Каталог: Проектирование / Конструктивные решения / Исследование несущей способности ледостойких модульных трубобетонных блоков морских платформ Назад в оглавление

Опубликованные научно-технические статьи ООО "ЦЭиПСК"

Общее количество статей: 121

Исследование несущей способности ледостойких модульных трубобетонных блоков морских платформ

Уникальный номер статьи: 53; дата публикации: 12 июня 2016 г. 21:34

УДК 517.9:539.3

В.А. Шеховцов, д.т.н., П.Е. Товстик, д.ф.-м..н., Т.М. Товстик, к.ф.-м.н.,

А.С. Шеховцов, к.т.н.

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛЕДОСТОЙКИХ МОДУЛЬНЫХ ТРУБОБЕТОННЫХ ОПОРНЫХ БЛОКОВ МСП

Данная работа выполнена в составе комплексного научного исследования, посвященного разработке новых конструкций трубобетонных ледостойких опорных блоков глубоководных морских стационарных платформ (МСП) и методов их расчета при различных внешних статических и динамических воздействиях.

В конструкциях опорных блоков ледостойких трубобетонных МСП авторами предлагается применять типовые трубобетонные модули [1], использование которых позволяет компоновать опорные блоки с необходимой несущей способностью для различных глубин вплоть до 300 м. Конструкция типовой трубобетонной стойки – модуля представлена на рис. 1.

Рис. 1. Конструкция типовой трубобетонной стойки-модуля

В статье представлены некоторые результаты численного исследования несущей способности разработанных авторами трубобетонных конструкций опорных блоков МСП [2,3] при одновременном действии вертикальных и горизонтальных статически приложенных нагрузок.

Рассматривались два типа конструкций опорных блоков. Первый представляет собой одиночную типовую трубобетонную стойку – модуль (см. рис. 2), второй – систему из семи совместно работающих модулей (см. рис. 3).

Рис. 2.  МСП с опорным блоком в виде одиночной трубобетонной стойки кольцевого сечения

Рис. 3  МСП с опорным блоком в виде системы типовых трубобетонных колонн (модулей)

Целью выполненного исследования являлось определение максимальной величины горизонтальных и вертикальных статически приложенных воздействий на трубобетонные опорные блоки МСП с заданными характеристиками.

Математическая модель и алгоритм расчета исследуемых конструкций, используемые при выполнении численного эксперимента, изложены авторами в работе [3] и позволяют учитывать нелинейные проявления процесса деформирования при одновременном действии горизонтальных нагрузок от льда и течения, вертикальных нагрузок от собственного веса и веса верхнего строения. На основании данных работы [3] составлена программа ЭВМ, с помощью которой были получены приводимые в данной статье результаты.

На первом этапе были проведены численные исследования опорного блока в виде одиночной трубобетонной стойки со следующими характеристиками. Высота стойки , радиусы слоев . Удельный вес стали , удельный вес бетона . Модуль упругости стали , модуль упругости бетона . Фундамент и верхнее строение моделируются абсолютно твердыми телами. Принимается плоская форма деформирования опорного блока, действует гипотеза плоских сечений.

Результаты расчетов представлены в виде графиков. На рисунке 4 представлены графики зависимости несущей способности опорного блока в виде одиночной трубобетонной стойки при одновременном действии вертикальной Р (МН) и горизонтальной F (МН) нагрузок от поворотной жесткости основания.

Если вес верхнего строения равен 10 000 тонн, несущая способность типовой трубобетонной стойки – модуля по восприятию горизонтальной ледовой нагрузки составляет 800 тонн.

Рис. 4 Несущая способность конструкции при совместном действии вертикальной и горизонтальной ледовой нагрузок для различных поворотных жесткостей основания

На рисунке 5 представлены графики зависимости величины горизонтального смещения верхнего сечения опорного блока от величины горизонтальной ледовой нагрузки при постоянной величине вертикальной нагрузки в зависимости от поворотной жесткости основания  .(НМ/рад).

        

Рис. 5  Зависимость горизонтального смещения w от величины горизонтальной нагрузки F при постоянной вертикальной нагрузке Р=100 МН

Ориентировочная величина ледовой нагрузки в предполагаемых районах установки МСП при толщине льда 1,5 м составляет 15 000 тонн.

Для повышения несущей способности опорного блока предлагается применить составную конструкцию из семи типовых трубобетонных модулей.

Результаты расчета указанной конструкции представлены на рис. 6.

Рис. 6 Несущая способность составного опорного блока при совместном действии вертикальной и горизонтальной ледовой нагрузок для различных поворотных жесткостей основания

В результате расчетов установлено, что несущая способность составного блока из семи типовых трубобетонных стоек десятикратно превышает суммарную несущую способность модулей, что позволяет сделать вывод о целесообразности применения рассматриваемой конструкции  в условиях больших ледовых нагрузок, действующих в местах предполагаемой добычи углеводородов на шельфах северных морей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Шеховцов В.А., Товстик П.Е., Товстик Т.М., Шеховцов А.С. Строительный конструктивный элемент в виде трубобетонной полой стойки кольцевого сечения. Заявка на изобретение № 2012111179/03(016882) от 15.03.2012.
  2. Шеховцов В.А., Гусейнов И.Г. Несущая способность морских стационарных платформ: С.-Петерб. Гос. архитектурно-строит. ун-т.- СПб., 2003. - 350 с [17,5] Библиогр.: С. 329-344.- 1000 экз. – ISBN 5-9227-0014-6.

3. Товстик П.Е., Товстик Т.М., Шеховцов В.А., Шеховцов А.С. Морская стационарная платформа под действием ледовой нагрузки // Вестник СПбГУ-2012, Сер. 1, вып. 1.

Консультации технического отдела
+7-903-095-09-10 (Евгений)
Звоните в технический отдел в удобное для Вас время
gip@gip.su