Резервуар для хранения нефтепродуктов
Изобретение относится к области строительства, а именно к возведению стальных вертикальных резервуаров для хранения нефтепродуктов, установленных на слабонесущих и сильно сжимаемых грунтах. Резервуар для хранения нефтепродуктов установлен на фундаменте. Резервуар выполнен в форме пустотелого усеченного конуса или усеченной пирамиды, вершина и основание которого закрыты крышками, имеющего внутри продольные и поперечные ребра жесткости. Резервуар прикреплен посредством стяжек своей усеченной вершиной к опорной плите, выполненной в форме полукруглых железобетонных сегментов, соединенных между собой сваркой, уложенной на грунтовую подушку, залитую сверху слоем бетона, а в отверстие каждого сегмента опорной плиты забиты сваи. Технический результат состоит в повышении устойчивости основания резервуара при строительстве на слабонесущих грунтах, уменьшении давления на опорную плиту, повышении срока службы, удешевлении строительства, уменьшении срока возведения сооружения. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.
Изобретение относится к строительству, а именно к возведению крупных стальных вертикальных резервуаров для хранения нефтепродуктов, расположенных на слабонесущих и сильно сжимаемых грунтах.
Известен резервуар большой вместимости, цилиндрической формы, установленный вертикально, фундамент которого включает крупную опорную плиту, расположенную на грунтовой подушке, и наклонные тяжи, проходящие через грунтовую подушку. (А.с. СССР №1173006, кл. Е02Д 27/38, 1985).
Недостатками известного технического решения являются: недостаточная устойчивость фундамента при необходимости строительства на слабых грунтах, большие нагрузки на опорную плиту, отсутствие возможности воспринимать горизонтальные нагрузки.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией фундамента и формой резервуара.
Известен цилиндрический резервуар, установленный вертикально, фундамент которого включает опорную плиту, уложенную на грунтовую подушку, наклонные тяжи, проходящие через грунтовую подушку, причем опорная плита имеет в нижней части форму усеченного конуса, к центральной части и нижним краям которого прикреплены радиальные расходящиеся тяжи-стержни, объединенные попарно в нижних краях балками. (Патент РФ №2209883, кл. Е02Д 27/38, 2003).
Недостатками известного решения являются: сложность фундамента, большие нагрузки на опорную плиту, недостаточная устойчивость на слабых грунтах.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией фундамента и формой резервуара.
Известен также цилиндрический резервуар для хранения нефтепродуктов, установленный на фундаменте, включающем круглую опорную плиту, расположенную на грунтовой подушке, фундамент содержит по периметру максимальной окружности плиты кольцевое ребро и соединенные о ним железобетонные балки, радиально сходящиеся к центру конусообразного углубления основания, грунтовая подушка выполнена в форме усеченного конуса. (Патент РФ кл. 2203361, кл. Е02Д 27/38, 2003).
Техническое решение по патенту РФ №2203361, как наиболее близкое по технической сущности и достигаемому полезному результату, принято за прототип.
Недостатки известного технического решения, принятого за прототип, те же.
Указанные недостатки обусловлены выполнением фундамента и формой резервуара.
Целью настоящего изобретения является повышение устойчивости основания резервуара при строительстве на слабонесущих грунтах и уменьшение давления на опорную плиту.
Указанная цель согласно изобретению обеспечивается тем, что цилиндрический резервуар, опорная плита с конусом в центре и кольцом по периметру, железобетонные балки заменены стальным резервуаром, выполненным в форме пустотелого усеченного конуса или усеченной пирамиды, вершина и основание которого закрыты крышками, имеющего внутри продольные и поперечные ребра жесткости, прикрепленного посредством стяжек своей усеченной вершиной к опорной плите, выполненной в форме полукруглых железобетонных сегментов, соединенных между собой сваркой, уложенной на грунтовую подушку, залитую сверху слоем бетона, а в отверстие каждого сегмента опорной плиты забиты сваи, кроме того, при вертикальной установке нескольких резервуаров усеченная вершина первого из них закреплена на опорной плисе, а открытая усеченная вершина второго резервуара соединена с отверстием на основании первого резервуара, открытая и усеченная вершина третьего резервуара соединена с отверстием в основании второго резервуара, причем отверстия в основаниях первого и второго резервуаров соответствуют диаметрам отверстий усеченных вершин всех трех резервуаров.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид резервуара для хранения нефтепродуктов, установленного на фундаменте, показанном в разрезе, на фиг.2 - вид на резервуар для хранения нефтепродуктов сверху, на фиг.3 - резервуар для хранения нефтепродуктов с частичным разрезом, на фиг.4 - вид сверху на опорную плиту, на фиг.5 - вид сверху на сегмент опорной плиты, на фиг.6 - вид сбоку на сегмент опорной плиты, на фиг.7, 8, 9 - сосуды различной формы, демонстрирующие гидростатический парадокс Паскаля, на фиг.10 - вариант резервуара большой вместимости для хранения нефтепродуктов с наименьшим давлением на опорную поверхность.
Резервуар для хранения нефтепродуктов содержит стальной корпус 1, выполненный в форме пустотелого усеченного конуса или усеченной пирамиды, закрытого с обеих сторон крышками, имеющего внутри продольные и поперечные ребра жесткости 2, прикрепленного посредством стяжек 3 своей усеченной вершиной к опорной плите 4. Опорная плита выполнена в форме полукруглых железобетонных сегментов 5, имеющих пазы 6, в которые входят пластины, связанные с внутренним металлическим каркасом. На максимально возможном удалении от центра железобетонный сегмент имеет отверстие 7, в которое забита свая 8, а некоторые из них имеют металлическую пластину 9 с отверстием для крепления оттяжек. Железобетонные сегменты соединены между собой посредством перемычек 10, уложенных в пазы и приваренных к металлическим пластинам каркаса. Опорная плита уложена на грунтовую подушку из щебня 11, засыпанного и утрамбованного в котлован 12 поверх слоя песка 13. Поверх грунтовой подушки уложен слой бетона 14.
Основание возводят в следующей последовательности. Сначала откапывают котлован 12. По всему дну котлована укладывается отсыпка из специально подготовленного песка 13 и уплотняется. Затем на песчанную отсыпку укладывают грунтовую подушку 11 из мелкого гравия, разравнивают и уплотняют, далее на нее укладывают слой бетона 14. После застывания слоя бетона производят установку опорной плиты 4. Железобетонные сегменты 5 укладывают, выравнивают и посредством перемычек 10, уложенных в пазы 6, соединяют друг с другом сваркой. После сборки опорной плиты в отверстия 7 забивают сваи 8, которые фиксируют ее и воспринимают горизонтальные нагрузки. После того как подготовлена опорная плита 4, на нее устанавливают резервуар 1, который прикрепляют посредством стяжек 3 к металлическим пластинам 9 железобетонных сегментов. Далее происходит заливка нефтепродуктов в резервуар 1. Если бы резервуар был цилиндрической формы, как у прототипа, то сила давления нефтепродуктов на дно резервуара была равна весу залитых нефтепродуктов. Но так как форма резервуара выбрана в виде опрокинутого усеченного конуса (усеченной пирамиды), то на основании гидростатического парадокса Паскаля давление на дно резервуара 1 и соответственно на опорную плиту 4 будет в два раза меньше. Гидростатический парадокс заключается в том, что вес жидкости, налитой в сосуд, может отличаться oт силы давления, оказываемого на дно сосуда. Так в расширяющихся сосудах (фиг.9), а к ним относится предлагаемый резервуар, сила давления на дно меньше веса жидкости, а в суживающихся сосудах (фиг.8) сила давления на дно больше веса жидкости. В цилиндрических сосудах (фиг.7) обе силы одинаковы. Таким образом, если одна и та же жидкость налита до одной и той же высоты в сосуды разной формы, но с одинаковой площадью дна, то несмотря на различный вес налитой жидкости сила давления на дно одинакова во всех сосудах. Гидростатический парадокс объясняется тем, что гидростатическое давление Р всегда нормально (перпендикулярно) к стенкам сосуда, сила давления на наклонные стенки имеет вертикальную составляющую P1, которая компенсирует вес излишнего по сравнению с цилиндром объема жидкости (фиг.9) и вес недостающего объема жидкости (фиг.8). (О гидростатическом парадоксе см. Физический энциклопедический словарь, гл. ред. Прохоров А.М. М.: Советская энциклопедия, 1983, с.121). При возведении крупных вертикальных резервуаров можно использовать несколько поставленных друг на друга резервуаров таким образом, что усеченная вершина первого из них закреплена на опорной плите 4, а открытая усеченная вершина второго резервуара соединена с отверстием на основании первого резервуара, открытая усеченная вершина третьего резервуара соединена с отверстием в основании второго резервуара. Отверстия в основаниях первого и второго резервуаров соответствуют диаметрам отверстий усеченных вершин всех трех резервуаров, а внутренние полости их представляют собой единое целое (фиг.10). При этом давление на опору будет изменяться в зависимости от количества установленных резервуаров. При двух - в четыре раза меньше, при трех - в шесть раз меньше.
Положительный эффект: увеличение объема загрузки продукта, уменьшение давления на грунт, повышение срока службы сооружения, удешевление строительства, уменьшение срока возведения сооружения.
1. Резервуар для хранения нефтепродуктов, установленный на фундаменте, отличающийся тем, что резервуар выполнен в форме пустотелого усеченного конуса или усеченной пирамиды, вершина и основание которого закрыты крышками, имеющего внутри продольные и поперечные ребра жесткости, прикрепленного посредством стяжек своей усеченной вершиной к опорной плите, выполненной в форме полукруглых железобетонных сегментов, соединенных между собой сваркой, уложенной на грунтовую подушку, залитую сверху слоем бетона, а в отверстие каждого сегмента опорной плиты забиты сваи.
2. Резервуар для хранения нефтепродуктов по п.1, отличающийся тем, что при вертикальной установке нескольких резервуаров усеченная вершина первого из них закреплена на опорной плите, а открытая усеченная вершина второго резервуара соединена с отверстием на основании первого резервуара, открытая усеченная вершина третьего резервуара соединена с отверстием в основании второго резервуара, причем отверстия в основаниях первого и второго резервуаров соответствуют диаметрам отверстий усеченных вершин всех трех резервуаров.
