Опора глубоководной платформы

(51)4 Е 02 В 17 00 ТОР СНОМ ЕТ ВУ грани опоры, параллной плоскости, сод ельные вертикальржащей ось, вывосходящими отнаправлении коопоры, составем расиространелны угол М рав лнены с раскосами осительно грани, в орой наклонена ось яющая с направлени ия максимальной во гссйЕ --2(6в опопе где М е момен опоры о асче ован Опо я выполне 0,8 м. ЖСОЮЗ СОВЕТСНИХИЧЕСНИХСПУБЛИНГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЪТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН(71) Центральный ордена ТрудовогоКрасного Знамени научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкцийим.Н.П.Мельникова(54)(57) 1. ОПОРА ГЛУБОКОВОДНОЙПЛАТФОРМЫ, содержащая рабочую площадку, решетчатые несущие стойкииз трубчатых элементов, объединенные раскосами в пространственнуюконструкцию, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью снижения металлоемкости,ось опоры, проходящая черезцентр масс рабочей площадки и центртяжести нижнего сечения опоры, наклонена относительно вертикали, а. речнои нагрузки по направлению луча волны и вобратном направлении соответственно, 0 - масса рабочей площадки и металлоконструкций опоры соответственно, 0 - ординаты центров тяжестирабочей площадки и опоры соответственно.ра по п.1, о т л и ч а ю - я тем,. что элементы стоек ы из труб диаметром менее1 11932Изобретение относится к строительству морских сооружений и может быть использовано в опорах глубоководных платформ для морской добычи нефти и газа. 5Цель изобретения - снижение меФталлоемкости сооружения.На фиг.1 показана опора, общий виду на фиг.2 - план опоры с ориентировкой по розе волнения; на фиг.3 - 1 О 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. 15Предлагаемая опора глубоководной платформы представляет собой систему решетчатых стоек 1, объединенных в пространственную конструкцию распорками 2 и раскосами 3. На опору уста О новлена 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 ра- Зо ционального 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. 40 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 впадине, Учитывая экспоненциальный закон затухания волновой нагрузки с глубиной, можно сделать вывод, что при переходе от гребня к впадине следует исключить иэ рассмотрения участок 50 препятствия, где волновое воздействие наиболее интенсивно. Таким образом, за период действия волны нагрузка на препятствие проходит несимметричный цикл: воздействия в направле нии волны превалируют над таковыми в обратном направлении. Такое условие справедливо для всех сооружений, по 30перечный 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 фазеВ 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;Мг М,сС =атссСд--- 2(срк +с.г,)где М,М - расчетные моменты в основании опоры от поперечной нагрузки, соответственно, по направлению луча волны и в обратном направлении;С ,С -соответственно массырабочей площадки и металлоконструкций опоры,2,20 - соответственно ордннатыцентров тяжести рабочейплощадки и опоры.3 11На эпюрах моментов (фиг.5) на опору обозначены: М - при действии волнового воздействия по лучу волны (1) и в обратном направлении (11); М - от веса рабочей площадки, М - суммарная эпюра моментов (М +М).При правильно выбранной величине предварительного изгиба от момента М , определяемого углом оси опоры, .сМ при воздействии волновой нагрузЕки 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,=(И,-М) 0,5.Коэффициенты уменьшения расчетных усилий в стойках за счет преднапряжения определяется по формуле М,-М,-МД 0,6 М,М Д 0,54Известно, что в силу асимметрииволновой нагрузки отношение М к Мприблизительно равно 0,8, то Е0,9, что означает снижение металлоемкости на стойки опоры на 103. Из-эапринятой решетчатой конструкции изгибная жесткость стойки оказываетсявесьма значительной. Это позволяет впередней и задней, относительно рас О четного луча, гранях сооружения ликвидировать элементы решетки и воспринимать поперечную силу от ветра илинебольших возможных волн (фиг.1) внаправлении, несовпадакнцем с лучом 1 расчетной волны, за счет изгиба поясов. Это позволяет снизить волновуюнагрузку 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.