Обзор научных исследований, посвященных осадкам вертикальных стальных резервуаров

The summary:

В уторном узле сопряжения стенки и днища ВСР возникают дополнительные напряжения по причине неравномерных осадок как по периметру, так и по площади днища резервуара, что обусловлено, как правило, неравномерным уплотнением искусственного насыпного и естественного основания грунтового массива под всем резервуаром.

Прочность    и    герметичность    конструкции    проверяется гидравлическими испытаниями перед непосредственным началом эксплуатационного периода. Осадки, возникающие при таких пробных пусках резервуаров, подробно рассмотрены в исследованиях В.В. Любушкина [1], В.А. Буренина [2], Де Бира [3] и др.

В процессе эксплуатации при натурных наблюдениях за деформациями на различных грунтовых основаниях    проведены исследования развития осадок П.П. Бородавкиным [4], В.Б. Галеевым [5], А.А. Тарасенко [6] и другими исследователями. Taк, П.П. Бородавкин в [4] рекомендует подразделять осадку на периферийную, диаметральную и в виде развала. Примерно такая же классификация предлагается в работах В.Б. Галеева [5]. Р.А. Мангушевым в [7, 19] были установлены относительные глубины залегания и толщины линз слабого грунта, присутствие которых в основании вызывает развитие неравномерных осадок. Н.В. Большаковым в [8] были предложены статистические данные по определению неравномерных осадок ВСР, однако не были определены четкие значения неравномерности. При исследовании НДС резервуаров необходимо иметь четкое представление о возможных типах осадок РВС

Типы осадок оснований РВС

При многолетних наблюдениях за развитием осадок РВС на площадках с разными инженерно-геологическими условиями были выделены такие виды осадок [5, 9]:

• 1)    равномерная осадка:

• -    по площади;

• -    по периметру.

• 2)    неравномерная осадка:

• - по площади;

• - по контуру;

• -    «ступенька»;

• -    крен;

• -    в виде развала основания по диаметру РВС;

• -    диаметральная;

• -    местные просадки днища.

При гидравлических испытаниях и перемене гидрогеологических условий района строительства во время эксплуатации возникает равномерная осадка по площади основания резервуара, характеризуемая некоторой величиной u . Равномерная осадка по периметру часто возникает при строительстве на слабых водонасыщенных грунтах и проявляется при гидроиспытаниях и на начальном этапе эксплуатации. Так как вертикальные перемещения уторного узла и технологических трубопроводов могут отличаться, может возникнуть повреждение резервуара.

Осадка в виде развала происходит в двух направлениях: в периферии с зоной развала по диаметру либо по линии, близкой к нему [8]. В работе А.А. Тарасенко [9] было впервые применено такое понятие дефекта как «ступенька». Локальная просадка днища - это величина вертикального смещения точек отдельного участка основания ВСР.

Считая конструкции крупногабаритных резервуаров работающими как жесткий штамп, большинство исследователей полагают, что неравномерные значения осадок не представляет приводят к разрушению [10, 11]. Однако авторы работ [7, 9, 12, 18] опровергают это мнение, доказывая, что неравномерная осадка может привести к повреждениям или максимальную угрозу в виде разрушения РВС. Неравномерность осадки может привести к нарушению работы понтона или плавающей крыши. Но значительное число современных РВС имеют большое соотношение диаметра к высоте, поэтому осадки не влияют на их нормальную эксплуатацию. Несмотря на это, вполне вероятно возникновение недопустимых напряжений в стенке. Допустимые величины неравномерных осадок приведены в действующих нормах проектирования [13, 14], а также подробно рассмотрены в работах [15, 16]

Л.А. Алифанов в своей работе рассматривает неравномерную осадку как одну из главных причин, приводящих к возникновению дефектов формы стенок РВС. В исследовании [17] автор использовал конечно-элементный метод для моделирования разрушений типа «вмятина» и установил зависимости коэффициентов концентрации напряжений от параметров дефектов.

В.Б. Галеев предлагает способ [5] разложения осадки на элементарные составляющие, основанную на анализе гармоник ряда Фурье (см. табл.1).

Таблица 1. Виды осадок

Обзор научных исследований предлагается использовать в качестве теоретической основы для дополнения действующей нормативнотехнической документации в части оценки технического состояния РВС при осадках основания.