La fondation est la partie de la construction qui transfère la charge du poids de l'installation sur le sol du sous-sol et distribue la charge sur une telle zone du sous-sol, ce qui permet à la pression de la base de la fondation de ne pas dépasser les niveaux estimés. Le plan de conception peut impliquer différents types de fondation: plaques complètes (dalles) sous toute la structure, fondation en bandes - uniquement sous les murs et fondation de pilier sous la forme de structures de support distinctes. Le choix du type de fondation dépend de la résistance du sol à la compression, de ses propriétés de soulèvement en cas de gel saisonnier, de la profondeur de son occurrence, de la forme prévue de la construction, ainsi que des paramètres de charge pondérale et du schéma de son transfert au sous-sol.
Lors de l'aménagement de la fondation du réservoir, il convient de prévoir des mesures spéciales pour assurer le détournement des eaux souterraines et des précipitations sous le fond du réservoir.
Toutes les dispositions de fondation doivent être prises avant de commencer son installation. Il est recommandé d’installer le périmètre de marche du sous-sol (pavage), les fondations de la cage d’arbre et les piliers des pipelines après avoir assemblé les charpentes métalliques du réservoir.
Il existe une grande variété de types de fondations de réservoirs dans la pratique de la construction moderne. Le choix du type le plus efficace dépend de la capacité de chargement et des conditions géotechniques. L'utilisation de fondations sur base naturelle, partiellement ou totalement sans pieux sous le fond du réservoir, semble être la plus préférable en raison de son faible coût.
3.1. Fondation de réservoir circulaire (annulaire)
La fondation de poutre (mur) est souvent appliquée en combinaison avec la couche de fondation du sous-sol. La litière de sol (avec et sans anneau en fer-béton sous la paroi du réservoir) peut être utilisée comme fondation de réservoir… Un anneau de fondation en béton-fer est installé sous la paroi du réservoir pour les réservoirs d'une capacité de charge supérieure à 2000 m³. L'anneau ne doit pas faire moins de 0,8 m de large pour les réservoirs d'une capacité de chargement inférieure à 3000 m³, et il ne doit pas être inférieur à 1,0 m pour les réservoirs d'une capacité supérieure à 3000 m³. L'épaisseur de l'anneau ne doit en aucun cas être inférieure à 0,3 m (voir fig.1.-b).
Comme le montre l'expérience pratique, cette construction de la fondation n'assure que la stabilité de l'assise, tout en n'augmentant pas la rigidité de la jonction de la paroi du réservoir et de son fond. Cette construction n'affecte pas non plus l'inégalité de l'affaissement du sous-sol du réservoir.
Dans certaines conditions, la fondation sous forme de mur circulaire est également efficace. Il traverse les couches supérieures du sol du sous-sol et peut transférer la charge vers les couches denses sous-jacentes.
Les exigences des normes exigent d'installer des anneaux de fondation pour tous les réservoirs, quelle que soit la capacité de chargement installée dans les zones d'activité sismique estimée égale et supérieure à 7 billes évaluées sur l'échelle de Richter.La largeur est censée être d'au moins 1,5 m, l'épaisseur de l'anneau est impliquait pas moins de 0,4 m.
L'anneau de fondation est conçu pour une combinaison de contrainte (charge) de base. Dans le cas de chantiers de construction dans des zones sismiques (7 boules et plus à l'échelle de Richter), une combinaison de contraintes spécifiques est également envisagée.
Il est également pratique d'utiliser des fondations circulaires de gravier ou de pierre concassée avec le lit de pose; et également des fondations circulaires en fer et béton, situées directement sous la paroi du réservoir, ainsi que des fondations sous la forme d'une paroi de poitrine en béton et fer, situées dans l'espace extérieur du réservoir. (photo 2)
Tout en disposant l'anneau sous la forme d'une paroi mammaire, la couche de litière est constituée d'un mélange de sable et de gravier ou de gravier.
Les fondations en béton armé sont généralement en béton armé coulé à section rectangulaire.
Parfois, la fondation est faite sur une base naturelle avec un anneau en pierre concassée sous le mur. Une telle fondation est efficace en cas d'affaissement prévu ne dépassant pas 15 sm. C'est sa principale particularité: la pierre concassée est utilisée à la place du sable directement sous le mur pour disposer de la pierre concassée ou du gravier d'une hauteur d'au moins 60 cm avec une largeur supérieure de 1 à 2 m. (voir photo 3)
La pierre concassée est posée en couches de 20 cm chacune, soigneusement falsifiée. Directement sous le fond sur son carré plein la couche de pierre concassée est disposée (6), pas moins de 10 cm. Des tuyaux de drainage d'environ 9 cm de diamètre sont également installés.
Les schémas de construction suivants peuvent être appliqués pour les réservoirs larges: un lit de sable est disposé sous le fond et une fondation circulaire en béton de fer ou en pierre concassée est installée sous le mur, en fonction des conditions du sol. (voir photo 4)
La couche de fondation sous le mur à l'extérieur de la fondation est installée avec une légère pente de 1: 5, qui est soutenue par la paroi du sein dans sa partie inférieure.
Le bund est équipé de tuyaux de drainage et protégé par la couche d'asphalte (dope).
Il y a une couche d'asphalte amortissante d'au moins 20 sm entre le fond et la surface en béton de fer de la fondation de l'anneau.
Des mesures supplémentaires de renforcement des fondations sont constamment développées pour augmenter la sécurité des grands réservoirs.
Certains d'entre eux sont illustrés sur la photo. 4.
Le coussin de sable et de gravier est recouvert d'un mélange de sable, de pierre concassée, d'émulsion d'asphalte et de ciment, comprimé par roulement après. La surface reçue enlève une partie de la charge du coussin, la transférant à l'anneau fer-béton.
La fondation peut également être réalisée sous forme de dalles fer-béton. Dans ces cas, le réservoir repose sur une dalle de fer et de béton, installée soit sur la surface du sous-sol, soit en abaissant l'élévation du nivellement. Le mur de fer-béton le long du périmètre de la plaque est mis à la terre en bas de son lit de fondation et sert à réduire le déplacement latéral du sol.
3.2. Fondations sur pilotis
3.2.1. Approche traditionnelle de la disposition des fondations sur pieux
Ce type de fondation est assez souvent utilisé sur des sites à sol mou (voir photo 5). L'expérience de la construction dans le bâtiment industriel et civil montre que dans la plupart des cas, les pieux peuvent aider à atteindre le niveau acceptable d'affaissement de la construction. Cependant, la pratique de la fondation empilée dans la construction de réservoirs montre qu'elle n'aide pas toujours à obtenir le résultat souhaité. Parallèlement à cela, ce type de fondation est assez coûteux et le niveau des dépenses en capital est presque égal au coût des charpentes métalliques lui-même.
Il n'a pas été enregistré pour une fois que les réservoirs sur fondation empilée présentaient un affaissement plus élevé que prévu lors des essais hydrauliques, soit la moitié du niveau d'affaissement prévu pour toute la durée de vie du réservoir.
L'utilisation inefficace des fondations sur pieux dans la construction des réservoirs peut s'expliquer par ce qui suit: dans le cas de grands réservoirs, les pieux d'une longueur habituelle de 0,25 du diamètre du réservoir et moins, sont situés dans la zone de contrainte verticale maximale au sous-sol du réservoir. C’est pourquoi la réduction de la tension en rendant la fondation plus profonde n’a pas une influence suffisante sur la subsidence d’une telle fondation.
L'utilisation de fondations sur pieux peut même être dangereuse lorsqu'il y a des couches de compressibilité plus élevée à grande profondeur au sous-sol du réservoir. Il n'est pas toujours possible de révéler de telles couches en raison de difficultés techniques liées au poinçonnage et au prélèvement d'échantillons de sol en profondeur.
Les spécialistes ont tendance à penser que les fondations sur pieux avec grillage monolithique représentent une construction suffisamment rigide. Il existe certains résultats de relevés d'affaissement pour les réservoirs à fondation empilée, qui nient de manière convaincante ce point de vue.
3.2.2. Fondations avec pieux sous tout le fond et avec grillage fer-béton
À la suite de nombreuses années d’expérience dans la construction de réservoirs sur des sols saturés d’eau douce, il existe plusieurs mesures efficaces de préparation du sous-sol. Le principal objectif de ces mesures est de comprimer le sol mou avant de commencer les procédures de construction, ce qui vise à améliorer les caractéristiques physico-mécaniques du sol.
Ceci est supposé être réalisé par l'utilisation de pieux entraînés prismatiques de différentes longueurs et sections en combinaison avec des grillages et des dalles. Les pieux sont, en règle générale, installés sous tout le fond sous la forme du champ de pieux complet, chaque pieu étant à une distance de 1 m de l'autre.
Des fondations à pieux sous tout le fond et à litière intermédiaire sont également utilisées. Ici, une couche de pierre concassée ou de matériau granulaire est placée sur les pieux et sert à la place de la couche de fer et de béton.
3.2.3 Fondation à pieux annulaires
C'est une solution efficace pour les sites à sol mou. Sa jonction et sa vue complète sont illustrées sur la photo. 8.
La fondation monolithique en fer-béton annulaire prend la charge de la paroi du réservoir et la transfère au sol dense de faible compressibilité par l'un des schémas suivants:
- Coussin en pierre concassée,
- Matelas de fondation en béton
- Grillage monolithique fer-béton,
- Deux rangées de pieux solidement fixés.
Cette structure permet de réduire l'inégalité de l'affaissement du sous-sol sous la paroi du réservoir.
3.2.4. Fondation à pieux annulaires avec déplacement (déplacement):
Il est utilisé comme une version améliorée de la fondation à pieux annulaires.
Le déplacement de l'anneau monolithique fer-béton et de la fondation à pieux annulaires par rapport à la paroi du réservoir est considéré comme l'une des solutions aux problèmes d'affaissement du réservoir. Le taux de déplacement est déterminé en fonction des caractéristiques locales du sous-sol du sol, de la charge de construction et du nombre de rangées de pieux dans le grillage.
Cela peut entraîner une diminution suffisante de l'inégalité de l'affaissement le long du périmètre du réservoir et de toute la structure au cours de la durée de vie opérationnelle.
Au cours de la mise en place de ce type de fondation, le sous-sol est prévu, les pieux sont installés au point prévu, leur emplacement est déterminé en fonction des caractéristiques locales du sous-sol, de la charge de la structure et du nombre de rangées de pieux dans le grillage. La grille monolithique en fer et béton est installée sur des pieux, après quoi la litière en pierre concassée est disposée, sur laquelle est placé l'anneau monolithique en fer et béton. Le coussin de sable est prévu et disposé sous le fond du réservoir, puis les charpentes métalliques du réservoir sont assemblées.
3.3. CONCEPTION DE LA FONDATION DU RÉSERVOIR DE STOCKAGE D'HUILE POUR LES CONDITIONS GÉOLOGIQUES DIFFICILES:
3.3.1. Fondation en béton armé
Il est raisonnable de considérer la rigidité de la fondation de l'anneau en cas de sol mou et épais afin de garantir une subsidence inégale suffisante de la base naturelle. Dans cette situation, il est possible d'utiliser des fondations massives en fer-béton sous la paroi du réservoir, ce qui confère une rigidité supplémentaire à la structure le long de son périmètre.
La hauteur de la fondation est déterminée en fonction de la réduction de la base de la fondation du niveau de gel saisonnier du sol.
Il peut être raisonnable de disposer un coussin en pierre concassée afin de réduire la hauteur de la fondation et de transférer la charge du réservoir à la fondation. Comme la charge dans ce cas est faible, la surface de la section transversale de la fondation peut être relativement petite. Les côtés de la fondation sont recouverts d'un matériau anti-gel.
Si une subsidence inégale suffisante se produit le long du périmètre, une telle fondation donne la possibilité de niveler le bord du réservoir. Pour ce faire, il est possible d'aménager un puisard (dibhole) dans le coussin en pierre concassée, destiné à placer le dispositif de traction (par exemple, extracteur ou cric), sur la base de la fondation en béton de fer. Après avoir remonté le bord du réservoir au niveau requis, le dispositif de traction est retiré et le puisard est rempli à nouveau.
L'utilisation d'éléments fer-béton unitisés permet de réduire la quantité de processus humides au cours de l'exécution des travaux et d'augmenter l'efficacité du travail des travaux de construction initiaux (cycle «zéro»).
3.3.2. Anneau en fer et béton au contour extérieur du mur
Lors du remplissage des réservoirs de grand volume, un moment commun apparaît au point de jonction du mur vers le bas. Ce moment de jointure équivaut à une taille suffisante et influence l'état de déformation du fond et de son sous-sol. Pour réduire le moment de torsion (moment de torsion) et augmenter la rigidité du joint «mur-fond», il est suggéré d'utiliser un anneau de fer-béton, disposé sur le contour extérieur de la paroi du réservoir avec des anneaux de raidissement métalliques en forme d'angle bretelles (voir photo 6). Leur nombre est déterminé par la construction ou le calcul, qui dépend de la capacité de chargement du réservoir.
3.4. CONCEPTION DE LA FONDATION DU RÉSERVOIR DE STOCKAGE SUR PILE POUR LES ZONES SISMIQUES
Les fondations sur pieux dans les zones sismiques sont appliquées de la même manière que dans les zones qui ne présentent aucune activité sismique. Il est nécessaire de répondre aux exigences de la СП 50-102-3003 «Conception technique et disposition des fondations sur pieux», en particulier - partie 12 «Caractéristiques spécifiques de la planification de la conception des fondations sur pieux dans les zones sismiques» et compléter le D «Calcul des pieux pour le combiné impact des forces et moments verticaux et horizontaux ».
Les extrémités inférieures des pieux doivent être basées sur un sol rocheux, un sol macrofragmentaire, un sol sablonneux de haute et moyenne densité, un sol dur et rigide, un sol argileux à faible plasticité. Il est interdit de placer les bords inférieurs des pieux dans des zones sismiques sur du sable saturé d'eau lâche, de l'argile plastique, un sol de haute plasticité et de consistance fluide.
Le support des pieux par des étagères inclinées de roche dure et de roche psephitique n'est autorisé que lorsque la stabilité à l'impact sismique du sol n'est pas assurée par la fondation empilée et s'il n'y a aucune chance que les bords inférieurs des pieux glissent.
Il est permis de poser les tas sur du sable saturé d'eau de haute et moyenne densité. Leur capacité portante en même temps doit être déterminée sur la base des résultats des essais sur le terrain des pieux pour l’impact sismique simulé. Les pieux dans les zones sismiques doivent être enfoncés dans le sol sur au moins 4 m, à l'exception des cas où ils sont supportés par un sol de roche dure.
Les pieux coulés sur place dans les zones sismiques doivent être disposés dans un sol cohérent de faible humidité avec un diamètre des pieux d'au moins 40 cm. La ration de leur longueur au diamètre ne doit pas dépasser 25. Il est nécessaire d'avoir un contrôle qualité strict, organisé pour la production des pieux.
Il est exceptionnellement autorisé de couper les couches de sol saturé d'eau avec des tuyaux amovibles (tuyaux d'entraînement) et de la boue d'argile. En cas de sol coulé en place, les pieux coulés en place ne peuvent être utilisés qu'avec des tuyaux de cas, laissés dans le sol.Le renforcement des pieux coulés en place est essentiel, le taux de renforcement est accepté au moins 0,05.
Le calcul de la fondation empilée en impact sismique est effectué aux états extrêmes du premier groupe. Il comprend généralement:
- Déterminer la capacité portante des pieux à la charge verticale;
- Tester les pieux pour la résistance du métal à l'action conjointe de la force normale nominale du moment de déviation et de la force de cisaillement;
- Vérification de la résistance des pieux à la limitation de la pression, transférée au sol par les bords latéraux des pieux.
Lorsque la stabilité du sol autour du pieu est vérifiée, l'angle estimé de résistance au cisaillement est pris diminué des taux suivants:
- 2 ° pour l'activité sismique de 7 billes,
- 4 ° pour l'activité sismique de 8 billes,
- 7 ° pour l'activité sismique de 9 billes.
Pour les fondations avec un grillage à pieux élevés, les taux calculés des forces sismiques doivent être déterminés comme pour les bâtiments avec une partie inférieure flexible.Le facteur dynamique doit être augmenté de 1,5 fois dans les cas où la période de vibrations naturelles du ton de base est égale à 0,4 et plus.
À condition qu'il existe un raisonnement technico-économique acceptable, il est possible d'utiliser des fondations sur pieux avec un coussin intermédiaire de matériaux meubles - pierre concassée, gravier, sable grossier. La possibilité de transférer la charge horizontale de la construction vibrante au pieu est pratiquement éliminée. C'est pourquoi les calculs de la charge sismique horizontale ne sont pas effectués et la structure des pieux est acceptée de la même manière que dans les zones non sismiques.
Le bloc de fondation, installé sur le coussin intermédiaire, est prévu comme grillage d'une fondation sur pieux ordinaire conformément aux normes de conception technique des constructions en béton et en béton armé.
La disposition de têtes de pieux fer-béton peut aider à augmenter la zone de contact.
Les fondations sur pieux à coussin intermédiaire, appliquées dans les zones sismiques, doivent répondre aux exigences des évaluations de déformation. Le coussin intermédiaire doit être disposé en couches ne dépassant pas 20 cm chacune, comprimé au poids volumique d'au moins 1,9 m. L'épaisseur du coussin intermédiaire au-dessus des têtes de pieux dépend de la charge estimée et s'élève à 40-60 cm².
Les calculs des fondations empilées sur un sol en voie de disparition devraient tenir compte des caractéristiques du sol humide au cas où il y aurait une possibilité d'augmentation du niveau des eaux souterraines.
