Курсовая работа. Расчет фундамента и основания под эстакадную ёмкость

В данной курсовой работе рассматриваются фундамент и основание эстакадных ёмкостей и производится их расчёт.
Фундаментом является подземная часть сооружения, которая воспринимает нагрузку от наземных частей и передаст ее основанию сооружения. Верхняя часть фундамента служит опорой для механизмов или сооружений.
Фундаменты должны удовлетворять следующим основным требованиям: максимальная удельная нагрузка (среднее давление) под подошвой фундамента не должна превышать расчетного сопротивления грунта оснований; фактическое напряжение сжатия материала фундамента при максимально передаваемой на него нагрузке не должно превышать допустимого напряжения для данного материала; масса должна быть достаточной для полного или частичного гашения возникающих при работе вибрационных нагрузок и опрокидывающих моментов; материал фундамента должен быть устойчивым к температурным и прочим атмосферным воздействиям; затраты труда и материала должны быть оптимальными; элементы фундаментов должны использоваться многократно, поскольку смонтированная буровая установка—временное сооружение.
Под буровые вышки и оборудование фундаменты в основном сооружают четырех типов (рис. 1.1): бетонные или бутобетонные; из готовых бетонных или железобетонных блоков на песчаной подушке или в комбинации этих блоков с деревянными брусьями; из деревянных брусьев на песчаной подушке; на сваях. Бетонные или бутобетонные фундаменты изготовляют в основном для глубоких скважин с большой продолжительностью бурения. Монолитные бетонные фундаменты имеют лучшее взаимодействие с основаниями (грунтами), в связи с чем образуются меньшие осадки оснований в процессе работы. В зависимости от конструкции опоры монтируемого оборудования или крупноблочных оснований фундаменты могут быть равносторонними (столбчатыми) или ленточными, когда длина фундамента больше ширины.
Для бетонных фундаментов в грунте роют соответствующие котлованы или траншеи и в них заливают бетонную смесь. Эти фундаменты в изготовлении наиболее трудоемкие и дорогостоящие из-за их однократного использования.
Наиболее экономичны фундаменты "из готовых бетонных или железобетонных блоков, которые можно использовать многократно. Для таких фундаментов роют котлован, в который насыпают песчаную подушку и на нее укладывают соответствующие фундаментные блоки. Для извлечения блоков при помощи крана они имеют специальные петли из пруткового железа. При глубине заложения фундаментов больше высоты бетонных блоков фундамент можно выполнять в комбинации с деревянными брусьями ступенчато: на основание укладывают фундаментные блоки, а сверху блоков—брусья.
Из деревянных брусьев фундаменты делают для бурения скважин небольшой глубины, в плотных устойчивых грунтах. Под брусья роют небольшие углубления в грунте и насыпают песчаную подушку.
Песчаная подушка во всех случаях служит для выравнивания основания, ее делают из крупных и средней крупности песков, песок отсыпают слоями с уплотнением укаткой или трамбованием.
При выполнении земляных работ для изготовления фундаментов не допускается ухудшение свойств грунтов и качества подготовленного основания вследствие неорганизованного замачивания, размыва грунтовыми и поверхностными водами, повреждения механизмами, промерзания и выветривания. Дно котлована зачищают непосредственно перед устройством фундамента. Засыпку пазух фундаментов делают до отметок, гарантирующих надежный отвод поверхностных вод. На неустойчивых и пластично-мерзлых грунтах фундаменты обычно делают на сваях.

Рисунок 1.1. Типы фундаментов: а – бетонные, бутобетонные; б, в – бетонные или железобетонные на песчаной подушке; г – деревянные брусья на песчаной подушке; д – деревянные брусья на бетонном блоке; е – свайные.

2. ПРИЕМНЫЕ И ЗАПАСНЫЕ ЕМКОСТИ

Приемные емкости служат для приема бурового раствора из цир-куляционной системы и подачи его во всасывающие линии буровых насосов. Запасные емкости применяют для хранения запасного раствора, а также воды и химических реагентов.
В большинстве случаев используют прямоугольные приемные емкости вместимостью 24 и 14 м3. Для каждого насоса обычно устанавливаются по две (14 м3) или по одной (24 м3) емкости.
Монтируют приемные емкости как можно ближе к насосу с учетом установки на приемных линиях между емкостью и насосом задвижек или шиберов и монтажных компенсаторов (муфт). На выровненной площадке под дно емкостей ставят песчаные подушки. В горизонтальной плоскости емкости устанавливают по уровню.
С целью компоновки приемных емкостей в блоки, они могут быть установлены на невысокие металлические основания, под которые сооружают фундаменты из деревянных или бетонных брусьев. Высота емкостей с основаниями должна обеспечивать поступление в них раствора из циркуляционной системы самотеком. Приемные емкости рекомендуется располагать так, чтобы уровень жидкости в них был выше всасывающих клапанов насоса. В противном случае коэффициент наполнения насоса уменьшается и снижается его производительность.
Все приемные емкости соединяют между собой патрубками, обеспечивающими свободный проход раствора из одной емкости в другую во время работы насосов. Для удаления осадка выбуренной породы из емкостей в нижней часта они имеют специальные люки и отводные желобки.
Современные циркуляционные системы буровых установок комплектуются приемным блоком (емкостью) на два буровых насоса (см. «Циркуляционные системы»).
Для запасных емкостей применяются цилиндрические резервуары вместимостью 50, 30, 25, 20 я 16 м3 с вертикальной или горизонтальной осью. Число запасных емкостей для хранения раствора определяют по объему монтируемых емкостей и не обходимому запасу раствора в зависимости от глубины и условий бурения скважины. С целью упрощения обвязки запасные емкости располагают вблизи буровых насосов на подготовленных площадках. Для сокращения монтажных работ запасные емкости обычно монтируют блочным способом по две и более емкости в зависимости от их объемов на основаниях санного типа. 
Каждая емкость имеет люк с крышкой для осмотра и чистки ее от осадков раствора. Емкости имеют патрубки для соединения их между собой, а также со всасывающим, и нагнетательным трубопроводами насосов.
Для буровых установок в основном применяют цилиндрические с вертикальной осью запасные емкости Е 20 и ЕУ 20 с плоским днищем и конической крышкой. На крышке имеется смотровой люк, вблизи которого с наружной стороны расположена
съемная лестница. В нижнюю часть емкости вмонтированы два
патрубка диаметром 273 мм с фланцами для соединения емкостей между собой и всасывающим трубопроводом насоса и один тангенциально расположенный патрубок диаметром 89 мм с соплом. Этот патрубок соединяют с нагнетательным трубопроводом для заполнения емкости. .
Для удобства монтажа две емкости помещают на одном основании, в результате чего образуется блок запасных емкостей БЗЕ (рис. 2.1). Таким блоком комплектуются циркуляционные системы ЦС. 

Рис. 2.1. Блок запасных емкостей БЗЕ: 1—основание; 2— емкость;3 — трубопровод

3. ПАТЕНТНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ОБЗОР


Патент, авторское свидетельство № 1173006 А

Фундамент надземного цилиндрического резервуара, включающий круглую опорную плиту и пропущенные через плиту по ее периметру тяжи, каждый из которых своим нижним концом соединен с анкерной плитой, заглубленной в грунт, отличающийся тем, что, с целью снижения материалоемкости и трудозатрат при возведении фундамента, анкерные плиты установлены вплотную друг к другу с образованием неразрезной круглой плиты, диаметр которой составляет 0,25—0,55 диаметра резервуара, причем неразрезная круглая плита размешена соосно под опорной плитой, тяжи ориентированы под углом 25—50° к вертикали, а между неразрезной круглой и опорной плитами размещена подушка из сыпучего материала.
Изобретение относится к строительству и касается выполнения фундаментов надземных резервуаров.
Цель изобретения — снижение материалоемкости и трудозатрат при возведении фундамента.
На чертеже изображен предлагаемый фундамент, вертикальный разрез.
Предлагаемый фундамент состоит из круглой анкерной плиты I, размещенной на дне котлована 2, опорной плиты 3, соосно размещенной над плитой I, тяжей 4, установленных наклонно между плитами I и 3 по их периметру, и засыпки 5 из сыпучего материала. Один конец тяжей 4 замоноличен в амперной плите I, а другой — пропущен через втулки 6. замоноличенные в опорной плите 3, н выполнен с резьбовой нарезкой. На этот конец тяжей навинчиваются гайки 7, усилие затяжки которых передают на опорную плиту 3 через пружины 8. Диаметр анкерной плиты I составляет 0,25—0,55 диаметра резервуара, а тяжи ориентированы под углом 25—50° к вертикали.
Фундамент выполняют следующим образом.
На дно вырытого котлована 2 устанавливают анкерную плиту I с тяжами 4, после чего котлован засыпают сыпучим материалом 5 с уплотнением и укладывают на его поверхность опорную плиту 3, оснащенную втулками 6, через которые при укладке пропускают тяжи 4. На опорной плите 3 мон-тируют резервуар 9, на верхние концы тяжей 4 надевают пружины 8 и гайки 7 и притягивают опорную плиту 3 совместно с анкерной плитой I к засыпке 5. Тяжи 4 натягивают с таким усилием, чтобы обеспечить обжатие материала 5 засыпки и исключить прогиб опорной плиты 3 при действии усилий, возникающих при появлении внутри резервуара давления, превышающего атмосферное. Появляющиеся при этом давлении деформации резервуара вызывают появление выдергивающего усилия в тяжах 4, которые передают его на анкерную плиту I. Усилие через засыпку 5 препятствует прогибу опорной плиты 3 и, следовательно, деформациям резервуара.


Патент, авторское свидетельство №1032116 А

Вертикальный цилиндрический резервуар, включающий стенки, днище, опертое на кольцевой фундамент и подсылку из минерального грунта, размещённую под днищем, отличающийся тем, что, с целью уменьшения неравномерных осадок за счет включения резервуара в совместную работу с основанием, он снабжён кольцевой пластиной, расположенной между днищем и фундаментом, жестко прикрепленной к днищу и заанкеренной в фундамент.
Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям резервуаров для нефти и нефтепродуктов.
Известен вертикальный цилиндрический резервуар, включающий стенки, днище, опертое на насыпной фундамент.
Недостатком данного резервуара является низкая несущая способность на слабых грунтах.
Наиболее близким к предлагаемому является вертикальный цилиндрический
резервуар, включающий стенки, днище, опертое на кольцевой фундамент, и
подсыпку из минерального грунта, размещённую под днищем
Недостатком известного резервуара является возможность значительных неравномерных осадок вследствие неоднородности грунтового основания.
Цель изобретения – уменьшение неравномерных осадок резервуара за счет включения его в совместную работу с основанием.
Поставленная цель достигается тем, что вертикальный цилиндрический резервуар, включающий стенки, днище, опертое на кольцевой фундамент, и подсыпку из минерального грунта, размещённую под днищем, снабжен кольцевой пластиной, расположенной между днищем и фундаментом, жестко прикрепленной к днищу и заанкеренной в фундамент.
На фиг. 1 показан резервуар, осевой разрез на фиг. 2 - узел I на фиг. 1.
Резервуар включает стенки 1, днище 2, уложенное по контуру на кольцевой фундамент 3 с закладными пластинами 4 и приваренное к ним швом 5.
При возникновении осадок основания - 6 появляется прогиб днища и оно начинает работать как круговая мембрана. Растягивающая сила показаны стрелками 7. На кольцевой фундамент 3 передаются сжимающие силы и он работает на сжатие как кольцо. В том случае, если эти силы окажутся большими, он может быть дополнительно снабжен сваями, забитыми под кольцо. В этом случае сваи будут работать на изгиб и разгрузят кольцевой фундамент.
Применение предлагаемого резервуара обеспечивает уменьшение его нерав-номерных осадок за счет включения в совместную работу с основанием, в особенности на слабых грунтах.

Патент, авторское свидетельство № 926159

Изобретение относится к строительству, в частности к конструкциям фундаментов резервуаров.
Известен фундамент резервуара, включающий круглую плиту с взаимно перпендикулярными рёбрами, которые соединены между собой контурной кольцевой балкой.
Недостатком этого фундамента является возникновение больших напряжений при неравномерных осадках грунта.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является фундамент резервуара, включающий концентрически расположенные кольцевые опорные ленты, жёстко соединёнными между собой радиальными связями.
Однако известный фундамент передает нагрузку на грунт только через опорную поверхность опорных концентрических лент и связей, при этом их боковая поверхность на передачу нагрузки на грунт основания не влияет.
Это отрицательно сказывается на несущей способности фундамента.
Цель изобретения – увеличение несущей способности фундамента.
Поставленная цель достигается тем, что в фундаменте резервуара, включающем концентрически расположенные ленты, жёстко соединённые между собой радиальными связями, опорные ленты выполнены ромбовидного поперечного сечения, а пространство между ними заполнено уплотненным сыпучим материалом.
На фиг. 1 изображён фундамент резервуара, поперечный осевой разрез; на фиг. 2 – то же, в плане.
Фундамент резервуара 1 включает концентрически расположенные опорные ленты 2, соединённые радиальными связями 3, расположенными в одной плоскости с кольцевыми лентами. Пространство между лентами заполнено сыпучим уплотнённым материалом 4. Кольцевые ленты выполнены ромбовидного поперечного сечения. Радиальные связи могут быть так же ромбовидного поперечного сечения.
Фундамент работает следующим образом.
При передаче нагрузки на уплотненный сыпучий материал, в нем за счет того, что боковые поверхности кольцевых опорных лент 2 и связей 3 выполнены наклонными, возникает «арочный эффект», вследствие чего образуется жесткий диск из уплотненного материала 4, кольцевых лент 2 и свя-зей 3. Этот диск, включаясь в работу, способствует перераспределению усилий в основании вследствие чего происходит увеличение несущей способности фундамента, а также уменьшение неравномерных его осадок. Кроме того, часть кольцевых опорных лент 2 может имеет диаметр больший, чем диаметр резервуара, что способствует передаче нагрузки на большую и позволяет уменьшить осадки резервуара.
Использование изобретения позволяет повысить надёжность кольцевых фундаментов на слабых неоднородных грунтах, уменьшить материалоёмкость.

Патент, авторское свидетельство 1799955 А1

СПОСОБ УПЛОТНЕНИЯ ОСНОВАНИЯ РЕЗЕРВУАРА Использование: в области строительства. Сущность изобретения: для уплотнения основания резервуара подают жидкость в оболочку. Оболочка размещена под опорной частью резервуара, установленной на грунтовую подушку. Затем осуществляют загрузку резервуара, соединив его с оболочкой. Изолировав оболочку от резервуара, поднимают давление в оболочке в два раза. Нагрузку выдерживают до расчетных величин осадки основания. Затем понижают давление в оболочке, уравнивая его с давлением в резервуаре. Выдавливают жидкость из оболочки твердеющим раствором. 1 ил.
Изобретение относится к способу уплотнения грунтового основания до начала эксплуатации резервуара.
Целью изобретения является сокращение времени уплотнения основания и уменьшение материалоемкости резервуара.
На чертеже изображена схема резервуара 1. под которым уложена под засыпкой 10 на грунтовое основание 2 замкнутая не проницаемая гибкая оболочка 3, соединенная с атмосферой подающими трубопроводами 4 и 6. выходными трубопроводами 5 и 7, каждый из которых снабжен
запорным вентилем. 
При закрытых вентилях на трубопроводах 6 и 7 оболочку 3 наполняют водой через трубопровод 4 до уровня 8. Контроль заполнения осуществляют по мере сброса воды через трубопровод 5 с открытым вентилем в резервуар 1. После чего резервуар 1 заполняют водой до отметки 8, а напор 9 поднимают при закрытых вентилях на трубопроводах 5,6 и 7. Давление в оболочке 2 может в 2 раза превысить давление воды на дно резервуара 1. Такое высокое давление позволяет уменьшить время выдержки. Так, при уровне жидкости 8 в резервуаре до 20 м время выдержки на слабых глинистых грунтах может достигать 60 дней, а при напоре жидкости 9 в оболочке 2-60 м время выдержки может быть сокращено до 30 дней и менее.
Формула изобретения
Способ уплотнения основания резервуара, включающий загрузку резервуара жидкостью и нагнетание твердеющего материала под опорную часть резервуара, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени уплотнения основания и уменьшения материалоемкости резервуара, перед загрузкой резервуара под его опорную часть, установленную на грунтовую подушку, подают жидкость в оболочку, предварительно размещенную под резервуаром, а загрузку резервуара осуществляют соединением его с оболочкой, после чего изолировав оболочку от резервуара, поднимают давление в оболочке в два раза и выдерживают нагрузку до расчётных величин осадки основания, затем понижают давление в оболочке, уравнивая его с давлением в резервуаре, и при подаче в оболочку твердеющего материала выдавливают из неё жидкость.

В данной курсовой работе был проведён расчёт фундамента и основания под эстакадную ёмкость.