La base es la parte de la construcción que transfiere la carga del peso de la instalación en el suelo del sótano y distribuye la carga en dicha área del sótano, lo que permite que la presión de la base de la base no exceda los niveles estimados. El plan de diseño puede implicar diferentes tipos de cimientos: placas completas (losas) debajo de toda la estructura, cimientos de tiras, solo debajo de las paredes y cimientos del muelle en forma de estructuras de soporte separadas. La elección del tipo de base depende de la resistencia del suelo a la compresión, sus propiedades de elevación en la congelación estacional, la profundidad de su ocurrencia, la forma planificada de la construcción, y también de los parámetros de carga de peso y el esquema de su transferencia al suelo del sótano.
Al organizar la base del tanque, se debe prever la realización de medidas especiales para garantizar la desviación del agua subterránea y la precipitación desde debajo del fondo del tanque.
Todos los arreglos de la base deben hacerse antes de comenzar su instalación. Se recomienda instalar el pie del perímetro del sótano planificado (pavimento), los cimientos de la escalera del eje, los pilares de las tuberías después de ensamblar las estructuras metálicas del tanque.
Existe una amplia variedad de tipos de cimientos de tanques en la práctica moderna de la construcción. La elección del tipo más eficiente depende de la capacidad de carga y las condiciones de ingeniería geológica. El uso de cimientos sobre una base natural, parcial o totalmente sin pilas debajo del fondo del tanque, parece ser el más preferible debido al bajo costo.
3.1. Base de tanque circular (anillo)
La base de la viga (pared) a menudo se aplica combinada con el curso del lecho del sótano. El lecho del suelo (con y sin un anillo de hierro y hormigón debajo de la pared del tanque) se puede utilizar como base del tanque ... Se instala un anillo de base de hierro y concreto debajo de la pared del tanque para tanques con una capacidad de carga superior a 2000 m³. El anillo debe tener no menos de 0,8 m de ancho para tanques con una capacidad de carga inferior a 3000 m³, y no debe ser inferior a 1,0 m para tanques con una capacidad superior a 3000 m³. El grosor del anillo no debe ser en ningún caso inferior a 0,3 m (ver imagen 1.-b).
Como lo demuestra la experiencia práctica, esta construcción de los cimientos proporciona estabilidad en el curso de la cama solamente, al mismo tiempo que no aumenta la rigidez de la unión de la pared del tanque y su fondo. Esta construcción tampoco afecta la irregularidad del hundimiento del sótano del tanque.
En ciertas condiciones, la base en forma de pared circular también es efectiva. Corta las capas superiores del suelo del sótano y puede transferir la carga a las capas densas subyacentes.
Los requisitos de las normas exigen instalar anillos de cimentación para todos los tanques, independientemente de la capacidad de carga instalada en áreas de actividad sísmica estimada igual y superior a 7 bolas clasificadas en la escala de Richter. Se supone que el ancho no debe ser inferior a 1,5 m, el grosor del anillo es implicado no menos de 0,4 m.
El anillo de base está diseñado para la combinación de tensión básica (carga). En el caso de sitios de construcción en áreas sísmicas (7 bolas y más en la escala de Richter), también se considera una combinación específica de tensiones.
También existe la práctica de utilizar cimientos circulares de grava o piedra triturada junto con el curso de la cama; y también los cimientos circulares de hierro y concreto, ubicados directamente debajo de la pared del tanque, así como los cimientos en forma de pared de pecho de hierro y concreto, ubicados en el espacio exterior del tanque. (imagen 2)
Al colocar el anillo en forma de pared de pechuga, el curso de la cama está hecho de mezcla de arena y grava o grava.
Los cimientos de hormigón de hierro generalmente están hechos de hormigón armado colado con sección transversal rectangular.
A veces, la base se hace sobre una base natural con un anillo de piedra triturada debajo de la pared. Dicha base es efectiva en caso de hundimiento anticipado de no más de 15 sm. Esta es su principal peculiaridad: se usa piedra triturada en lugar de arena directamente debajo de la pared para colocar la piedra triturada o el haz de grava de no menos de 60 cm de alto con un ancho superior de 1-2 m. (ver foto 3)
La piedra triturada se coloca en capas de 20 cm cada una, completamente manipulada. Directamente debajo del fondo en su cuadrado completo, la capa de piedra triturada está dispuesta (6), no menos de 10 sm. Además, se instalan tuberías de drenaje de alrededor de 9 cm de diámetro.
Los siguientes esquemas de construcción se pueden aplicar para tanques anchos: el curso del lecho de arena está dispuesto debajo y la base circular de hormigón armado o piedra triturada se instala debajo del muro, dependiendo de las condiciones del suelo. (ver foto 4)
El curso de ropa de cama debajo de la pared en el exterior de los cimientos se instala con una ligera pendiente de 1: 5, que se apoya en la pared del pecho en su parte inferior.
El paquete está equipado con tuberías de drenaje y protegido por la capa de asfalto (dope).
Hay una capa de asfalto de amortiguación no inferior a 20 cm entre el fondo y la superficie de hormigón de hierro de la base del anillo.
Se desarrollan constantemente medidas adicionales de refuerzo de cimientos para aumentar la seguridad de tanques grandes.
Algunos de ellos se muestran en la foto. 4)
El cojín de arena y grava está cubierto por una mezcla de arena, piedra triturada, emulsión de asfalto y cemento, comprimido luego por laminación. La superficie recibida quita parte de la carga del cojín, transfiriéndola al anillo de hierro y hormigón.
La base también se puede hacer en forma de losas de hormigón y hierro. En estos casos, el tanque se encuentra sobre una losa de hierro y concreto, instalado en la superficie del sótano o bajando la elevación de nivelación. El muro de hormigón de hierro a lo largo del perímetro de la placa está conectado a tierra más abajo de su lecho de cimentación y sirve para reducir el desplazamiento lateral del suelo.
3.2. Cimientos de tanques apilados
3.2.1. Enfoque tradicional para organizar cimientos apilados
Este tipo de base se usa con bastante frecuencia en sitios con suelo blando (ver foto 5). La experiencia en construcción en edificios industriales y civiles muestra que, en la mayoría de los casos, las pilas pueden ayudar a lograr el nivel aceptable de hundimiento de la construcción. Sin embargo, la práctica de cimientos apilados en la construcción de tanques muestra que no siempre ayuda a obtener el resultado deseado. Junto con esto, este tipo de base consume bastante dinero y el nivel de gasto de capital es casi igual al costo de los marcos metálicos en sí.
No se registró por una vez, que los tanques sobre cimientos apilados mostraron un mayor hundimiento de lo que se había planeado en el curso de las pruebas hidráulicas, lo que equivale a la mitad del nivel de hundimiento, previsto para todo el período de vida útil del tanque.
El uso ineficaz de los cimientos apilados en la construcción de tanques puede explicarse por lo siguiente: en el caso de tanques grandes, las pilas con la longitud usual de 0.25 del diámetro del tanque y menos, se ubican en el área de máxima tensión vertical en el sótano del tanque. Es por eso que reducir la tensión haciendo que la base sea más profunda no tiene suficiente influencia en el hundimiento de dicha base.
El uso de cimientos apilados puede incluso ser peligroso cuando hay capas de mayor compresibilidad a gran profundidad en el sótano del tanque. No siempre es posible revelar tales capas debido a dificultades técnicas, relacionadas con el punzonado y la toma de muestras de suelo a profundidades profundas.
Los especialistas tienden a pensar que los cimientos apilados con rejas monolíticas representan una construcción suficientemente rígida. Hay ciertos resultados de encuestas de hundimiento para tanques con cimientos apilados, que niegan convincentemente este punto de vista.
3.2.2. Cimientos con pilotes debajo de todo el fondo y con rejas de hierro y hormigón.
Como resultado de muchos años de experiencia en la construcción de tanques en suelos saturados de agua blanda, existen varias medidas efectivas de preparación del sótano. El objetivo principal de estas medidas es comprimir el suelo blando antes de comenzar los procedimientos de construcción, cuyo objetivo es mejorar las características físico-mecánicas del suelo.
Se supone que esto se logra mediante el uso de pilotes prismáticos de varias longitudes y secciones transversales en combinación con rejas y losas. Las pilas se instalan, por regla general, debajo de todo el fondo en forma de campo de pila completo, cada pila está a una distancia de 1 m de la otra.
También se utilizan bases con pilas debajo de todo el fondo y con ropa de cama intermedia. Aquí se coloca una capa de piedra triturada o material granular sobre las pilas y sirve en lugar de la capa de hormigón de hierro.
3.2.3 Cimentación apilada en anillo
Es una solución efectiva para sitios con suelo blando. Su unión y vista completa se muestran en la imagen. 8)
La base monolítica de hierro y hormigón del anillo toma la carga de la pared del tanque y la transfiere al suelo denso de baja compresibilidad a través de cualquiera de los siguientes esquemas:
- Cojín de piedra triturada,
- Colchón de cimentación de hormigón
- Reja monolítica de hormigón y hierro,
- Dos hileras de pilas muy bien fijadas.
Esta estructura permite reducir las irregularidades del hundimiento del sótano debajo de la pared del tanque.
3.2.4. Base apilada en anillo con desplazamiento:
Se utiliza como una versión mejorada de los cimientos apilados en anillo.
El desplazamiento del anillo monolítico de hormigón de hierro y los cimientos apilados en relación con la pared del tanque se considera una de las soluciones a los problemas de hundimiento del tanque. La tasa de desplazamiento se determina según las características locales del sótano del suelo, la carga de construcción y el número de filas de pilotes en la parrilla.
Esto puede resultar en una disminución suficiente del desnivel del hundimiento a lo largo del perímetro del tanque y de toda la estructura dentro del período de vida útil.
En el curso de la organización de este tipo de cimentación, se planifica el sótano del suelo, las pilas se instalan en el punto planificado, su ubicación se determina según las características locales del sótano del suelo, la carga de la estructura y el número de filas de pilas en la rejilla. La rejilla del anillo monolítico de hierro y hormigón se instala en las cabezas de los pilotes, luego se coloca la cama de piedra triturada, sobre la cual se coloca el anillo monolítico de hierro y concreto. El cojín de arena está planeado y dispuesto debajo del fondo del tanque, luego se ensamblan los armazones de metal del tanque.
3.3. DISEÑO DE LA FUNDACIÓN DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE ACEITE PARA LAS CONDICIONES GEOLÓGICAS DIFÍCILES:
3.3.1 Base reforzada con tiras de hierro y hormigón
Es razonable considerar la rigidez de la base del anillo en el caso de un suelo blando y espeso para garantizar que se evite un hundimiento desigual de la base natural. En esta situación, es posible utilizar una base masiva de hierro y hormigón debajo de la pared del tanque, lo que da rigidez adicional a la estructura a lo largo de su perímetro.
La altura de la base se determina en función de que la base de la base baje el nivel de congelación estacional del suelo.
Puede ser razonable disponer un cojín de piedra triturada para reducir la altura de la base y transferir la carga del tanque a la base. Como la carga en este caso es baja, el área de la sección transversal de la base puede ser relativamente pequeña. Los lados de la base están cubiertos con material que no se congela.
Si se produce un hundimiento desigual suficiente a lo largo del perímetro, dicha base brinda la oportunidad de nivelar el borde del tanque. Para lograr esto, es posible colocar un pozo de retención (agujero) en el cojín de piedra triturada, destinado a colocar el dispositivo de extracción (por ejemplo, extractor de carcasa o gato), en base a los cimientos de hormigón de hierro. Después de que el borde del tanque se jala hasta el nivel necesario, se retira el dispositivo de jalar y se vuelve a llenar el pozo de captura.
El uso de elementos unificados de hierro y hormigón permite reducir la cantidad de procesos húmedos en el curso de la realización del trabajo y aumentar la eficiencia laboral del trabajo de construcción inicial (ciclo "cero").
3.3.2. Anillo de hormigón y hierro en el contorno externo de la pared.
Al llenar los tanques de gran volumen, aparece un momento de unión en el punto de unión de la pared con el fondo. Este momento conjunto equivale a un tamaño suficiente e influye en la condición distorsionada de la tensión del fondo y su sótano. Para reducir el momento de torsión (momento de torsión) y aumentar la rigidez de la junta del "fondo de la pared", se sugiere usar un anillo de hierro y hormigón, dispuesto en el contorno externo de la pared del tanque junto con anillos de refuerzo de metal en forma de ángulo llaves (ver foto 6). Su número se determina construyendo o calculando, lo que depende de la capacidad de carga del tanque.
3.4. DISEÑO DE LA FUNDACIÓN DE TANQUE DE ALMACENAMIENTO PILADO PARA LAS ÁREAS SÍSMICAS
Los cimientos apilados en áreas sísmicas se aplican de la misma manera que en áreas que no muestran actividad sísmica. Es necesario cumplir los requisitos de СП 50-102-3003 «Diseño de ingeniería y disposición de cimientos apilados”, en particular, parte 12 “Características específicas de la planificación del diseño de cimientos apilados en áreas sísmicas” y suplemento D “Cálculo de pilotes para combinación impacto de fuerzas verticales y horizontales y momento ”.
Los extremos inferiores de las pilas deben basarse en suelos rocosos, suelos macrofragmentales, suelos arenosos de alta y media densidad, suelos duros y rígidos, suelos arcillosos de baja plasticidad. No está permitido colocar los bordes inferiores de las pilas en áreas sísmicas sobre arena suelta, agua saturada, arcilla plástica, suelo de alta plasticidad y consistencia de flujo libre.
El soporte de las pilas mediante estantes inclinados de roca dura y roca psefítica se permite solo cuando la estabilidad del impacto sísmico del suelo no es proporcionada por la base de la pila y si no hay posibilidad de que los bordes inferiores de las pilas se deslicen.
Se permite poner las pilas sobre arena saturada de agua de alta y media densidad. Su capacidad de carga al mismo tiempo debe determinarse en función de los resultados de las pruebas de campo de las pilas para el impacto sísmico simulado. Las pilas en áreas sísmicas deben hundirse en el suelo por no menos de 4 m, excluyendo los casos en que están soportadas por suelo de roca dura.
Las pilas fundidas en el sitio en áreas sísmicas deben colocarse en un suelo cohesivo de baja humedad con un diámetro de las pilas no inferior a 40 sm. La relación de su longitud con el diámetro no debe exceder 25. Es necesario tener un estricto control de calidad, dispuesto para la producción de las pilas.
Está excepcionalmente permitido cortar las capas de suelo saturado de agua con tubos de carcasa extraíbles (tubos de transmisión) y barro de arcilla. En caso de suelos estructuralmente inestables, los pilotes de fundición en el lugar se pueden usar solo con tubos de carcasa, dejados en el suelo. El refuerzo de los pilotes de fundición en el lugar es esencial, la tasa de refuerzo se acepta no menos de 0.05.
El cálculo de los cimientos apilados en el impacto sísmico se realiza en los estados extremos del primer grupo. Generalmente incluye:
- Determinación de la capacidad de carga del pilote a la carga vertical;
- Probar las pilas para la resistencia del metal a la acción conjunta de la fuerza nominal normal del momento de deflexión y la fuerza de corte;
- Comprobando la resistencia de las pilas a la limitación de presión, transferida al suelo por los bordes laterales de las pilas.
Cuando se verifica la estabilidad del suelo alrededor del pilote, el ángulo estimado de resistencia al cizallamiento se reduce en las siguientes tasas:
- 2 ° para actividad sísmica de 7 bolas,
- 4 ° para actividad sísmica de 8 bolas,
- 7 ° para actividad sísmica de 9 bolas.
Para los cimientos con rejas altas de pilotes, las tasas calculadas de fuerzas sísmicas deben determinarse como para edificios con una parte inferior flexible. El factor dinámico debe aumentarse 1.5 veces en los casos en que el período de vibraciones naturales del tono básico es igual a 0.4 y más.
Siempre que exista un razonamiento técnico-económico aceptable, es posible utilizar cimientos apilados con cojines intermedios de materiales sueltos: piedra triturada, grava, arena gruesa. La posibilidad de transferir la carga horizontal desde la construcción vibratoria a la pila se elimina prácticamente. Es por eso que no se realizan cálculos para la carga sísmica horizontal y la estructura de las pilas se acepta igual que en las áreas no sísmicas.
El bloque de cimentación, instalado en el cojín intermedio, se planifica como rejilla de una cimentación apilada ordinaria de acuerdo con los estándares para el diseño de ingeniería de construcciones de concreto y concreto de hierro.
La disposición de cabezas de pilotes de hormigón de hierro puede ayudar a aumentar el área de contacto.
Los cimientos apilados con amortiguación intermedia, aplicados en áreas sísmicas, deben cumplir con los requisitos de las evaluaciones de deformación. El cojín intermedio debe estar dispuesto en capas de no más de 20 cm cada una, comprimido al peso del volumen de no menos de 1.9 тс / куб. El grosor del cojín intermedio sobre las cabezas de pilotes depende de la carga estimada y asciende a 40-60 sm.
Los cálculos de los cimientos apilados en el subsuelo deberían considerar las características del suelo húmedo en caso de que exista la posibilidad de un aumento del nivel del agua subterránea.
