Плавающие крыши-конструктивные решения и предъявляемые требования
В середине 20 века использовались однодечные плавающие крыши. Конструктивно-это кольцевой периферийный понтон, к которому приварена центральная часть. Сечение понтона трапециевидное. Кольцо понтона разделено на отсеки-короба. Каждый отсек снабжен смотровым отверстием для доступа внутрь. Для отвода талых и дождевых вод предусмотрен уклон к центру крыши.
Короба изготавливаются на заводах и поставляются на монтажную площадку в собранном виде. Центральная часть изготавливается либо полистовым методом, либо методом рулонирования.
Данная конструкция обладала рядом недостатков:
- центральная часть вспучивалась под воздействием накапливающихся паров хранимого продукта, что делало невозможным удаление осадков с поверхности крыши.
- центральная часть «дышала» под воздействием ветровой нагрузки. Колебания центральной части в итоге разрушали целостность сварных соединений.
Данные недочеты конструкции послужили причиной дальнейшей ее модернизации и в 1940 году разрабатывается новая модель плавающей крыши(использовали для резервуаров диаметром до 92м.). Ее центральная часть приваривалась к верхней кромке периферийного кольца. Тем самым повышалась жесткость конструкции и достигался уклон в сторону центра крыши. Центральная часть создавала его собственным весом.
Однако, увеличилось и количество паров, образующихся под центральной частью крыши и тем самым, увеличилось коррозионное воздействие на ее настил.
Двумя годами позднее была разработана конструкция однодечной плавающей крыши с радиальными ребрами жесткости. Ребра имели замкнутое коробчатое сечение и способствовали сбору осадков в центре крыши.
Еще позднее в 1946 году разрабатывается использующаяся и поныне двудечная плавающая крыша. Ее применяют для резервуаров диаметром до 122м. Конструкция крыши способна выдерживать значительные ветровые и снеговые нагрузки.
Состоит такая крыша из верхнего и нижнего настила, соединенных между собой перегородками. Эти перегородки делят пространство между настилами на герметичные отсеки, аналогичные периферийным коробам однодечной плавающей крыши. При этом воздух между настилами препятствует повышению температуры продукта под воздействием солнца, уменьшая тем самым потери от испарения. Конструкция крыши позволяет сделать необходимый уклон к ее центру и обеспечить скорейший отвод осадков, оберегая поверхность крыши от коррозии.
Из недостатков можно отметить большой вес и сложность монтажа.
Аналогом и возможной заменой двудечной может стать поплавковая плавающая крыша.
Состоит она из периферийного кольца коробов и равномерно распределенных по остальной поверхности настила поплавков. Жесткость конструкции обеспечивается кольцевым понтоном, поплавки увеличивают плавучесть конструкции и также усиливают ее жесткость.
Масса такой крыши в 2-4 раза меньше чем у аналогичной двудечной.
Для обеспечения скорейшего удаления осадков с поверхности плавающей крыши в ее конструкции должны быть предусмотрены: водозабор, водоспуск и водоотвод. Водозабор оснащается обратным клапаном для предотвращения попадания нефтепродуктов на поверхность крыши при нарушении целостности водоспуска .Выделяют водоспуски жесткой (стальные трубы на шарнирах) и гибкой(толстостенный рукав) конструкции.
Конструкция водоспусков постоянно совершенствуется и видоизменяется.
Из последних разработок хотелось бы отметить модель гибкого водоспуска, изготавливаемого с использованием гофрированного рукава из нержавеющей стали и «притягиваемого» к периферии резервуара при опускании крыши специальными тросами. Внедрение данной конструкции водоспуска позволяет сократить затраты на его эксплуатацию в 15-20 раз.
Следует отметить требования, предъявляемые в настоящий момент к плавающим крышам(ПК).
Расчетный вес снегового покрова на 1 кв.м поверхности однодечной крыши не должен превышать 2.4 Кпа. Двудечные крыши используются без ограничений.
ПК оснащаются опорами, позволяющими фиксировать крышу в нижнем монтажном (около 1.8м от дна резервуара) положении в обязательном порядке. Возможно комплектование ПК дополнительными опорами для фиксации в рабочем положении.
Доступ на ПК осуществляется посредством катучей лестницы, шарнирно закрепленной на стенке резервуара и роликами опирающейся на поверхность крыши. Такая лестница обязательно оснащается ограждениями с двух сторон, самовыравнивающимися ступенями и изготавливается таким образом, чтобы выдерживать вертикальную нагрузку не менее 5 кН
Для предотвращения вращения крыши конструкция оснащается направляющими в виде перфорированных труб.
Конструкция крыши в обязательном порядке включает в себя 1 смотровой и 1 монтажный люк.
Обязательно оснащение ПК системой водоспуска. Возможно дополнительное оснащение аварийными водоспусками ( непосредственно в хранимый продукт).
Однодечную ПК проектируют таким образом, чтобы она не теряла плавучести при разгерметизации центральной части и двух соседних коробов, двудечную , чтобы она сохраняла плавучесть при потере герметичности двух соседних коробов.
Для герметизации зазоров между стенкой резервуара и краем ПК, для направляющих и патрубков используются затворы.
Все элементы ПК заземляются и соединяются со стенкой резервуара.