ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ФУНДАМЕНТНАЯ ПЛАТФОРМА, ОБЪЕДИНЕННАЯ С РЕЗЕРВУАРОМ В ЗАМКНУТУЮ СИСТЕМУ, ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА НА СЛАБЫХ, ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ, ПУЧИНИСТЫХ ГРУНТАХ И В СЕЙСМИЧЕСКИХ ЗОНАХ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2006 года по МПК E02D27/32 E02D27/34 E02D27/35 

Изобретение относится к строительству пространственной фундаментной платформы, объединенной с резервуаром в замкнутую систему, на слабых, просадочных, пучинистых грунтах в сейсмических районах.

Известна пространственная фундаментная платформа (см. патент №2206665, М. кл. 7 Е 02 В 27/32, 27/34, 27/35, опубл. БИ №17, 2003 г.), которая включает объединенные между собой посредством металлических элементов верхнюю и нижнюю плиты, верхняя плита ребрами вниз и нижняя плита ребрами вверх связаны между собой металлическим пространственным шпренгелем со стойками и раскосами с образованием единой пространственной конструкции для установки на верхней плите как на общей фундаментной платформе одного или нескольких резервуаров вместе с обслуживающими их трубопроводами и оборудованием. Размеры площади опирания пространственной фундаментной платформы выбираются большими, чем размеры площади опирания надфундаментного строения, верхние и нижние плиты совместно с металлическим пространственным шпренгелем образуют вентилируемое во всех направлениях продуваемое подполье, предотвращающее теплообмен между подогреваемым наполнителем резервуара и вечномерзлым грунтом.

В данной пространственной фундаментной платформе не указано наличие связей между резервуаром и платформой, нет замкнутой конструкции. Использование металлических элементов в платформе для соединения верхних и нижних плит требует специальных антикоррозийных мер. Использование железобетона для этих целей повысит надежность конструкции.

Известно полносборное здание или сооружение замкнутого типа, включающее фундамент, для строительства на вечномерзлых, слабых, пучинистых грунтах и в сейсмических районах (см. патент РФ №2215852, опубл. БИ №31, 10.11.2003 г.). Здание или сооружение включает стены, покрытие и фундамент, выполненные из однотипных сталежелезобетонных элементов, каждый из которых состоит из железобетонных плит и металлического подкрепляющего шпренгеля пространственного типа, имеющего пояс и раскосы, которые присоединены к закладным деталям, расположенным в углах или промежуточных узлах железобетонных плит. Плиты фундамента установлены на основание и объединены в сплошную плиту по площади всего здания. На узлы шпренгелей уложены плиты пола с образованием помещения для размещения технологического оборудования

Данная эффективная замкнутая конструкция не распространена на резервуары и его объединение (связи) с платформой, кроме того, использование в фундаменте только связей из металла требует определенных антикоррозийных мер для повышения долговечности. Замена этих связей полностью или частично на железобетонные элементы повышает долговечность предложенной конструкции.

Известны сборные круглые силосы с панелями-оболочками каннелюрного типа, панели снабжены торцовыми ребрами, в наружных пазах которых помещают предварительно напрягаемую кольцевую арматуру силоса. Натяжение этой арматуры производят при укрупнительной сборке отдельных поярусных царг на особом стенде, в котором внутренний распор царг создается сжатым воздухом. После натяжения арматуру защищают цементным раствором, наносимым способом торкретирования (см. книгу Байков В.Н., Сигалов Э.Е Железобетонные конструкции, общий курс, издание 4, перераб., М., Стройиздат, 1985 г., стр.601-602, рис.XYI.32).

Однако применение для резервуаров таких конструкций не обнаружено, в том числе объединенных с пространственной фундаментной платформой. Подкрепляющие шпренгельные элементы не используются.

Известны сборные железобетонные резервуары из вертикальных железобетонных плит, стягиваемых обвивкой преднапряженной высокопрочной проволокой, защищаемой торкрет-бетоном.

Известны прямоугольные железобетонные резервуары, у которых стенки выполнены в виде плит, которые могут быть одинаковыми по толщине, покрытие прямоугольных резервуаров устраивается ребристым или безбалочным. У круглых резервуаров стенки, выполненные из железобетона с арматурой, имеют трапецеидальное сечение, уширяющееся книзу. Покрытие круглых железобетонных резервуаров может быть плоским, ребристым или куполообразным. Днище резервуара, стоящее на земле или врытое в земля, в большинстве случаев плоское (см. книгу К.В.Сахновский, Железобетонные конструкции, Госстройиздат, Л.-М., 1939 г., с.679 рис.808 и с.677 рис.802 и 803).

Существенным недостатком этих известных конструкций резервуаров является раздельное (несистемное) функционирование собственно резервуара и фундаментной конструкции под него. Обе эти части (фундамент и верхнее строение) работают самостоятельно, что создает ненадежность работы конструкции в особых грунтовых условиях.

Не менее существенным недостатком известных конструкций фундаментов под строительство резервуаров в особых грунтовых условиях (слабые, просадочные, пучинистые грунты), особенно в сейсмических зонах является их ненадежность работы из-за чувствительности к неравномерным осадкам, создающим аварийные ситуации. При строительстве на вечномерзлых грунтах имеются сложности с сохранением их свойств из-за тепловых потоков, особенно для резервуаров с подогревом. В сейсмических зонах надежность и цельность резервуаров не обеспечивается, так как сейсмические воздействия на заглубленную часть фундамента создают аварийные ситуации: бурные волнения в резервуаре и неравномерные смещения основания (в том числе насыпей).

Отличием предложенного изобретения от данных конструкций резервуаров является то, что не создается новый признак - связь с пространственной платформой с образованием замкнутой конструкции, которая хорошо бы работала на различного вида слабых грунтах; не создают конические днища (как по первому варианту формулы изобретения) и резервуар арочно-сводчатого типа по второму варианту формулы изобретения, предлагаемого авторами.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является пространственная фундаментная платформа (см. патент №2206665, М. кл. 7 Е 02 В 27/32, 27/34, 27/35, опубл. БИ №17, 2003 г.), которая включает объединенные между собой посредством металлических элементов верхнюю и нижнюю плиты, верхняя плита ребрами вниз и нижняя плита ребрами вверх связаны между собой металлическим пространственным шпренгелем со стойками и раскосами с образованием единой пространственной конструкции для установки на верхней плите как на общей фундаментной платформе, одного или нескольких резервуаров вместе с обслуживающими их трубопроводами и оборудованием. Размеры площади опирания пространственной фундаментной платформы выбираются большими, чем размеры площади опирания надфундаментного строения, верхние и нижние плиты совместно с металлическим пространственным шпренгелем образуют вентилируемое во всех направлениях продуваемое подполье, предотвращающее теплообмен между подогреваемым наполнителем резервуара и вечномерзлым грунтом.

Недостатками данной платформы под резервуары является некоторое конструктивное несоответствие использования в фундаментной платформе прямоугольных плит осесимметричной форме резервуара в плане, т.е. нагрузка от резервуара передается как осесимметричная, а конструкция и структура платформы не являются таковой. Это нарушает гармонию работы (соответствие между нагрузкой и структурой конструкции) и ее ненадежность. Предложенная радиальная структура платформы с радиальным расположением связей (балок или ферм) и сегментных (трапециевидных) плит устраняет этот недостаток, более надежна и является усовершенствованием прототипа.

Другим недостатком прототипа является использование всех связей шпренгелей из металла, что требует определенных антикоррозийных мер для повышения долговечности. Замена этих металлических связей полностью или частично на железобетонные элементы повышает долговечность конструкции. В прототипе не оговорена возможность и целесообразность объединения резервуара в замкнутую систему, возможность создания конического днища. Предлагаемая конструкция является усовершенствованием прототипа, позволяет повысить надежность работы, уменьшить металлоемкость конструкции. Отсутствуют эффективные решения для строительства в районах, в которых сочетаются особые грунтовые условия и сейсмичность.

Задачей изобретения является создание эффективной конструкции за счет более надежной пространственной фундаментной платформы из железобетона, объединенной с резервуаром в замкнутую конструкцию, пригодную для строительства на слабых, вечномерзлых, пучинистых грунтах, а также в сейсмических зонах с низкими трудозатратами и малой металлоемкостью.

Для усовершенствования пространственной фундаментной платформы, кроме замены металла на железобетон, есть два пути: либо заменить структуру связей на радиальные, что и предлагают авторы в п.1 формулы изобретения, либо изменить форму резервуара, приспособить ее к параллельному расположению связей (арочно-сводчатая конструкция, предлагаемая авторами во втором пункте формулы изобретения).

Предлагаемое изобретение состоит из пространственной фундаментной платформы, объединенной с резервуаром в замкнутую конструкцию, для строительства на слабых, вечномерзлых, пучинистых грунтах и в сейсмических зонах, включающую объединенные между собой верхние и нижние железобетонные плиты, железобетонные плиты могут быть ребристыми и устанавливаются железобетонные плиты нижнего пояса ребрами вверх на выровненное уплотненное основание после снятия растительного слоя, а железобетонные плиты верхнего пояса ребрами вниз,

причем нижняя плита установлена без заглубления на наружной поверхности грунта, на верхней плите установлен резервуар вместе с обслуживающими их трубопроводами и оборудованием, размеры площади опирания пространственной фундаментной платформы выбираются большими, чем размеры площади опирания надфундаментного строения, между верхними и нижними плитами образовано вентилируемое во всех направлениях продуваемое подполье, предотвращающее теплообмен между подогреваемым наполнителем резервуара и вечномерзлым грунтом, обеспечивая тем самым его прочностные свойства,

между нижней плитой и основанием грунта в сейсмических зонах установлен скользящий слой из материалов с низким значением коэффициента трения скольжения по основанию, уменьшающий трение между фундаментной платформой и основанием, по контуру пространственной фундаментной платформы установлены щиты, которые герметично состыкованы с верхними и нижними плитами и образуют резервную емкость для слива жидкости из резервуара при аварийных ситуациях, в верхней плите выполнены отверстия к крышкой для осмотра и аварийного наполнения резервной емкости, образованной нижней плитой и щитами, причем в щитах установлены приточные и вытяжные трубы для естественной или принудительной вентиляции, причем

между железобетонными плитами верхнего и нижнего поясов пространственной фундаментной платформы установлены железобетонные балки или фермы, расположенные радиально, которые имеют наклонную верхнюю грань и скреплены в центре монолитным жестким ядром, а железобетонные плиты имеют в плане трапециевидную (или сегментную) форму;

уложенные по наклонным граням железобетонных балок или ферм с уклоном к центру железобетонные плиты верхнего пояса пространственной фундаментной платформы образуют коническое днище резервуарной конструкции,

железобетонные балки или фермы имеют шпоночные выступы с наклонными клиновидными гранями, а железобетонные плиты верхнего и нижнего поясов - углубления, в которые входят шпоночные выступы железобетонных балок или ферм, шпоночные выступы и углубления могут быть армированы выпусками арматуры, шпонки и швы между железобетонными балками и плитами замоноличиваются

между железобетонными балками или фермами в поперечном направлении устанавливаются крестовые связи,

резервуар выполнен из сталежелезобетонных элементов, состоящих их железобетонных плит плоского или криволинейного очертания, при криволинейном очертании выпуклость ориентирована внутрь резервуара, подкрепленные пространственным металлическим шпренгелем; резервуар установлен и прикреплен к пространственной фундаментной платформе; между собой железобетонные плиты соединяются в узлах с помощью закладных деталей, а шпренгели - продольными стержнями, пояса шпренгелей могут преднапрягаться,

в окружном направлении пространственные шпренгели сталежелезобетонных плит резервуарной конструкции соединяются стержнями, которые могут преднапрягаться, а в вертикальном направлении шпренгели с помощью дополнительных стержней образуют контрофорсы, присоединенные к фундаментной платформе, которые также могут преднапрягаться;

пространственное покрытие резервуара образуется из сталежелезобетонных элементов, опирается на стенки резервуара и рамным способом присоединяется к контрфорсам,

таким образом, верхнее строение резервуара, покрытие, стенки, коническое днище присоединены к фундаментной платформе и образует замкнутую систему.

А по второму варианту железобетонные балки или фермы располагаются между железобетонными плитами верхнего и нижнего поясов пространственной фундаментной платформы параллельно,

а резервуар выполнен арочно-сводчатой формы в виде призматического многогранника, вписанного в цилиндрическую поверхность, очерченную по квадратной параболе или другой кривой, образующие которых параллельны балкам или фермам пространственной фундаментной платформы, стенки и покрытия совмещены в арочно-сводчатую конструкцию, которая замыкается торцовыми стенами плоской или криволинейной формы из сталежелезобетонных элементов

Предложенное изобретение обладает надежностью работы на слабых, вечномерзлых, пучинистых грунтах, а также в сейсмических зонах с низкими трудозатратами за счет:

создания замкнутой связанной конструкции, состоящей из фундаментной платформы и резервуарной конструкции,

соединения пространственных шпренгелей сталежелезобетонных плит резервуарной конструкции в окружном направлении и в вертикальном направлении, подкрепляемых контрфорсами;

уменьшения металлоемкости и повышения антикоррозийности фундаментной конструкции путем использования вместо металлических конструкций шпренгелей специальных железобетонных балок или ферм с предложенными железобетонными шпоночными соединениями с плитами верхнего и нижнего поясов в цельную пространственную конструкцию платформы;

клиновидности шпоночного соединения железобетонных балок или ферм, что автоматически обеспечивает надежность уплотнения, а наклонные клинообразные грани выступов при замоноличивании также обеспечивают надежное уплотнение;

соединения пространственного покрытия резервуара, которые опираются на стенки резервуара и соединены рамным способом с контрфорсами. Обе части (фундамент и верхнее строение, покрытие резервуара) следует рассматривать как цельную взаимосвязанную систему, в которой осуществлено объединение и совмещение функций отдельных частей: например, фундамент в виде сплошной плиты выполняет функции днища резервуара и воспринимает распорные усилия, помогая верхнему строению - резервуару, в том числе рамной конструкции покрытия;

соединения шпоночных выступов с наклонными клиновидными гранями железобетонных балок с углублениями в верхних и нижних железобетонных плитах с армированием, связи железобетонных балок с ядром и замоноличивания не только шпонок, но и швов между балками и фермой;

выполнения конического днища резервуара с уклоном к центру создает более эффективную конструкцию.

По пункту два формулы изобретения конструкция включает измененную структуру пространственной фундаментной платформы за счет расположения железобетонных балок или ферм параллельно образующей арочно-сводчатой формы резервуара, в которой покрытия и стены резервуара объединены между собой, благодаря этому создаются выгодные условия работы всей замкнутой конструкции. Предложенная конструкция, как и по п.1 формулы изобретения, предназначена для работы на слабых, пучинистых, вечномерзлых грунтах и в сейсмических зонах.

Пространственная фундаментная платформа, объединенная с резервуаром в замкнутую конструкцию, для строительства на слабых, вечномерзлых, пучинистых грунтах и в сейсмических зонах представлена на чертежах, где:

на фиг.1 - общий вид пространственной фундаментной платформы, объединенной с резервуаром;

на фиг.2 - общий вид пространственной фундаментной платформы в процессе монтажа, верхние плиты частично условно сняты;

на фиг.3 - общий вид сталежелезобетонного элемента прямолинейного очертания;

на фиг.4 - общий вид сталежелезобетонного элемента цилиндрической формы, из которых образуются стенки резервуара канелюрного типа с расположением железобетонных плит выпуклостью внутрь и наружным расположением пространственных металлических шпренгелей;

на фиг.5 - общий вид сталежелезобетонной балки со шпоночными выступами;

на фиг.6 - общий вид шпоночного узла соединения балки или фермы с железобетонными плитами верхнего и нижнего поясов фундаментной платформы;

на фиг.7 - общий вид конструкции пространственной фундаментной платформы, объединенной с резервуаром арочно-сводчатого типа (без торцевых частей);

на фиг.8 - фрагмент плана верхних плит пространственной платформы с прямоугольными плитами под резервуар. Указано расположение шпоночных соединений;

на фиг.9 - вариант формы арочно-сводчатого резервуара.

Пространственная фундаментная платформа 1 (см. фиг.1) устраивается сплошной под все сооружение или большей площади и состоит из железобетонных плит верхнего 2 и нижнего 3 пояса с железобетонными балками 4 или фермами между ними, расположенными радиально (см. фиг.2) и скрепленными в центре монолитным жестким ядром 5. Железобетонные плиты 2 и 3 могут быть ребристыми; устанавливаются железобетонные плиты нижнего пояса 3 - ребрами вверх на выровненное основание, а железобетонные плиты верхнего пояса 2 - ребрами вниз. Железобетонные плиты верхнего пояса 2 пространственной фундаментной платформы 1 уложены по наклонным граням железобетонных балок 4 или ферм, выполнены наклонными с уклоном к центру и образуют коническое днище резервуара 6 (см. фиг.2). Железобетонные балки 4 или фермы имеют шпоночные выступы 7 (см. фиг.2,8) с наклонными клиновидными гранями, а железобетонные плиты верхнего пояса 2 и нижнего пояса 3 - углубления 8 (см. фиг.6), в которые входят шпоночные выступы 7 железобетонных балок 4 или ферм, шпоночные выступы 7 и углубления 8 могут быть армированы выпусками арматуры 9 (см. фиг.5,6), балки в центре соединены с жестким ядром 5. Швы между железобетонными балками 4, железобетонными плитами 2 и 3 и жестким ядром 5 замоноличиваются. Между железобетонными балками 4 или фермами в поперечном направлении устанавливаются крестовые связи 10 (см. фиг.2).

Таким образом, образуется пространственная плитно-балочная система, обеспечивающая пространственную жесткость, и малую чувствительность к неравномерным осадкам основания благодаря жесткости и пространственному перераспределению усилий. Давление на грунт основания мало из-за большой площади пространственной фундаментной платформы 1.

Резервуар 6 выполнен из сталежелезобетонных элементов 11 (см. фиг.3 и 4), состоящих их железобетонных плит 12 плоского или криволинейного очертания, при криволинейном очертании выпуклость ориентирована внутрь (см. фиг.5 а и б), и пространственных металлических шпренгелей 13. Соединение пространственных металлических шпренгелей 13 с железобетонными плитами 12 осуществляется с помощью закладных деталей 14 железобетонных плит 12. Резервуар 6 может быть выполнен вместе с обслуживающими их трубопроводами и оборудованием (не показаны).

Сталежелезобетонные элементы 11 криволинейного очертания (см. фиг.5 б) состоят из железобетонной плиты 12 выпуклостью внутрь и пространственного металлического шпренгеля 13, расположенного наружу.

В окружном направлении пространственные металлические шпренгели 13 сталежелезобетонных элементов 11 резервуара 6 соединяются стержнями 15, которые могут преднапрягаться, а в вертикальном направлении пространственные металлические шпренгели 13 с помощью дополнительных стержней 16 образуют контрфорсы, присоединенные к фундаментной платформе 1.

Пространственное покрытие 17 резервуара 6 образуется из сталежелезобетонных элементов 11, покрытие 17 опирается на стенки резервуарной конструкции 6 рамным способом и присоединяется к контрфорсам 16.

Пространственная фундаментная платформа 1, объединенная с резервуарной конструкцией 6, устанавливается на выровненное основание со скользящим слоем 18.

Наружные шпренгели 13 плит резервуара 6 вместе с дополнительными стержнями 16 образуют сплошную стержневую контрфорсную систему, присоединенную к пространственной фундаментной платформе 1. В верхней части шпренгельная система соединяется со сталежелезобетонным покрытием 17, образуя рамную замкнутую систему из покрытия, стен резервуара и пространственной фундаментной платформы 1 вместе с днищем.

Снаружи пространственная фундаментная платформа 1 закрыта щитами 19, образуя резервную емкость.

Для обеспечения непроницаемости сборных железобетонных резервуаров 6 используются следующие технические решения: облицовка изнутри стальными листами толщиной 3-4 мм; внутренняя облицовка листами из алюминиевых сплавов или нержавеющей стали; нанесением изнутри резервуаров полимерных покрытий; торкретирование; использование резервуарного цельного "мешка" из полимерных пленок. Пленки могут быть выполнены из большого числа марок, применяемых для тентовых и пневматических конструкций (см. Справочник "Современные пространственные конструкции (железобетон, металл, дерево, пластмассы), М., Высшая школа, раздел 15 "Мягкие оболочки", 1991 г., с.158-166). Авторы предпочитают применение цельного резервуарного мешка.

Второй вариант фундаментной платформы с резервуаром арочно-сводчатого типа (см. фиг.7, 9).

Железобетонные балки 4 или фермы располагаются между железобетонными плитами верхнего 2 и нижнего 3 поясов пространственной фундаментной платформы параллельно арочно-сводчатой форме резервуара 6. Резервуар 6 выполнен из сталежелезобетонных элементов 11 арочно-сводчатой формы в виде призматического многогранника, вписанного в цилиндрическую поверхность, очерченную по квадратной параболе или другой кривой, образующие которой параллельны балкам 4 или фермам пространственной фундаментной платформы 1.

Между собой железобетонные плиты 12 соединяются с помощью закладных деталей 14, а металлические шпренгели 13 соединяются в окружном направлении стержнями 15, пояса шпренгелей могут преднапрягаться.

Сталежелезобетонные элементы 11 опираются на стенки резервуара 6 и присоединяются к стержням 16, которые образуют контрфорсы.

Боковые стенки пространственной фундаментной платформы закрываются щитами 19, которые создают возможность размещения в фундаменте различного оборудования, размещения трубопроводов.

Во втором варианте (фиг.7,9) железобетонные балки или фермы 4 со шпоночными соединениями 7 располагаются между железобетонными плитами верхнего 2 и нижнего поясов 3 пространственной фундаментной платформы 1 параллельно. Резервуар 6 выполнен арочно-сводчатой формы в виде призматического многогранника, вписанного в цилиндрическую поверхность, очерченную по квадратной параболе или другой кривой, образующие которых параллельны балкам 4 или фермам пространственной фундаментной платформы 1.

Стенки и покрытия резервуара 6 совмещены в арочно-сводчатую конструкцию, которая замыкается торцовыми стенами плоской или криволинейной формы из сталежелезобетонных элементов (не показаны), и в целом прикреплена к пространственной фундаментной платформе 1 и вместе с ней образует цельную жесткую конструкцию.

Совмещены пространственные покрытия 17 и стены с днищем, которое является общей частью резервуара 6 и пространственной фундаментной платформы 1.

Торцовые элементы резервуара 6 могут собираться в виде плоских или криволинейных стен из сталежелезобетонных элементов 11 (см. фиг.4), в случае криволинейных стен потребуется криволинейная сегментная вставка с нетиповым сталежелезобетонным элементом. В плитах сталежелезобетонных элементов 11 могут быть малые и большие отверстия для технологических нужд.

Размеры площади опирания пространственной фундаментной платформы 1 выбираются большими, чем размеры площади опирания надфундаментного строения. Между верхними и нижними плитами образовано вентилируемое во всех направлениях продуваемое подполье, предотвращающее теплообмен между подогреваемым наполнителем резервуара и вечномерзлым грунтом, обеспечивая тем самым его прочностные свойства, между нижней плитой и основанием грунта в сейсмических зонах установлен скользящий слой из материалов с низким значением коэффициента трения скольжения по основанию, уменьшающий трение между фундаментной платформой и основанием, по контуру пространственной фундаментной платформы установлены щиты, которые герметично состыкованы с верхними и нижними плитами и образуют резервную емкость для слива жидкости из резервуара при аварийных ситуациях, в верхней плите могут быть выполнены отверстия с крышкой для осмотра и аварийного наполнения резервной емкости, образованной нижней плитой и щитами, причем в щитах установлены приточные и вытяжные трубы для естественной или принудительной вентиляции.

Монтируется пространственная фундаментная платформа 1 с резервуаром 6 по первому варианту следующим образом.

На выровненное основание со скользящим слоем устанавливаются железобетонные плиты нижнего пояса 3. В углубления 8 между железобетонными плитами нижнего пояса 3 входят шпоночные выступы 7 железобетонных балок 4 или ферм, которые располагают радиально к центру и скрепляют в центре с монолитным жестким ядром 5.

Железобетонные плиты верхнего пояса 2 пространственной фундаментной платформы 1 образуют коническое днище резервуарной конструкции 6 и укладываются по наклонным граням железобетонных балок 4 или ферм с уклоном к центру.

Соединение железобетонных балок или ферм 4 с железобетонными плитами нижнего пояса 2 осуществляется и с помощью выпусков арматуры 9.

На железобетонные балки 4 или фермы укладываются железобетонные плиты верхнего пояса 2, в углубления 8 между которыми входят шпоночные выступы 7 железобетонных балок 4 или ферм, дополнительное соединение осуществляется с помощью арматуры 9.

Между железобетонными балками 4 или фермами в поперечном направлении устанавливаются крестовые связи 10.

Резервуар 6 выполняется из сталежелезобетонных элементов 11, состоящих их железобетонных плит 12 плоскою или криволинейного очертания, при криволинейном очертании выпуклость ориентирована внутрь, и пространственных металлических шпренгелей 13. Соединение пространственных металлических шпренгелей 13 с железобетонными плитами 12 осуществляется с помощью закладных деталей 14 железобетонных плит 12.

Пространственные металлические шпренгели 13 сталежелезобетонных элементов 11 резервуара 6 в окружном направлении соединяются стержнями 15, которые могут преднапрягаться, а в вертикальном направлении пространственные металлические шпренгели 13 с помощью дополнительных стержней 16 образуют контрфорсы и присоединяются к фундаментной платформе 1.

Пространственное покрытие 17 резервуарной конструкции 6 образуется из сталежелезобетонных элементов 11, которые опираются на стенки резервуарной конструкции 6 рамным способом и присоединяются к контрфорсам 16.

Таким образом, верхнее строение резервуара (стенки и покрытия) присоединены к пространственной фундаментной платформе 1, образуя замкнутую систему.

Монтаж пространственной фундаментной платформы 1 по второму пункту формулы изобретения выполняется в значительной мере аналогично по первому пункту, а резервуар 6 выполнен в виде арочно-сводчатой конструкции и может монтироваться по секциям или навесным способом.

Монтируется резервуар 6 из сталежелезобетонных элементов 11 железобетонными плитами 12 внутрь, а наружу металлическим пространственным шпренгелем 13, образуя арочно-сводчатое покрытие (см. фиг.7, 8). Каждая секция арочно-сводчатой конструкции собирается методом наращивания или целиком напролет. Секции между собой соединяются следующим образом: железобетонные плиты 12 в узлах с помощью закладных деталей 14 (на болтах или сваркой), а металлические пространственные шпренгели 13 продольными вдоль образующей стержнями 15, пояса шпренгелей могут преднапрягаться. Торцевые элементы (не показаны) резервуара 6 могут собираться в виде плоских или криволинейных стен из сталежелезобетонных элементов. В случае криволинейных стен потребуется сегментная вставка с нетиповыми сталежелезобетонными элементами. В плитах сталежелезобетонных элементов могут быть малые и большие отверстия для технологических нужд.

При работе конструкции распор от внутреннего давления резервуара 6 воспринимается его стенками, окруженными напряженными металлическими поясами и контрфорсами, частично передавая распор на фундаментную платформу. Давление на коническое днище воспринимается всей пространственной платформой 1 и передается на основание в виде небольшого давления из-за большой площади платформы 1. Возможные неравномерные осадки слабого основания малочувствительны благодаря многосвязности платформы и ее пространственной жесткости. Все это увеличивает надежность конструкции. Скользящий слой повышает сейсмостойкость всей конструкции.

Замкнутость всей системы благоприятным образом способствует работе всей конструкции: распор от рамного покрытия вместе с давлением жидкости в резервуаре воспринимается контрфорсами и фундаментной платформой как пространственной затяжкой, способствуя работе всего верхнего строения, облегчает его работу и снижает металлоемкость.

Горизонтальные стержневые элементы шпренгелей опоясывают резервуар и благодаря преднапряжению с помощью стяжных муфт (не показаны) на железобетонные элементы плиты обжимают их и улучшают их работу (снижают растяжение, вызванное внутренним давлением). Таким образом, вся конструкция в целом представляет собой эффективную пространственную замкнутую систему, обладающую многосвязностью, повышенной жесткостью и надежностью, позволяющую применять в особых грунтовых условиях и сейсмичности.

Отметим, что параметры пространственной фундаментной платформы: толщина плит, высота балок, армирование их и др. определяются расчетами в зависимости от размеров резервуара. Проведенные опытные расчеты и конструктивные решения показали эффективность данной конструкции.

В КрасГАСА на кафедре "Строительная механика и управление конструкциями" изготовлен макет пространственной фундаментной платформы с резервуаром разнообразных конструкций.

Технико-экономическое обоснование:

- предложенная конструкция пространственной фундаментной платформы, объединенная с резервуаром в замкнутую систему, предназначена для работы на слабых, вечномерзлых, пучинистых грунтах и в сейсмических зонах за счет большой площади пространственной фундаментной платформы, создания замкнутой системы;

- малочувствительная к неравномерным осадкам и в сейсмических районах и за счет устройства скользящего слоя;

- обладает повышенной надежностью за счет создания замкнутой системы, соединения пространственных шпренгелей сталежелезобетонных плит резервуарной конструкции в окружном направлении и в вертикальном направлении, выполнения конического днища резервуара с уклоном к центру позволяет более надежно и эффективно эксплуатировать резервуарную емкость; соединения шпоночных выступов с наклонными клиновидными гранями железобетонных балок с углублениями в верхних и нижних железобетонных плитах с армированием, обеспечивая целостную пространственную работу фундаментной конструкции и всей системы;

- малой металлоемкостью за счет введения железобетонных балок.

Обе части (фундамент и верхнее строение) следует рассматривать как цельную взаимосвязанную систему, в которой объединены и совмещены функции отдельных частей: например фундамент в виде сплошной плиты выполняет функции днища резервуара и воспринимает распорные усилия, помогая верхнему строению - резервуару, в том числе рамной конструкции покрытия.

Соединение плит верхнего и нижнего поясов пространственной фундаментной платформы с помощью углубления в них и шпоночных выступов железобетонных балок или ферм с образованием пространственной обеспечивает жесткость в двух направлениях и малую чувствительность к неравномерным осадкам основания благодаря жесткости и пространственному перераспределению усилий.

Достоинства конструкции по п.2 формулы в основном аналогичны пункту 1 и, кроме того, образованное замкнутое сооружение по пункту 2 формулы изобретения арочно-сводчатой формы резервуарной конструкции совместно с фундаментной платформой весьма конструктивно эффективно по материалоемкости и трудозатратам на возведение и эксплуатацию и может применяться в сложных грунтовых условиях, т.к. малочувствительны к неравномерным осадкам и в сейсмических районах, для чего предусматривается устройство скользящего слоя как в прототипе.

Данный тип резервуара может также применяться и для хранения не только жидких, но и сыпучих материалов (при этом транспортное оборудование располагается в межфундаментном пространстве). Отметим, что взрыво- и пожароустойчивость обеих типов сталежелезобетонных резервуаров выше, чем аналогичных металлических.

Литература

1. Пространственная фундаментная платформа, патент №2206665, М.кл. 7 Е 02 В 27/32, 27/34, 27/35, опубл. БИ №17, 2003 г. (прототип).

2. Полносборное здание или сооружение замкнутого типа, включающее фундамент, для строительства на вечномерзлых, слабых пучинистых грунтах и в сейсмических районах, патент РФ №2215852, опубл. БИ №31, 10.11.2003 г.).

3. Справочник «Современные пространственные конструкции (железобетон, металл, дерево, пластмассы), М., «Высшая школа», Раздел 15 «Мягкие оболочки» 1991 г., с.158-166).

4. К.В.Сахновский, Железобетонные конструкции, Госстройиздат, Л.-М., 1939 г., с.679 рис.808 и с.677 рис.802 и 803).

5. Байков В.Н., Сигалов З.Е., Железобетонные конструкции. Общий курс, учебник для вузов, 5 издание, М., Стройиздат, 1991г. стр.604-605).

6. Справочник «Современные пространственные конструкции (железобетон, металл, дерево, пластмассы), М., Высшая школа, раздел 15 «Мягкие оболочки», 1991 г., с.158-166.

Изобретение относится к строительству пространственной фундаментной платформы, объединенной с резервуаром в замкнутую систему, на слабых, просадочных, пучинистых грунтах в сейсмических районах. Новым по первому варианту является то, что между железобетонными плитами верхнего и нижнего поясов пространственной фундаментной платформы радиально установлены железобетонные балки или фермы, которые имеют наклонную верхнюю грань и скреплены в центре монолитным жестким ядром, а железобетонные плиты имеют в плане трапециевидную или сегментную форму. Новым по второму варианту является то, что железобетонные балки или фермы со шпоночными соединениями расположены параллельно между железобетонными плитами верхнего и нижнего поясов пространственной фундаментной платформы, стенки и покрытия резервуара образуют арочно-сводчатую форму в виде призматического многогранника, вписанного в цилиндрическую поверхность, очерченную по квадратной параболе или другой кривой, образующие которых параллельны балкам или фермам пространственной фундаментной платформы. Технический результат изобретения состоит в создании эффективной конструкции за счет более надежной пространственной фундаментной платформы из железобетона, объединенной с резервуаром в замкнутую конструкцию, пригодную для строительства на слабых, вечномерзлых, пучинистых грунтах, а также в сейсмических зонах с низкими трудозатратами и малой металлоемкостью. 2 н.з.п.ф-лы, 9 ил.

1. Пространственная фундаментная платформа, объединенная с резервуаром в замкнутую конструкцию, для строительства на слабых, вечномерзлых, пучинистых грунтах и в сейсмических зонах состоит из объединенных между собой верхних и нижних железобетонных плит, железобетонные плиты установлены ребрами вверх на выровненное уплотненное основание после снятия растительного слоя, а железобетонные плиты верхнего пояса - ребрами вниз, причем нижняя плита установлена без заглубления на наружной поверхности грунта, на верхней плите установлен резервуар вместе с обслуживающими их трубопроводами и оборудованием, размеры площади опирания пространственной фундаментной платформы выбраны большими, чем размеры площади опирания надфундаментного строения, между верхними и нижними плитами образовано вентилируемое во всех направлениях продуваемое подполье, предотвращающее теплообмен между подогреваемым наполнителем резервуара и вечномерзлым грунтом, которое предотвращает оттаивание вечномерзлого грунта и обеспечивает его прочностные свойства, в сейсмических зонах между нижней плитой и основанием установлен скользящий слой из материалов с низким значением коэффициента трения скольжения, который уменьшает трение между фундаментной платформой и основанием, по контуру пространственной фундаментной платформы установлены щиты, которые герметично состыкованы с верхними и нижними плитами и образуют резервную емкость для слива жидкости из резервуара при аварийных ситуациях, в верхней плите выполнены отверстия с крышкой для осмотра и аварийного наполнения резервной емкости, в шиитах установлены приточные и вытяжные трубы для естественной или принудительной вентиляции, отличающаяся тем, что между железобетонными плитами верхнего и нижнего поясов пространственной фундаментной платформы радиально установлены железобетонные балки или фермы, которые имеют наклонную верхнюю грань и скреплены в центре монолитным жестким ядром, а железобетонные плиты имеют в плане трапециевидную или сегментную форму, по наклонным граням железобетонных балок или ферм с уклоном к центру уложены железобетонные плиты верхнего пояса пространственной фундаментной платформы, которые образуют коническое днище резервуарной конструкции, железобетонные балки или фермы имеют шпоночные выступы с наклонными клиновидными гранями, а железобетонные плиты верхнего и нижнего поясов - углубления, в которые входят шпоночные выступы железобетонных балок или ферм, шпоночные выступы и углубления армированы выпусками арматуры, шпонки и швы между железобетонными балками и плитами замоноличены, между железобетонными балками или фермами в поперечном направлении установлены крестовые связи, резервуар выполнен из сталежелезобетонных элементов, состоящих из железобетонных плит плоского или криволинейного очертания, подкрепленных пространственным металлическим шпренгелем, при криволинейном очертании плит их выпуклость ориентирована внутрь резервуара, в окружном направлении пространственные шпренгели сталежелезобетонных плит резервуарной конструкции соединены стержнями, которые преднапряжены, а в вертикальном направлении шпренгели с помощью дополнительных стержней образуют контрофорсы, присоединенные к фундаментной платформе, которые также преднапряжены, пространственное покрытие резервуара образовано из сталежелезобетонных элементов, опирается на стенки резервуара и рамным способом присоединено к контрфорсам, резервуар установлен и прикреплен к пространственной фундаментной платформе, таким образом верхнее строение резервуара, покрытие, стенки, коническое днище присоединены к фундаментной платформе и образует замкнутую систему.2. Пространственная фундаментная платформа, объединенная с резервуаром в замкнутую конструкцию, для строительства на слабых, вечномерзлых, пучинистых грунтах и в сейсмических зонах состоит из объединенных между собой верхних и нижних железобетонных плит, железобетонные плиты установлены ребрами вверх на выровненное уплотненное основание после снятия растительного слоя, а железобетонные плиты верхнего пояса - ребрами вниз, причем нижняя плита установлена без заглубления на наружной поверхности грунта, на верхней плите установлен резервуар вместе с обслуживающими их трубопроводами и оборудованием, размеры площади опирания пространственной фундаментной платформы выбраны большими, чем размеры площади опирания надфундаментного строения, между верхними и нижними плитами образовано вентилируемое во всех направлениях продуваемое подполье, предотвращающее теплообмен между подогреваемым наполнителем резервуара и вечномерзлым грунтом, которое предотвращает оттаивание вечномерзлого грунта и обеспечивает его прочностные свойства, в сейсмических зонах между нижней плитой и основанием установлен скользящий слой из материалов с низким значением коэффициента трения скольжения, который уменьшает трение между фундаментной платформой и основанием, по контуру пространственной фундаментной платформы установлены щиты, которые герметично состыкованы с верхними и нижними плитами и образуют резервную емкость для слива жидкости из резервуара при аварийных ситуациях, в верхней плите выполнены отверстия с крышкой для осмотра и аварийного наполнения резервной емкости, в шиитах установлены приточные и вытяжные трубы для естественной или принудительной вентиляции, отличающаяся тем, что железобетонные балки или фермы со шпоночными соединениями расположены параллельно между железобетонными плитами верхнего и нижнего поясов пространственной фундаментной платформы, стенки и покрытия резервуара образуют арочно-сводчатую форму в виде призматического многогранника, вписанного в цилиндрическую поверхность, очерченную по квадратной параболе или другой кривой, образующие которых параллельны балкам или фермам пространственной фундаментной платформы, арочно-сводчатую конструкцию резервуара замыкают торцовые стены плоской или криволинейной формы из сталежелезобетонных элементов, конструкция резервуара прикреплена к пространственной фундаментной платформе и вместе с ней составляет цельную замкнутую конструкцию.