Главная Учебники - Разные СООРУЖЕНИЯ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВЫЕ МОРСКИЕ СТАЦИОНАРНЫЕ (Правила проектирования и строительства) - 2018 год
|
|
|
содержание .. 2 3 4 5 ..
)
- сейсмические нагрузки;
- нагрузки, возникающие при швартовке судов;
- нагрузки от посадки вертолета;
- и т.д.
9.1.4 Аварийные нагрузки
Аварийные нагрузки являются следствием следующих аварийных ситуаций:
- столкновения с судами;
- падения объектов;
- пожары;
- взрывы;
- и т.д.
9.2 Требования к определению нагрузок
9.2.1 Вес МНГС и переменные нагрузки
9.2.1.1 Собственный вес МНГС в сборе определяется при проектировании. Контроль весовых
характеристик МНГС необходимо осуществлять в соответствии с требованиями ГОСТ ИСО 19901-5
(проект).
9.2.1.2 Переменные нагрузки от воздействия внешней среды должны быть определены исходя
из требований СП 20.13330.2011, СП 38.13330.2012, ГОСТ ИСО 19902 (проект), ГОСТ ИСО 19903
(проект), ГОСТ Р ИСО 19904-1 (проект), ГОСТ Р ИСО 19906 (проект), «Правилам для ПБУ/МСП»
РМРС [16], ВСН
41.88
[40], ВСН
51.3.85
[41]. Выбор применимого нормативного документа
определяется в ходе подборки нормативно-правовой базы на стадии проектирования. Перечень
применимой нормативной документации в зависимости от типа МНГС представлен в Приложении А.
9.2.1.3 Повторяемость параметров воздействия экстремальных и аномальных значений
внешних нагрузок должна соответствовать требованиям проект ГОСТ Р ИСО 19901-1 (проект),
ГОСТ Р ИСО 19906 (проект) и СП 14.13330.2014.
9.2.1.4 Переменные функциональные нагрузки должны быть определены исходя из
требований ГОСТ ИСО 19901-3 (проект), «Правил для ПБУ/МСП» РМРС [16], ИКАО Приложение 14 к
конвенции о международной гражданской авиации. Аэродромы. том II Вертодромы [31]. Выбор
применимого нормативного документа определяется в ходе подборки нормативно-правовой базы на
стадии проектирования.
9.2.2 Волновые нагрузки
Наряду с использованием нормативных документов, перечисленных в
9.2.1.2 допускается
использовать для расчета волновых нагрузок программные комплексы, реализующие
апробированные методики расчетов.
Учитывая сложные формы опорных блоков МНГС рекомендуется проведение модельных
испытаний в волновом бассейне.
В случае проведения модельных испытаний значения волновых нагрузок для проектирования
МНГС принимаются на основе анализа данных модельных испытаний и величин нагрузок,
полученных расчетным путем.
Расчеты волновых нагрузок должны выполняться по детерминированной и вероятностной
моделям.
По детерминированной модели расчеты должны выполняться для вычисления волновых
нагрузок от экстремальных по высоте регулярных волн.
Вероятностные расчеты должны выполняться для определения волновых нагрузок от
нерегулярных волн по спектру, наиболее точно отражающему волновые условия площадки
эксплуатации сооружения.
В случае симметричного исполнения опорной части сооружения допускается выполнение
расчета с одного курсового угла, обеспечивающего потенциально максимальное
(наихудшее)
воздействие с учетом остальных технологических и конструктивных особенностей. Для выбора
наихудшего направления необходимо предоставление обоснования.
В случае сложной геометрической формы объекта для определения направления воздействия,
при котором усилия от волны могут быть максимальными, должны быть рассмотрены все
потенциально опасные курсовые углы набега волн.
9.2.3 Ветровые нагрузки
Повторяемость параметров ветрового воздействия и соответствующие им нагрузки должны
определяться в соответствии с 9.2.1.2 и 9.2.1.3.
33
)
9.2.4 Нагрузки от течения
Повторяемость параметров воздействия течений и соответствующие им нагрузки должны
определяться в соответствии с 9.2.1.2 и 9.2.1.3.
9.2.5 Ледовые нагрузки
9.2.5.1 Наряду с использованием нормативных документов, перечисленных в
9.2.1.2
допускается использовать для расчета ледовых нагрузок программные комплексы, реализующие
апробированные методики расчетов.
Учитывая сложные формы опорных блоков МНГС рекомендуется проведение модельных
испытаний в ледовом опытовом бассейне.
В случае проведения модельных испытаний значения ледовых нагрузок для проектирования
МНГС принимаются на основе анализа данных модельных испытаний и величин нагрузок,
полученных расчетным путем.
В случае симметричного исполнения опорной части сооружения допускается выполнение
расчета с одного курсового угла, обеспечивающего потенциально максимальное
(наихудшее)
воздействие с учетом остальных технологических и конструктивных особенностей. Для выбора
наихудшего направления необходимо предоставление обоснования.
В случае сложной геометрической формы объекта для определения направления воздействия,
при котором усилия от волны могут быть максимальными, должны быть рассмотрены все
потенциально опасные курсовые углы набега волн.
9.2.5.2 Локальные ледовые давления для расчета местной прочности конструктивных
элементов МНГС должны приниматься в соответствии с требованиями «Правил для ПБУ/МСП»
РМРС [16].
9.2.6 Нагрузки от обледенения и снеговые нагрузки
Удельная масса льда и снега должна определяться в соответствии с требованиями СП
20.13330.2011, «Правил для ПБУ/МСП» РМРС [16].
9.2.7 Сейсмические воздействия
Нагрузки от сейсмических воздействий должны определятся в соответствии с требованиями
СП 14.13330.2014 и ГОСТ Р 57123, ВСН 41.88 [40], ВСН 51.3.85 [41]. При этом должны приниматься
во внимание сейсмические воздействия двух уровней:
- ПЗ;
- МРЗ.
При сейсмическом воздействии уровня ПЗ допускается появление повреждений, не
нарушающих нормальную эксплуатацию МНГС;
При сейсмическом воздействии уровня МРЗ допускается появление повреждений, нарушающих
нормальную эксплуатацию МНГС. При этом должна обеспечиваться общая целостность конструкции,
исключающая разрушение сооружения, которое может повлечь за собой человеческие жертвы и
экологический ущерб.
9.2.8 Случайные (аварийные) нагрузки
Аварийные ситуации необходимо идентифицировать и оценить в рамках анализа рисков
согласно ГОСТ Р ИСО 54483, ГОСТ Р 51901.1, ГОСТ Р ИСО 17776 и Руководств Морского
гарантийного сюрвейера (по требованию Заказчика) по результатам которого в соответствии с ГОСТ
Р ИСО 19901-3 (проект) определяются нагрузки от аварийных ситуаций.
Ударные нагрузки на вертолетную площадку, возможные при падении вертолета, должны быть
определены согласно ИКАО Приложение 14 к конвенции о международной гражданской авиации.
Аэродромы. том II Вертодромы [31].
9.2.9 Нагрузки при сборке и установке
9.2.9.1 При выборе расчетных нагрузок для строительного периода должны быть приняты
наихудшие сочетания нагрузок во время проведения операций, предусмотренных технологией
постройки и применяемой оснасткой.
9.2.9.2 Нагрузки при перекатке (перемещение на трейлерах по заводу-изготовителю), погрузке
краном или надвижке на баржу, транспортировке модулей и сборочных единиц МНГС к точке
установки, при установке ОЧ на грунт, при монтаже ВС
(операции краном, float-over) должны
определяться в соответствии с «Правилами для ПБУ/МСП» РМРС [16], «Правилами классификации и
постройки морских судов» РМРС [18] с учетом «Правил разработки и проведения морских операций»
РМРС [17].
9.2.10 Нагрузки на палубные конструкции
34
)
Расчетная нагрузка на палубы ВС должна отражать наиболее неблагоприятную комбинацию
функциональных нагрузок, указанных в 9.1. В любом случае, она не должна приниматься меньше
величин, указанных в «Правилах для ПБУ/МСП» РМРС [16].
9.2.11 Нагрузки на водонепроницаемые переборки
Для обшивки и набора водонепроницаемых переборок балластных отсеков ОЧ, топливных и
иных танков ВС расчетный напор жидкости определяется, как указано в «Правилах для ПБУ/МСП»
РМРС [16] и «Правила классификации и постройки морских судов» РМРС [18].
9.2.12 Сочетания нагрузок
9.2.12.1 Сочетания нагрузок необходимо определять в зависимости от рассматриваемого
предельного состояния в соответствии с требованиями СП 58.13330.2012, «Правил для ПБУ/МСП»
РМРС [16], ГОСТ Р ИСО 19901-3 (проект), ГОСТ ИСО 19902 (проект), ГОСТ ИСО 19903, ГОСТ Р ИСО
19904 (проект) в зависимости от типа проектируемого МНГС. Выбор применимого нормативного
документа определяется в ходе подборки нормативно-правовой базы на стадии проектирования.
9.2.12.2 Должны быть рассмотрены возможные на практике наихудшие сочетания нагрузок,
при которых возможны наибольшие реакции в конструкциях МНГС.
9.2.12.3 Программное обеспечение, используемое для определения нагрузок, при
проектировании МНГС класс РМРС и под техническим наблюдением РМРС, должно быть одобрено
РМРС (иметь Свидетельство о типовом одобрении РМРС).
10 Проектирование опорной части и верхнего строения
10.1 Общие принципы проектирования
10.1.1 Область применения
Настоящий раздел стандарта распространяется на проектирование опорных частей и верхних
строений МНГС и содержит основные требования к исходным данным для проектирования,
конструкционным материалам, конструированию и расчетам прочности конструкций опорных частей и
расчетам устойчивости на грунте.
10.1.2 Общие положения
10.1.2.1 Габаритные размеры ОЧ должны определяться, исходя из:
- габаритов верхнего строения;
- необходимого размера вертикального клиренса;
- необходимых объемов хранения в ОЧ;
- величины объема плавучести для возможности его буксировки (при необходимости);
- условий взаимодействия с грунтом основания и величины необходимой несущей
способности;
- условий установки МНГС.
10.1.2.2 Габаритные размеры ВС должны определяться, исходя из:
- условий возможности изготовления на берегу и монтажа в море;
- состава и размещения оборудования комплексов и систем;
- требований по зональному размещению оборудования;
- требований безопасности, предъявляемых к технологическому оборудованию;
- необходимости размещения камер пуска-приема очистных устройств и снарядов-
дефектоскопов
(в случае транспортировки углеводородов от месторождения по морскому
трубопроводу);
- требований по размещению спасательных средств;
- и т.д.
10.1.2.3 Внутреннее пространство ОЧ корпусного типа должно быть разделено
водонепроницаемыми переборками на отсеки, обеспечивающими плавучесть ОЧ при буксировке от
места строительства к месту установки на месторождении и для обеспечения контролируемой
балластировки при установке на морское дно в соответствии с требованиями «Правил для ПБУ/МСП»
РМРС [16].
10.1.2.4 Для обеспечения надлежащего уровня безопасности МНГС при эксплуатации, при
проектировании корпусных конструкций ОЧ и ВС следует использовать концепцию предельных
состояний. Категории предельных состояний определены в ГОСТ Р 54483.
10.1.2.5 Общая методология проектирования ОЧ и ВС направлена на решение следующих
задач:
- установление расчетных режимов для проектируемого сооружения;
35
)
- определение расчетных нагрузок и их расчетных сочетаний, применительно к каждому
расчетному режиму;
- установление предельных состояний для каждого расчетного режима,
- выполнение расчетов прочности
(в т.ч. усталостных), несущей способности основания,
устойчивости системы МНГС - грунтовое основание, вертикальных и горизонтальных перемещений и
кренов МНГС, оценку условий установки МНГС и его подъема при ликвидации.
- подтверждению выполнения установленных критериев надежности.
10.1.3 Расчетные режимы
10.1.3.1 Безопасность МНГС должна быть обеспечена при следующих расчетных режимах:
- изготовление, выполнение транспортных и подъемных операций в процессе изготовления, в
том числе при выполнении операций на плаву, если таковые будут предусмотрены;
- накатка ОЧ и ВС на транспортно-монтажную баржу, транспортировка (буксировка), на точку
эксплуатации (от точки эксплуатации к месту утилизации);
- установка на точку эксплуатации;
- эксплуатация на месторождении;
- снятие с точки эксплуатации.
10.1.3.2 Под
режимом
«изготовление»
подразумевается
состояние
корпусных
металлоконструкций ОЧ и ВС в заводских условиях в процессе изготовления и выполнения
транспортных операций (подъем крупных секций и блоков, или их перекатка или транспортировка к
месту сборки на барже).
10.1.3.3 Под режимом
«транспортировка» подразумевается состояние, связанное с
перемещением ОЧ и ВС от места постройки к точке эксплуатации или отдельных элементов МНГС от
места постройки к месту сборки, а также от точки эксплуатации к месту утилизации.
10.1.3.4 Под режимом
«установка на точку эксплуатации» подразумевается состояние,
связанное с выполнением необходимых операций, в т.ч.: погружение ОЧ, удержание ОЧ на точке до
завершения операций по ее закреплению, принятие балласта, создание защитной бермы, установка и
забивка свай, закрепление свай в ОЧ.
10.1.3.5 К режиму «установка на точку эксплуатации» также относится операция по установке и
закреплению на ОЧ верхнего строения.
10.1.3.6 Под режимом «эксплуатация на месторождении» понимается состояние, в котором
обеспечивается выполнение МНГС функций в соответствии со своим назначением.
10.1.3.7 При этом на МНГС воздействуют внешние факторы и функциональные нагрузки.
10.1.3.8 Под режимом «снятие с точки эксплуатации» подразумевается состояние, связанное с
выполнением необходимых операций по демонтажу ВС обрезке свай МНГС со свайным
фундаментом, дебалластировке ОЧ, всплытию ОЧ и ее удержанию.
10.1.4 Предельные состояния
10.1.4.1 Условие непревышения предельного состояния регламентируется ГОСТ Р 54483.
Выполнение расчетов МНГС следует выполнять по методу предельных состояний, положения
которого обеспечивают безотказную работу сооружения с учетом изменчивости свойств материалов,
грунтов, нагрузок и воздействий, геометрических характеристик конструкций, условий их работы, а
также степени ответственности проектируемых объектов, определяемой материальным и
социальным ущербом при нарушении работоспособности.
Анализ предельных состояния МНГС, допускается выполнять, используя как методы
коэффициентов нагрузок и сопротивления (LRFD), так и методы допускаемых напряжений (ASD), с
учетом требований действующих нормативных документов.
В общем случае, условие непревышения предельного состояния выражается следующей
зависимостью:
Fd≤Rd/CSF
(10.1)
Fd - расчетное внешнее воздействие, определяемое в зависимости от предельного состояния и
расчетного режима;
CSF - коэффициент безопасности связанный со степенью ответственности за прочность и
надежность элемента конструкции или сооружения в целом. Коэффициент должен приниматься
согласно требований представленных ниже стандартов на проектирование МНГС соответствующего
типа, но не менее значения коэффициента надежности по ответственности, указанного в
Федеральном законе от
30.12.2009 г.
№ 384-ФЗ [6] для сооружений повышенного уровня
ответственности;
Rd - расчетное значение обобщенной несущей способности, определяемое по формуле Rd≤Rk/γk;
36
)
Rk - расчетное предельное сопротивление рассматриваемого материала (металл, грунт, бетон и
т.д.), принимаемое согласно требований представленных ниже стандартов на проектирование МНГС
соответствующего типа;
γk - коэффициент надежности по материалу, принимаемый согласно требований
представленных ниже стандартов на проектирование соответствующего типа МНГС.
10.1.4.2 При проектировании должны быть рассмотрены четыре категории предельных
состояний для МНГС в соответствии с требованиями ГОСТ Р 54483:
а) первая категория предельных состояний ULS (предельное состояние по критериям несущей
способности) включает:
- потеря несущей способности грунтового основания;
- потеря несущей способности основных несущих конструкций МНГС;
- потеря устойчивости МНГС по схемам плоского, смешанного и глубинного сдвигов;
- опрокидывание МНГС.
Критерии данного предельного состояния и повторяемость параметров воздействия
экстремальных значений внешних нагрузок необходимо принимать в соответствии с требованиями
СП 58.13330.2012, ГОСТ Р ИСО 19901-3 (проект), ГОСТ ИСО 19902 (проект), ГОСТ Р ИСО 19903:2006
(проект), «Правил для ПБУ/МСП» РМРС [16] в зависимости от рассматриваемого типа сооружения.
Выбор применимого нормативного документа определяется в ходе подборки нормативно-правовой
базы на стадии проектирования. Перечень применимой нормативной документации в зависимости от
типа МНГС представлен в Приложении А.
В качестве внешних воздействий должны быть рассмотрены экстремальные нагрузки
окружающей среды, в т.ч. сейсмические нагрузки уровня ПЗ и функциональные нагрузки.
Повторяемость внешних нагрузок для данного предельного состояния принимается, как
правило, один раз в 100 лет;
б) вторая категория предельных состояний SLS
(предельное состояние по критериям
пригодности к нормальной эксплуатации) включает:
- деформации и перемещения, которые нарушают работу конструктивных элементов и
оборудования;
- избыточную вибрацию, создающую дискомфорт для персонала или влияющую на
конструктивные элементы и оборудование (особенно в случаях возникновения резонанса);
- нарушение местной прочности,
(включая образование и раскрытие трещин), прочности
отдельных элементов, снижающей долговечность конструктивных элементов и влияющей на
использование оборудования.
Критерии данного предельного состояния, виды и повторяемость параметров воздействия
экстремальных значений внешних нагрузок соответствуют представленным для первой категории
предельных состояний;
в) третья категория предельных состояний FLS (предельное состояние по критерию усталостной
прочности). Данное предельное состояние соответствует критерию разрушения при действии
циклических нагрузок.
Критерии данного предельного состояния и повторяемость параметров воздействия
экстремальных значений внешних нагрузок необходимо принимать в соответствии с требованиями
ГОСТ Р ИСО 19901-3
(проект), ГОСТ ИСО
19902
(проект), ГОСТ Р ИСО
19903
(проект),
СП 16.13330.2011 и «Правил для ПБУ/МСП» РМРС [16] в зависимости от рассматриваемого типа
сооружения. Выбор применимого нормативного документа определяется в ходе подборки
нормативно-правовой базы на стадии проектирования.
В качестве внешних воздействий должны быть рассмотрены циклические нагрузки,
создаваемые ветром, волнами, течением, льдом и вибрацией механизмов.
Период повторяемости внешних нагрузок для данного предельного состояния принимается
исходя из предположения наступления максимального усталостного воздействия, но его значение не
должно превышать срок службы МНГС;
г) четвертая категория предельных состояний ALS
(предельное состояние по критериям
аномальных воздействий и аварийных ситуаций). Данное предельное состояние допускает появление
повреждений, нарушающих нормальную эксплуатацию МНГС. При этом должна обеспечиваться
общая целостность конструкции, исключающая разрушение сооружения.
Критерии данного предельного состояния и повторяемость параметров воздействия
экстремальных значений внешних нагрузок необходимо принимать в соответствии с требованиями
ГОСТ Р ИСО 19901-3 (проект), ГОСТ ИСО 19902 (проект), ГОСТ Р ИСО 19903 (проект) в зависимости
37
)
от рассматриваемого типа сооружения. Выбор применимого нормативного документа определяется в
ходе подборки нормативно-правовой базы на стадии проектирования.
В качестве внешних воздействий должны быть рассмотрены следующие:
- нагрузки окружающей среды, в т.ч. сейсмические нагрузки уровня МРЗ;
- нагрузки от падения вертолета и/или других объектов;
- столкновения с судами;
- пожары;
- взрывы;
- и т.д.
10.2 Правила выбора строительных материалов
10.2.1 Требования к конструкционным сталям
10.2.1.1 Материалы для конструкций МНГС должны удовлетворять требованиям «Правил для
ПБУ/МСП» РМРС [16], СП 16.13330.2011, ВСН 41.88 [40], ВСН 51.3.85 [41]. Применение материалов,
отличающихся по химическому составу, механическим свойствам, состоянию поставки или методу
изготовления от указанных в
«Правилах для ПБУ/МСП» РМРС
[16], является предметом
специального рассмотрения РМРС.
10.2.2 Для изготовления конструкций МНГС должна применяться сталь, удовлетворяющая
требованиям «Правил для ПБУ/МСП» РМРС [16] и СП 16.13330.2011.
Специальные и основные конструктивные элементы, подвергающиеся значительным нагрузкам
в направлении толщины проката, должны изготавливаться из зет-стали в соответствии с
требованиями «Правил классификации и постройки морских судов» [18] РМРС и «Правил для
ПБУ/МСП» РМРС [16].
10.2.3 Категории стали для конкретного конструктивного элемента должны назначаться в
зависимости от степени ответственности, толщины проката, уровня напряженности и расчетной
температуры конструкции с учетом коррозионно-эрозионного износа конструкций.
Для обоснования принятых категорий стали и марок материалов на этапе разработки проектной
документации должен быть выполнен расчет «Выбор марки материала».
10.2.4 Специальное внимание должно быть уделено зоне наружной обшивки, испытывающей
непосредственный контакт с движущимся льдом. Постоянная подвижка льда будет служить причиной
его повышенного коррозионно-эрозионного износа. Кроме того, появляющаяся при этом развитая
шероховатость наружной обшивки увеличивает адгезию льда с обшивкой, что способствует
скоплению льда у МНГС и увеличению глобальных нагрузок, изменению характера разрушения льда
с преобладанием разрушения от сжатия. Все эти факторы, особенно уменьшение толщины обшивки,
должны быть приняты во внимание при проектировании ОЧ МНГС.
10.2.4.1 Расчетная температура конструкции
При выборе материала расчетная температура конструкций, постоянно или периодически
соприкасающихся с атмосферой определяется исходя из минимальной расчетной температуры
воздуха ТА, в соответствии с требованиями «Правил классификации и постройки морских судов» [18],
«Правил для ПБУ/МСП» РМРС [16] и СП 16.13330.2011.
Минимальная расчетная температура окружающего воздуха принимается равной самой низкой
среднесуточной температуре для района предполагаемой эксплуатации МНГС, полученной на
основании метеорологических данных за
10 лет, если не оговорено иначе. При отсутствии
метеорологических данных
- по температуре наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98,
определенной согласно СП 131.13330.2012.
Выбор конструкционных материалов, при обоснованном требовании Заказчика, возможно
осуществлять исходя из абсолютного минимума температуры окружающего воздуха на точке
строительства.
Минимальная расчетная температура элементов конструкции ОЧ МНГС, постоянно
находящихся в подводном положении должна приниматься в соответствии с требований «Правил для
ПБУ/МСП» РМРС [16].
10.2.5 Требования к конструкционным бетонам
10.2.5.1 Материалы, применяемые для изготовления ОЧ МНГС, должны удовлетворять
требованиям СП 41.13330.2012, СП 63.13330.2012, а при проектировании МНГС на РМРС и под
техническим наблюдением РМРС - также и Правилам постройки корпусов морских судов и плавучих
сооружений с применением железобетона РМРС.
38
)
10.2.5.2 Для железобетонных конструкций ОЧ МНГС надлежит предусматривать
конструкционные бетоны:
- тяжелый естественного отверждения или подвергнутый тепловой обработке при атмосферном
давлении средней плотности от 2300 до 2500кг/м3 включительно;
- легкий средней плотности свыше 1800 кг/м3 на плотном мелком заполнителе;
- мелкозернистый естественного твердения или подвергнутый тепловой обработке при
атмосферном давлении на песке с модулем крупности свыше 2,0;
- специальный бетон - напрягающий.
10.2.5.3 Бетон должен иметь требуемую прочность, водонепроницаемость, морозостойкость,
химическую стойкость к данной агрессивной водной среде. Защитный слой бетона должен надежно
предохранять арматуру от коррозии без устройства защитных покрытий.
10.2.5.4 Для обеспечения необходимой надежности и долговечности ОЧ МНГС,
изготавливаемых с применением железобетона, необходимо использовать бетоны соответствующих
классов по прочности и марок по водонепроницаемости и морозостойкости, особенно в зонах
переменного уровня воды и воздействия плавучего льда. Для зоны непосредственного воздействия
льда рекомендуется применять сталебетонные и комплексные конструкции.
10.2.5.5 При проектировании конструкций ОЧ МНГС следует устанавливать следующие
основные показатели качества бетона:
Классы по прочности:
- на сжатие;
- на осевое растяжение;
Марки:
- по водонепроницаемости;
- по морозостойкости;
- по средней плотности;
- по самонапряжению.
10.2.5.6 Для конструкций ОЧ МНГС, находящихся в тяжелых условиях эксплуатации, марка
бетона по морозостойкости должна обосновываться и назначаться в каждом отдельном случае особо
на основе анализа конкретных условий эксплуатации сооружения и результатов специальных
исследований.
10.2.5.7 Для конструкций ОЧ МНГС не допускается применение мелкозернистого бетона.
10.2.5.8 Для замоноличивания стыков следует применять бетоны с параметрами не ниже
принятых для основных конструкций.
10.2.5.9 Изготовление железобетонных конструкций ОЧ МНГС должно производиться из
бетона на сульфатостойком портландцементе, пластифицированном сульфатостойком
портландцементе или гидрофобном сульфатостойком портландцементе марки не ниже
400.
Применение смеси различных цементов, а также цемента, не имеющего паспорта завода поставщика,
не допускается.
10.2.5.10 Для армирования железобетонных конструкций должны применяться горячекатаные
стержни арматуры, отвечающие требованиям СП 41.13330.2012, СП
63.13330.2012, а при
проектировании МНГС на класс РМРС и под техническим наблюдением РМРС - также и Правилам
постройки корпусов морских судов и плавучих сооружений с применением железобетона РМРС.
10.2.5.11 Материалы железобетонных ОЧ МНГС должны удовлетворять требованиям СП
70.13330.2011, ВСН 41.88 [40], а при проектировании МНГС на класс РМРС и под техническим
наблюдением РМРС - также и Правилам постройки корпусов морских судов и плавучих сооружений с
применением железобетона РМРС.
10.2.5.12 При проектировании сталебетонных и комплексных конструкций используется
обычный тяжелый бетон классов по прочности, указанных в СП 41.13330.2012, а при проектировании
МНГС на класс РМРС и под техническим наблюдением РМРС - также и в Правилах постройки
корпусов морских судов и плавучих сооружений с применением железобетона РМРС.
10.2.5.13 Арматура железобетонных, сталебетонных и комплексных конструкций должна
соответствовать требованиям СП 41.13330.2012, а при проектировании МНГС на класс РМРС и под
техническим наблюдением РМРС - также и Правил постройки корпусов морских судов и плавучих
сооружений с применением железобетона РМРС.
10.3 Правила проектирования конструкций
10.3.1 Основные принципы проектирования
Проектирование конструкций должно выполняться, исходя из обеспечения:
39
)
- работоспособности и долговечности сооружения в течение заданного срока службы при
выбранных марках материалов;
- технологичности и экономической целесообразности, в том числе проведения максимально
возможного объема сборочно-сварочных и монтажных работ в заводских условиях;
- максимальной степени унификации технических решений, гарантирующих высокий уровень
качества и оптимальную трудоемкость изготовления корпусных конструкций;
- полного или частичного демонтажа сооружения после завершения эксплуатации сооружения.
При этом необходимо:
- выбирать оптимальные по критерию «масса - стоимость» конструктивные схемы сооружений и
отдельных узлов;
- применять экономичные типы профильного проката и оптимальные толщины листов.
Рекомендуется применение толщин листового и профильного проката толщиной £ 30 мм, для
которых при выбранных марках материалов не требуется специальных технологических процессов
сварки и термообработки конструкций после сварки, не предъявляются повышенные требования к
расходным сварочным материалам, объемам и методам контроля. Такой подход заметно снижает
влияние человеческого фактора на качество сварных конструкций, а также уменьшает стоимость их
изготовления и материала;
- применять конструкции, обеспечивающие наименьшую трудоемкость их изготовления,
транспортирования и монтажа;
- применять, как правило, унифицированные типовые или стандартные конструкции;
- предусматривать применение прогрессивных типов автоматической и полуавтоматической
сварки;
- принимать конструктивные схемы, обеспечивающие, при прочих равных условиях, прочность,
устойчивость и пространственную неизменяемость сооружения в целом, а также их отдельных
элементов при строительстве, транспортировке и монтаже без установки дополнительных
подкреплений;
- использовать конструкции, силовая схема которых в максимальной степени реализует
принцип
«симметричная нагрузка
- симметричная конструкция», особенно для экстремальных
нагрузок, вызванных воздействием внешней среды (ветер, волнение, лед, сейсмика), которые могут
действовать от любого из 360 градусов горизонта;
- использовать принцип резервирования функций, что обеспечивает перераспределение
нагрузок между конструкциями при повреждении некоторых из них. Наиболее полно реализуется в
традиционных плоскостных корпусных конструкциях, благодаря их многократной статической
неопределимости;
- применять железобетонные конструкции при изготовлении ОЧ МНГС исходя из условий
технико-экономической целесообразности их использования в конкретных условиях; При этом
предусматривать решения, направленные на снижение материалоемкости, энергоемкости,
трудоемкости и стоимости их изготовления;
- принимать конструктивные схемы ОЧ МНГС с использованием железобетона,
обеспечивающие необходимую прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость
сооружения в целом, а также отдельных конструкций на всех стадиях изготовления, транспортировки,
установки в море и эксплуатации;
- предусматривать в конструкторской документации обязательное выполнение требований
нормативных документов к производству сборочно-сварочных и монтажных работ, в частности, к
допускам на отклонения от размеров и формы;
- использовать при разработке конструкций МНГС максимальную степень унификации
проектных решений, предусматривающих индустриализацию процессов изготовления, монтажа и
установки сооружения и его частей;
- обеспечивать рациональное расположение, удобство выполнения монтажных стыков,
сопряжений и т.п. при изготовлении и сборке конструкций с одновременным обеспечением
надлежащего качества;
10.3.2 При разработке проектной документации необходимо принять во внимание следующее:
- конструктивные особенности СМЕ ОЧ и ВС;
- производственные условия заводов-строителей МНГС;
- ограничения при транспортировке СМЕ ОЧ и ВС по внутренним водным путям РФ от завода-
строителя к месту заводской сборки;
- обеспечение технологичности монтажа и закрепления ВС на ОЧ.
40
)
Необходимость транспортировки СМЕ ОЧ и ВС по внутренним водным путям РФ, а также
выполнение грузоподъемных операций может потребовать введение ограничений по следующим
массогабаритным характеристикам: по длине, ширине, высоте, массе.
10.3.3 Устройства, оборудование и снабжение, остойчивость, деление на отсеки,
противопожарная защита, механические установки, системы и трубопроводы, котлы, теплообменные
аппараты и сосуды под давлением, электрическое оборудование, спасательные и сигнальные
средства, радиооборудование и навигационное оборудование, грузоподъемные устройства,
противопожарная защита и т.п. должны удовлетворять всем применимым к ним требованиям
настоящего СП, действующих ГОСТ и правил РМРС.
10.3.4 Величину коррозионного износа конструкций следует назначать в соответствии с
указаниями «Правил для ПБУ/МСП» РМРС [16], подразделяя конструктивные элементы по району
расположения, функциональному назначению, степени нагруженности и ремонтопригодности с
учетом эффективности антикоррозионной защиты. Для конструкций, подвергающихся интенсивному
воздействию льда, следует дополнительно учитывать величину износа в результате истирания в
соответствии с требованиями «Правил классификации и постройки морских судов» РМРС [18].
10.3.5 Изменение сечения конструкции и прочности ее элементов по длине и высоте должно
осуществляться плавно, исключая зоны концентрации напряжений.
10.3.6 Толщины наружной обшивки и палубы рекомендуется увеличивать в районе перехода
корпуса ОЧ МНГС от бортов к днищу, палубного стрингера, ледового пояса, а также в районе
установки механизмов, устройств и оборудования.
10.3.7 Размеры элементов корпуса железобетонных МНГС и их армирование должны
определяться расчетным путем, исходя из условий обеспечения их прочности и трещиностойкости
либо ограничения раскрытия трещин в конструкциях, в которых образование трещин в бетоне
допускается.
Армирование железобетонных, сталебетонных и комплексных конструкций, а так же устройство
анкеров и закладных деталей должно выполняться в соответствии с требованиями СП 41.13330.2012,
СП 63.13330.2012, а при проектировании МНГС на класс РМРС и под техническим наблюдением
РМРС - также и Правилам постройки корпусов морских судов и плавучих сооружений с применением
железобетона РМРС.
Элементы корпуса железобетонных МНГС, подвергающиеся интенсивному местному
истиранию, ударам, навалам, например, обшивка в районе действия льда, должны защищаться в
соответствии с требованиями СП 41.13330.2012, а при проектировании МНГС на класс РМРС и под
техническим наблюдением РМРС - также и Правил постройки корпусов морских судов и плавучих
сооружений с применением железобетона РМРС.
Толщина защитного слоя бетона для рабочей стержневой арматуры наружных поверхностей
элементов корпуса ОЧ МНГС должна быть не менее 60 мм, для распределительной арматуры не
менее 40 мм. Для интенсивно истираемых участков - не менее 60 мм и не менее двух диаметров
стрежней рабочей и распределительной арматуры. Для внутренних элементов корпуса, не
подвергающихся воздействию агрессивных факторов - не менее 30 мм для рабочей арматуры и 20
мм для распределительной арматуры.
10.3.8 Узлы соединений конструктивных элементов
Конструкция узлов соединений основных несущих конструкций ОЧ и ВС должна удовлетворять
следующим критериям, определяющим эксплуатационные качества проектируемого сооружения:
- критерию предельной прочности и несущей способности корпусного узла, составляющих
элементов и сварных швов, образующих конструктивный узел;
- критерию усталостной долговечности основных корпусных узлов и их отдельных соединений;
- критерию сопротивления образованию и распространению трещин в материале конструкции;
- критерию конструктивной достаточности совокупности прочностных свойств в течение
заданного периода эксплуатации узла или сооружения в целом.
Наиболее многочисленную группу составляют типовые, широко распространенные как в
традиционном судостроении, так и при создании объектов освоения шельфа, узлы соединения,
включая кничные соединения балок набора, бракетные соединения, стыковочные узлы различных
видов, работающие в сопоставимых условиях нагружения.
При разработке узлов этой группы допускается применять рекомендации по конструированию,
приведенные в судостроительных отраслевых альбомах типовых конструкций, а также в «Правилах
классификации и постройки морских судов» РМРС [18] применительно к обычным конструкциям и для
конструкций ледовых подкреплений.
41
)
В случаях, когда условия работы конструктивных элементов ОЧ и ВС не соответствуют
условиям, для которых отработаны типовые узлы, должен быть выполнен тщательный анализ
фактических условий работы рассматриваемого узла в составе проектируемой конструкции.
При этом следует учесть необходимые изменения формы элементов узла и условия его
нагружения (характер нагрузок и способ их приложения).
Особое внимание должно быть уделено узлам значительно нагруженных конструкций, узлам в
зонах концентрации напряжений, а также узлам, трудно доступным для осмотра и проведения
ремонта, или вообще неремонтопригодным. Целесообразно отдавать предпочтение:
- конструктивным узлам с минимальным объемом сварных швов в ограниченном пространстве
для уменьшения сварочных деформаций и температурных напряжений;
- конструктивным узлам с минимальным количеством «горячих точек», требующих специальной
проверки усталостной прочности.
Для подтверждения принятых конструктивных решений при отработке сложных узлов основных
и специальных конструкций должны быть выполнены соответствующие расчеты прочности, в том
числе, и с использованием метода конечных элементов. Степень детализации КЭ модели должна
обеспечивать получение результата, с должной степенью достоверности отображающего реальное
напряженно-деформированное состояние конструкции при принятых расчетных нагрузках.
Требования к расчетным моделям, базирующимся на МКЭ, представлены в «Правилах для
ПБУ/МСП» РМРС [16].
В случае необходимости типовой узел должен быть улучшен за счет:
- изменения состава элементов;
- изменения геометрии элементов;
- замены материала элементов узла на материал с повышенными показателями механических
свойств;
- конструктивного резервирования (при наличии достаточного обоснования).
10.3.9 Правила выполнения расчетов прочности конструкций
Расчетная схема должна соответствовать рассматриваемой конструкции по топологии
элементов, размерам, геометрическим характеристикам поперечных сечений и условиям
закреплений. При этом расчетная схема должна учитывать совместную работу конструкций системы
«ВС - ОЧ - свайное основание», т.е. элементы конструкций ОБ должны быть рассчитаны на действие
внешних нагрузок с учетом усилий взаимодействия, действующих на ОЧ в зонах передачи усилий от
ВС и свай.
Исследование напряженно-деформированного состояния конструкции МНГС в целом и
отдельных его частей рекомендуется выполнять на основе единой расчетной схемы - конечно-
элементной модели, реализованной в признанных
(сертифицированных) пакетах прикладных
программ.
При изучении напряженного состояния в местах концентрации напряжений рекомендуется, для
получения наиболее достоверных результатов, применять КЭ модель с более мелкой элементной
сеткой.
10.3.10 Требования к расчету сейсмостойкости
Прочность и устойчивость МНГС при сейсмическом воздействии должна обеспечиваться в
соответствии с требованиями СП 14.13330.2014, ГОСТ Р 57123, а также специальных документов,
учитывающих особенности рассматриваемых конструкций МНГС.
Сейсмостойкость обеспечивается: выбором благоприятной в сейсмическом отношении
площадки строительства, конструктивно-планировочной схемы и материалов, применением
специальных конструктивных мероприятий, соответствующим расчетом конструкций, качественным
выполнением строительно-монтажных работ. При проектировании конструкций следует учитывать,
что сейсмические силы могут иметь любое направление в пространстве, в том числе горизонтальное
и вертикальное.
В расчетах сейсмостойкости МНГС должны быть учтены следующие сейсмические нагрузки:
- распределенные по объему МНГС и его основанию инерционные силы, возникающие при
сейсмических сотрясениях сооружения;
- распределенное по поверхности соприкосновения МНГС с водой гидродинамическое
давление на сооружение, вызванное инерционным влиянием колеблющейся вместе с сооружением
части жидкости;
- гидродинамическое давление, вызванное возникающими при землетрясении волнами цунами.
Расчет МНГС на сейсмические воздействия следует проводить для уровней ПЗ и МРЗ методами
динамической теории сейсмостойкости (ДТ).
42
)
МНГС должно воспринимать проектное землетрясение без угрозы для людей и с сохранением
собственной ремонтопригодности. При этом допускаются остаточные смещения, деформации,
напряжения, трещины и иные повреждения, не нарушающие нормальную эксплуатацию.
МНГС должно обладать способностью воспринимать максимальное расчетное землетрясение
без угрозы полного собственного разрушения. При этом допускаются любые повреждения,
нарушающие нормальную эксплуатацию сооружения.
Расчеты сооружений по ДТ на ПЗ выполняются с применением линейно-временного
динамического анализа, при котором материалы сооружения и грунты основания принимаются
линейно-упругими, а геометрическая и конструктивная нелинейность в поведении системы
«основания-сооружение» отсутствует.
Расчеты сооружений по ДТ на МРЗ выполняются с использованием любых способов временного
динамического анализа
(как правило, нелинейных, основанных на методе пошагового
интегрирования)
Расчеты сооружений по ДТ на МРЗ с применением линейного динамического анализа
выполняются аналогично расчетам сооружений по ДТ на ПЗ.
При определении величины сейсмического воздействия на МНГС учитываются статические
нагрузки и присоединенные массы воды.
Расчет МНГС на сейсмические воздействия выполняется для различных ортогональных
направлений этих воздействий.
Повторяемость сейсмического воздействия должна определяться как наибольшее значение
повторяемости в соответствии с СП 14.13330.2014 и ГОСТ Р 57123.
11 Требования к проектированию фундаментов
11.1 Требования к расчету свайных фундаментов
11.1.1 Расчет свайных фундаментов ОЧ необходимо выполнять в соответствии с требованиями
ГОСТ ИСО 19902 (проект), ГОСТ Р ИСО 19901-4 (проект), СП 50-102-2010 (СП 24.13330.2011), ВСН
41.88 [40], ВСН 51.3.85 [41], API RP 2А-WSD [90].
11.1.2 Выбор применимого нормативного документа определяется в ходе подборки
нормативно-правовой базы на стадии проектирования. Перечень применимой нормативной
документации в зависимости от типа МНГС представлен в Приложении А.
Для расчета свайных конструкций фундаментов ледостойких МНГС могут также использоваться:
- методы, основанные на применении теории линейно-деформируемой среды
(теории
упругости), для расчета деформаций;
- методы, основанные на применении теории предельного равновесия или эмпирических
соотношений, предназначенные для расчета несущей способности;
- методы, использующие контактные нелинейные модели (в том числе коэффициента постели)
для расчета как деформаций, так и несущей способности.
Учитывая основную особенность работы свайных оснований МНГС, допускающих в процессе
эксплуатации существенные смещения, предпочтение следует отдавать методам, позволяющим
вести расчет во всем диапазоне действующих нагрузок и использующим модели нелинейного отпора
грунта.
11.1.3 В тех случаях, когда ОЧ МНГС представляет собой сложную пространственную
конструкцию, необходимо вести совместный расчет системы «опорная часть - свайный фундамент -
грунтовое основание». Этот расчет может быть результативно реализован на базе существующих
программных комплексов, в совокупности с программой расчета свайных фундаментов на совместное
действие комбинированных нагрузок.
11.1.4 При проектировании свайных оснований должны быть предусмотрены:
- расчеты по предельному состоянию по критериям несущей способности (проверяется несущая
способность свай по материалу (прочность) и грунтам основания от экстремальных воздействий);
- расчеты по предельному состоянию по критериям пригодности к нормальной эксплуатации
(проверяются горизонтальные перемещения и осадки свайного основания от экстремальных
воздействий);
- подтверждение усталостной прочности от действия циклических нагрузок в узлах свайного
крепления (при необходимости);
43
содержание .. 2 3 4 5 ..
|
|