Проектирование железобетонных резервуаров для хранения сжиженного газа из бетонов B4 -B60 на материалах Социалистической Республики Вьетнам тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.01, кандидат наук Ву Ле Куен

• Ву Ле Куен
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Ву Ле Куен

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1. Известные конструкции резервуаров для хранения сжиженного природного газа

1.2. Известные рецепты бетонов и материалов конструкций резервуаров

1.3. Общие положения нормативного подхода к расчету железобетонных элементов

Глава 2. Предлагаемая конструкция резервуара, материалы и методы исследования

2.1. Конструкция сборно-монолитного вертикального цилиндрического резервуара

2.2. Характеристика материалов

2.2.1. Цемент

2.2.2. Мелкие заполнители

2.2.3. Крупные заполнители

2.2.4. Вода

2.2.5. Добавки

2.3. Методы исследований

2.3.1 Методика определения прочности на сжатие в возрасте 2, 7, 28, 90 сут

2.3.2. Методика определения прочности на растяжение при раскалывании в возрасте 28 сут

2.3.3. Методика определения призменной прочности, модуля упругости призмы в возрасте 28 сут

2.3.4. Методика определения усадки бетона

2

2.3.5. Методика определения коэффициента ползучести по величине прогиба

балки

2.3.6. Ультразвуковой метод определения прочности и динамического модуля упругости

2.3.7. Методика определения водопоглащения в возрасте 28 сут

2.3.8. Подвижность бетонной смеси

2.3.9. Средняя плотность бетонной смеси

Глава 3. Анализ материалов для производства бетонов классов в40 и выше во Вьетнаме и свойства бетонов

3.1. Предел прочности бетона

3.2. Водопоглощение исследованных бетонов

3.3 Деформационные свойства бетонов при кратковременном нагружении: диаграмма деформирования, модуль упругости, коэффициент упругости

3.4. Деформационные свойства бетонов при длительном нагружении

3.5. Усадка исследованных бетонов

Глава 4. Расчёт резервуара с однослойной стенкой

4.1. Определение технологических нагрузок

4.2. Принятая методика расчета

4.3. Описание расчётной модели

4.4. Вариантный расчет оболочки

Глава 5. Предложения по расчету железобетонных резервуаров с многослойной стенкой

5.1. Определение технологических нагрузок

5.2. Работа среднего слоя бетона с учетом влияния смежных слоев бетона

5.3. Вариантный расчет оболочки

5.4. Методика расчета

5.5. Описание расчётной модели

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Характеристики и свойства используемых материалов

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Диаграммы «напряжения - деформации» исследуемых составов бетона

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Акты о внедрении результатов работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Проектирование железобетонных резервуаров для хранения сжиженного газа из бетонов B4 -B60 на материалах Социалистической Республики Вьетнам»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность избранной темы. В мировой практике активно применяются резервуары для хранения сжиженного природного газа (СПГ). Они получили распространение, начиная с 30-х гг. прошлого столетия, когда на основе экспериментов, было проведено первое крупномасштабное сжижение природного газа по технологии низких температур, или суперохлаждение, и построен завод сжижения в Кливленде, штат Огайо. Полученный сжиженный природный газ хранился в ёмкостях под атмосферным давлением. После нефтяного кризиса в 1970-х гг. и резкого роста цен на энергоносители -производство и продажа СПГ стали рентабельны, что дало большой толчок для развития СПГ-индустрии в целом и резервуаров для хранения СПГ, в частности, так как требовались все большие и большие объемы хранения СПГ. В последние десятилетия наблюдается активный рост объемов потребления СПГ в разных странах, что дает возможность решать проблемы газоснабжения удаленных и труднодоступных районов, прокладка трубопроводов в которые технически затруднена или экономически нецелесообразна.

Степень разработанности. Во Вьетнаме в настоящий момент нет комплексов по сжижению, хранению и отгрузке СПГ, но правительство Вьетнама активно обсуждает возможность строительства подобного комплекса рядом с одним из существующих нефтяных месторождений для сбора и сжижения сопутствующего нефтедобыче природного газа.

Неотъемлемой и самой затратной частью высокотехнологичных комплексов по сжижению, выдаче и приему СПГ являются крупногабаритные надземные изотермические резервуары (ИР), представляющих собой сложные инженерные сооружения для хранения больших объемов пожаровзрывоопасного продукта при низких температурах (-161° С.). Строительство таких резервуаров требует огромных начальных инвестиций, которые могут достигать до 50% от общих капиталовложений.

В развитых странах строят разные по конструкции резервуары и применяют различные методы расчета направленные, прежде всего, на обеспечение надежности конструкции, и только потом уже на оптимизацию затрат на строительство.

Учитывая большую потребность в современных конструктивных решениях и методах расчетов, которые оптимизировали бы затраты на строительство, разработка новой конструкции и методов проектирования крупногабаритных изотермических резервуаров из современных видов бетона становится актуальной задачей.

Цели и задачи: является развитие научных представлений о взаимосвязи состава, структуры и свойств бетонов с учетом специфики материалов Вьетнама и уточнение зависимостей для нормирования показателей, необходимых при расчете железобетонных конструкций резервуаров. Разработка предложений по проектированию таких конструкции и определения областей рационального их использования.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи исследования:

-выявить влияние особенностей материалов Вьетнама на формирование свойств бетонов классов В40 - В60, полученных из высокоподвижных бетонных смесей, уточнить зависимость предела прочности на сжатие от свойств материалов и сформулировать предложения по выбору материалов, обеспечивающих получение бетонов с заданными свойствами при минимальном расходе цемента;

- на основании уточненных количественных зависимостей предела прочности на растяжение, начального модуля упругости, параметров диаграммы «напряжения - деформации», параметров простой линейной ползучести от класса бетона, деформаций усадки от состава бетона и свойств материалов

сформулировать предложения по нормированию указанных показателей качества бетона для расчета железобетонных конструкций;

- установить влияние трехосного сжатия на параметры диаграммы деформирования бетона и разработать рекомендации по их учету при расчете железобетонных стенок резервуаров;

- на основе численных экспериментов установить влияния класса бетона однослойных стенок резервуара на их армирование и толщину;

-на основе численных экспериментов установить влияния класса бетона двух их трехслойных стенок резервуара на их толщину и армирование.

Научная новизна работы:

- развиты научные представления о формировании структуры и взаимосвязи свойств бетонов классов В40 - В60, полученных из высокоподвижных бетонных смесей на материалах Вьетнама и суперпластификаторе 81каУ1зсосге1е 3000-10, уточнена зависимость предела прочности от пористости, предложена методика косвенной оценки величины сцепления цементного камня с крупным заполнителем и проанализировано влияние сцепления на свойства бетона;

- получены аналитические зависимости параметров деформирования бетона при кратковременном и длительном нагружении, пределов призменной прочности и прочности на осевое растяжение от класса бетона, и зависимости нарастания прочности и развития деформаций усадки во времени;

-получены зависимости параметров диаграмм деформирования бетона от уровня трехслойного сжатия бетона;

- предложены, подтвержденные результатами численные исследования, рекомендации по проектированию однослойных стенок железобетонных резервуаров из высокопрочных бетонов;

- получены новые данные о работе железобетонных резервуаров с многослойной стенкой, определены их преимущества.

Теоретическая и практическая значимость работы:

-даны рекомендации по выбору эффективных материалов и составов для производства бетонов классов В40 - В60 из высокоподвижных бетонных смесей в районе г. Ханой, определены значения призменной прочности, предела прочности на осевое растяжение, начального модуля упругости, коэффициента упругости, параметров простой линейной ползучести, усадки, водопоглощения указанных бетонов;

- сформулированы предложения по корректировке нормируемых показателей назначения бетонов классов В40 — В60 из высокоподвижных бетонных смесей и предложены аналитические значения параметров диаграмм деформирования, используемых при расчете железобетонных конструкций;

-предложены рекомендации по учету влияния трехосного сжатия на параметры диаграммы деформирования бетона при расчете железобетонных многослойных стенок резервуаров;

-даны результаты численных экспериментов по оценке влияния класса высокопрочного бетона однослойных стенок на работу железобетонных резервуаров.

-разработаны предложения по рациональному проектированию многослойных стенок железобетонных резервуаров.

Методология и методы исследования: экспериментальные исследования с использованием стандартных и оригинальных методик, обширные численные эксперименты на основе расчетных программ. Объект исследования - бетоны классов В40 - В60 на основе портландцемента РС50 заводов Тханг Лонг и Бут Шон, щебней карьеров Фу Ман и Хоа Бинь, речных песков Ло и Хонг, суперпластификатора SikaViscocrete 3000-10 и железобетонные конструкции резервуаров для хранения сжиженного газа с однослойной и многослойными стенками.

Положения, выносимые на защиту:

-результаты исследований влияния свойств цементов, крупных и мелких заполнителей на предел прочности на сжатие, в т.ч. с изменением во времени, предел призменной прочности, предел прочности на осевое растяжение, начальный модуль упругости, параметры диаграммы «а - е» при кратковременном центральном осевом сжатии, коэффициент ползучести, деформации усадки и водопоглощение бетонов классов В40 - В60, полученных из бетонных смесей П4 с применением суперпластификатора 81каУ18Сосге1е 3000-10;

-методика косвенной оценки величины сцепления цементного камня с крупным заполнителем и анализ влияния использованных материалов на величину сцепления и свойства бетонов;

- методика оценки изменения диаграммы деформирования бетона в условиях трехосного сжатия и учет этого явления при расчете железобетонных резервуаров;

- предложения по установлено влияния класса бетона на работу однослойных железобетонных стенок резервуара.

- предложения по рациональному армированию, установлению толщины двух и трехслойных стенок железобетонных резервуаров.

Степень достоверности: научных положений, выводов и практических рекомендаций обеспечена использованием стандартных методов оценки строительно-технических свойств бетона, применением поверенного оборудования, непротиворечивостью полученных результатов основным положениям бетоноведения, научной обоснованностью и статистической надежностью при обработке большого числа экспериментов.

Реализация результатов работы: результаты исследований рассмотрены, одобрены и используются в проектной практике проектных институтов ООО «СевкавНИПИагропром», ООО «ПроектЮГстрой» и др.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях Ростовского государственного строительного университета «Строительство 2010», «Строительство 2011», «Строительство 2015».

По теме диссертации опубликовано 8 работ, в т.ч. 4 статьи в изданиях из перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК РФ, получен 1 патент на полезную модель.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Известные конструкции резервуаров для хранения сжиженного природного газа

Впервые, в промышленном масштабе, сжижение природного газа по технологии низких температур, было проведено в 1941 году в США в городе Кливленд, штат Огайо. Был построен завод сжижения природного газа для покрытия суточных «пиковых» нагрузок потребления газа в зимнее время. Полученный сжиженный природный газ хранился в ёмкостях под атмосферным давлением.

Первыми изотермическими резервуарами, появившимися в конце 50-х

годов, были металлические резервуары так называемой "самонесущей" конструкции (рис. 1.1).

Рис. 1.1 - Схема наземного изометрического резервуара с герметичным корпусом самонесущей конструкции: 1 - наружный металлический корпус; 2 - наружная металлическая крыша; 3 - внутренняя крыша; 4 - переходная панель, соединяющая крышу с внутренним корпусом; 5 - внутренний герметичный корпус из стали с 9%-ой добавкой никеля;6 -перлитовая теплоизоляция; 7 - стержни, связывающие внутренний и наружный корпуса резервуара; 8 - металлическое днище резервуара; 9 - бетонная панель; 10 - блоки

теплоизоляции днища

Они состояли из герметичного барьера (внутреннего корпуса из 9% - ной никелевой стали), который принимал нагрузки кровли, гидростатического давления продукта и термических напряжений, и вторичного барьера (наружный корпус) из обычной стали или железобетона со слоем перлитовой теплоизоляции между ними. Практика показала, что по соображениям безопасности для хранения больших объемов сжиженных газов в изотермических резервуарах требуются более прочные и надежные корпусные материалы, позволяющие одновременно решить проблемы хрупкости металла при низких температурах, сопротивления термическим ударам и высоким мгновенным перепадам давления в аварийных ситуациях (например, при повреждении герметизирующего экрана корпуса резервуара).

По этой причине появились принципиально новые конструкции изотермических резервуаров - с первичной тонкой мембранной оболочкой, выполняющей только функции герметизации и передающей нагрузки гидростатического давления продукта и термических напряжений на прочный (металлический или железобетонный) корпус. Кровля таких резервуаров изготавливалась из углеродистой стали и крепилась на прочном корпусе.

Летом 1964 г. в районе города Бирмингема (США) началось строительство хранилище метана емкостью 28 тыс. м3 с температурой хранения - 161° С. Конструктивно хранилище представляло собой наземный вертикальный цилиндрический резервуар с двойной оболочкой. Внутренняя оболочка была выполнена из 9%-ной никелевой 72 стали, наружная - из обычной углеродистой.

Принятое конструктивное решение хранилища основывалось на сопоставлении с вариантом сооружения заглубленного железобетонного резервуара. Оказалось, что стоимость последнего несколько ниже, однако потери холода через оболочку в результате теплопритока извне значительно больше, чем в описанной конструкции металлического резервуара.

В США в 1965г. был запроектирован резервуар объемом 56 600 тыс. м из предварительно напряженного бетона для хранения сжиженного природного газа. Высота резервуара (рис. 1.2) принята 18 м (не считая купола), внутренний диаметр 80,5 м.

Рис 1.2 - Железобетонный резервуар емкостью 56600 тыс. мЗ. 1 - стержни; 2- изоляция;

3 - компрессор; 4 - перекачивающие насосы; 5 - изоляционный слой; 6 - гибкие фермы;

7 - сваи; 8 - фундамент; 9 - уровень жидкости

Резервуар имел самонесущий купол (металлический или железобетонный). Оболочка поддерживалась стержнями. Резервуар наполовину заглублялся в грунт и обваловывался.

Идея создания грунтовых хранилищ для сжиженного метана принадлежит Н.Куперу (США). Предложенный им тип безопасного хранилища представлял сооружение довольно глубокой выработки (значительно ниже поверхности) с изоляцией стенок грунта паронепроницаемыми листовыми или рулонными материалами. В качестве кровли такой емкости было предложено применить коническую либо сфероидальную металлическую крышу, плотно сопрягаемую с грунтом.

Таким образом, можно выделить несколько видов изотермических

резервуаров хранения СПГ, а именно, наземные, заглубленные и подземные

резервуары. Вертикальные цилиндрические изотермические резервуары

получили наибольшее распространение в мировой практике. Несмотря на то, что

13

при больших объемах хранилищ подземный способ хранения газов имеет значительные экономические преимущества, наземные резервуары для низкотемпературного хранения газов широко применяют в различных областях техники. Подземные газохранилища требуют специальных геологических условий, а наземные резервуары могут быть построены практически в любом месте.

Вертикальные цилиндрические изотермические резервуары (рис. 1.3) классифицируют по следующим признакам:

Вертикальные

стальные изотермические резервуары

Конструктивно е исполнение

стенок резервуара в соответствии с международной классификацией £N14620

одностенный

(single contaminent)

двустенный открытого типа (double

wntainmcnft

х

Конструктивное исполнение внутренней крыши

Применяемые материалы

Гип тепловой изоляции

Сталь 9% Ni (внутренней стенка)

Малоугаерод истая сталь (внешняя стенка)

Предварителъ но

напряженный железобетон

Засыпная (ддя всех видов ИР)

Экранного типа (для одно стенных ИР)

Пористого типа (для одностенных ИР)

при больших объемах хранилищ подземный способ хранения газов имеет значительные экономические преимущества, наземные резервуары для низкотемпературного хранения газов широко применяют в различных областях техники. Подземные газохранилища требуют специальных геологических условий, а наземные резервуары могут быть построены практически в любом месте.

Вертикальные цилиндрические изотермические резервуары (рис. 1.3) классифицируют по следующим признакам:

Рис. 1.3 - Классификация изотермических резервуаров для СПГ

по конструктивному исполнению

В таб. 1.1 приведен перечень наиболее значимых международных проектов изотермических резервуаров для хранения СПГ, реализованных компаниями TGE Gas Engineering (Германия), CB&I (США) и KOGAS (Южная Корея) в период 2004 по 2014 г.

Реализованные международные проекты изотермических резервуаров СПГ

Тип, количество и вместимость (м3) резервуаров Год ввода в эксплуатац ию Расположение объекта Владелец

Полная герметизация, 9x200.000 2014 Самчок, Южная Корея Korea Gas Corp., Korea

Полная герметизация, 2x180.000 2013 Джуронг - айленд, Сингапур Singapore Lng Pte. Ltd

Полная герметизация, 3x160.000 2012 Нинбо, Чжэцзян, Китай CNOOC Ningbo LNG Co., ltd

Полная герметизация, 150.000 2012 Синиш, Португалия REN Atlántico

Одинарная герметизация 30.000 2012 Мунай, Китай Xinjiang Guanghui LNG Development Ltd.co

Полная герметизация, 2x20.000 2012 Порт Усть - Луга Sibur Potenegro

Полная герметизация, 30.000 2011 Иу, Чжэцзян, Китай Xinjiang Guanghui New Energy Ltd.co

Полная герметизация, 2x160.000 2010 Папуа Новая Гвинея Chiyoda

Полная герметизация 2010 Австралия Woodside Burrup Pty Ltd

Полная герметизация, 2x100.000 1 2009 о. Сахалин, Россия Sakhalin energy

Полная герметизация, 1x155.000 2008-2009 Милфорд Хейвен, Великобритания Qatar Petroleum LNG Services

Мембранная конструкция 10x100.000, полная герметизация 3x200.000 2008 Тхонъен, Корея Korea Gas Corp., Korea

Двойная герметизация, 2 Х200.000 2007-2008 США Southern LNG

Полная герметизация, 2 х 160.000 2008 Кинтеро, Чили GNL quintero S.A.

Полная герметизация, 2 х 160.000 2008 Фуцзянь, Китай CNOOC Gas & Power Group's

Одинарная герметизация, 70500 2008 Канада Terasen Gas

Полная герметизация, 2 х 150.000 2007 Мургадос, Ла Корунья, Испания Reganosa

Полная герметизация, 2 х 130.000 2007 Перу Peru LNG

Полная герметизация, 2 х 125.000 2006 Хаммерфест, Норвегия Statoil ASA, Norway

Полная герметизация, 2 х 160.000 2006 Порт Лавака, Техас, США Calhoun LNG, LP

Полная герметизация, 3 х 160.000 2005 Китимат, Канада Kitimat LNG inc., Canada

Двойная герметизация, 1 Х160.000 2004 Доминикана AES Corporation

Одинарная герметизация, 2x140.000 2004 США Trunklie

Полная герметизация, 1 х 60.000 2004 Уотербери, Коннектикут Yankee Gas Service company

Анализ данных табл. 1.1 показал, что среди крупногабаритных резервуаров наиболее распространены конструкции полной герметизации. В процессе применения различных видов резервуаров компании опытным путем пришли к выводу, что двустенные конструкции более эффективны, чем одностенные с точки зрения значительной экономией эксплуатационных расходов.

Конструкция широко применяемого в мире железобетонного резервуара с замкнутой оболочкой представлена на (рис. 1.4).

Рис. 1.4 - Конструкция железобетонного резервуара с замкнутой оболочкой. 1 - Подкладка крыши; 2 - Подвеска; 3 - Железобетонная крыша; 4 - Боковая стенка из портландцемента; 5 -

Железобетонная стена основания; 6 - Железобетонные сваи; 7 - Изоляция крыши; 8 -Подвесная платформа; 9 - Внутренний корпус; 10 - Теплоизоляция стенки резервуара; 11 -

Подкладка; 12 - Вторичная перегородка.

В случае проливов, когда поврежден внутренний стальной резервуар, внешняя оболочка должна удерживать криогенную жидкость. Кроме того, избыточное давление в результате испарения СПГ, должно выдерживаться внешней стенкой. Эти нагрузки требуют предварительного напряжения стенки в горизонтальном направлении. В вертикальном направлении предварительное напряжение необходимо для того, чтобы воспринимать избыточное давление вследствие испарений во время технологических операций. Без непроницаемой

для СПГ изоляционной обкладки температура в бетонной стенке понижается, что приводит к уменьшению диаметра (стенка сужается).

Внешний железобетонный резервуар может выдержать большие критические нагрузки, чем внешний стальной резервуар и как минимум удержать большую часть СПГ в случае утечки из внутреннего резервуара, что ведет к повышению безопасности. Бетонная крыша также увеличивает безопасность. Она менее подвержена разрушениям от внешних нагрузок, имеет лучшие характеристики огнестойкости.

Все компании из таб. 1.1 при проектировании наземных изотермических резервуарах опираются на данные API 620 и BS 7777. В соответствии с данными стандартами конструкция стенок резервуаров может иметь следующие различия в конструкции внешней стенки:

- Толщина внешней стенки может варьироваться от 1500 до 750 мм.

- Геометрическая форма внешней стенки, может быть разнообразной, как показано на рис. 1.5. для восприятия наибольшего момента и поперечной силы в основании стенки при наименьшем расходе материалов.

- Количество, напряжение и расположение преднапряженных канатов в теле стенки.

- Характеристикой применяемых материалов, которые в значительной степени влияют на надежность конструкций, потребляемое количество самих материалов, скорость и стоимость возведения сооружения.

Помимо американских стандартов, корейские компании Kogas и Daewoo Е&С, а так же Японская Osaka gas начиная с 2000 года разрабатывают и применяют свои собственные стандарты проектирования. Эти компании опираясь на данные своих исследований предлагают современные решения для строительства изотермических резервуаров объемом до 270 000 мЗ

направленные на оптимизацию затрат времени, площади и стоимости строительства.

abed

Рис. 1.5 - Варианты геометрической формы внешней стенки В 2006 году компания KOGAS закончила строительство надземного

Л

резервуара (рис. 1.6) объемом 200 ООО м на приемном терминале Tongyoung and Pyeongtaek LNG Receiving Terminals.

Рис. 1.6 - Резервуар 200 000 м3 на терминале Tongyoung and Pyeongtaek LNG

Receiving Terminals

Данный резервуар состоит из внутреннего и внешнего резервуара с герметизирующей прослойкой между ними. Внешний резервуар состоит из железобетона и предварительно-напряженного железобетона с внутренним диаметром - 86.4 м, и внешним диаметром от 87,15 м до 87,80 м. Разница в

диаметрах вызвана тем, что внешняя стенка у основания имеет толщину 1400 мм, а с отметки +7,5 м и, до низа кольцевой балки, имеет толщину стенки 750 мм. Данное решение вызвано необходимостью нижней частью стены воспринимать наибольшие изгибающий момент и поперечную силу. Кольцевая балка имеет высоту 3,5 м и толщину 1500 мм. Задача кольцевой балки воспринимать растягивающие усилия от купола.

К плюсам данной конструкции резервуара можно отнести безопасное хранение большого количества продукта, оптимальная форма стенки, позволяющая сэкономить количество материалов. За счет большего объема хранимого продукта общая экономия на стоимости строительства составила порядка 12% по сравнению с предыдущими проектами компании KOGAS, а так же позволила сэкономить 33% площади строительства.

К минусам данной конструкции можно отнести долгий срок строительных работ 38 месяцев, большая толщина стенки у основания, а так же наличие только горизонтальных канатов, которые напрягались поэтапно в процессе возведения стенки, что значительно усложняет и затягивает весь процесс строительства.

За шесть лет до проекта в Корее компания Osaka gas в 2000 году закончила

диаметрах вызвана тем, что внешняя стенка у основания имеет толщину 1400 мм, а с отметки +7,5 м и, до низа кольцевой балки, имеет толщину стенки 750 мм. Данное решение вызвано необходимостью нижней частью стены воспринимать наибольшие изгибающий момент и поперечную силу. Кольцевая балка имеет высоту 3,5 м и толщину 1500 мм. Задача кольцевой балки воспринимать растягивающие усилия от купола.

К плюсам данной конструкции резервуара можно отнести безопасное хранение большого количества продукта, оптимальная форма стенки, позволяющая сэкономить количество материалов. За счет большего объема хранимого продукта общая экономия на стоимости строительства составила порядка 12% по сравнению с предыдущими проектами компании KOGAS, а так же позволила сэкономить 33% площади строительства.

К минусам данной конструкции можно отнести долгий срок строительных работ 38 месяцев, большая толщина стенки у основания, а так же наличие только горизонтальных канатов, которые напрягались поэтапно в процессе возведения стенки, что значительно усложняет и затягивает весь процесс строительства.

За шесть лет до проекта в Корее компания Osaka gas в 2000 году закончила строительство надземного резервуара (рис. 1.7) объемом 180 000 м3 из преднапряженного железобетона на терминале Senboku LNG Terminal II. В то время это был самый большой в мире резервуар для хранения СНГ.

Данный резервуар состоит из внутреннего и внешнего резервуара с герметизирующей прослойкой между ними. Внешний резервуар состоит из предварительно-напряженного железобетона с внутренним диаметром - 84.2 м, и внешним диаметром от 85,00 м. Внешние стенки идут параллельно друг другу от основания до кольцевой балки. Кольцевая балка имеет высоту 3,5 м и толщину 1500 мм. Задача кольцевой балки воспринимать растягивающие усилия от купола. Впервые был применен самоуплотняющийся высокопрочный бетон с показателем 600 кгс/см2, что позволило снизить толщину стенки с 1100 мм до

800 мм, и дало возможность применить самоподъемную опалубку для бетонирования больших участков. Так же на 1/3 было снижено количество канатов благодаря увеличению количества прядей и натяжения в каждом канате. Сталь для канатов применялась специальная с содержанием №-Сг-Мо на случай разлива жидкости при сверх низких температурах. Натяжение канатов происходило после монтажа купола через специальные контрфорсы расположенные под углом в 90 градусов по отношению друг к другу.

Рис. 1.7 - Резервуар 180 ООО м3 на терминале Senboku LNG Terminal ТТ.

К плюсам данной конструкции резервуара можно отнести безопасное хранение большого количества продукта, значительное снижение потребления бетона и стали и соответственно времени на проведение бетонных и монтажных работ, а так же общее количество работников. Общая экономия на стоимости строительства составила порядка 21% по сравнению с предыдущими проектами компании Osaka gas, а так же позволила сэкономить 30% площади строительства за счет своего объема и существенно снизить сроки строительства до 27 месяцев.

К минусам данной конструкции можно отнести отсутствии решений по изменению формы внешней стенки резервуара, что, возможно, позволило бы уменьшить верхнюю ее часть. Так же существует мнение, что большая разница

усилий в структурных компонентах (канаты и бетон) может привести к растрескиванию бетона в долгосрочной перспективе.

1.2. Известные рецепты бетонов и материалов конструкций резервуаров

Железобетонные конструкции согласно СП 63.13330 должны удовлетворять проектным требованиям по безопасности, эксплуатационной пригодности, долговечности и другим требованиям, указанным в задании на проектирование. При расчете конструкций по предельным состояниям первой группы (прочности) основным требованием к бетону выступает обеспечение необходимой прочности (расчетного сопротивления), при расчете по второй группе предельных состояний (образование и раскрытие трещин, деформации) основным требованием к бетону выступают обеспечение необходимого предела прочности на осевое растяжение, начального модуля упругости, параметров деформирования при длительном действии нагрузки (коэффициент ползучести), усадки бетона. С точки зрения обеспечения долговечности конструкций (третья группа предельных состояний), в зависимости от условий эксплуатации, ключевыми факторами, определяющими долговечность, могут выступать такие свойства бетона, как морозостойкость, водонепроницаемость, водопоглощение, стойкость к агрессивным воздействиям, температурные и влажностные деформации, истираемость и др.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ву Ле Куен, 2015 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аксенов В.Н., Маилян Д.Р., Аксенов Н.Б. Железобетонные колонны из высокопрочного бетона [Текст]: монография. Ростов н/Д, РГСУ, 2012, 167 с.

2. Александровский C.B., Васильев П.И. Экспериментальные исследования ползучести бетона / Ползучесть и усадка бетона и железобетонных конструкций. Состояние проблемы и перспективы развития. Под ред. С.В.Александровского. М., Стройиздат. 1978. - С. 97-152.

3. Ахвердов, И.Н. Основы физики бетона /И.Н. Ахвердов. М.: Стройиздат, 1981.- 464 с.

4. Бабков В.В., Мохов В.Н, Капитонов С.М., Комохов П.Г. Структурообразование и разрушение цементных бетонов. — Уфа, ТУП «Уфимский полиграфкомбинат», 2002 - 376с.

5. Баженов Ю.М. Технология бетона. М., Издательство АСВ, 2003, 499с.

6. Баженов, Ю.М, Современная технология бетона - Ю.М. Баженов /Строительное материаловедение — теория и практика: сб. тр. материалы Всерос. науч.-практ. конф. под ред. чл.-кор. РАНБ.В. Гусева М.:.Издательство СИП РИА, 2006.-371 с.

7. Баженов Ю.М., Демьянова B.C., Калашников В.И. Модифицированные высококачественные бетоны: Издательство АСВ, 2006. - 368 с.

8. Барабаш М.С. Компьютерное моделирование процессов жизненного цикла объектов строительства. Киев: Факт, 2014. 417 с.

9. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. - 2-е изд., перераб. и доп. -М., 1998. -768 с.

10. Батудаева A.B., Кардумян Г.С., Каприелов С.С. Высокопрочные модифицированные бетоны из самовыравнивающихся смесей//Бетон и железобетон. - 2005. -№4. - С.

11. Берг, О.Я. Физические основы теории прочности бетона и железобетона /О.Я. Берг. М., 1962. - 321 с.

12. Берг О.Я., Щербаков E.H., Писанко Г.Н. Высокопрочный бетон. -М.: Стройиздат, 1971. 208 с.

13. Бетон и железобетон в третьем тысячелетии: Материалы международной научно-практической конференции/ Ростовский государственный строительный университет - Ростов-на-Дону, 2000, 2002, 2004, 2006, 2010

14. Бетон и железобетон - пути развития: Материалы II Всероссийской (Международной) конференции по бетону и железобетону - Москва, 2005.

15. Блещик Н.П., Рак А.Н., Попов Д.С. Основы прогнозирования технологических и физико-механических свойств самоуплотняющегося бетона /Проблемы современного бетона и железобетона. 4.2. - Минск: «Минсктиппроект», 2009. - С. 132 - 158.

16. Бондаренко В.М. Некоторые вопросы нелинейной теории железобетона. Харьков. Изд-во: Харьковского университета. = 1968.- 323 с.

17. Бондаренко В.М., Бондаренко C.B. Инженерные методы нелинейной теории железобетона. М.: Стройиздат, 1982. 286 с.

18. Бычков A.C. Ползучесть бетона: прогноз и нормирование // Современное состояние и перспектива развития строительного материаловедения. Восьмые Академические чтения. Самара. 2004.- С- 100103.

19. Бычков A.C. Ползучесть бетона: методика испытаний, прогноз, представление результатов // Научные труды конференции «Бетон и железобетон - пути развития» в 5 томах. Т. 2., Москва. 2005 С 355-358.

20. Виноградов Б.Н. Влияние заполнителей на свойства бетона. М.,

р

Стройиздат., 1979, 224с.

21. Виноградова E.B. Высокопрочный быстротвердеющий бетон с компенсированной усадкой // Автореф. дис. канд. техн. наук. Ростов-на-Дону, 2006.

22. Гансен Т.К. Ползучесть и релаксация напряжений в бетоне. М.: Стройиздат, 1963. 126 с.

23. Гвоздев A.A.. Прочность, структурные изменения и деформации бетона - М.: Стройиздат, 1978. - 299 с.

24. Гвоздев A.A. Ползучесть бетона. //Труды Всесоюзного съезда по теоретической и прикладной механике. - М.: Наука, 1966. -56 с.

25. Гладков Г.И. Физико-химические основы прочности бетона. - М.: Изд-во АСВ, 1998.-136 е., ил.

26. Гордон С.С. Структура и свойства тяжелых бетонов на пористых заполнителях. М.: Стройиздат, 1969. 149 с.

27. Городецкий A.C., Евзеров И.Д. Компьютерные модели конструкций-Киев: издательство «Факт», 2005.-344 с.

28. Горчаков Г.И. и др. Состав, структура и свойства цементных бетонов. М., 1976.-465 с.

29. ГОСТ Р 53772-2010. Канаты стальные арматурные семипроволочные стабилизированные. Технические условия[Электронный ресурс].-Электронная библиотека «Строительство», вып. 18 (июнь 2010).- Служба НТИ ЗАО «Современные информационные услуги».

30. Грудемо А. Микроструктура твердеющего цементного теста /4-й Межд. Конгресс по химии цемента. - М.: Стройиздат, 1964

31. Давидюк А.Н. Эффективные бетоны для современного высотного строительства [Текст]: монография / А.Н. Давидюк, Г.В. Несветаев. - М.: Издательство ООО «НИПКЦ Восход-А», 2010. - 148с.

32. Давидюк А.Н., Давидюк A.A. Прочностные свойства легких бетонов на стекловидных заполнителях для многослойных ограждающих конструкций//Бетон и железобетон. - 2008. - №6. - С. 9-12.

33. Давидюк А.Н., Несветаев Г.В. Влияние некоторых гиперпластификаторов на пористость, влажностные деформации и морозостойкость цементного камня// Строительные материалы. - 2010. - № 1. - С. 44-46.

34. Давидюк А.Н., Маилян Д.Р., Несветаев Г.В. Самоуплотняющиеся высокопрочные и легкие бетоны на пористых заполнителях для эффективных конструкций// Технологии бетонов. - 2011. - № 1-2. - С. 57.

35. Демьянова B.C. Методологические и технологические основы производства высокопрочных бетонов с высокой ранней прочностью для беспрогревных и малопрогревных технологий. Автореф.дис.д.т.н.- Пемза, 2002

36. Демьянова В.С, Калашников В.И., Ильина И.Е. Сравнительная оценка влияния отечественных и зарубежных суперпастификаторов на свойства цементных композиций // Строительные материалы №9, 2002

37. Десов А.Е., Красильников К.Г., Цилосани З.Н. Некоторые вопросы теории усадки бетона / Ползучесть и усадка бетона и железобетонных конструкций. Состояние проблемы и перспективы развития.- Под ред. С.В.Александровского. М., Стройиздат. 1978. - С. 211-255.

38. Едигаров С.Г, Бобровский С.А.Проектирование и эксплуатация нефтебаз и газохранилищ-М.: «Недра», 1973. - 180 с.

39. Журавлёв В.Ф., Штейерт Н.П. Сцепление цементного камня с различными материалами. Цемент, № 5, С17-19.

40. Калашников В.И., Демьянова B.C., Борисов A.A. Классификационная оценка цементов в присутствии суперпластификаторов для высокопрочных бетонов // Известия вузов. Строительство.- 1999. - № 1. - С. 39-42

41. Калашников В.И, Демьянова В.С, Селиванова Е.Ю, Мишин А.С, Кандауров А.П. Усадка и усадочная трещиностойкость цементного камня из пластифицированных и непластифицированных композиций / // Современные проблемы строительного материаловедения: Седьмые академические чтения РААСН. - ч. 1. - Белгород, 2001. - С. 171 - 179

42. Каприелов С.С., Шейнфельд A.B., Кардумян Г.С., Киселева Ю.А., Пригоженко О.В. Уникальные бетоны и технологии в практике современного строительства России // Проблемы современного бетона и железобетона. -Минск: НП ООО «Стринко», 2007. - т. 2. - С. 105-120

43. Красильников К.Г., Ярлушина С.Х. Физико-химические особенности адгезии и контактного взаимодействия цементного вяжущего и заполнителей бетонов / Физико-химическая механика материалов. Минск, 1977. -С.27-35.

44. Ларионова, З.М. Фазовый состав, микроструктура и прочность цементного камня и бетона /З.М.Ларионова, Л.В. Никитина, В.Р. Гарашин. М. : Стройиздат, 1971.- 161 с.

45. Ларионова З.М., Виноградов Б.Н. Петрография цементов и бетонов. М.: Стройиздат, 1974. - 274 с.

46. Лесовик B.C. Снижение энергоемкости производства строительных материалов с учетом генезиса горных пород. Автореф. дисс . д-р. техн. наук. -Белгород, 1997.461 с.

47. Лившиц Я.Д. Расчет железобетонных конструкций с учетом влияния усадки и ползучести бетона. Киев: Высш. шк., 1976. 279 с.

48. Маилян Д.Р. Несветаев Г.В. О несущей способности колонн из высокопрочных самоуплотняющихся бетонов/ Бетон и железобетон в

третьем тысячелетии: Материалы 5-й межд. конф. Ростов-на-Дону: РГСУ, 2010.

49. Маилян Д.Р., Несветаев Г.В. Зависимость относительной несущей способности колонн от относительного эксцентриситета Инженерный вестник Дона. [Электронный ресурс]- 2012. №4 ч.2 Режим доступа:

http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4p2y2012/1334#top

50. Макридин Н.И., Максимова H.H. Структура, деформативность, прочность и критерий разрушения цементных композитов. - Саратов. 2001. -280 с.

51. Миненко Е.Ю. Усадка и усадочная трещиностойкость высокопрочных бетонов с органоминеральными модификаторами. : Авторея. дисс...канд. техн. наук. - Пенза, 2004.

52. Мкртчян A.M., Маилян Д.Р. Расчет железобетонных колонн из высокопрочного бетона по недеформированной схеме// Научное обозрение. -2013.-№11.-С. 72-76.

53. Нгуен Динь Чинь Высокопрочные бетоны с применением комплексных органоминеральных модификаторов, содержащих золу рисовой шелухи, золу-уноса и суперпластификатор. Автореф. канд. техн. наук. Москва, 2012.

54. Нгуен Тхе Винь Высокопрочные бетоны с органоминеральным модификатором, содержащим расширяющий компонент. Автореф. канд. техн. наук. Москва, 2012.

55. Несветаев Г.В. Закономерности деформирования и прогнозирование стойкости бетонов при силовых и температурных воздействиях (методология и принципы рецептурно-технологического регулирования): Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук: РГСУ, Ростов н/Д, 1998. - 24с.

56. Несветаев Г.В. Бетоны [Текст]: учебное пособие для вузов. — изд. 2-е, доп. и перераб. - Ростов н/Д: Феникс, 2013.-381 с. : ил.

57. Несветаев Г.В. К вопросу строительства автомобильных дорог с применением цементных бетонов// Науковедение. 2013(18). [Электронный ресурс]- Режим доступа: naukovedeme.ru/index.php?p=issue-5-13.

58. Несветаев Г.В., Ву Ле Куен Анализ материалов для производства бетонов классов В40 и выше во Вьетнаме // Науковедение. [Электронный ресурс]- Режим доступа: 43 TVN 315

59. Несветаев Г.В., Давидюк А.Н. Самоуплотняющиеся бетоны: модуль упругости и мера ползучести// Строительные материалы. - 2009. - № .6 - С.

60. Несветаев Г.В., Давидюк А.Н. Самоуплотняющиеся бетоны: прочность и проектирование состава// Строительные материалы. - 2009. - № 5.

61. Несветаев Г.В., Давидюк А.Н., Хетагуров Б.А. Самоуплотняющиеся бетоны: некоторые факторы, определяющие текучесть смеси// Строительные материалы. - 2009. - № 3.

62. Несветаев Г.В., Кардумян Г.С. О пористости цементного камня с учетом его собственных деформаций при твердении// Бетон и железобетон. -2013.-№1.-С.

63. Несветаев Г.В., Кардумян Г.С. О ползучести цементного камня и бетона с модифицирующими добавками// Бетон и железобетон. - 2014. - №4. - С. 6-8.

64. Несветаев Г.В., Кардумян Г.С. Модуль упругости цементного камня и бетона. - Ростов-на-Дону: Рост. гос. строит, ун-т, 2013. - 81с.

65. Несветаев Г.В., Тимонов С.А., Кардумян Г.С. Некоторые технологические аспекты высокопрочных бетонов / Совершенствование железобетонных конструкций, оценка их состояния и усиление. - Минск: VII Технопринт, 2001. - С. 123 - 127

66. Несветаев Г.В., Тимонов С. А. О механизме раннего трещинообразования высокопрочных бетонов // Бетон и. железобетон в

178

третьем тысячелетии: Материалы междунар. науч.-практ. конфер. Ростов н/Д: РГСУ, 2000. С. 266-270.

67. Несветаев Г.В., Тимоиов С.А. О прогнозировании усадки цементных бетонов // Современные проблемы строительного материаловедения. Пятые академические чтения. Воронеж: ВГАСА, 1999 . С. 305-311.

68. Несветаев Г.В., Тимонов С.А. Усадочные деформации и раннее трещинообразование бетона// Современные проблемы строительного материаловедения. Пятые академические чтения. Воронеж: ВГАСА, 1999 . С. 312-316

69. Пауэре Т. К. Физические свойства цементного теста и камня /4-й Межд. Конгресс по химии цемента. - М.: Стройиздат, 1964

70. Пинус Э.Р. Контактные слои цементного камня в бетоне и их значение/ Структура, прочность и деформации бетонов. М., 1966. - С.45-49.

71. ПК ЛИРА-САПР 2015 Проектирование и расчет строительных конструкций. [2015]. URL: liraland.ru/lira/

72. Ползучесть и усадка бетона и железобетонных конструкций / Под ред. C.B. Александровского. М.: Стройиздат, 1976. 351 с.

73. Ползучесть строительных материалов и конструкций / Под ред. А.Р. Ржаницына. М.: Стройиздат, 1964.

74. Проблемы усадки и ползучести бетона. М.: Стройиздат, 1974. 237 с.

75. Прочность, структурные изменения и деформации бетона / Под ред. Гвоздева A.A. М., Стройиздат, 1978. - 299 с

76. Рамачандран В., Фельдман Р., Бодуэн Дж. Наука о бетоне. М., Стройиздат. 1986, 280с.

77. Резван И.В., Несветаев Г.В., Маилян Д.Р., Резван A.B. Несущая способность трубобетонных колонн с учетом дилатационного эффекта [Текст]: монография, Ростов н/Д, РГСУ, 2012, 187 с.

78. Рыбьев И.А., Чеховский Ю.В., Матъязов С.М. О контактной зоне цементного камня с заполнителем в бетоне // Фундаментальные исследования и новые технологии в строительном материаловедении. Тез. докл. Все-союз. конф. 4.4. - Белгород, 1989. - С.5-6.

79. Рыскин М.Н. К вопросу подбора состава высокопрочного бетона/ Перспективы развития новых технологий в строительстве и подготовке инженерных кадров республики Беларусь. - Брест: БГТУ, 2001. - С. 341-346

80. Серегин И.Н. Ползучесть бетона в дорожно-мостовых сооружениях. М.: Транспорт, 1965. 146 с.

81. Современные проблемы строительного материаловедения: Материалы пятых академических чтений РААСН/ Воронеж, гос. арх.-строит. акад. -Воронеж, 1999.-672 с

82. Современные проблемы строительного материаловедения: Материалы седьмых академических чтений РААСН/ Белгород, гос. тех. акад. строит, мат. - Белгород, 2001. - Ч. 1. - 729 с.

83. Соломатов В.И., Тахиров М.К., Мд. Тахер Шах. Интенсивная технология бетонов. М.: Стройиздат, 1989. - 270 с.

84. СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 [Электронный ресурс].- Электронная библиотека «Строительство», вып. 18 (июнь 2010).- Служба НТИ ЗАО «Современные информационные услуги».

85. Справочник (кадастр) физических свойств горных пород / Под ред. Н.В.Мельникова, В.В. Ржевского, М.М. Протодьяконова. М.: Недра, 1975. 279 с.

86. Стольников В.В., Литвинова Р.Е. Трещиностойкость бетона. М.: Энергия, 1972. 112 с.

87. Структурообразование и разрушение цементных бетонов/ В.В. Бабков, В.Н. Мохов, С.М. Капитонов, П.Г. Комохов. - Уфа, ГУП «Уфимский полиграфкомбинат», 2002. - 376 с.

88. Takeyoshi Nishizaki. Largest aboveground PC LNG storage tank in the world, incorporating the latest technology - construction cost reduction and shortening of work period by employing new construction methods. Proc., Thirteenth International Conference & Exhibition on Liquefied Natural Gas, IGUTIRGTI, 2001. pp. PS6-4.l-PS6-4.il.

89. Та Ван Фан Самоуплотняющиеся высокопрочные бетоны с золой рисовой шелухи и метакаолином: Афтореф. дис. канд. тех. наук. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2013.-24 с.

90. Холмянский М.М. Бетон и железобетон: Деформативность и прочность. -М.: Стройиздат, 1997. - 576 с.

91. Улицкий И.И. Ползучесть бетона. Киев, 1978. - 167 с.

92. Улицкий, И.И. Определение величин деформации ползучести и усадки бетонов /И.И. Улицкий. Киев, 1963. - 348 с.

93. Улицкий И.И., Киреева С.В. Усадка и ползучесть бетонов заводского изготовления.- Киев., Изд-во: Буд1вельник. 1965.- 106 с.

94. Шейкин А.Е., Чеховский Ю.В., Бруссер М.И. Структура и свойства цементных бетонов. -М.: Стройиздат, 1979. -344 е., ил.

95. Шестоперов, С.В. Технология бетона /С.В. Шестоперов. М.: Высш. шк., 1977.-472 с.

96. Цементы, бетоны, строительные растворы и сухие смеси 4.1: Справ. 4.1: Справ. Под ред. П.Г. Комохова. - С.-Пб.: НПО «Профессионал», 2007. -804

97. Цилосани, З.Н. Усадка и ползучесть бетона /З.Н. Цилосани. Тбилиси, 1963.-210 с.

98. Цилосани З.Н. Усадка и ползучесть бетона. Тбилиси: Мецниереба, 1979.-226 с.

99. Чеховский Ю.В., Спицин А.И., Кардаш Ю.А. и др. Исследование контактной зоны цементного камня с крупным заполнителем // Коллоидный журнал. 1988. - №6. - CJ1216-1218.

100. Ярлушкина С.Х., Ерамян А.А., Ларионова З.М. Влияние минералогического состава заполнителей на формирование структуры и механические свойства контактной зоны бетона/ Физико-химические исследования цементного камня и бетона. М.: НИИЖБ, 1972, вып. 7.

101. Ярлушкина С.Х. Физико-химические процессы, их роль в формировании прочности цементного камня с заполнителями. //Структурообразование бетонов и физико-химические методы его исследования: М.: НИИЖБ, 1980. - с. 60-69.

102. Bertacchi P. Adherence Entre Aggregate et Ciment et son Influence sur les Caractéristiques des Bétons. //Rev. des Mater, de Const. -1970. -№659-660. -pp.243-249.

103. S.J.Jeon, C.H.Chung, Y.U.Kim, H.S.Kim, N.S.Choi. Basicdesignforlargeabove-groundtank. GAS EX 2002 ConferenceandExhibitionBrunei, 2002. pp. 5,6.

104. Scrivener Karen L., Crumbie Alison K., Pratt P.L. A Study of the Interfacial Region between Cement Paste and Aggregate in Concrete. //Bond. Cementitious Compos.: Symp., Boston, Mass., Dec.2-4, 1987. -Pittsburgh (Pa), -1988. -pp.8788.

105. Skalny J., Mindess S. Physico-chemical Phenomena at the Cement Paste. Aggregate Interface. //10th Int. Symp. React. Solids, Dijon, 27 Aug - 1 Sept., 1984. -Dijon. -1984. -pp.223-224.

106. PTM 23-303-78. Резервуары изотермические для сжиженного углекислого газа. Нормы и методы расчёта.- Волгоград:ПМБ ВНИИПТхимнефтеаппаратуры, 1979- 79 с.