ОБЗОР НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ, ПОСВЯЩЕННЫХ РАЗРАБОТКЕ И ОБОСНОВАНИЮ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ФУНДАМЕНТОВ ПОД РЕЗЕРВУАРЫ

Аннотация. Практическая значимость работы выражается в выявлении наиболее эффективного варианта устройства основания и фундамента под резервуары большой вместимости, что приведет к сокращению сроков производства работ, материальных затрат и повышению эффективности принятых проектных решений.

Abstract. The practical importance of the work is expressed in the identification of the most effective version of the foundation and foundation for large capacity tanks, which will lead to a reduction in the terms of production, material costs and the effectiveness of the adopted design decisions.

Ключевые слова: вертикальный стальной резервуар, неравномерная осадка, равномерная осадка, разрушение, проектирование.

Keywords: vertical steel tank, uneven sediment, uniform sediment, destruction, design.

Изучение способов устройства основания и типов фундаментов для резервуаров большой вместимости – цель данной статьи.

Обзор литературы

Изучив и проанализировав печатные издания, хотелось бы отметить следующие издания по:

· разработке оснований под резервуары [1, 2];

· применению различной конструкции свайных фундаментов при различных условиях [3];

· улучшению технологии возведения фундаментов;

· разрушению заглубленных конструкций [4];

Отдельно хотелось бы выделить статью [5], в которой представлены итоги решения задачи о предельном давлении кольцевого фундамента на грунтовое основание. Также имеется формула и таблицы для практических расчетов. Приведена информация с опытов по определению предельного давления кольцевого штампа на песчаное основание. Проанализировав результаты, сделали вывод, что теоретические значения предельной нагрузки меньше, чем опытные значения.

Наиболее подробно автором Мирсаяповым И.Т. рассмотрены эффективные армированные грунтовые основания [6].

В ходе расчета осадки кольцевого фундамента необходимо понимать, что основное значение расчетных осадок приходится от веса продукта в резервуаре, а не от веса металлоконструкций. В статье [7] приведен ряд примеров кольцевых фундаментов с различным объемом, с подробным расчетом деформаций оснований. В статье имеется руководство по устройству кольцевых фундаментов.

В ходе работы изучена и проанализирована монография [8]. Данный источник отражает информацию о расчетных методах при проектировании и устройстве вертикальных стальных резервуаров (РВС), при этом учитывается неоднородность грунтового основания.

Несколько научных статей [9, 10] было посвящено теме расчета оснований под фундаментом с подошвой кольцевой формы, а также анализу деформаций оснований цилиндрических РВС.

В источнике [12] рассмотрены различные концепции плитно-свайного фундамента, описан способ управления параметрами фундамента во время строительства.

Такие ученые, как К.Е. Егоров [13] А.К. Бугров [14] и другие посвятили свои работы расчетам кольцевых фундаментов для сооружений башенного типа.

Большой вклад в исследование деформаций оснований РВС был внесен РА. Мангушевым, П.А. Коноваловым, С. И. Сотниковым, Bhandari R.K., Lambe T.W., Rao B.C., Ramos и другими. [15-16].

Повышенное внимание уделялось методам, которые позволяют рассчитать осадки одиночных свай и свайных кустов. В данном направлении трудились следующие ученые Б.В. Бахолдин, В.Г. Березанцев, В.Н. Голубков, Б.И. Далматов, Ф.К. Лапшин, A.В. Пилягин, А.Б. Фадеев, Castelli F., Randolph M.F. и другие [17-19].

Также были выполнены эксперимен­тально-теоретические исследования осадок ленточных свайных фундамен­тов, руководил данным процессом А.А. Бартоломей [20].

При плодотворной работе таких ученых, как М.И. Горбунов-Посадов, Е.П. Сивцова, Е. Melan, R. Mindlin [21] и других получило широкое применение теории упругости в решении вопросов расчета осадок свай.

Рассмотренные аналитические методы оценки напряженно-деформированного состояния оснований могут быть использованы для разработки метода расчета осадок кольцевых свайных фундаментов.

Городнова Е.В. в [8] предлагает инженерные методы расчета осадок кольцевых фундаментов.

Большое внимание вопросу проектирования и устройства кольцевых фундаментов уделялось в работах [22-25]. Так, например, в статье [22] речь идет о предельном давлении кольцевого фундамента на основание, когда имеется жесткий подстилающий слой. В [24] выполнена опытная проверка несущей способности основания кольцевых фундаментов на песках в пространственном лотке и глинистых грунтах - полевые опыты. Установлено, что теоретические значения предельных нагрузок кольцевого штампа на основание не превосходят опытных значений этих величин как для песчаных, так и для глинистых грунтов. В статье [25] приведены результаты лабораторных опытов с круглыми металлическими штампами, имеющими вырезы на послойно уплотненном песчаном основании. Установлены функциональные зависимости между различными параметрами.

В статье [26] имеется информация о прогнозировании несущей способности кольцевых и круглых фундаментов на примере ответственных сооружений. Также производится сравнение вариантов их работы и выбирается наиболее целесообразный вариант. Авторы [27] описывают механические процессы в грунтовых основаниях кольцевых фундаментов.

Современная действительность диктует нам решения задач механики, механики грунтов прибегая к помощи мощных ЭВМ. Основа работы техники лежит в использовании численных методов. Наиболее востребованным и популярным является метод конечных элементов (МКЭ). В своих работах А.Б. Фадеева, Zienkiewicz О.С. [28] более подробно на них останавливались. В настоящее время имеется большое количество программ по расчету напряженно-деформированного состояния оснований и фундаментов, в основе которых заложена численная реализация теории МКЭ. Наиболее применяемые из них: программа ГЕОМЕХАНИКА, РЕМ models, PLAXIS и другие. Примеры расчета свайных фундаментов Дубины М.М., Матвеенко Г.А., Фадеева А.Б., Улицкого В.М., Шашкина К.Г. [29] и других с использо­ванием МКЭ позволяют сделать вывод об эффективности численных мето­дов в различных геотехнических ситуациях.

В [30] приводятся рекомендации по проектированию и расчету фундаментов в особых грунтовых условиях. Основное внимание уделено проектированию свайных фундаментов и фундаментов стаканного типа.

В [31] рассматриваются вопросы, связанные с проектированием оснований, описаны рекомендуемые конструкции фундаментов и их расчет.

Информация о приемке оснований и фундаментов под резервуары отражена в [32].

Список литературы:

1. Рубцова К.Л. Проектирование и монтаж фундаментов РВС/ К.Л. Рубцова // Сборник научных статей 6-й Международной молодежной научной конференции. «Поколение будущего: взгляд молодых ученых – 2017» (Курск, 09-10 ноября 2017 г.). – Курск, 2017. – С. 228-231.
2. Горелов А.С. Неоднородные грунтовые основания и их влияние на работу вертикальных стальных резервуаров: монография. СПб: Недра, 2009.
3. Крутов В. И., Ковалев А. С. Свайные фундаменты в неслежавшихся насыпных грунтах, № 6, 2002 г.
4. Соколович В. Е. Влияние морозного пучения на разрушение заглубленных конструкций, № 6, 2000 г.
5. Караулов А.М. Экспериментально-теоретическое исследование несущей способности оснований кольцевых фундаментов, № 8, 2004 г.
6. Мирсаяпов, И.Т. Экспериментально теоретические исследования армированных грунтовых массивов / И.Т. Мирсаяпов, А.О. Попов // «МКХС проблемы и перспективы жилищно-коммунального комплекса города». – М. – 2008. – С.42-45.
7. Димов Л.А. Проектирование кольцевых фундаментов резервуаров для жидких углеводородов. Сб. статей. – М., 2016. - № 5/6. - С. 98-100.
8. Городнова Е.В. Оценка осадок кольцевых свайных фундаментов на неопределенном основании. Дисс. канд.техн.наук.- Санкт-Петербург, 2005, 148 с.
9. Караулов А.М. Учет жесткого подстилающего слоя при оценке несущей способности оснований кольцевых фундаментов / Всероссийская конф. «Актуальные проблемы строительной отрасли»/65-я научн. техн. конф. НГАСУ, Новосибирск, 2008, С.123.
10. Караулов А.М. Несущая способность оснований осесимметричных фундаментов зданий и сооружений. Дисс. докт. техн. наук.- Санкт-Петербург, 2009, 250 с.
11. Исаков А.А. Расчет осадок круглых и кольцевых в плане фундаментов на нелинейно деформируемом основании: Автореф. дис. канд. техн. наук.: ЛПИ им. М.И. Калинина, 1988-19 с.
12. Егоров К.Е. К вопросу расчета оснований под фундаментом с подовой кольцевой формы// К расчету деформаций оснований: Сб. статей. –М., 2002.-С. 187-209.
13. Егоров К.Е. Расчет оснований под фундаментом с подошвой ольевой формы// К расчету деформаций оснований: Сб. статей. –М., 2002.-С. 290-298.
14. А. К. Бугров Механика грунтов: Учебное пособие. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2007. - с.
15. Мангушев Р.А. Исследование деформаций оснований стальных вертикальных цилиндрических резервуаров (в условиях слабых грунтов): Дис. канд. техн. наук. Л.: ЛИСИ, 1980 - 240 с.
16. Иванов Ю.К. и др. Основания и фундаменты резервуаров. М.: Стройиздат, 1989. — 223 с.
17. Бахолдин Б.В. Исследование напряженного состояния глинистых грунтов при погружении свай / Б.В.Бахолдин, Н.М.Большаков // Основания, фундам. и механика грунтов. 1973. - № 5.С.7-9.
18. Лапшин, Ф.К. Расчет свай по несущей способности и деформациям с выбором их оптимальных типоразмеров / Ф.К. Лапшин, Э.Ф. Риккерт, А.В. Савинов // Геотехника Поволжья 4: тез. докл. науч.-тех. конф. - Саратов,1989.-С.26-27.
19. Далматов, Б.И. Проектирование и устройство фундаментов около существующих зданий / Б.И.Далматов. Л.: ЛДНТП, 1976. - 32 с.
20. Бартоломей, A.A. Расчет осадок ленточных свайных фундаментов / А.А. Бартоломей.М.: Стройиздат,1972.-128с.
21. Горбунов-Посадов М. И., Ильичев В. А., под общей редакцией Сорочана Е. А. и Трофименкова Р. Г. Основания, фундаменты и подземные сооружения. М: Стройиздат, 1986 г.
22. Караулов А.М. Несущая способность оснований осесимметричных фундаментов. Новосибирск.: Изд–во СГУПСа, 2002. 104 с.
23. Караулов А.М. Предельное давление кольцевых штампов на глинистое основание (теория и опыт) // Геотехника: научные и прикладные аспекты строительства надземных и подземных сооружений на сложных грунтах/ Межвуз. тематический сб. трудов, СПбГАСУ, С-Пб, 2008. - С. 130-136.
24. Караулов А.М. Несущая способность оснований осесимметричных фундаментов зданий и сооружений. Дисс. докт. техн. наук.- Санкт-Петербург, 2009, 250 с.
25. Леденёв В.В. Несущая способность и перемещение кольцевых фундаментов на наклонном подстилающем слое основания. «Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского». ТГТУ, Тамбов, 2016. - С. 52-60. 
26. Моргун А.С., Франчук О.В. Диагностика работы кольццевого фундамента по методу граничных элементов. Винница.: Изд-во ВНТУ, 2013.
27. Моргун А.С., Франчук О.В., Подгорный О.С. Числовая диагностика поведения кольцевого фундамента сооружения башенного типа по методу граничных элементов. Винница.: Изд-во ВНТУ, 2015.
28. Фадеев, А.Б. Рекомендации по расчету осадок и несущей способности одиночных свай и круглых в плане фундаментов методом конечных элементов / А.Б. Фадеев, Х.З. Бакенов, П.И. Репина, А.В. Савинов. Саратов,1988.-37с.
29. Фадеев, А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике / А.Б. Фадеев. -М.: Недра,1987.221с.
30. СП22.13330.2016 Основания зданий и сооружений.
31. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83), М.: Стройиздат, 1986.
32. ПБ 03-605-03 Правила устройства вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов.