Цилиндрический предварительно напряженный железобетонный резервуар Советский патент 1992 года по МПК E04H7/22 

Изобретение относится к области хранения легкоиспаряющихся жидкостей, в частности к резервуарам для хранения нефти.

Предварительное напряжение цилиндрического железобетонного резервуара осуществляется путем его обжатия по наружной цилиндрической поверхности кольцевой напряженной арматурой, Кольцевая напряженная арматура может быть изготовлена как из холоднотянутой высокопрочной проволоки,так и из горячекатанно- го стального прутка.

Известен цилиндрический железобетонный резервуар с предварительно напряженной кольцевой арматурой,

представляющей собой кольцевую навивку в виде непрерывной спирали из холоднотянутой высокопрочной проволоки, расположенную на наружной цилиндрической поверхности стенки резервуара.

Навивка высокопрочной проволоки осуществляется при помощи специальной ар- матуро-навивочноймашины,

обеспечивающей напряжение проволоки с определенным усилием в процессе ее навивки. Для защиты от коррозии кольцевая напряженная арматура покрывается защитным слоем торкрет-раствора.

Данная конструкция железобетонного резервуара обладает недостатком, заключаvj

ю

00

Јw Ь.

ю

ющимся в том, что предварительно напряженная кольцевая арматура изготавливается из высокопрочной проволоки малого сечения (диаметром не более 5 мм), благодаря чему кольцевая арматура, работающая при неблагоприятных с точки зрения коррозионной защиты условиях (например, при наличии трещин или раковин в торкретном слое и попадании через них коррозионно- активных грунтовых вод на кольцевую арматуру), сравнительно быстро выходит из строя от коррозионного разрушения металла. Поэтому на практике на таких резервуарах наблюдаются случаи коррозионного разрушения металла по всему, сечению не только отдельных витков кольцевой арматуры, но и всех витков кольцевой арматуры на отдельных участках высоты резервуара шириной по несколько метров.

Восстановление подобных разрушенных участков предварительно напряженной кольцевой арматуры резервуара указанной конструкции является весьма трудоемким процессом, так как требует выполнения таких трудоемких работ, как удаление и повторное восстановление всей балластной грунтовой обсыпки резервуара, монтаж и демонтаж арматуро-навивочной машины, масса которой может достигать (например, для железобетонных резервуаров емкостью 30 тыс. м3)до 16т.

Кроме того, при удалении обсыпки подлежащего ремонту железобетонного резервуара оголяется (освобождается от обсыпки) значительная часть и соседнего неремонтируемого резервуара, а это может вызвать образование дефектов (трещин) на неремонтируемом резервуаре, обусловленное нарушением его стабилизировавшегося в течение длительного времени эксплуатации состояния. Применение укрепляющих обсыпку соседнего неремонтируемого резервуара средств, обеспечивающих сохранение его стабилизировавшегося состояния работы, дополнительно усложняет и удорожает выполнение работ по устранению дефектов ремонтируемого резервуара.

Известен наземный цилиндрический предварительно напряженный железобетонный резервуар, включающий плоское днище, стенку переменной по высоте толщины и купольное покрытие. Стенка резервуара оснащена вертикальной и кольцевой напряженной арматурами, состоящими из отдельных пучков стержней высокопрочной проволоки диаметром 5-5,5 мм. Каждый пучок вертикальной арматуры включает 16 стержней,а каждый пучок кольцевой арматуры - 4 стержня. Пучки стержней кольцевой арматуры устанавливаются на

наружной поверхности стенки и предварительно напрягаются (гидравлическими домкратами ). Данная конструкция резервуара обладает тем же основным недостатком, что

и описанная.выше конструкция резервуара с предварительно напряженной кольцевой арматурой, выполненной в виде навивки из высокопрочной проволоки. При эксплуатации резервуара данной конструкции в не0 благоприятных с точки зрения коррозионной защиты условиях стержни высокопрочной проволоки сравнительно быстро разрушаются от коррозии и резервуар выходит из строя.

5 Известен напряженный железобетонный резервуар высокого давления, включающий корпус с горизонтальными кольцевыми каналами, размещенными по высоте корпуса с нагруженной его стороны.

0 В каналах уложены кольцевые подушки, заполняемые рабочей средой, а на подушки навивается горизонтальная кольцевая арматура. Каждая кольцевая подушка выполнена составной из замкнутых оболочек,

5 размещенных с зазором одна относительно другой, При преднапряжении кольцевой арматуры в кольцевые подушки нагнетается рабочая среда под давлением, соответствующим заданному усилию преднапряжения

0 кольцевой арматуры.

Данное техническое решение обладает недостатком, заключающемся в том, что примененная в нем для напряжения кольцевой арматуры гидравлическая система с

5 кольцевыми подушками является дополнительным устройством на резервуаре, требующим постоянного контроля и технического обслуживания в течение всего срока эксплуатации резервуара.

0 В процессе эксплуатации резервуара постоянно должны контролироваться герметичность гидравлической системы, давление в ней, так как нарушение герметичности гидравлической системы и падение давле5 ния в ней ниже допустимого значения могут привести к образованию трещин в стенке резервуара и выводу из строя резервуара в целом. Таким образом, указанные отличительные особенности данной конструкции

0 предварительно напряженных, железобетонных резервуаров обуславливают усложнение и удорожание процесса их эксплуатации.

Наиболее близким по конструкции к

5 предлагаемому устройству является цилиндрический железобетонный резервуар с предварительно напряженной кольцевой арматурой. Кольцевая арматура этого резервуара состоит из отдельных арматурных колец, расположенных на наружной цилиндрической поверхности стенки резервуара. Каждое арматурное кольцо включает в себя несколько звеньев, изготовленных из горя- чекатанного стального прутка диаметром 18-25 мм, на концевых частях звеньев арма- турного кольца имеются резьбовые участки. Для натяжения (предварительного напряжения) арматурных колец по образующей наружной цилиндрической поверхности резервуара на равных расстояниях друг от друга установлены стойки обычно коробчатого сечения, в которых просверлены отверстия для закрепления арматурных колец с помощью гаек.

Натяжение (предварительное напряже- ние) арматурных колец осуществляется за счет ручного навинчивания гаек на резьбовые концевые части звеньев колец с помощью динамометрического ключа до определенного расчетного усилия (напря- жения).

Недостаток данного технического решения заключается в том, что принятый в нем принцип ручного натяжения арматурных колец может обеспечивать практически ограниченное усилие натяжения арматурного кольца и является весьма трудоемким в исполнении. Так, например, при навинчивании гаек арматурного кольца с усилием 30 кгс, приложенным к рукоятке ключа длиной 1,0 м, усилие натяжения арматурного кольца может составить до 1 б т, что недостаточно для обжатия резервуаров большой емкости (10000 м3 и более).

Цель изобретения - повышение надеж- ности.

Поставленная цель достигается тем, что резервуар снабжен равномерно размещенными по периметру опорными стойками с пазами и расположенными между ними в середине распорными стойками, причем арматура установлена в пазах опорных стоек и попарно закреплена распорными стойками, а каждое из ее звеньев выполнено в виде горячекатанного прутка и соединено со смежным звеном при помощи клинового соединения.

На фиг.1 показана конструктивная схема цилиндрического предварительно напряженного железобетонного резервуара; на фиг.2 - узел I на фиг. 1; на фиг.З - разрез А-А на фиг,1; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.5 -клиновое соединение звеньев арматурного кольца; на фиг.6 - конструктивная схема приспособления для натяжения арматурных колец с помощью гидравлических домкратов.

Железобетонный резервуар состоит из стенки 1, покрытия 2, колонн 3, днища 4 и предварительно напряженной кольцевой

арматуры, включающей в себя арматурные кольца 5, опорные 6 и распорные 7 стойки. Арматурное кольцо 5 состоит из нескольких звеньев, соединенных между собой при помощи клинового соединения 8. Распорные стойки 7 фиксируются на арматурных кольцах 5 при помощи приваренных к ним упоров 9 и закладки 10. Для укладки и натяжения арматурных колец 5 в опорных стойках 6 имеются пазы 11, а в стенке резервуара - вертикальные пазы 12.

Резервуар работает следующим образом.

Отдельные звенья арматурных колец 5 устанавливаются в пазах 11 опорных стоек 6 и стягиваются друг с другом при помощи клинового соединения 8 до плотного их прижатия к стенке 1 резервуара. Далее осуществляется предварительное напряжение кольцевой арматуры путем раздвигания (натяжения) каждой пары арматурных колец на участках между опорными стойками 6 при помощи гидравлических домкратов. После окончания натяжения между натянутыми арматурными кольцами .устанавливаются распорные стойки 7 с закладками 10. На каждом участке натяжения устанавливаются две распорные стойки 7, расположенные в пазу 12 стенки резервуара 1.

Натяжение каждой пары арматурных колец 5 производится, одновременно несколькими парами гидравлических домкра- тов; устанавливаемых по диаметру резервуара друг против друга. Для передачи раздвигающего (натягивающего) усилия от домкрата к арматурным кольцам может быть применено устройство (фиг.6), состоящее из двух шарнирно соединенных между собой одноплечих изогнутых рычагов, между которыми устанавливается домкрат.

Диаметры сечений арматурных колец могут изменяться по высоте резервуара в соответствии с изменением гидростатического давления жидкости -(нефти) на его стенку. При одинаковом значении диаметров сечений арматурных колец изменение гидростатического давления жидкости по высоте резервуара может быть учтено также или за счет изменения усилия натяжения арматурных колец по высоте резервуара или за счет изменения шага их расположения по высоте резервуара.

Технические расчеты, выполненные применительно к железобетонному резервуару емкостью 10000 м3 (диаметр 42 м, высота 7,8 м), с расстоянием между опорными стойками 10 м и шагом арматурных колец по высоте 500 мм показывают, что усилие предварительного натяжения нижней крайней (наиболее загруженной) пары арматурных

колец составляет 82 т, при этом стрела прогиба (искривления) h (фиг.1) арматурных колец составляет 300 мм, а передающееся от домкрата к арматурным кольцам раздвигающее усилие составляет 20 т.

Наибольшее распространение получили железобетонные резервуары с предварительно напряженной кольцевой арматурой, изготовленной из холоднотянутой высокопрочной проволоки диаметром до 5 мм. В предложенном техническом решении предварительно напряженная кольцевая арматура резервуара (арматурные кольца) изготавливается из горячекатанного прутка сравнительно большого диаметра (напри- мер, для резервуара емкостью 10000 м3 диаметр используемого горячекатанного прутка составляет 50 мм). При постоянной скорости коррозии, увеличение диаметра сечения предварительно напряженной кольцевой арматуры приводит к увеличению срока службы кольцевой арматуры предложенной конструкции. Поэтому при эксплуатации железобетонных резервуаров в условиях возможного воздействия на них коррозионноактивной среды резервуар предложенной конструкции имеет значительно больший период безотказной (безаварийной) работы, чем резервуар с предварительно напряженной кольцевой арматурой, изготовленной из холоднотянутой высокопрочной проволоки.

Кроме того, при ремонте резервуара предложенной конструкции замена отдельных (дефектных) арматурных колец осущест- вляется без применения громоздкого специального оборудования, как например, арматуро-навивочной машины, применяемой для ремонта железобетонных резервуаров с предварительно напряженной кольцевой арматурой из холоднотянутой высокопрочной проволоки.

В сравнении с резервуаром с предварительно напряженной кольцевой арматурой, состоящей из отдельных пучков стержней высокопрочной проволоки, предложенное техническое решение обладаеттакже рядом преимуществ: применение в предложенном техническом решении кольцевой арматуры

из прутковой стали, имеющей значительно больший диаметр, чем диаметр стержней высокопрочной проволоки в аналоге, обеспечивает увеличение периода безотказной работы при эксплуатации в условиях воздействия на арматуру коррозионноактивной среды; применение метода попарного натяжения арматурных колец с последующим закреплением их при помощи распорных стоек повышает производительность работ при сооружении резервуара предложенной конструкции в сравнении с произво- дительностью работ, при сооружении аналога с натяжением каждого арматурного пучка стержней в отдельности, а также.сни- жает в несколько раз потребную грузоподъемность гидравлических домкратов в сравнении с грузоподъемностью домкратов, применяемых для натяжения арматурных пучков стержней в аналоге. Например, для натяжения арматурных колец резервуара емкостью 10000 м предложенной конструкции грузоподъемность применяемых гидравлических домкратов составляет 20 т, а грузоподъемность гидравлических домкратов для натяжения арматурных пучков стержней аналога такой же вместительности составляет 82 т.

Резервуар предложенной конструкции найдет применение для хранения нефти.

Формула изобретения Цилиндрический предварительно напряженный железобетонный резервуар, включающий стенку, днище, покрытие и состоящую из отдельных звеньев предварительно напряженную кольцевую арматуру, размещенную на наружной поверхности стены, о т л ича ю щи йся т ем, что, с целью повышения надежности, резервуар снабжен равномерно размещенными по периметру опорными стойками с пазами, расположенными между ними в середине распорными стойками, причем арматура установлена в пазах опорных стоек и попарно закреплена распорными стойками, а каждое из ее звеньев выполнено в виде горячекатаного прутка и соединено со смежным звеном при помощи клинового соединения.

3sjL

Изобретение относится к строительству, в частности к резервуарам для хранения нефти. Цель изобретения - повышение надежности. Резервуар состоит из стенки, покрытия, колонн, днища и предварительно напряженной кольцевой арматуры, включающей в себя арматурные кольца, опорные стойки и распорные стойки. Звенья арматурных колец соединены между собой клиновым соединением. Распорные стойки фиксируются на арматурных кольцах при помощи упоров и закладки. Для укладки и предварительного напряжения арматурных колец в опорных стойках имеются пазы, а в стенке резервуара - вертикальные пазы. Звенья арматурных колец закладываются в пазы опорных сток и стягиваются при помощи клинового соединения до плотного их прижатия к стенке резервуара. Далее при помощи гидравлических домкратов осуществляется предварительное напряжение (натяжение) каждой пары арматурных колец в отдельности. Предварительно напряженные арматурные кольца закрепляются установленными между ними распорными стойками и закладками. 6 ил. (Л С

Фиг.

Фиг.З

Редактор О. Головач

Фиг.6

Составитель В.Карамышев

Техред М.МоргенталКорректор Л. Патай