Das Fundament ist der Teil der Konstruktion, der die Last des Installationsgewichts auf den Kellergrund überträgt und die Last auf einen solchen Bereich des Kellers verteilt, wodurch der Grunddruck des Fundaments das geschätzte Niveau nicht überschreitet. Der Entwurfsplan kann verschiedene Arten von Fundamenten vorsehen: komplette Platten (Platten) unter der gesamten Struktur, Streifenfundamente - nur unter den Wänden und Pfeilerfundamente in Form separater Stützstrukturen. Die Wahl des Fundamenttyps hängt von der Widerstandsfähigkeit des Bodens gegen Kompression ab, von seinen Hebeigenschaften beim saisonalen Gefrieren, von der Tiefe seines Auftretens, von der geplanten Form der Konstruktion sowie von den Gewichtslastparametern und dem Schema seiner Übertragung auf den Kellerboden.
Bei der Aufstellung des Tankfundaments sollten besondere Maßnahmen getroffen werden, um die Ableitung von Grundwasser und Niederschlag von unterhalb des Tankbodens zu gewährleisten.
Alle Fundamentvorbereitungen sollten getroffen werden, bevor mit der Installation begonnen wird. Es wird empfohlen, nach dem Zusammenbau der Metallgerüste des Tanks den geplanten Kellerumgehungsweg (Pflasterung), das Schachttreppenfundament und die Pfeiler für Rohrleitungen zu installieren.
In der modernen Baupraxis gibt es eine Vielzahl von Tankfundamenttypen. Die Wahl des effizientesten Typs hängt von der Ladekapazität und den technisch-geologischen Bedingungen ab. Die Verwendung von Fundamenten auf natürlicher Basis, teilweise oder vollständig ohne Pfähle unter dem Tankboden, scheint aufgrund der geringen Kosten am meisten zu bevorzugen.
3.1. Kreis (Ring) Tankfundament
Trägerfundament (Wandfundament) wird oft in Kombination mit dem Kellerwäschekurs angewendet. Die Bodeneinstreu (sowohl mit als auch ohne Eisenbetonring unter der Tankwand) kann als Tankfundament verwendet werden. Bei Tanks mit einem Fassungsvermögen von mehr als 2000 m³ wird ein Eisenbetonfundamentring unter der Tankwand installiert. Der Ring muss für Tanks mit einem Fassungsvermögen von weniger als 3000 m³ mindestens 0,8 m breit sein und für Tanks mit einem Fassungsvermögen von mehr als 3000 m³ mindestens 1,0 m. Die Ringdicke sollte auf keinen Fall weniger als 0,3 m betragen (siehe Abb.1.-b).
Wie die Praxis zeigt, sorgt diese Konstruktion des Fundaments nur für die Stabilität des Bettungsverlaufs und erhöht gleichzeitig nicht die Steifigkeit der Verbindung zwischen der Tankwand und dem Boden. Diese Konstruktion beeinflusst auch nicht die Ungleichmäßigkeit des Absinkens des Tankkellers.
Unter bestimmten Bedingungen ist auch das Fundament in Form einer kreisförmigen Wand wirksam. Es schneidet durch die oberen Schichten des Kellerbodens und kann die Last auf die darunter liegenden dichten Schichten übertragen.
Die Anforderungen der Normen verlangen die Installation von Fundamentringen für alle Tanks, unabhängig von der Ladekapazität, die in Bereichen mit einer geschätzten seismischen Aktivität von mindestens 7 Kugeln nach der Richterskala installiert wird. Die Breite sollte mindestens 1,5 m betragen, die Ringdicke beträgt impliziert nicht weniger als 0,4 m.
Der Fundamentring ist für die Kombination von Grundspannung (Last) ausgelegt. Bei Baustellen in seismischen Gebieten (7 Bälle und mehr auf der Richterskala) wird auch eine spezifische Spannungskombination berücksichtigt.
Es ist auch üblich, ein kreisförmiges Fundament aus Kies oder Schotter zusammen mit der Einstreu-Schicht zu verwenden. und auch ein kreisförmiges Eisenbetonfundament, das sich direkt unter der Tankwand befindet, sowie ein Fundament in Form einer Eisenbetonbrustwand, das sich im Außenraum des Tanks befindet. (Bild 2)
Bei der Anordnung des Ringes in Form einer Brustwand besteht die Einstreu aus Sand-Kies-Gemisch oder Kies.
Eisenbetonfundamente bestehen in der Regel aus Stahlbetonguss mit rechteckigem Querschnitt.
Manchmal wird das Fundament auf einem natürlichen Untergrund mit einem Schotterring unter der Wand hergestellt. Eine solche Grundierung ist bei einem voraussichtlichen Absinken von nicht mehr als 15 sm wirksam. Dies ist seine Hauptbesonderheit: Schotter wird anstelle von Sand direkt unter der Wand verwendet, um Schotter oder Kiesbündel mit einer Höhe von mindestens 60 cm und einer oberen Breite von 1 bis 2 m anzuordnen. (siehe Bild 3)
Der gemahlene Stein wird in Schichten von je 20 cm verlegt und sorgfältig manipuliert. Direkt unter dem Boden ist auf seinem vollen Quadrat die Schotterschicht angeordnet (6), nicht weniger als 10 sm. Zusätzlich werden Abflussrohre mit einem Durchmesser von ca. 9 cm verlegt.
Die folgenden Konstruktionsschemata können für breite Tanks angewendet werden: Unter dem Boden ist eine Sandbettschicht angeordnet, und je nach Bodenbeschaffenheit wird unter der Wand ein kreisförmiges Fundament aus Eisenbeton oder Schotter installiert. (siehe Bild 4)
Die Unterputzschicht auf der Außenseite des Fundaments wird mit einer leichten Neigung von 1: 5 installiert, die von der Brustwand in ihrem unteren Teil getragen wird.
Der Bund ist mit Abflussrohren ausgestattet und durch den Asphaltmantel (Spinnmasse) geschützt.
Zwischen dem Boden und der Eisenbetonoberfläche des Ringfundaments befindet sich eine Dämpfungsasphaltschicht von mindestens 20 sm.
Zusätzliche Maßnahmen zur Fundamentverstärkung werden ständig weiterentwickelt, um die Sicherheit großer Tanks zu erhöhen.
Einige von ihnen sind im Bild gezeigt. 4.
Das Sand-Kies-Kissen ist mit einer Mischung aus Sand, Schotter, Asphaltemulsion und Zement bedeckt, die anschließend durch Walzen zusammengedrückt wird. Die aufgenommene Fläche nimmt einen Teil der Kissenlast auf und überträgt sie auf den Eisenbetonring.
Das Fundament kann auch in Form von Eisenbetonplatten hergestellt werden. In diesen Fällen steht der Tank auf einer Eisenbetonplatte, die entweder auf der Kelleroberfläche installiert ist oder die Planierhöhe senkt. Die Eisenbetonwand entlang des Plattenumfangs ist unter dem Fundament geerdet und dient zur Verringerung der seitlichen Bodenverschiebung.
3.2. Gestapelte Tankfundamente
3.2.1. Traditioneller Ansatz zur Anordnung von Pfahlgründungen
Diese Art von Fundament wird häufig an Standorten mit weichem Boden verwendet (siehe Abb. 5). Die Erfahrung mit der Errichtung von Industrie- und Zivilgebäuden zeigt, dass Pfähle in den meisten Fällen dazu beitragen können, ein akzeptables Maß an Bausenkung zu erreichen. Die Praxis der Pfahlgründung im Behälterbau zeigt jedoch, dass es nicht immer hilft, das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Zusammen mit dieser Art von Fundament ist diese Art von Fundament ziemlich geldaufwändig und das Investitionsniveau entspricht fast den Kosten der Metallgerüste selbst.
Es wurde nicht ein einziges Mal registriert, dass Tanks auf gestapelten Fundamenten ein höheres Absinken aufwiesen, als es im Rahmen von Hydrotests geplant war, und zwar in Höhe der Hälfte des Absinkniveaus, das für die gesamte Lebensdauer des Tanks vorgesehen war.
Die ineffektive Verwendung von Pfahlgründungen im Tankbau erklärt sich aus folgenden Gründen: Bei großen Tanks befinden sich Pfähle mit der üblichen Länge von 0,25 des Tankdurchmessers und weniger im Bereich der maximalen vertikalen Belastung im Tankkeller. Daher hat die Verringerung der Belastung durch eine Vertiefung der Stiftung keinen ausreichenden Einfluss auf das Absinken der Stiftung.
Die Verwendung von gestapelten Fundamenten kann sogar gefährlich sein, wenn sich in großer Tiefe Schichten mit höherer Kompressibilität im Tankkeller befinden. Aufgrund technischer Schwierigkeiten, die mit dem Stanzen und Entnehmen der Bodenproben in tiefen Tiefen verbunden sind, ist es nicht immer möglich, solche Schichten freizulegen.
Fachleute neigen dazu zu glauben, dass ein Pfahlfundament mit monolithischem Grill eine ausreichend steife Konstruktion darstellt. Es gibt bestimmte Ergebnisse von Senkungsuntersuchungen für Panzer mit aufgeschüttetem Fundament, die diesen Standpunkt überzeugend leugnen.
3.2.2. Fundamente mit Pfählen unter dem ganzen Boden und mit Eisenbetongrill
Aufgrund der langjährigen Erfahrung mit dem Bau von Tanks auf weichem wassergesättigten Boden gibt es mehrere wirksame Maßnahmen zur Vorbereitung des Kellers. Hauptziel dieser Maßnahmen ist es, den weichen Boden vor Beginn der Bauarbeiten zu komprimieren, um die physikalisch-mechanischen Eigenschaften des Bodens zu verbessern.
Dies soll durch die Verwendung von prismatisch angetriebenen Pfählen unterschiedlicher Länge und Querschnitts in Kombination mit Grillgut und Brammen erreicht werden. Die Pfähle werden in der Regel als komplettes Pfahlfeld unter dem gesamten Boden verlegt, wobei jeder Pfahl 1 m voneinander entfernt ist.
Fundamente mit Pfählen unter dem gesamten Boden und mit Zwischenbett werden ebenfalls verwendet. Hier wird eine Schicht Schotter oder Granulat über die Pfähle gelegt und dient anstelle der Eisenbetonschicht.
3.2.3 Ringpfahlfundament
Es ist eine effektive Lösung für Standorte mit weichem Boden. Die Kreuzung und die vollständige Ansicht sind in Bild gezeigt. 8.
Das ringförmige monolithische Eisenbetonfundament nimmt die Last der Tankwand auf und überträgt sie nach einem der folgenden Verfahren auf den dichten Boden mit geringer Kompressibilität:
- Schotter kissen,
- Betonfundamentmatratze
- Monolithischer Eisenbetongrill
- Zwei Reihen fester Pfähle.
Diese Struktur ermöglicht es, die Unebenheiten des Kellerabfalls unter der Tankwand zu verringern.
3.2.4. Ringpfahlfundament mit Verschiebung:
Es wird als verbesserte Version des Ringpfahlfundaments verwendet.
Die Verschiebung des monolithischen Eisenbetonrings und des Ringpfahlfundaments in Bezug auf die Tankwand wird als eine der Lösungen für das Problem des Absinkens des Tanks angesehen. Die Verschiebungsrate wird in Abhängigkeit von den örtlichen Merkmalen des Bodenkellers, der Baulast und der Anzahl der Pfahlreihen im Grill bestimmt.
Dies kann zu einer ausreichenden Verringerung der Ungleichmäßigkeit des Absinkens entlang des Tankumfangs und der gesamten Struktur innerhalb der Betriebslebensdauer führen.
Im Zuge der Gründung dieses Fundamenttyps wird der Bodenkeller geplant, die Pfähle werden an der geplanten Stelle verlegt, und ihre Position wird in Abhängigkeit von den örtlichen Merkmalen des Bodenkellers, der Tragfähigkeit und der Anzahl der Pfahlreihen im Gitter bestimmt. Das monolithische Eisenbetonringgitter wird auf Pfahlköpfen installiert, danach wird die Schotterbettung angeordnet, auf die der monolithische Eisenbetonring gelegt wird. Das Sandkissen wird unter dem Tankboden geplant und angeordnet, dann werden die Metallgerüste des Tanks zusammengebaut.
3.3. ÖLBEHÄLTER-GRUNDLAGEN-ENTWURF FÜR DIE SCHWIERIGEN GEOLOGISCHEN BEDINGUNGEN:
3.3.1. Eisenbetonbandverstärktes Fundament
Es ist sinnvoll, die Steifheit des Ringfundaments bei dicken weichen Böden zu berücksichtigen, um ein ausreichendes ungleichmäßiges Absinken des natürlichen Bodens zu vermeiden. In dieser Situation ist es möglich, ein massives Eisen-Beton-Streifenfundament unter der Wand des Tanks zu verwenden, was der Struktur entlang ihres Umfangs zusätzliche Festigkeit verleiht.
Die Höhe des Fundaments wird bestimmt, indem der Fundamentsockel so eingestellt wird, dass das saisonale Gefrierniveau des Bodens gesenkt wird.
Es kann sinnvoll sein, ein Schotterkissen anzuordnen, um die Höhe des Fundaments zu verringern und die Last vom Tank auf das Fundament zu übertragen. Da die Belastung in diesem Fall gering ist, kann die Fläche des Fundamentquerschnitts relativ klein sein. Die Seiten des Fundaments sind mit nicht frostendem Material bedeckt.
Wenn entlang des Umfangs ein ausreichendes ungleichmäßiges Absinken auftritt, bietet ein solches Fundament die Möglichkeit, den Rand des Tanks auszugleichen. Um dies zu erreichen, ist es möglich, eine Auffanggrube (Dibhole) in dem Schotterkissen anzuordnen, die dazu bestimmt ist, die Aufziehvorrichtung (z. B. Mantelzieher oder Wagenheber) auf der Basis des Eisenbetonfundaments anzuordnen. Nachdem der Rand des Tanks auf das erforderliche Niveau hochgezogen ist, wird die Hochziehvorrichtung entfernt und die Auffanggrube wieder gefüllt.
Die Verwendung von Eisenbetonelementen in Einheiten ermöglicht es, die Anzahl der Nassprozesse während der Ausführung der Arbeiten zu verringern und die Arbeitseffizienz der anfänglichen Bauarbeiten zu erhöhen (Zyklus „Null“).
3.3.2. Eisenbetonring an der Außenkontur der Wand
Beim Befüllen der großvolumigen Tanks tritt an der Verbindungsstelle der Wand zum Boden ein gemeinsames Moment auf. Dieses Fugenmoment ist ausreichend groß und beeinflusst den dehnungsverzerrten Zustand des Bodens und seines Kellers. Um das Torsionsmoment (Verdrehmoment) zu verringern und die Steifigkeit der Wand-Boden-Verbindung zu erhöhen, wird empfohlen, einen Eisenbetonring zu verwenden, der an der Außenkontur der Tankwand zusammen mit Metallversteifungsringen in Form eines Winkels angeordnet ist Hosenträger (siehe Abb. 6). Ihre Anzahl wird durch Konstruieren oder Berechnen bestimmt, was von der Ladekapazität des Tanks abhängt.
3.4. GESTAPELTE GRUNDLAGEN-AUSLEGUNG FÜR DIE SEISMISCHEN GEBIETE
Pfahlgründungen in Erdbebengebieten werden wie in Gebieten ohne Erdbebenaktivität angebracht. Es ist erforderlich, die Anforderungen von СП 50-102-3003 «Ingenieurtechnische Planung und Anordnung von Pfahlgründungen» zu erfüllen, insbesondere Teil 12 „Spezifische Merkmale der Entwurfsplanung von Pfahlgründungen in Erdbebengebieten“ und Ergänzung D „Pfahlberechnung für kombinierte Auswirkungen vertikaler und horizontaler Kräfte und Momente “.
Die unteren Enden der Pfähle sollten auf felsigem Boden, makrofragmentiertem Boden, Sandboden mit hoher und mittlerer Dichte, hartem und steifem Boden und Lehmboden mit geringer Plastizität basieren. Es ist nicht gestattet, die Unterkanten der Pfähle in Erdbebengebieten auf losen, wassergesättigten Sand, plastischem Ton, Boden mit hoher Plastizität und fließfähiger Konsistenz zu legen.
Das Abstützen von Pfählen durch schräge Regale aus Hartgestein und psephitischem Gestein ist nur zulässig, wenn die seismische Schlagfestigkeit des Bodens nicht durch das Pfahlfundament gewährleistet ist und die Unterkanten der Pfähle nicht abrutschen können.
Die Pfähle dürfen auf wassergesättigten Sand mit hoher und mittlerer Dichte gelegt werden. Ihre Tragfähigkeit sollte zur gleichen Zeit auf der Grundlage der Ergebnisse von Pfahlfeldtests auf simulierte seismische Auswirkungen bestimmt werden. Pfähle in Erdbebengebieten sollten mindestens 4 m im Boden versenkt werden, mit Ausnahme der Fälle, in denen sie von hartem Gesteinsboden gestützt werden.
Eingegossene Pfähle in Erdbebengebieten sollten in kohäsiven Böden mit geringer Luftfeuchtigkeit mit einem Pfahldurchmesser von mindestens 40 sm angeordnet werden. Das Verhältnis ihrer Länge zum Durchmesser sollte 25 nicht überschreiten. Für die Herstellung der Pfähle ist eine strenge Qualitätskontrolle erforderlich.
Es ist ausnahmsweise erlaubt, die Schichten wassergesättigten Bodens mit abnehmbaren Fallrohren (Treibrohren) und Tonschlamm zu schneiden. Bei baulich instabilen Bodenpfählen darf nur mit im Boden belassenen Fallrohren gearbeitet werden. Eine Verstärkung der Pfähle ist unabdingbar, der Bewehrungsgrad muss mindestens 0,05 betragen.
Die Berechnung der Pfahlgründung in Bezug auf die Erdbebeneinwirkung erfolgt in den Extremzuständen der ersten Gruppe. Es beinhaltet normalerweise:
- Ermittlung der Pfahltragfähigkeit zur Vertikallast;
- Prüfung der Pfähle auf Beständigkeit des Metalls gegen die gemeinsame Wirkung von Nenn-Normalkraft des Biegemoments und der Scherkraft;
- Überprüfung der Widerstandsfähigkeit der Pfähle gegen Druckbegrenzung, die von den Seitenkanten der Pfähle auf den Boden übertragen wird.
Wenn die Stabilität des Bodens um den Pfahl herum überprüft wird, wird der geschätzte Scherwinkel um die folgenden Raten verringert:
- 2 ° für die seismische Aktivität von 7 Bällen,
- 4 ° für seismische Aktivität von 8 Bällen,
- 7 ° für seismische Aktivität von 9 Bällen.
Für Fundamente mit hohem Pfahlgrill sollten die berechneten Erdbebenkräfte wie für Gebäude mit flexiblem Bodenteil bestimmt werden. Der Dynamikfaktor sollte in Fällen, in denen die Periode der natürlichen Schwingungen des Grundtons gleich 0,4 und mehr ist, um das 1,5-fache erhöht werden.
Vorausgesetzt, es gibt akzeptable technisch-wirtschaftliche Gründe, ist es möglich, gestapelte Fundamente mit Zwischenkissen aus losen Materialien zu verwenden - Schotter, Kies, grober Sand. Die Möglichkeit, die horizontale Last von der vibrierenden Konstruktion auf den Pfahl zu übertragen, ist praktisch ausgeschlossen. Aus diesem Grund werden keine Berechnungen für die horizontale seismische Belastung durchgeführt, und die Struktur der Pfähle wird genauso akzeptiert wie in nicht-seismischen Gebieten.
Der auf dem Zwischenkissen montierte Fundamentblock ist als Grillrost eines gewöhnlichen Pfahlfundaments gemäß den Normen für die konstruktive Gestaltung von Beton- und Eisenbetonkonstruktionen vorgesehen.
Das Anordnen von Eisenbetonpfählen kann dazu beitragen, die Kontaktfläche zu vergrößern.
Pfahlfundamente mit Zwischenkissen, die in Erdbebengebieten eingesetzt werden, müssen die Anforderungen der Verformungsbewertungen erfüllen. Das Zwischenkissen muss in Schichten von jeweils nicht mehr als 20 sm angeordnet sein und auf ein Volumengewicht von nicht weniger als 1,9 ts / kg komprimiert sein. Die Dicke des Zwischenkissens über den Pfahlköpfen hängt von der geschätzten Belastung ab und beträgt 40-60 sm.
Bei der Berechnung von Pfahlgründungen auf untergehenden Böden sollten die Eigenschaften von feuchtem Boden berücksichtigt werden, falls die Möglichkeit einer Grundwassererhöhung besteht.
