СП 369.1325800.2017 «Платформы морские стационарные. Правила проектирования»

4.1Основные требования

• техническая надежность, безопасность и долговечность платформ в соответствии с положениями ГОСТ 27751 и СП 58.13330, а именно:
• безотказная работа платформ или их отдельных частей, в том числе при изготовлении, транспортировании и установке на место и эксплуатации;
• экологическая безопасность платформ с соблюдением требований действующих законов и актов Российской Федерации, международных соглашений и конвенций, природоохранных норм и правил;
• эффективность и экономичность платформ в соответствии с их функциональным назначением при оптимальных технико-экономических и эксплуатационных показателях;
• прочность, устойчивость и транспортабельность платформ или их отдельных частей, включая остойчивость и непотопляемость при буксировке на плаву и транспортировании на специализированном плавсредстве;
• использование в платформах долговечных, прочных и коррозионностойких конструкционных материалов с учетом повышенной агрессивности окружающей морской среды;
• технологичность изготовления платформ с применением современных технологий на базе существующих возможностей изготовления, транспортирования и установки в море;
• максимальное сокращение объема строительно-монтажных работ, выполняемых в условиях открытого моря и короткого навигационного периода, путем доставки платформ или их отдельных частей на место эксплуатации в максимальной степени готовности;
• унификация компоновки платформ, оборудования и методов производства работ;
• возможность полного или частичного демонтажа платформ после вывода из эксплуатации.

4.2Требования к исходным данным для проектирования

• характеристики природной среды на месте изготовления, транспортирования, установки и эксплуатации платформ или их отдельных частей;
• расчетный срок службы платформ;
• имеющиеся заводы-изготовители и/или строительные доки для изготовления платформ или их отдельных частей (их местоположение, степень технической оснащенности и пр.);
• условия транспортирования платформ или их отдельных частей на место эксплуатации (на плаву, на специальных транспортно-монтажных судах, специальных понтонах, баржах или других плавучих средствах;
• условия (способы) установки платформ или их отдельных частей на место эксплуатации (путем балластировки, методом надвига, с помощью кранов;
• условия и параметры бурения и добычи полезных ископаемых.

Результаты инженерных изысканий необходимо актуализировать (обновлять) при сроке давности их выполнения, превышающем пять лет.

По результатам ранее выполненных обследований следует повторно определять категорию технического состояния платформ или их отдельных частей.

Примечание - Категории технического состояния платформ или их отдельных частей следует назначать в соответствии с ГОСТ 31937.

4.3Методы проектирования

• различие естественных условий при испытаниях и на месте изготовления, транспортирования и установки платформ или их отдельных частей;
• масштабные эффекты (при модельных испытаниях).

4.4Учет условий места эксплуатации

• глубины воды;
• возвышения гребней волн;
• характера взаимодействия конструкции и волн;
• возвышения нагромождений льда;
• начальные и долговременные осадки грунта и крены платформ;
• понижения уровня дна в связи с выработкой месторождений (оценку просадки дна в связи с выработкой месторождения допускается производить на предварительных стадиях проектирования на основе сопоставления с аналогами).

4.5Общие требования к изготовлению, транспортированию и установке

5.1Общие положения

• необходимость размещения, крепления и защиты направлений, морских райзеров, J -труб, колодцев и резервуаров хранения;
• концепцию подготовки, хранения, отгрузки и транспорта продукции скважин;
• схему расположения энергетического и технологического оборудования и расстояния от источников опасности;
• возможность модернизации платформы;
• необходимость вывода из эксплуатации и утилизации платформ или их отдельных частей после завершения эксплуатации;
• наличие местных строительных материалов и оборудования;
• продолжительность навигационного периода и др.

• из железобетона;
• стали;
• сталежелезобетона.

В отдельных случаях при соответствующем обосновании допускается использовать сталебетонные конструкции платформ.

5.2Железобетонные и сталежелезобетонные конструкции

• требуемую прочность, водонепроницаемость, морозостойкость, устойчивость и пространственную жесткость ОЧП в целом и ее отдельных конструкций на всех этапах срока службы, а также плавучесть и остойчивость ОЧП при буксировке на плаву и установке на место эксплуатации;
• защиту от коррозии и огнестойкость конструкций;
• технологичность и наименьшую трудоемкость изготовления, транспортирования и установки платформ или их отдельных частей на место эксплуатации;
• учет производственных возможностей и мощности технологического и кранового оборудования предприятий-изготовителей конструкций;
• учет допускаемых отклонений от проектных размеров и геометрической формы элементов конструкций при изготовлении и монтаже.

• укладку бетона соответствующих марок по водонепроницаемости и морозостойкости согласно СП 28.13330 в наружных элементах ОЧП (особенно в зонах переменного уровня воды);
• применение поверхностно-активных добавок к бетону (воздухововлекающих, пластифицирующих и др.);
• устройство противофильтрационных элементов (уплотнений) в строительных швах ОЧП;
• устройство систем водоотлива, обогрева и циркуляции воды в отсеках ОЧП.

5.3Стальные конструкции

• прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость конструкций на всех этапах планового срока службы, а также их плавучесть и остойчивость при буксировке на плаву и установке на место эксплуатации;
• защиту от коррозии и огнестойкость конструкций;
• технологичность и наименьшую трудоемкость изготовления, транспортирования и установки платформ или их отдельных частей на место эксплуатации;
• учет производственных возможностей и мощности технологического и кранового оборудования предприятий-изготовителей конструкций;
• учет допускаемых отклонений от проектных размеров и геометрической формы элементов конструкций при изготовлении и монтаже.

7.1Общие положения

• вес балласта;
• гидростатическое давление;
• усилия от постнапряжения и пр.

К временным длительным следует относить нагрузки, приведенные в СП 20.13330 и СП 58.13330 со следующими дополнениями:

• нагрузки от буксировки платформ или их отдельных частей (приведены в [3] и [5]);
• нагрузки при транспортировании платформы и ее отдельных частей на специализированном плавсредстве;
• перепады гидростатического давления в отсеках ОЧП;
• нагрузки на ВСП от стоянки вертолетов.

К кратковременным следует относить нагрузки по СП 20.13330 и СП 58.13330 со следующими дополнениями:

• монтажные нагрузки, возникающие при изготовлении платформ или их отдельных частей;
• нагрузки, возникающие при проверке герметичности отсеков ОЧП;
• транспортные нагрузки в пределах платформ или их отдельных частей;
• давление растворов при цементации;
• нагрузки от удерживающих связей при установке платформ или их отдельных частей;
• нагрузки от посадки и взлета вертолетов и др.

К особым следует относить нагрузки по СП 20.13330 и СП 58.13330 со следующими дополнениями:

• от аварийного затопления отсеков ОЧП при буксировке;
• нагрузки от падения объектов;
• нагрузки от дрейфующих торосов и айсбергов или их частей.

Следует учитывать нагрузки, возникающие при бурении, и нагрузки, вызванные деформациями сооружений вследствие температурных изменений, относя их в категории временные длительные и кратковременные нагрузки в зависимости от их продолжительности.

• экстремальные, требующие учета нормативных нагрузок (например, для оценки устойчивости, прочности конструкции и грунтового основания на основе расчетов с использованием коэффициентов надежности);
• особые, требующие учета особых климатических нагрузок при рассмотрении особых сочетаний нагрузок.

7.2Ветровые нагрузки

7.3Нагрузки от волн и течений

где ρ - плотность воды, кг/м³ ;

L - длина по оси элемента подводной части, м;

CD - коэффициент сопротивления ( CD принимается равным: 1,05 - для цилиндрических элементов; 2,0 - для прямоугольных элементов при направлении потока, параллельном стороне элемента; 1,6 -для прямоугольных элементов при направлении потока под углом 45 о к стороне элемента);

• V - проекция вектора скорости течения на плоскость, ортогональную оси обтекаемого элемента, м/с;
• An - площадь проекции единицы длины обтекаемого элемента подводной части платформы на плоскость, ортогональную направлению потока, м² /м.

Сила FD , Н, направлена по нормали к оси обтекаемого элемента в плоскости, в которой лежат ось элемента и вектор скорости течения. Суммарную нагрузку от течений определяют интегрированием нагрузок по элементам подводной части платформы.

где Sh - число Струхаля (Sh = 0,2 при Re < 200000, Re - число Рейнольдса); D - диаметр основания платформы, м.

• горизонтальные и вертикальные волновые силы и их моменты, действующие на подводную часть платформы;
• локальные волновые давления на поверхности конструкций и грунтовых оснований платформ в пределах призмы выпора грунта;
• возвышение волновой поверхности у платформы;
• волновые вертикальные фильтрационные нагрузки на подошвы платформ;
• местные размывы дна и волновые воздействия на конструкции защиты дна от размывов.

7.4Ледовые нагрузки

• при толщине льда и параметров для торосов с годовой вероятностью 0,0001 (0,01 %-ной обеспеченности) с осреднением по ширине преград в сочетании со средней многолетней прочностью льда для этого периода;
• прочности льда с годовой вероятностью 0,0001 (0,01 %-ной обеспеченности) в сочетании со средней многолетней толщиной ровного льда и средними многолетними параметрами для торосов для этого периода с осреднением по ширине преград (при условии возможности подвижек льда в этот период);
• характеристик айсбергов с годовой вероятностью воздействия 0,0001 (0,01 %-ной обеспеченности).

Эти ледовые нагрузки следует учитывать при рассмотрении особых сочетаний нагрузок.

• горизонтальные и вертикальные ледовые силы, действующие на платформы или их отдельные части, и моменты этих сил;
• локальные ледовые давления на поверхности конструкций платформ и грунтовое основание в пределах призмы выпора грунта;
• возвышения нагромождений льда у платформ;
• размеры местных пропахиваний льдом дна и ледовые нагрузки на конструкции защиты дна от размывов.

7.5Гололедные и снеговые нагрузки

Толщины стенок гололеда и плотности льда для вертикальных необогреваемых поверхностей платформ или их отдельных частей следует принимать по таблице 1.

Таблица 1 Значения толщины стенок гололеда и плотности льда на вертикальных необогреваемых поверхностях

7.6Сейсмические нагрузки

• нижний уровень - для ПЗ, действие которых платформы или их отдельные части должны воспринимать без угрозы для безопасности людей и с сохранением собственной ремонтопригодности. При этом допускаются остаточные смещения, деформации, трещины и иные повреждения, не приводящие к разрушению с катастрофическими последствиями и не нарушающие нормальную эксплуатацию платформы. Допускаемые повреждения, допускаемая ширина раскрытия трещин железобетонных конструкций или величина допускаемой деформации стальных элементов должны быть обоснованы по специальной методике;
• верхний уровень - для МРЗ, которые платформы или их отдельные части должны воспринимать без угрозы как собственного разрушения, так и повреждений, приводящих к выбросу в окружающую среду углеводородов. При этом допускаются иные повреждения конструкции и грунтового основания, включая повреждения, нарушающие нормальную эксплуатацию платформ.

7.7Нагрузки от верхнего строения платформ

Нормативные значения нагрузок от ВСП на ОЧП, включая нагрузки от собственного веса, людей, складируемых грузов и стационарного технологического и бурового оборудования, нагрузки, возникающие при бурении, снеговые и ветровые нагрузки и пр., необходимо устанавливать при проектировании ВСП с учетом соответствующих положений СП 20.13330.

7.8Нагрузки от судов

7.9Нагрузки от волн цунами

7.10Сочетания нагрузок

10.1Общие положения

В зонах 1 и 2 среду необходимо считать сильноагрессивной (класс среды XS3 по СП 28.13330), а в зоне 3 - среднеагрессивной (класс среды XS2 по СП 28.13330).

Если внутри платформы предусмотрено нефтехранилище, следует учитывать зону контакта внутренних железобетонных и сталежелезобетонных конструкций платформы с нефтью.

• обеспечение особо плотной структуры бетона в наружном слое конструкций и достаточного дополнительного защитного слоя бетона с учетом его износа в условиях абразивного воздействия льда (например, путем добавления защитного слоя бетона поверх расчетного бетонного покрытия);
• применение облицовок из различных износостойких материалов (например, плакированных листов стали с нержавеющим слоем) для защиты бетона от абразивного воздействия льда.

Окончательный вариант защиты железобетона и сталежелезобетона от абразивного воздействия льда следует определять при проектировании с учетом данных модельных испытаний абразии бетона.

• в зоне 1 - не менее 65 мм;
• в зоне 2 - не менее 65 мм при использовании стальной облицовки. В случае использования дополнительного защитного слоя бетона - не менее 80 мм;
• в зоне 3 - не менее 55 мм.

• 10.1.10. Следует учитывать опасность электрокоррозии железобетонных и сталежелезобетонных конструкций платформ от утечек, блуждающих токов, а также от электрических полей, возникающих при разломе льдов. Опасность коррозии блуждающими токами следует устанавливать по значениям потенциала «арматура-бетон» или по значениям плотности тока утечки с арматуры в соответствии с таблицей В.8 СП 28.133330.2017.

В соответствии с 5.7.4 СП 28.133330.2017 следует предусматривать защиту железобетонных и сталежелезобетонных конструкций платформ от электрокоррозии, а именно:

• ограничение токов утечки, выполняемое на источниках блуждающих токов;
• пассивную защиту;
• активную (электрохимическую) защиту, выполняемую на железобетонных конструкциях платформ, если пассивная защита невозможна или недостаточна.

Пассивная защита включает применение бетона марки по водонепроницаемости не ниже W6, бетона с повышенным электрическим сопротивлением, достигаемым за счет использования комплексных добавок пластифицирующего и уплотняющего действия, и другие способы в соответствии с 5.7.5 СП 28.133330.2017.

10.2Материалы для железобетонных и сталежелезобетонных конструкций

• в качестве ненапрягаемой - стержневую горячекатаную гладкую и периодического профиля с постоянной и переменной высотой выступов (кольцевой и серповидный профиль соответственно) без последующей обработки или термомеханически упрочненную периодического профиля класса А500С по ГОСТ Р 52544 диаметром от 6 до 40 мм;
• в качестве напрягаемой - арматурные канаты по ГОСТ Р 53772 или зарубежные аналоги канатной арматуры с механическими характеристиками не ниже требований ГОСТ Р 53772.

10.3Основные расчетные положения

Предельно допустимые ширины раскрытия трещин wd следует принимать для железобетонных конструкций с арматурой:

• группы I по степени опасности коррозионного повреждения в зонах 1 и 2 wd < 0,3 мм, в зоне 3 wd < 0,4 мм;
• группы II по степени опасности коррозионного повреждения в зонах 1, 2 и 3 wd < 0,2 мм.

11.1Общие положения

Несущие стальные конструкции - основные несущие конструкции и элементы, обеспечивающие общую прочность или работоспособность оборудования и механизмов, а также их живучесть, отказ которых может привести к обрушению и (или) полной непригодности эксплуатации сооружения в целом либо его значительной части.

Вторичные стальные конструкции - вспомогательные конструкции и элементы, отказ которых приводит к затруднению или временному прекращению нормальной эксплуатации сооружения.

Третичные стальные конструкции - вспомогательные конструкции и элементы, отказ которых снижает эксплуатационные качества сооружения, но не приводит к затруднению или временному прекращению нормальной эксплуатации или к снижению несущей способности других конструкций и элементов.

Указания по классификации стальных конструкций приведены в таблице 2.

Таблица 2 Классификация стальных конструкций

В зонах 1 и 2 среду необходимо считать сильноагрессивной, а в зоне 3 среднеагрессивной.

Если внутри платформы предусмотрено нефтехранилище, следует учитывать зону контакта внутренних стальных конструкций платформы с нефтью.

• размещение элементов связей (распорок, раскосов);
• присоединение связей к опорам хомутами;
• размещение пролетных строений.

При необходимости допускается установка в зоне 2 ферменных опорных оснований.

Вопрос применения облицовок из износостойких материалов следует решать в каждом случае применительно к местным условиям.

11.2Материалы для стальных конструкций

С255 по ГОСТ 27772 - для несущих конструкций;

С245 по ГОСТ 27772 - для вторичных конструкций;

С235 по ГОСТ 27772 - для третичных конструкций.

11.3Основные расчетные положения

12.1Свайные фундаменты

• несущей способности грунтового основания;
• прочности материала свай и других элементов конструкции фундамента;
• осадок и перемещений свайного фундамента;
• деформаций свай (перемещений, углов поворота) совместно с грунтовым основанием от действия расчетных нагрузок;
• возможности разжижения несвязных грунтов при динамических нагрузках в соответствии с СП 23.13330 и разделом 8;
• возможности установки свай на проектную глубину.

Расчеты следует производить с учетом взаимного влияния свай в кусте, характера приложения нагрузки, способа установки свай, размывов морского дна вблизи опор и др.

Продольные усилия, возникающие в сваях от действия нагрузок, следует определять с учетом собственного веса свай и взвешивающего действия воды.

где Rf - сопротивление по боковой поверхности сваи;

Rp - сопротивление по нижнему концу сваи; f - сопротивление на единицу площади боковой поверхности сваи;

As - площадь боковой поверхности сваи; q - сопротивление на единицу площади брутто нижнего конца сваи;

Ap - площадь брутто нижнего конца сваи.

Для свай с открытым нижним концом несущая способность нижнего конца R не должна превышать суммы сил трения по внутренней боковой поверхности и сопротивления под нижним концом сваи по площади нетто.

• для связных грунтов

где α - безразмерный коэффициент, α ≤ 1,0; сu - недренированная прочность грунта на глубине рассматриваемой точки;

p ′0 - вертикальное напряжение в рассматриваемой точке от давления вышележащих слоев грунта (с учетом взвешивающего действия воды);

• для несвязных грунтов

где β - безразмерный коэффициент сопротивления грунта по боковой поверхности сваи, принимаемый по экспериментальным данным; при их отсутствии коэффициент β допускается принимать по таблице

3. Для свай, работающих с грунтовой пробкой как единое целое, значение β необходимо увеличивать на 25 % по сравнению со значением, приведенным в таблице 3.

Примечание - Для длинных свай f не может неограниченно расти по линейному закону с ростом природного давления, как это следует из формулы (12.3). Поэтому величину f следует ограничить значениями f max, приведенными в таблице 3.

• для связных грунтов
• для несвязных грунтов

где Nq -безразмерный коэффициент несущей способности грунта, определяемый по таблице 3.

Примечание - Для длинных свай q не может неограниченно расти по линейному закону с ростом природного давления, как это следует из формулы (12.5). Поэтому величину q следует ограничить значениями q max, приведенными в таблице 3.

Таблица 3 Расчетные параметры для несвязных грунтов

Примечание - Для рыхлых песков и рыхлых пылеватых песков расчетные параметры для несвязных грунтов следует определять на основе результатов статического зондирования.

При определении выдергивающей нагрузки на сваю следует учитывать вес сваи с учетом взвешивания, а также вес грунтовой пробки, если результаты расчета показывают, что выдергивание будет происходить с захватом грунтовой пробки (при весе грунтовой пробки менее силы трения пробки по внутренней поверхности сваи).

где S - совместная деформация сваи, свайного фундамента и платформы (осадка, перемещение, угол поворота, относительная разность осадок свай, свайного фундамента и т. п.);

Su - предельное значение совместной деформации основания сваи, свайного фундамента и платформы, устанавливаемое по правилам технической эксплуатации технологического оборудования.

Оценить возможность погружения свай и напряжения в процессе забивки можно, применяя современные программные комплексы, основанные на использовании закона распространения одномерной упругой волны напряжения в свае, с учетом параметров, характеризующих поведение грунтов, сваи, подушек и подкладок сваи и молота.

12.2Фундаменты гравитационного типа

• устойчивости (несущей способности) системы «платформа-основание»;
• вертикальных и горизонтальных перемещений и кренов платформ;
• напряжений, передаваемых от грунтового основания на юбку и днище ОЧП (результаты этих расчетов следует использовать при проектировании элементов подземного контура);
• недопущения отрыва подошвы ОЧП от грунтового основания;
• размывов грунтов дна вблизи платформ с разработкой соответствующих конструктивных мероприятий;
• разжижения примыкающего к подошве ОЧП песчаного слоя грунта при динамических нагрузках с разработкой соответствующих конструктивных мероприятий;
• установки платформ при вдавливании в грунтовое основание юбки.

• обеспечение достаточной площади опирания подошвы ОЧП;
• обеспечение достаточной вертикальной нагрузки, передаваемой от платформы на грунтовое основание;
• обеспечение требуемого коэффициента трения подошвы ОЧП по контакту с грунтовым основанием;
• подбор оптимальных геометрических параметров юбки (ее периметр, высоту и площадь сечения);
• устройство вокруг ОЧП пригрузки (например, в виде слоя камня с необходимой толщиной и гранулометрическим составом) для предотвращения размывов и повышения устойчивости;
• дренирование основания;
• подбор конструкционных материалов требуемой прочности для всех элементов подземного контура и др.

• где P - расчетная вертикальная сила, передаваемая от платформы или ее отдельных частей на грунтовое основание в момент установки;
• γR - коэффициент надежности. γR = 1,25 - при определении сопротивления грунта вдавливанию Rb на основе данных статического зондирования; γR = 2,00 - при определении Rb на основе СП 24.13330;
• Rb -расчетная сила сопротивления грунта вдавливанию юбки, определяемая расчетными методами с учетом трения по боковой поверхности и сопротивления под нижним концом юбки на основе данных статического зондирования; при их отсутствии допускается использовать таблицы 7.2 и 7.3 СП 24.13330.2011.

Силы сопротивления грунта, полученные расчетными методами, необходимо уточнять на основе натурных и лабораторных исследований путем вдавливания фрагментов ребристой конструкции в грунт основания на площадке предполагаемой установки платформ.

где e - эксцентриситет приложения равнодействующей силы от нагрузок (за исключением бокового давления грунта), действующих на платформы; e пр - предельно допустимое значение эксцентриситета равнодействующей силы от нагрузок относительно центра тяжести площади подошвы ОЧП; допускается принимать e пр = b /6, где b - размер подошвы ОЧП в направлении приложения сдвигающей силы.

• а) схемы плоского сдвига:
• 1) скольжение вдоль нижнего края юбки,
• 2) скольжение по слабому слою ниже юбки,
• 3) скольжение по подошве с локальным разрушением около краев юбки;
• б) схемы глубинного и смешанного сдвига:
• 1) потеря несущей способности грунта, глубинная или смешанная, включающая поверхностную и глубинную части,
• 2) глубинное разрушение в грунте, зависящее от равновесия моментов с центром вращения ниже или выше основания фундамента.

• резкий рост расчетных смещений платформы или отсутствие сходимости итерационного процесса;
• формирование пластической области (зоны, перешедшей в предельное состояние) в грунтовом основании, полностью отделяющей фундамент ОЧП от основания в результате слияния отдельных зон разрушения в единую область по мере роста сдвигающей нагрузки.

12.3Защита дна от размывов