Tipos de fundaciones de tanques: Ringwall vs. Slab vs. Fundaciones profundas

Sobre el sueloTanques de almacenamientoRepresenta una enorme carga de capital, pero toda la integridad estructural de ese activo depende de la calidad de la suciedad y el hormigón debajo de él.Mientras que la carcasa de acero y el techo capturan la mayor atención, el diseño de la fundación del tanque es el caballo de trabajo silencioso que mantiene la unidad en el nivel y libre de fugas durante su vida útil de treinta o cuarenta años.

Seleccionar la base correcta no es sólo un elemento de línea; es un equilibrio crítico de la realidad geotécnica y la necesidad estructural diseñada para prevenir un fallo ambiental o mecánico catastrófico.

Por qué elegir el tipo de fundación del tanque correcto

Desciende el específicoLa fundación del tanqueDiseño temprano en el ciclo de vida del proyecto es mucho más que simplemente gestionar el presupuesto inicial.Es una elección de ingeniería fundamental que dicta cómo el tanque maneja el enorme peso del producto y la naturaleza impredecible del suelo del sitio.

• Riesgos de liquidación (Uniform vs. Diferencial):Cuando un lado cae más rápido que el otro, se corre el riesgo de un tanque inclinado, lo que conduce a techos flotantes atados a la cascada o, en casos extremos, a una cascada completa.
• Distorsión del shell y estrés de la placa inferior:Si el soporte es desigual, esas placas inferiores se flexionan y se tensan. En última instancia, esto conduce a la fatiga, las soldaduras rasgadas y los fallos del suelo que son pesadillas para reparar una vez que el tanque esté en servicio.
• Costes de operación y reparación a largo plazo:Invertir en los tipos de fundación adecuados de los tanques al comienzo le ahorra los enormes costes de futuros jacking, nivelamiento de precisión o tratamiento especializado de asentamiento de la fundación de los tanques, que a menudo anidan el coste de construcción original.

Tipos principales de bases de tanques

La fundación del tanque Ring Wall

Para los tanques de más de 20 pies de diámetro o donde el informe del suelo sugiere la posibilidad de un ajuste diferencial, la base de la pared del anillo del tanque es la solución de la industria.

En lugar de apoyar todo el fondo del tanque, una pared de anillo de hormigón reforzado lleva la carga pesada de la carcasa del tanque y el techo. Actúa como una base continua colocada exactamente debajo del perímetro del tanque.

Este diseño permite que el peso del producto almacenado se distribuya uniformemente por toda la superficie del fondo del tanque, lo que reduce significativamente el riesgo de colocación del borde donde la cascada se encuentra con el suelo.

Sin embargo, una pared de anillo no es un componente del set-it-and-forget-it.A lo largo de la vida útil de la instalación, estas estructuras requieren mantenimiento, que puede incluir la reparación de las grietas y, en algunos casos, el relieve si el suelo subyacente no era tan previsible como se pensaba inicialmente.

Una fundación muy débil

Esta es a menudo la ruta preferida para los tanques más pequeños, típicamente aquellos con menos de 20 pies de diámetro, o para los tanques de almacenamiento de agua bolsillados donde una placa de hormigón sellada puede realmente servir como el fondo del tanque mismo.

Mientras que una placa ofrece una plataforma sólida, es importante comprender sus limitaciones en cuanto a la colocación. Como una fundación de suelo compacto, una placa plana estándar puede no proteger inherentemente contra la colocación de bordes bajo la carcasa del tanque pesado. El comportamiento estructural aquí es diferente de una pared de anillo. Si el subgrado es estable y proporciona un soporte uniforme, una placa funciona admirablemente. Pero si el suelo es sospechoso, la placa sólo es tan buena como lo que está debajo de ella.

Aunque las pequeñas grietas no son generalmente una preocupación estructural para el tanque en sí, las grietas irregulares causadas por la mala drenaje de aguas subterráneas o el soporte insuficiente del suelo pueden conducir a problemas en la carretera. En los casos en que la rigidez de las placas es absolutamente necesaria para conectar zonas de suelo más débiles, es necesaria una sección más gruesa y más fuertemente reforzada.

Fundamentos profundos

Cuando se trata de condiciones de suelo pobres, piense en los depósitos de sedimentos marinos, los suelos de turba suave o el barro subconsolidado, una fundación superficial está fuera de la mesa. Esto es donde las bases profundas, o pilas, entran en juego.

Hay dos conductores principales para ir con pilas. El primero es la mitigación de los asentamientos. En sitios con suelos comprimidos, las pilas pueden reducir drásticamente tanto el asentamiento total como el diferencial. El segundo es el rendimiento bajo carga. Para los grandes tanques de almacenamiento en lugares específicos como los terminales de combustible de pilas, las pilas también pueden ser diseñadas para manejar fuerzas de elevación significativas de eventos sísmicos o tablas de agua alta.

El diseño de una fundación de pared de anillo con soporte de pilas es complejo. En estos sistemas, la pared de anillo apoya la carcasa, mientras que las pilas/piers transfieren las cargas de la fundación a través de capas débiles a una capa de soporte competente. Es una solución costosa, pero en un sitio pobre, a menudo es la única manera de garantizar la estabilidad a largo plazo. Para suelos muy blandos, los sistemas de pilas o pilas-raft a menudo son la forma más fiable de controlar el asentamiento.

Criterios de ingeniería para la selección

Seleccionar los tipos correctos de fundación del tanque no es un juego de adivinación; es un proceso de combinar las propiedades mecánicas de la fundación con las realidades físicas del sitio.

Capacidad de carga del suelo y riesgo de asentamiento

Todo comienza con el suelo. Una investigación geotécnica exhaustiva determinará la capacidad de soporte del suelo y su propensidad a asentarse. El objetivo es prevenir el asentamiento diferencial, donde un lado del tanque se asenta más que el otro, ya que esto puede distorsionar la cascada y estirar las placas inferiores. Se establecen límites de asentamiento aceptables temprano, y la fundación está diseñada para garantizar que la presión del suelo debajo de la pared del anillo o de la placa no exceda la capacidad de soporte segura.

Tamaño del tanque y características de carga

No se puede diseñar una fundación sin saber exactamente lo que soportará. el diámetro del tanque y la altura dictan la carga hidrostática ejercida en la base. los tanques de gran diámetro crean concentraciones significativas de estrés angular en el perímetro, por lo que la fundación de la pared del anillo del tanque es tan efectiva; coloca el hormigón de alta resistencia exactamente donde esas tensiones son más altas.

Factores ambientales y de sitio

Finalmente, el medio ambiente escribe los requisitos finales. En las zonas sísmicas, la fundación debe ser diseñada para manejar las fuerzas convectivas e impulsivas del líquido deslizante dentro del tanque, como se describe en estándares como API 650. En climas más fríos, la profundidad de la elevación del hielo debe considerarse para evitar que el suelo eleve y distorsione el tanque. Y independientemente de la ubicación, el drenaje positivo lejos del perímetro de la fundación no es negociable para evitar que el agua suavice el subgrado y conduzca al asentamiento.

Problemas de asentamiento y depresión

Soluciones Tank Foundation Depresión

Cuando se detectan depresiones o vacíos menores, a menudo debajo del fondo del tanque mismo, el objetivo es restaurar el soporte.Una solución eficaz para la depresión de la base del tanque es llenar el vacío.

En un caso documentado que involucraba grandes tanques de petróleo, se usó una mezcla cuidadosamente formulada de cemento, cenizas de mosca y mezclas para llenar estos vacíos, reestableciendo eficazmente el contacto y trasladando la carga de vuelta al suelo.

Tratamiento de la fundación de tanques

Cuando el acondicionamiento progresa más allá de las tolerancias aceptables, puede ser necesario un tratamiento de acondicionamiento de la fundación del tanque dirigido.El acondicionamiento de presión puede mejorar las condiciones de soporte debajo de los vacíos localizados, mientras que las técnicas de soporte pueden restaurar el soporte de nivel debajo de las áreas críticas.

En casos más graves, se pueden introducir sistemas de reparación de pilas para transferir cargas a capas más profundas.El método adecuado depende del perfil del suelo, el tamaño del tanque y las restricciones operativas.

Las mejores prácticas de ingeniería de la Fundación Tank

El rendimiento exitoso en todos los tipos de fundaciones de tanques depende de la ejecución disciplinada de las mejores prácticas de ingeniería de fundaciones de tanques:

• Preparación adecuada subterránea

La excavación, la compactación y la clasificación deben alinearse con las recomendaciones geotécnicas.Las capas de drenaje gravel deben instalarse y compactarse para evitar la acumulación de humedad.

• Verificación de la capacidad

Las presiones del suelo debajo de las paredes de los anillos o de las placas deben comprobarse contra los valores permitidos.

• Controles sísmicos y del viento

Los controles de estabilidad bajo carga eólica y sísmica, incluidos los componentes impulsivos y convectivos, deben realizarse de conformidad con el apéndice E de la API 650.

• Drenaje detallado

La mala drenaje sigue siendo uno de los contribuyentes más comunes a la colonización a largo plazo y la erosión.

Conclusión: Un marco de decisión práctico

Al evaluar sus informes de suelo, definir sus requisitos específicos de carga y aplicar los estándares de ingeniería adecuados, ya sea API 650 o AWWA D-103, puede construir una base que resista la prueba del tiempo.