RU2149470C1

RU2149470C1 - Storage for ecologically dangerous materials in seismic countries

Info

Publication number: RU2149470C1
Application number: RU99103166/06A
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Дмитриев; Г.М. Мартиросов; В.В. Шугаев; Б.С. Соколов
Priority date: 1999-02-18
Filing date: 1999-02-18
Publication date: 2000-05-20

Abstract

FIELD: materials storing. SUBSTANCE: invention relates to construction of storage for ecologically dangerous materials in seismic countries with provision of enhanced reliability at earth-quakes by creating multibarrier structural efforts at rational use of areas and provision of additional reservoirs for storing materials. Storage consists of group of cylindrical reservoirs enclosed in torus-shaped steel reinforced concrete envelope with section height equal to 0.8-1.0 of reservoir height and divided into separate compartments by load-bearing stiffening diaphragms. Bracing members consisting of diametric metal ties connected in center of torus and arc-shaped metal ties embracing each reservoir are arranged inside torus at different levels in height of section. Ends of metal ties are secured in load-bearing cross diaphragms of torus-shaped envelope. Space between reservoirs and torus-shaped envelope is filled up with damping material, sand or clay- and-sand mixture. Earth bank is erected around torus-shaped envelope in height equal to height of envelope. EFFECT: enhanced reliability of storage. 3 dwg

Description

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям хранилищ из цилиндрических резервуаров для хранения экологически опасных материалов (радиоактивных и токсичных отходов, нефти и нефтепродуктов, сжиженного газа и т. п.), сооружаемых в сейсмоопасных регионах, где разрушение емкостей при землетрясении может привести к экологической катастрофе. The invention relates to the construction, namely, the construction of storages from cylindrical tanks for storing environmentally hazardous materials (radioactive and toxic waste, oil and oil products, liquefied natural gas, etc.), constructed in earthquake-prone regions, where the destruction of tanks during an earthquake can lead to environmental disaster.

Известны сейсмостойкие железобетонные торообразные емкости для хранения экологически опасных материалов [1]. Known earthquake-resistant reinforced concrete toroidal containers for storing environmentally hazardous materials [1].

Недостатком известной конструкции является недостаточно полное использование площадей для размещения емкостей для хранения материалов, поскольку не предусмотрено заполнение пространства внутри тора. A disadvantage of the known design is the insufficient full use of the areas for placement of containers for storing materials, since there is no provision for filling the space inside the torus.

Известен цилиндрический резервуар для хранения нефтепродуктов с устройством по периметру резервуара компенсационной торообразной оболочки незамкнутого сечения, одна из продольных кромок которой прикреплена к стенке, а другая - к днищу резервуара. На днище параллельно стенке установлена перегородка с образованием между последней и торообразной оболочкой кольцевого зазора, заполненного незамерзающей жидкостью [2]. Known cylindrical tank for storing petroleum products with a device around the perimeter of the tank compensation torus shell of open section, one of the longitudinal edges of which are attached to the wall, and the other to the bottom of the tank. A septum is installed on the bottom parallel to the wall with the formation between the last and toroidal shell of an annular gap filled with non-freezing liquid [2].

Недостатком известной конструкции является непригодность резервуара к использованию в условиях повышенной сейсмоопасности, поскольку компенсационное устройство ликвидирует только изгибающие моменты, возникающие в стенке и днище резервуара при его загрузке, и не компенсирует перемещения, возникающие при землетрясении. A disadvantage of the known design is the unsuitability of the tank for use in conditions of increased seismic hazard, since the compensation device eliminates only bending moments that occur in the wall and bottom of the tank when it is loaded, and does not compensate for movements that occur during an earthquake.

Наиболее близким является хранилище нефти и нефтепродуктов, состоящее из группы цилиндрических резервуаров, компенсационных защитных устройств и уплотненного земляного вала, защищающих от воздействий, возникающих в результате перемещений грунта [3]. The closest is the storage of oil and oil products, consisting of a group of cylindrical tanks, compensation protective devices and a compacted earthen rampart, which protect against impacts resulting from soil movements [3].

Недостатками известного хранилища является его недостаточная надежность при воздействии сейсмических нагрузок, из-за автономного расположения резервуаров и отсутствия жесткой единой конструктивной системы. The disadvantages of the known storage is its lack of reliability when exposed to seismic loads, due to the autonomous location of the tanks and the lack of a rigid unified structural system.

Техническая задача заключается в повышении надежности хранилища экологически опасных материалов при сейсмических воздействиях за счет создания многобарьерного конструктивного усиления при рациональном использовании площадей и обеспечении дополнительных емкостей для хранения материалов. The technical task is to increase the reliability of the storage of environmentally hazardous materials during seismic impacts by creating multi-barrier structural reinforcement with the rational use of space and providing additional containers for storing materials.

Поставленная задача решается таким образом, что в хранилище для экологически опасных материалов в сейсмоопасных регионах, включающем группу цилиндрических резервуаров, защитное компенсационное устройство и уплотненный земляной вал, согласно изобретению защитное компенсационное устройство выполнено в виде разделенной на отсеки силовыми поперечными диафрагмами сталежелезобетонной торообразной оболочки, возведенной вокруг группы цилиндрических резервуаров высотой сечения, равной 0,8-1 высоты резервуара, и расположенных внутри тора в разных уровнях по высоте сечения оболочки затяжных элементов, состоящих из диаметральных соединенных по центру тора и дугообразных охватывающих каждый резервуар металлических связей, концы которых закреплены в силовых поперечных диафрагмах оболочки, при этом пространство между резервуарами и оболочкой заполнено песком или глинопесчаной смесью, а земляной вал возведен вокруг торообразной оболочки на высоту сечения последней. The problem is solved in such a way that in the storage for environmentally hazardous materials in earthquake-prone regions, including a group of cylindrical tanks, a protective compensation device and a compacted earth shaft, according to the invention, the protective compensation device is made in the form of a steel-reinforced concrete toroidal shell divided into compartments by transverse diaphragms, erected around groups of cylindrical reservoirs with a section height equal to 0.8-1 of the reservoir height, and located inside the torus in different levels of the height of the cross section of the shell of the protracted elements, consisting of diametrical connected in the center of the torus and arcuate metal bonds covering each tank, the ends of which are fixed in the force transverse diaphragms of the shell, while the space between the tanks and the shell is filled with sand or clay-sand mixture, and an earthen shaft is erected around the toroidal shell to the height of the section of the latter.

Предлагаемое хранилище отличается тем, что вокруг группы цилиндрических резервуаров возведена защитная сталежелезобетонная торообразная оболочка высотой сечения, равной 0,8 - 1,0 высоты резервуара, снабженная образующими во внутреннем объеме тора отдельные отсеки поперечными силовыми диафрагмами. Внутри тора в разных уровнях по высоте сечения оболочки расположены затяжные элементы в виде диаметральных соединенных по центру тора и дугообразных охватывающих каждый резервуар металлических связей. Концы связей закреплены в силовых поперечных диафрагмах оболочки. При этом пространство между емкостями на всю высоту заполнено песком или глинопесчаной смесью, а вокруг торообразной оболочки возведен вал из уплотненного грунта. The proposed storage is characterized in that around the group of cylindrical tanks a protective steel-reinforced concrete toroidal shell is erected with a section height equal to 0.8 - 1.0 of the tank height, equipped with individual compartments forming transverse power diaphragms in the internal volume of the torus. Inside the torus, at various levels along the height of the cross-section of the shell, there are lingering elements in the form of diametrical connected in the center of the torus and arcuate metal bonds covering each reservoir. The ends of the bonds are fixed in the force transverse diaphragms of the shell. At the same time, the space between the containers is filled to the full height with sand or a clay-sand mixture, and a shaft of compacted soil is erected around the toroidal shell.

Выполнение торообразной оболочки высотой сечения 0,8-1,0 высоты резервуара позволяет ей максимально воспринимать нагрузки, возникающие при землетрясении. Торообразная оболочка с отношением радиуса осевой окружности тора к высоте сечения не более 5-7 благодаря своей форме сама изначально обладает высокой пространственной жесткостью и сейсмостойкостью и в значительной степени может снизить силовые воздействия внутри тора от сейсмических нагрузок. С увеличением указанного отношения деформативность оболочки растет, снижая компенсационно-демпфирующий эффект. Для повышения жесткости и сейсмостойкости торообразной оболочки и хранилища в целом тор-емкость снабжена внутренними силовыми диафрагмами, металлическими затяжными элементами, внутреннее пространство хранилища заполнено демпфирующим материалом, а снаружи хранилище обваловано уплотненным грунтом. The implementation of a toroidal shell with a section height of 0.8-1.0 of the height of the tank allows it to absorb the loads arising from an earthquake. A toroidal shell with a ratio of the radius of the axial circumference of the torus to the cross-sectional height of no more than 5-7 due to its shape itself initially has high spatial rigidity and seismic resistance and can significantly reduce the seismic stresses inside the torus. With an increase in the indicated ratio, the deformability of the shell increases, decreasing the compensation-damping effect. To increase the rigidity and seismic resistance of the toroidal shell and the storage as a whole, the torus tank is equipped with internal power diaphragms, metal tightening elements, the internal space of the storage is filled with damping material, and the storage is surrounded by compacted soil outside.

На фиг. 1 изображено хранилище в плане; на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б фиг. 1. In FIG. 1 depicts a storage plan; in FIG. 2 is a section AA of FIG. 1; in FIG. 3 is a section BB of FIG. 1.

Хранилище для экологически опасных материалов в сейсмоопасных регионах состоит из цилиндрических резервуаров 1, размещенных компактной группой, вокруг которых возведена сталежелезобетонная торообразная оболочка 2 высотой сечения в пределах 0,8-1,0 высоты цилиндрического резервуара. Торообразная оболочка 2 разделена на отдельные отсеки силовыми поперечными диафрагмами 3. В разных уровнях по высоте оболочки размещены затяжные элементы 4, состоящие из диаметральных металлических связей 5, соединенных между собой в узле 6, и дугообразных металлических связей 7. Концы металлических связей 5 и 7 закреплены в силовых поперечных диафрагмах 3 оболочки 2. Пространство между резервуарами 1 и торообразной оболочкой 2 заполнено демпфирующим материалом 8 - песком или глинопесчаной смесью. Вокруг торообразной оболочки 2 на всю высоту сечения оболочки образован уплотненный земляной вал 9. The storage facility for environmentally hazardous materials in earthquake-prone regions consists of cylindrical tanks 1 housed in a compact group, around which a steel-reinforced concrete toroidal shell 2 with a section height of 0.8-1.0 cylindrical tank heights has been erected. The toroidal shell 2 is divided into separate compartments by force transverse diaphragms 3. At different levels along the height of the shell, there are lingering elements 4 consisting of diametrical metal bonds 5 connected to each other in node 6 and arcuate metal bonds 7. The ends of the metal bonds 5 and 7 are fixed in the force transverse diaphragms 3 of the shell 2. The space between the tanks 1 and the toroidal shell 2 is filled with damping material 8 - sand or clay-sand mixture. Around the toroidal shell 2 to the entire height of the cross-section of the shell formed compacted earthen shaft 9.

Хранилище возводят следующим образом. Storage is constructed as follows.

Вокруг группы резервуаров 1 торообразную оболочку 2 возводят в монолитном варианте в двойной несъемной стальной опалубке либо в сборном варианте из отдельных элементов-колец, объединяемых между собой натяжением канатной арматуры (первый барьер укрепления). В стенке тора-емкости может быть устроено необходимое количество впускных люков и коммуникационных вводов. Around the group of reservoirs 1, the toroidal shell 2 is erected in a monolithic version in a double fixed steel formwork or in a prefabricated version of separate ring elements, interconnected by tensioning of the cable reinforcement (first reinforcement barrier). The required number of inlet hatches and communication inputs can be arranged in the wall of the torus container.

Для повышения жесткости и сейсмостойкости торообразной оболочки устраивают жесткие силовые поперечные диафрагмы 3, которые разделяют внутренний объем на отдельные отсеки (второй барьер укрепления). Отсеки используются как дополнительные емкости для хранения материалов, веществ пожаротушения, балластной воды или для устройства технических помещений. Диафрагмы 3 выполняют роль поперечных элементов жесткости оболочки и, кроме того, разделяя весь внутренний объем на несколько отдельных емкостей, позволяют более равномерно распределить динамические нагрузки, возникающие при сейсмическом движении масс заполняющих емкости жидкостей. To increase the rigidity and seismic resistance of the toroidal shell, rigid force transverse diaphragms 3 are arranged that divide the internal volume into separate compartments (second reinforcement barrier). The compartments are used as additional containers for storing materials, fire extinguishing substances, ballast water or for arranging technical rooms. The diaphragms 3 play the role of transverse stiffness elements of the shell and, in addition, by dividing the entire internal volume into several separate containers, they can more evenly distribute the dynamic loads arising from the seismic movement of the masses of the filling fluid containers.

Внутри тора в нескольких уровнях по высоте его сечения располагают затяжные элементы 4, которые состоят из металлических диаметральных связей 5, соединенных по центру тора в узле 6, и дугообразных связей 7, охватывающих каждый резервуар 1. Концы металлических связей закрепляют в силовых диафрагмах 3. Связи 5 разных направлений в каждом уровне жестко соединяют между собой в узле 6 по центру тора. Связи 5 служат ограничителями деформаций тор-емкости в направлении, поперечном направлению горизонтального сейсмического воздействия, чем значительно повышается общая жесткость сооружения, а их связь в центральном узле 6 позволяет более равномерно включать в работу различные участки конструкции (третий барьер укрепления). Затяжные элементы 4 для каждого цилиндрического резервуара 1 образуют упругое ложе, обеспечивающее снижение горизонтальных перемещений стенок в различных по высоте уровнях за счет передачи вызванных сейсмическим воздействием усилий на прилегающий участок торообразной оболочки 2 (четвертый барьер укрепления). Drawn elements 4 are located inside the torus at several levels along the height of its cross section, which consist of metal diametrical bonds 5 connected to the center of the torus in node 6 and arcuate bonds 7 covering each tank 1. The ends of the metal bonds are fixed in power diaphragms 3. Connections 5 different directions in each level are rigidly connected to each other in node 6 in the center of the torus. Links 5 serve as limiters of the torus-tank deformations in the direction transverse to the direction of horizontal seismic impact, which significantly increases the overall rigidity of the structure, and their connection in the central node 6 allows you to more evenly switch on different sections of the structure (third reinforcement barrier). The lingering elements 4 for each cylindrical tank 1 form an elastic bed, which ensures a decrease in the horizontal displacements of the walls at different heights due to the transfer of forces caused by seismic action to the adjacent portion of the toroidal shell 2 (fourth reinforcement barrier).

Крепление связей 5 и 7 к силовым диафрагмам 3, передающим усилия на оболочку 2, осуществляется пропуском затяжных элементов 4 через тело диафрагмы 3 сквозь соответствующие каналы с организацией оголовников-упоров на внешней стороне тора или приваркой концов металлических связей 5 и 7 к стальным закладным деталям, анкеруемым в теле диафрагмы 3. The fastening of the links 5 and 7 to the power diaphragms 3, transmitting the forces to the shell 2, is carried out by passing the tightening elements 4 through the body of the diaphragm 3 through the corresponding channels with the organization of the head-rests on the outer side of the torus or by welding the ends of the metal ties 5 and 7 to the steel embedded parts, anchored in the body of the diaphragm 3.

Внутреннее пространство между цилиндрическими резервуарами 1 и оболочкой 2 на завершающем этапе строительства заполняется на всю высоту слоем демпфирующего материала 8 - песком или глинопесчаной смесью, приготовленной в виде раствора, содержащего глину и песок в соотношении 1:10 - 1:15, что обеспечивает достаточную вязкость для образования скелета материала (пятый барьер укрепления). Затем производят наружное обвалование сооружения уплотненным грунтом 9 с откосом на полную высоту торообразной оболочки 2 (шестой барьер укрепления), чем резко снижают величины усилий от различных, в т. ч. сейсмических, нагрузок в тор-оболочке за счет увеличения площади ее упругого опирания. At the final stage of construction, the internal space between the cylindrical tanks 1 and the shell 2 is filled to the full height with a layer of damping material 8 — sand or a clay-sand mixture prepared in the form of a solution containing clay and sand in a ratio of 1:10 - 1:15, which ensures sufficient viscosity for the formation of the skeleton of the material (fifth barrier of strengthening). Then, the outer structure is encircled with compacted soil 9 with a slope to the full height of the toroidal shell 2 (sixth reinforcement barrier), which sharply reduces the forces from various, including seismic, loads in the torus shell by increasing the area of its elastic bearing.

Таким образом, предложенная конструкция хранилища за счет многобарьерного укрепления группы цилиндрических резервуаров для хранения экологически опасных материалов на сейсмоопасных территориях, объединяя в себе целую систему конструктивных мер, обеспечивает высокую степень эксплуатационной надежности и экологической безопасности указанных сооружений. Thus, the proposed storage design due to multi-barrier strengthening of a group of cylindrical tanks for storing environmentally hazardous materials in earthquake-prone territories, combining a whole system of design measures, provides a high degree of operational reliability and environmental safety of these structures.

Источники информации:
1. Свидетельство на полезную модель N 3504, G 21 F 9/22, 16.01.97.Sources of information:
1. Certificate for utility model N 3504, G 21 F 9/22, 01.16.97.

2. Авторское свидетельство СССР N494513, E 04 H 7/00, 05.12.75. 2. USSR Author's Certificate N494513, E 04 H 7/00, 05.12.75.

3. Железобетонные резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов. Проектирование и сооружение / Под ред. Т.Т. Стулова. -М.: Недра, 1968, с. 15, 117-160. 3. Reinforced concrete tanks for storing oil and oil products. Design and Construction / Ed. T.T. Stulova. -M .: Nedra, 1968, p. 15, 117-160.

Claims

Storage for environmentally hazardous materials in earthquake-prone regions, including a group of cylindrical tanks, a protective compensation device and a compacted earth shaft, characterized in that the protective compensation device is made in the form of steel-reinforced concrete toroidal shell divided into compartments by transverse diaphragms, erected around a group of cylindrical tanks, with a section height equal to 0.8 - 1.0 of the height of the tank, and located inside the torus at different levels along the height of the cross section of the shell solid elements consisting of diametrically connected center-to-center tori and arcuate metal bonds covering each reservoir, the ends of which are fixed in the force transverse diaphragms of the shell, the space between the tanks and the shell is filled with sand or clay-sand mixture, and the earthen wall is erected around the toroidal shell to the height of the last .