовое основание имеет достаточно высокую несущую способность для восприятия нагрузок, создаваемых резервуаром и его содержимым, может быть рассмотрено создание земляной насыпи в качестве фундамента. При этом может потребоваться сооружение железобетонного несущего кольца, которое предотвращает подъем резервуара и создает опору для восприятия высоких нагрузок от стенок резервуара.

I.4.3.2 Бетонное кольцо должно быть рассчитано таким образом, чтобы оно выдерживало горизонтальное давление, создаваемое находящимся внутри грунтом, включая создаваемые резервуаром и его содержимым боковые силы.

I.4.3.3 Для выравнивания большой разности осадок рекомендуется подпор в месте перехода между кольцевым фундаментом и утрамбованным грунтом.

I.4.4 Решетчатый фундамент

I.4.4.1 Если грунтовое основание обладает достаточной несущей способностью для восприятия всех ожидаемых нагрузок, в качестве фундамента может подойти решетка из железобетонных несущих элементов, опирающихся на грунт. При этом несущие элементы, расположенные под стенкой резервуара, обычно выполняют более мощными, чем предназначенные для собственных нагрузок (бетон, сталь и т.д.) и полезных нагрузок (за исключением чрезвычайных нагрузок).

I.4.4.2 При проектировании решетчатой конструкции фундамента необходимо учитывать влияние локальной разности осадок, усадку при высыхании, ползучесть и температурные нагрузки в ходе эксплуатации или в чрезвычайных обстоятельствах, т.е. включать в себя следующие мероприятия:

- дополнительное усиление;

- предварительное напряжение;

- изготовление решетки фундамента секциями; однако здесь, в местах соединения, должны быть предусмотрены подходящие соответствующие изоляционные слои, не пропускающие жидкости, газы или водяной пар;

- применение специальных методов твердения и/или добавок к бетону.

I.4.5 Решетчатый фундамент с опорой на сваи

I.4.5.1 Если грунтовое основание не подходит для решетки из железобетонных несущих элементов, опирающихся на грунт, опирание решетки можно выполнить на сваи.

При проектировании решетки необходимо учитывать возможную разность осадок свай. Состояние свай должно быть проверено после установки. Если невозможно проверить состояние каждой сваи на месте, систему из решетки и свай проектируют таким образом, чтобы при отказе отдельной сваи нагрузка могла восприниматься соседними сваями.

I.4.5.2 Усадка при высыхании, ползучесть и колебания температуры вызывают горизонтальные деформации решетки, которые достигают максимума по краю и снижаются к центру. Разность температур по высоте и отклонения фундамента в целом могут вызвать появление моментов изгиба в решетках и сваях. При таких воздействиях необходимо учитывать, что трещины снижают жесткость решетки. Соединение между решетками и сваями требует особого внимания. Если грунтовое основание позволяет, следует использовать короткие тонкие сваи, устанавливаемые на малом расстоянии друг от друга, которые жестко соединяют с решеткой. Если применяют сооружаемые на месте сваи большого диаметра, то для зоны под центром резервуара допускается использовать жесткие крепления, ближе к краю - скользящие соединения.

I.4.5.3 При использовании забивных свай важно учесть возможное появление деформаций грунта или свай.

 

 

1 - стенка резервуара; 2 - днище резервуара; 3 - дренажная

труба; 4 - гидроизоляционная мембрана; 5 - геотекстильный

материал; 6 - битумно-песчаная смесь; 7 - уплотненный песок;

8 - уплотненный мелкий щебень

 

Рисунок I.1 - Грунтовая подушка

 

 

 

 

1 - стенка резервуара; 2 - днище резервуара

(при необходимости); 3 - 50 мм битумно-песчаной смеси

(при необходимости); 4 - гибкая мембрана; 5 - фундаментное

кольцо; 6 - дополнительное уплотнение; 7 - поверхность вала;

8 - опора; 9 - анкерный болт

 

Рисунок I.2 - Кольцевой железобетонный фундамент

 

 

 

 

1 - стенка резервуара; 2 - днище резервуара

(при необходимости); 3 - 50 мм битумно-песчаной смеси

(при необходимости); 4 - гибкая мембрана; 5 - фундаментная

решетка; 6 - дополнительное уплотнение; 7 - поверхность

вала; 8 - опора; 9 - анкерный болт

 

Рисунок I.3 - Решетчатый железобетонный фундамент