top of page

ФУНДАМЕНТ ДЛЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО СТАЛЬНОГО РЕЗЕРВУАРА для Арктической зоны. Патент на изобретение

После техногенной аварии в 2020 году на резервуаре, была поставлена задача в разработке специального фундамента, устойчивого в изменяющихся мерзлотно-грунтовых условиях для Арктической зоны.

Задача была решена на основе многолетнего опыта работы по изучению деформаций различных зданий и сооружений в Норильском промышленном районе. В итоге работы, был разработан специальный тип фундамента.

На данное решение был получен патент на изобретение: ФУНДАМЕНТ ДЛЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО СТАЛЬНОГО РЕЗЕРВУАРА. Заявка № 2023107125/03(015573). Дата начала отсчета срока действия патента 24.03.2023 г.





Пространственный вентилируемый фундамент применяется при строительстве резервуаров для хранения топлива в северных климатических районах (районы Крайнего Севера и приравненных к ним районах) с распространением многолетнемерзлых грунтов.


В районах с распространенными многолетнемерзлыми грунтами основания, в отсутствии опорного скального основания в зоне строительства, основным методом фундирования зданий является сооружение свайных фундаментов с последующим созданием опорных бетонных ростверков фундамента.


Устройство фундаментов под резервуары, как правило, выполняется с применением следующих конструктивных решений: грунтовая подушка; кольцевой железобетонный фундамент; сплошная железобетонная плита.

Все эти решения, в условиях многолетнемерзлых грунтов не могут обеспечить безопасную эксплуатацию резервуаров.


Предлагаемая конструкция фундамента позволяет отказаться от необходимости использования сложно возводимого свайного фундамента, различных типов фундамента, которые не обеспечивают сохранность грунтов в мерзлом состоянии и использовать в качестве фундамента для резервуара опорную пространственную вентилируемую железобетонную плиту повышенной жесткости.


Пространственный вентилируемый фундамент содержит плиту, представляющую собой железобетонное сооружение с организованными в теле плиты вентилируемыми каналами с равномерным шагом для обеспечения циркуляции холодного воздуха в созданных каналах и снижения общего собственного веса фундамента. Вентиляционные каналы по периметру объединяются в отдельные воздушные коллекторы из через которые осуществляется воздухообмен. Естественная циркуляция воздуха обеспечивается за счет устройства по краям каналов вентиляционных вытяжных/приточных коробов разной высоты, за счет чего и образуется естественная тяга для холодного воздуха. Для равномерного охлаждения грунтов основания, тяга в смежных каналах осуществляется в разных направлениях. Циркуляция холодного воздуха организуется в зимний период, когда температура наружного воздуха опускается ниже температуры грунтов основания (устойчивый минус). Таким образом, при циркуляции холодного воздуха по каналам фундамента, в теле фундамента поддерживается отрицательная температура воздуха, которая позволяет исключить тепловое влияние фундамента резервуара на повышение температуры многолетнемерзлых грунтов основания (растепление грунтов) и максимально поддерживать отрицательную температуру грунтов основания под фундаментом.


Плита, имея достаточно внушительные объемы, аккумулирует в себе отрицательную температуру на достаточно долгий период, и когда температура наружного воздуха повышается, плита, как аккумулятор холода, еще долгое время поддерживает температуру грунтов основания, несмотря на наличие теплового воздействия на сооружение в летний период. Стабилизация температуры грунтов основания под сооружением в течение длительного времени эксплуатации, позволяет минимизировать просадочные явления за счет равномерного распределения нагрузки в основании и обеспечить безопасную эксплуатацию сооружения.


В летний период вентиляционные каналы перекрываются заслонками, устанавливаемыми в каналах вентиляционных коробов, и циркуляция наружного воздуха по каналам плиты прекращается. Таким образом, в летний период, когда температура наружного воздуха выше отметки 0° С, циркуляция теплого воздуха не происходит. При наступлении устойчивых отрицательных значений температуры наружного воздуха заслонки вентиляционных коробов вновь открываются, и естественная циркуляция холодного воздуха через тело фундамента возобновляется.


Для минимизации воздействия на растепление грунтов основания талых сезонных вод, в основание фундамента укладывается геотекстиль и геомембрана, наличие которых позволяют максимально отвести талые воды из-под основания фундамента и, тем самым, также снизить тепловое воздействие на грунты основания. Учитывая это обстоятельство (необходимость отвода талых вод из района фундамента) необходимости в создании глубоких котлованов для сооружения пространственного вентилируемого фундамента отсутствует. Напротив, фундамент сооружается выше основной отметки рельефа эксплуатации сооружения. Это позволяет сократить объемы земляных работ.


Для цилиндрических вертикальных резервуаров применяется шестигранная форма фундамента, и грани фундамента устраиваются на 2-3 метра больше, чем радиус резервуара для целей смещения границы сезонно-талого слоя относительно сжимаемой толщи основания и снижения нагрузки на основание за счет суммарного увеличения опорной площади фундамента.


Для контроля температуры грунтов основания на весь последующий период эксплуатации сооружения, в районе фундаментной плиты организовывается контроль температуры грунтов основания. Для этого в период строительства закладываются температурные трубки для последующего замера температуры грунтов основания в период эксплуатации сооружения.


Для создания вентиляционных каналов в тело армируемой обычным способом фундаментной плиты закладываются трубы (можно б/у), которые используются в конструкции фундамента в качестве несъемной опалубки и которые придают дополнительную прочность фундаментной плите. В конструктивных расчетах фундаментной плиты, трубы несъемной опалубки участия не принимают. При армировании применяется арматура классов А 240 по ГОСТ 5781-82* и арматура А500С по ГОСТ 52544-2006. Трубы для формирования вентилируемых каналов используются по периметру в зависимости от конструктивных параметров фундамента.


Пространственный вентилируемый фундамент обладает следующими преимуществами:

  • При сооружении фундаментной пространственной вентилируемой плиты используется обычная строительная техника. Операции, требующие специального освидетельствования (скрытые работы) сведены к минимуму и соответствуют требованиям к сооружению обычных бетонных фундаментов в обычных условиях. Это существенно экономит время перерывов в работе, требующих ожидания результатов освидетельствования скрытых работ по сравнению с вариантом применения фундаментов на свайном основании.

  • Конструкция пространственного вентилируемого фундамента проста и не требует специальной подготовки персонала, осуществляющего работы. Работа может выполняться на больших участках и одновременно на нескольких участках, что также экономит время сооружения фундамента.

  • Стоимость сооружения фундаментной вентилируемой плиты существенно ниже сооружения свайного фундамента с аналогичными прочностными и конструктивными характеристиками. Временные затраты на сооружение фундаментной плиты ниже по сравнению с вариантом свайного фундамента примерно в два раза.

Применение типа пространственных вентилируемых фундаментов в промышленном и гражданском строительстве на территориях с распространением многолетнемерзлых и вечномерзлых грунтов Арктической зоны позволяет существенно сократить стоимость и сроки строительства указанных сооружений при том, что зоны с многолетнемерзлыми грунтами находятся в районах с крайне неблагоприятными погодными условиями.


Важное условие – возможность сохранения грунтов в мерзлом состоянии на весь срок эксплуатации объекта и обеспечение безопасности и надежности.




36 просмотров0 комментариев

Comments

Rated 0 out of 5 stars.
No ratings yet

Add a rating
bottom of page