Опора глубоководной платформы
1. ОПОРА ГЛУБОКОВОДНОЙ ПЛАТФОРМЫ, содержащая рабочую площадку , решетчатые несущие стойки из трубчатых элементов, объединенные раскосами в пространственную конструкцию, отличающаяся тем, что, с целью снижения металлоемкости , ось опоры, проходящая через центр масс рабочей площадки и центр тяжести нижнего сечения опоры, наклонена относительно вертикали, а грани опоры, параллельные вертикальной плоскости, содержащей ось, выполнены с раскосами, восходящими относительно грани, в направлении которой наклонена ось опоры, составлякщая с. направлением распространения максимальной волны угол о , равный Мг-Мч Ы arcctg 2(GpZp+G Zo) где М,М2 - расчетные моменты в основании опоры от. поперечной нагрузки по направлению луча волны и в обратном направлении со (Л ответственно , Ср,Сд - масса рабочей площадки и металлоконструкций опоры соответственноJ Zp,Z, - ординаты центров тяжести рабочей площадки и опоры соответственно. 2. Опора ПОП.1, отличающаяся тем, что элементы стоек вьтолнены из труб диаметром менее 0,8 м.
Ж
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
ИЧЕСНИХ
СПУБЛИН
А (19) (11) (51)4 Е 02 В 17 00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЪ|ТИЙ
М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3753129/29-15 (22) 21.06.84 (46) 23.11.85. Бюл. № 43 (71) Центральный ордена Трудового
Красного Знамени научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций им.Н.П.Мельникова (72) А.Г.Соколов, M.À.Ãóñåâ, С.С.Нефедов и К.В.Поляк (53) 624.157(088.8) (56) Патент C11IA ¹- 3729940, кл. Е 02 В 17/00, опублик. 1973.
Патент Франции № 2045258, кл. Е 02 В 17/00, опублик. 1971. (54)(57) 1. ОПОРА ГЛУБОКОВОДНОЙ
ПЛАТФОРМЫ, содержащая рабочую площадку, решетчатые несущие стойки из трубчатых элементов, объединенные раскосами в пространственную конструкцию, отличающаяся тем, что, с целью снижения металлоемкости, ось опоры, проходящая через центр масс рабочей площадки и центр тяжести нижнего сечения опоры, на.клонена относительно вертикали, а. грани опоры, параллельные вертикальной плоскости, содержащей ось, выполнены с раскосами, восходящими относительно грани, в направлении которой наклонена ось опоры, составляющая с направлением расиространения максимальной волны угол aC, равный
N2 М4
М =arcctg
2(а к +С,К,) где М1,М вЂ” расчетные моменты в основании опоры от.поперечной нагрузки по направлению луча волны и в обратном направлении соответственно, G,G0 — масса рабочей площадки и металлоконструкций опоры соответственно, Z,Z0 — ординаты центров тяжести рабочей площадки и опоры соответственно.
2. Опора по п.1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем,. что элементы стоек выполнены из труб диаметром менее
0 8 м.
1 11932
Изобретение относится к строительству морских сооружений и может быть использовано в опорах глубоководных платформ для морской добычи нефти и газа. 5
Цель изобретения — снижение меФ таллоемкости сооружения.
На фиг.1 показана опора, общий виду на фиг.2 — план опоры с ориентировкой по розе волнения; на фиг.3 — 1g расчетная схема сооружения, на фиг.4— схема зависимости направления и величины волновой нагрузки на сооружение от фазы волны, на фиг.5 — эпюры мо ментов на опору. 15
Предлагаемая опора глубоководной платформы представляет собой систему решетчатых стоек 1, объединенных в пространственную конструкцию распорками 2 и раскосами 3. На опору установлена рабочая площадка 4.
Предлагаемая глубоководная опора. работает следующим образом.
Каждая морская акватория характеризуется розой волнения, которая показывает направления распространения и высоты волн в данном месте. Рекомендуется ориентировать глубоководную опору по направлению распространения. (лучу) расчетной волны .для более рационального использования предлагаемой конструктивной формы с целью снижения расчетной нагрузки от волн. Нагрузка от,расчетной волны обладает свойством асимметрии. В гребне волны 35 направление скоростной составляющей волновой нагрузки совпадает с направлением распространения волны, а во впадине меняется на противоположное.
Волновая нагрузка с изменением фазы. Ю периодически меняет свою величину и направление. Существенным в данном случае является то, что в гребне вол" ны зона смачивания препятствия (опоры) значительно больше, чем во впади- 5 не. Учитывая экспоненциальный закон затухания волновой нагрузки с глубиной, можно сделать вывод, что при переходе от гребня к впадине следует исключить из рассмотрения участок 50 препятствия, где волновое воздействие наиболее интенсивно. Таким образом, за период действия волны нагрузка на препятствие проходит несимметричный цикл: воздействия в направле- 55 нии волны превалируют над таковыми в обратном направлении. Такое условие справедливо для всех сооружений, по30 перечный размер которых в приповерхностной зоне моря существенно меньше длины расчетной волны, которая составляет порядка 250 м.
Это касается только скоростной составляющей волновой нагрузки, а не инерционной. Последняя не обладает свойством асимметрии по фазе ° В связи с этим эффект от применения асимметрии компоновки определяется тем, насколько мала инерционная составляющая нагрузки. Соотношение между скоростной и инерционной составляющими зависит от диаметров конструктивных элементов, причем с увеличением диаметра инерционная составляющая, зависящая от его квадрата, быстро ввзрастает, превышает вклад скоростной и снижает,.тем самым, эффект асимметрии. Рациональной верхней границей для диаметров элементов является 0,8 м, выше которой эффект незначителен. В связи с этим стойки
1 приняты решетчатой конструкции,. выполненной из труб диаметром менее
0,8,м.
Снижения расчетных усилий в стойках 1 можно добиться использованием предварительного напряжения. Для этого необходимо обеспечить изгиб глубоководной.опоры, боковые грани которой сориентированы параллельно вертикально плоскости по лучу волны в направлении, обратном лучу.
Такой изгиб может быть достигнут при смещении центра масс рабочей площадки 4 относительно вертикали, проходящей через центр тяжести нижнего сечения опоры. При этом ось опоры приобретает наклон, оптимальный угол которого определяется зависимостью:
Mg-И
cC =arcctg -- — — -- ——
2(срк +с к ) где И,M — расчетные моменты в основании опоры от поперечной нагрузки, соответственно, по направлению луча волны и в обратном направлении;
G,,G - соответственно массы рабочей площадки и металлоконструкций опоры, Z,Z0 — соответственно ордннаты центров тяжести рабочей площадки и опоры.
3 11
На эпюрах моментов (фиг.5) на опору обозначены: M — при действии. волнового воздействия по лучу волны (Т) и в обратном направлении (ZZ);
М вЂ” от веса рабочей площадки, M>— суммарная эпюра моментов (М +М ).
При правильно выбранной величине предварительного изгиба от момента
M, определяемого углом оси опоры, с
M при воздействии волновой нагрузX
-.ки в расчетном и противоположном ему направлениях одинаковые. При этом величина расчетного момента в основании опоры существенно меньше..
Если изгибающий момент в основании опоры от поперечной нагрузки расчетного направления обозначить М, а от нагрузки противоположного направления М, тогда изгибающий момент от преднапряжения в основании опоры составляет М,=(М,-М ) 0,5.
Коэффициенты уменьшения расчетных усилий в стойках за счет преднапряжения определяется по формуле
hh,-(М,-Mz) ц,б (М, М ) 0,5
М,,) 4
Известно, что в силу асимметрии волновой нагрузки отношение М к М приблизительно равно 0,8, то Е
0,9, что означает снижение металлоемкости на стойки опоры на 10Х, Иэ-за принятой решетчатой конструкции изгибная жесткость стойки оказывается весьма значительной. Это позволяет в передней и задней, относительно расtO четного луча, гранях сооружения лик видировать элементы решетки и воспринимать поперечную силу от ветра или небольших возможных волн (фиг.1) в направлении, несовпадакнцем с лучом расчетной волны, за счет изгиба поясов. Это позволяет снизить волновую нагрузку и металлоемкость.
93230
20 Раскосы 3 в боковых гранях приняты восходящими относительно луча волны, благодаря чему полностью используется запас их прочности как на сжатие, так и на растяжение при изменении направления волновой нагруэки.
1193230 ир
Мб
w мя
ВНИИПИ Заказ 7237/30 Тираж 648 Подписное
Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4
