ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

ГОСТР

57123—

2016

(ИСО 19901-2:2004)

Нефтяная и газовая промышленность

СООРУЖЕНИЯ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВЫЕ

МОРСКИЕ

Проектирование с учетом сейсмических условий

(ISO 19901-2:2004,

Petroleum and natural gas industries — Specific requirements for offshore structures — Part 2: Seismic design procedures and criteria, MOD)

Издание официальное

Москва

Стаидартинформ

2016

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Филиалом ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ВолгоградНИПИморнефть» в городе Волгограде, на основе официального перевода на русский язык англоязычной версии указанного в пункте 4 стандарта, который выполнен ФГУП «Стандартинформ»

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 23 «Нефтяная и газовая промышленность»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 7 октября 2016 г. № 1328-ст

4    Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 19901-2:2004 «Нефтяная и газовая промышленность. Специальные требования к морским сооружениям. Часть 2. Методы и критерии проектирования с учетом сейсмических условий» (ISO 19901-2:2004 «Petroleum and natural gas industnes — Specific requirements for offshore structures — Part 2: Seismic design procedures and criteria», MOD) путем внесения технических отклонений, объяснение которых приведено во введении к настоящему стандарту.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

Сведения о соответствии ссылочных национальных стандартов международным стандартам, использованных в качестве ссылочных в примененном международном стандарте, приведены в дополнительном приложении ДА

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в годовом (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты». а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www gost.ru)

© Стандартинформ. 2016

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

и для оценки обоснованности значений компонент необходимо применять максимальный коэффициент использования в каждом периоде регистрации.

Записи сейсмических данных получают из официальных источников Геофизической службы РАН.

Результат проектирования с учетом сейсмического воздействия уровня ПЗ считается удовлетворительным. если максимальное значение коэффициента использования не превышает 1,0 для не менее чем половины записей сейсмических данных. Если используется менее семи групп записей сейсмических данных, то должен применяться масштабный коэффициент 1.05.

Оборудование, применяемое на МНГС. должно выдерживать смещения, обусловленные движениями грунта основания и сооружения. Перемещения на уровне ВСП могут значительно превышать перемещения на уровне морскогодна. Для определения спектров перемещений ВСП и спектров отклика перемещений ВСП рекомендуется применять методы анализа изменения во времени (анализа во временной форме).

Необходимо учитывать влияние перемещений, вызванных сейсмическими воздействиями уровня ПЗ на трубопроводы, направления скважин, морские райзеры и другое важное с точки зрения безопасности оборудование.

Дополнительная информация и рекомендации представлены в А.2.2.2 (приложение А).

7.2.3 Проектирование с учетом максимального расчетного землетрясения

В большинстве случаев экономически нецелесообразно проектировать сооружения таким образом. чтобы они были в состоянии воспринимать сейсмические воздействия уровня MP3 без существенного нелинейного поведения элементов конструкций. При этом допускается возникновение пластических деформаций в элементах конструкций, развитие локальных хрупких разрушений в элементах конструкций, возникновение нагрузок на сваи основания, соответствующие несущей способности, значительные деформации в фундаменте МНГС. Возможность сооружения выдерживать сейсмические воздействия уровня MP3 при проектировании должна обеспечиваться соответствующим статическим запасом прочности и податливости конструкции, а также необходимым рассеиванием энергии.

Цель расчетов на сейсмические воздействия уровня MP3 —предотвращение глобального разрушения сооружения или его частей, создающего угрозу безопасности людей.

Формирование расчетных моделей сооружений следует проводить с учетом возможности развития в несущих и ненесущих элементах конструкций неупругих деформаций и локальных хрупких разрушений.

При построении расчетных моделей элементы конструкций и грунтового основания должны моделировать таким образом, чтобы в полной мере учитывать все их свойства и характеристики.

Для конструкций, которые подвержены волновым колебаниям, возникающим в результате сейсмических явлений, применяется один из двух следующих методов анализа:

а)    метод предельной статической прочности или метод предельных перемещений;

б)    метод нелинейного анализа во временной области.

Эти два метода могут в большинстве случаев дополнять друг друга. Требования, содержащиеся в 7.2.2. для сочетания волновых колебаний трех компонент отклика и затухания колебаний также распространяются на проектирование с учетом MP3.

Метод предельной статической прочности может применяться для определения вероятного и контролируемого механизма глобального разрушения или глобального смещения сооружения. Это может быть достигнуто расчетом сооружения с контролем перемещений. Метод нелинейного анализа во временной области является наиболее точным методом анализа при проектировании с учетом MP3. Для определения случайного характера сейсмического явления необходимо применять результаты анализов во временной области, количество которых должно быть не менее количества наиболее опасных зон возникновения очагов землетрясения.

Временные записи сейсмических событий должны быть выбраны таким образом, чтобы они отражали доминирующие сейсмические воздействия MP3. Если используются семь или более групп сейсмических данных, то в половине или более данных групп должны быть учтены требования к долговечности сооружения. Если используется менее чем семь групп сейсмических данных, то требования к долговечности сооружения должны быть отражены по крайней мере в четырех.

Метод предельных перемещений может использоваться для оценки долговечности податливых систем или гибких связей, например тросов на платформах с натяжными связями и другим МНГС. подверженным поперечным воздействиям. При использовании данного метода система оценивается с точки зрения максимальных перемещений. Конструкция корпуса платформы с натяжными связями должна проектироваться как упругая для соответствующих воздействий.

ГОСТ P 57123—2016

Влияние существенных перемещений сооружения на трубопроводы, направления скважин, морские райзеры и другое важное с точки зрения безопасности оборудование должно рассматриваться дополнительно.

Дополнительная информация и рекомендации представлены в А.2.2.3 (приложение А).

7.2.4 Требования к выполнению сейсмического микрорайонирования

Определение уточненных характеристик сейсмического воздействия должно проводиться в рамках работ по сейсмическому микрорайонированию площадки установки сооружения, выполняемому в соответствии с положениями СП 11-114.

В составе работ по сейсмическому микрорайонированию площадки установки сооружения, в том числе должно предусматриваться:

-    ВАСО:

-    определение данных спектрального ускорения площадки;

-    разработка карт сейсмического микрорайонирования площадки, содержащих данные спек-

тральных ускорений._

7.3    Данные спектрального ускорения

Данные спектрального ускорения для площадки установки сооружения должны быть определены по результатам сейсмического микрорайонирования (см. 7.2.4). На картах, разработанных при выполнении сейсмического микрорайонирования, ускорения должны быть выражены в долях от ускорения свободного падения g и соответствовать 5 %-му затуханию спектральных ускорений скальной породы. Данные ускорения должны определяться в соответствии с категорией грунтовых условий A/В (согласно таблице 5 — Скальные породы/ породы, включающие не более 5 м рыхлых отложений) площадки установки согласно 8.1.

Ускорения должны обозначаться как S_aimap (0,2) или S_aimap (1.0), их средний период повторяемости составляет 1000 лет.

7.4    Категория сейсмического риска

Сложность оценки сейсмического воздействия и связанные с ним методы проектирования зависят от категории сейсмического риска сооружения, определяемого ниже. Ускорения, определяемые в соответствии с 7,3. определяют зону сейсмичности площадки, которая впоследствии используется для выбора соответствующего метода проектирования сооружений с учетом сейсмических условий. Выбор метода проектирования зависит от уровня воздействия сооружения, а также от степени смещения грунта.

Определение КСР проводится 8 следующей последовательности:

а) определение зоны сейсмичности площадки в зависимости от S_ai(riap(f,0) в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1— Зоны сейсмичности площадки

Спектральное ускорение Sel|Tep(f.O) Зона сейсмичности До 0.03 g 0 От 0.03 g до 0.10 g 1 От 0.11 g до 0.25 g 2 От 0.26 g до 0.45 g 3 Се. 0.45 g 4

б) определение уровня воздействия сооружения. В таблице 2 представлена целевая годовая вероятность разрушения Р, для каждого уровня воздействия, значения которой необходимы для определения сейсмических нагрузок в соответствии с детальным методом проектирования.

При применении детального метода проектирования значения целевых годовых вероятностей разрушения P_f. представленных в таблице 2. могут быть уточнены и приняты заказчиком, основываясь на заключениях специализированной научной организации.

При применении упрощенного метода проектирования значения целевых годовых вероятностей разрушения Р, принимаются по таблице 2 без изменений.

Таблица 2 — Целевая годовая вероятность разрушения Pf

Уровень воздействия L 1 4,0 х Ю"4 = 1/2500 L 2 1.0 х 10~3= 1/1000 L 3 2.5x10-3- 1/400

в) определение КСР сооружения в зависимости от уровня воздействия и зоны сейсмичности площадки установки сооружения — в соответствии с таблицей 3.

Таблица 3 — Катеюрия сейсмического риска КСР

Зона сейсмичности Уровень воздействия L 3 L2 L 1 0 КСР 1 КСР 1 КСР 1 1 КСР 2 КСР 2 КСРЗ 2 КСР 2 КСР 2 КСР 4 3 КСР 2 КСРЗ КСР 4 4 КСРЗ КСР 4 КСР 4

Если проектное горизонтальное сейсмическое воздействие меньше, чем 5 % общего вертикального воздействия, включающего постоянные нагрузки и переменные за вычетом плавучести, КСР 4 и КСР 3 могут быть переведены в КСР 2.

Дополнительная информация и рекомендации к подразделу представлены в А.2.3 (приложение А).

7.5 Требования к проектированию с учетом сейсмических условий

В таблице 4 представлены требования к проектированию с учетом сейсмических условий для каждой КСР. Данные требования также представлены в принципиальной схеме определения методов проектирования с учетом сейсмических условий (см. рисунок 1).

Таблица 4 — Требования к проектированию с учетом сейсмических условий

КСР Метод проектирования Оценка сейсмической активности Нелинейный анализ воздействия уровня MP3 1 — — — 2 Упрощенный Существующие карты сейсмического районирования или в соответствии с 7.3 Допускается 3 Упрощенный Данные сейсмического микрорайонирования площадки, существующие карты сейсмического районирования или в соответствии с 7.3 Рекомендуется Детальный Данные сейсмического микрорайонирования площадки Рекомендуется 4 Детальный Данные сейсмического микрорайонирования площадки Требуется

В сейсмически опасных зонах необходимо предусматривать технические решения по обеспечению прочности и податливости конструкций сооружений, обеспечивающие восприятие деформаций, превышающих нормальные проектные значения.

При разработке архитектурно-конструктивных решений по сооружениям необходимо использовать требования и рекомендации, предъявляемые к проектированию податливых конструкций (за исключением КСР 1).

Для плавучих МНГС сооружений ход морского райзера, угол вращения тросов натяжных связей и прочие геометрические допуски должны соответствовать требованиям к воздействию уровня MP3

Ю

ГОСТ P 57123—2016

Для сооружений, относящихся к категории сейсмического риска КСР 3. в большинстве случаев упрощенный метод более консервативен. Для оценки сейсмической активности предпочтителен ВАСО площадки установки (см. 9.2).

В других случаях могут быть использованы существующие карты сейсмического районирования либо в соответствии с 7.3. Для детальной методики необходимо использовать результаты ВАСО площадки установки сооружения. Для упрощенной методики могут использоваться данные существующих карт сейсмического районирования совместно с результатами ВАСО площадки установки сооружения.

8 Упрощенный метод проектирования с учетом сейсмических условий

8.1 Классификация грунтов и форма спектра

С использованием спектральных ускорений для площадки установки сооружения S_a>map(0.2) и S_a>map(*'0)- Для периодов колебаний осциллятора, соответственно равных 0.2 и 1.0 с из разработанных карт сейсмического районирования (см. 7.3), определить спектр отклика площадки для периода повторяемости один раз в 1000 лет в следующей последовательности:

а) определить категорию грунтовых условий площадки установки. Категория грунтовых условий площадки зависит от характеристик грунта морского дна. на которое устанавливается сооружение и является функцией осредненных характеристик верхнего слоя грунтового основания толщиной не менее 30 м (для сооружений МНГС свайно-гравитационного типа толщина верхнего слоя грунтового основания должна составлять не менее длины погружения сваи) и определяется в соответствии с таблицей 5.

Среднюю скорость поперечной волны в верхнем слое грунтового основания v_s вычисляют по формуле

30 A dj /-■I ^vi/

где n — число слоев в верхнем слое грунтового основания: с/, — мощность слоя г, v_sj — скорость поперечной волны /-го слоя.

Среднее значение нормализированного сопротивления вдавливанию конусаg_d и среднее сопротивление недренированного сдвига грунта с_и вычисляют по формуле (1) v_s заменяется на q_cl или с_и.

Таблица 5 — Определение категории грунтовых условий площадки установки

Категория грунтовых условий Наименование грунта Осредненная характеристика верхнего слоя грунтового основания Скорость поперечной волны V,. 1Л/С Нормализованное сопротивление вдавливанию конуса зонда для песка Сопротивление недренированного сдвига грунта для глины си. кПа А/В Скальные породы/породы, включающие не более 5 м рыхлых отложений v,^750 Не применимо к данному случаю Не применимо к данному случаю С Очень плотный твердый грунт и слабая скальная порода 350 < vs 5 750 Я а г 200 Си2 200 D От плотного до весьма плотного грунта 180 < v# < 350 80Sgd<200 80 £Си < 200 Е От мягкого до плотного грунта 120 <v, £180 9d<80 си<80 F Грунты любого наименования, представленные в категориях от А до Е. и содержащие грунты, имеющие одну или более следующих характеристик: -V.-5 180;

11

Окончание таблицы 5

Категория грунтовых условий Наименование грунта Осредненная характеристика верхнего слоя грунтового основания Скорость поперечной волны vr м/с Нормали зова иное сопротивление вдавливанию конуса зонда для песка Сопротивление недренированного сдвига грунта для глины си. кПа -    грунты, чувствительные к потенциальному смещению или обрушению при сейсмической активности, такие как разжиженный грунт, высокоструктурные глины, слабо сцементирован-ные грунты, подверженные обрушению; -    илистый грунт или текучая глина, мощность которых превышает 10 м; -    слои грунта с высоким содержанием газа или избыточным норовым давлением, которое больше, чем на 30 %. превышает эффективное давление породы в условиях залегания; -    слои, имеющие мощность более 2 м. с резким перепадом значений скорости поперечной волны (более чем ±30 %) и/или сопротивления недренированного сдвига грунта (более чем 150 %) по сравнению со смежными слоями * QciMQc'P.M'VovoJ0-5. где дс — сопротивление вдавливанию конуса зонда. РЛ — атмосферное давление = 100 кПа; <т;0 — эффективное природное давление грунта.

б) определить коэффициенты С_а и C_v. Для фундаментов мелкого заложения, указанные коэффициенты определяются по таблицам 6 и 7. Значения коэффициентов зависят от категории грунтовых условий и от значений спектральных ускорений для площадки установки сооружения S_a>fnap(0,2) и S_amU1,0).

Значения С_а и C_v для свайных фундаментов представлены в таблице 8.

Таблица 6 — Значения Са для фундаментов мелкого заложения и периода спектрального ускорения в 0,2 с

Категория Спектральное ускоренно ^(0.2) грунтовых условий £0.25 д 0.50 д 0.75 д 1.0 д *1.250 А/В 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 С 1.2 1.2 1.1 1.0 1.0 D 1.6 1.4 1.2 1.1 1.0 Е 2.5 1.7 1.2 0.9 0.9 F • • • • •

* Определяется по результатам выполнения инженерно-геологических изысканий, включающих опреде-ление динамических характеристик грунта.____

Таблица 7 — Значения Cv для фундаментов мелкого заложения и периода спектрального ускорения в 1.0 с

Категория грунтовых условий Спектральное ускорение Sel(rep(f.O) £0.1 д 0.2 д 0.3 0 0.4 0 *0.5 0 А/В 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 С 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 D 2.4 2.0 1.8 1.6 1.5 Е 3.5 3.2 2.8 2.4 2.4 F • • • • •

* Определяется по результатам выполнения инженерно-геологических изысканий, включающих опреде- ление динамических характеристик грунта.

ГОСТ P 57123—2016

Содержание

1    Область применения............................................1

2    Нормативные ссылки............................................1

3    Термины и определения..........................................2

4    Обозначения................................................3

5    Сокращения.................................................5

6    Сейсмические опасности..........................................5

7    Принципы и методы проектирования с учетом сейсмических условий.................5

7.1    Принципы проектирования......................................5

7.2    Проектирование с учетом сейсмических условий.........................6

7.3    Данные спектрального ускорения..................................9

7.4    Категория сейсмического риска...................................9

7.5    Требования к проектированию с учетом сейсмических условий.................10

8    Упрощенный метод проектирования с учетом сейсмических условий................11

8.1    Классификация грунтов и форма спектра.............................11

8.2    Метод проектирования.......................................14

9    Детальный метод проектирования с учетом сейсмических условий.................15

9.1    Оценка сейсмической опасности площадки............................15

9.2    Вероятностный анализ сейсмической опасности.........................15

9.3    Детерминистский анализ сейсмической опасности........................16

9.4    Метод проектирования.......................................17

9.5    Анализ отклика площадки......................................19

10    Конструктивные решения........................................20

10.1    Требования к конструктивным решениям с учетом воздействий проектного землетрясения . 20

10.2    Требования к конструктивным решениям с учетом воздействий максимального расчетного

землетрясения..............................................21

10.3    Требования к мониторингу сооружений..............................21

Приложение А (справочное) Дополнительная информация и рекомендации.............22

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных межгосударственных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте.......................27

Библиография................................................28

III

Введение

Темпы освоения углеводородных ресурсов шельфа Российской Федерации предопределили необходимость создания серии нормативных документов в полной мере обеспечивающих процесс проектирования объектов обустройства морских месторождений нефти и газа.

В Российской Федерации начата активная разработка национальных стандартов в области морской нефтегазодобычи, которая в соответствии с принципами национальной стандартизации основывается на применении международных стандартов, а также учитывает многолетний накопленный отечественный опыт проектирования, строительства и эксплуатации морских нефтегазопромысловых сооружений.

Цель разработки настоящего стандарта — обеспечение безопасности при осуществлении работ по освоению морских месторождений, расположенных на шельфе морей (в том числе замерзающих) Российской Федерации путем повышения надежности эксплуатации морских нефтегазопромысловых сооружений, а также повышения качества их проектирования за счет учета сейсмических условий района эксплуатации.

Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 19901-2:2004 «Нефтяная и газовая промышленность. Специальные требования к морским сооружениям. Часть 2. Методы и критерии проектирования с учетом сейсмических условий» (ISO 19901-2:2004 «Petroleum and natural gas Industries. Specific requirements for offshore structures. Part 2: Seismic design procedures and cnteria») и разработан в развитие требований нормативных положений основополагающего ГОСТ Р 54483-2011 (ИСО 19900:2002) «Нефтяная и газовая промышленность. Платформы морские для нефтегазодобычи. Общие требования». Положения, учитывающие особенности национальной стандартизации и специфику национальной практики в области проектирования морских нефтегазопромысловых сооружений, приведены в дополнительных структурных элементах 7.2.4. 10.3. 10.3.1, 10.3.2 и терминологических статьях 3.13. 3.20. 3.28. Эти дополнительные положения и терминологические статьи заключены в рамки из тонких линий. Пункт 7.2.4 включен в соответствии с требованиями подраздела 6.8 СП 11-114—2004 «Инженерные изыскания на континентальном шельфе для строительства морских нефтегазопромысловых сооружений» в части необходимости выполнения комплексных работ по оценке сейсмической опасности (сейсмическому микрорайонированию) площадки установки сооружения. Подраздел 10.3. включая пункты 10.3.1 и 10.3.2, добавлен в соответствии с требованиями подраздела 4.12 СП 58.13330.2012 «Гидротехнические сооружения. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 33-01—2003» в части применения автоматизированной системы мониторинга технического состояния сооружений, в том числе для решения задач предупреждения и уменьшения опасности аварий для жизни людей и их здоровья, ущерба имуществу и окружающей среде. Терминологические статьи 3.13, 3.20. 3.28 добавлены, поскольку определяемые термины находят применение в настоящем стандарте.

В целях улучшения понимания пользователями некоторых положений и терминологических статей настоящего стандарта, а также для учета требований российских нормативных документов и отечественной специфики проектирования морских нефтегазопромысловых сооружений в текст внесены изменения и дополнения, выделенные полужирным курсивом.

В настоящий стандарт не включено большинство нормативных ссылок ввиду отсутствия принятых гармонизированных национальных стандартов, а также географических и природно-климатических особенностей расположения континентального шельфа Российской Федерации.

IV

ГОСТ P 57123—2016 (ИСО 19901-2:2004)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Нефтяная и газовая промышленность СООРУЖЕНИЯ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВЫЕ МОРСКИЕ Проектирование с учетом сейсмических условий

Petroleum and natural gas industry. Offshore oil and gas field structures. Design under seismic conditions

Дата введения — 2017—06—01

1    Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования для определения методик и критериев проектирования с учетом сейсмических условий конструкций морских нефтегазопромысловых сооружений, устанавливаемых на континентальном шельфе морей (в том числе замерзающих) Российской Федерации и предназначенных для бурения скважин, добычи, переработки, хранения и отгрузки продукции скважин, проживания персонала.

Устанавливаемые настоящим стандартом требования предназначены для максимально возможного снижения риска для людей, окружающей среды и имущества. Это достигается путем использования:

а)    методик проектирования сейсмостойких конструкций, которые зависят от уровня воздействия на морские нефтегазопромысловые сооружения (МНГС) и ожидаемого уровня сейсмической активности;

б)    двухуровневой проверки проектирования сейсмостойких конструкций, при которой конструкции проектируются по двум предельным состояниям: основному и особому (чрезвычайному) предельным состояниям в соответствии с ГОСТ 54483.

Для регионов с высоким уровнем сейсмической активности требуется оценка сейсмической опасности с учетом конкретных условий площадки строительства. Для таких случаев применяются процедуры и требования вероятностного анализа сейсмической опасности (ВАСО).

Для регионов, для которых приемлемы упрощенные методы проектирования, допуска-ется определять сейсмичность района по существующим картам сейсмического районирования, в том числе представленным в СП 14.13330.

При постройке МНГС под техническим наблюдением Российского морского регистра судоходства (РМРС) должны выполняться требования Правил РМРС [1], [2], [3] в части общих принципов проектирования конструкций с учетом внешних условий района эксплуатации, включая сейсмическую обстановку.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты и документы:

ГОСТ Р 54483-2011 Нефтяная и газовая промышленность. Платформы морские для нефтегазодобычи. Общие требования

ГОСТ Р 55311 Нефтяная и газовая промышленность. Сооружения нефтегазопромысловые морские. Термины и определения

СП 11-114 Инженерные изыскания на континентальном шельфе для строительства морских нефтегазопромысловых сооружений

СП 58.13330 Актуализированная редакция СНиП 33-01—2003. Гидротехнические сооружения. Основные положения

СП 14.13330 Строительство в сейсмических районах СНиП 11-7—81

Издание официальное

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов (сводов правил) в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячно издаваемого информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Сведения о действии свода правил можно проверить в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение. на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затративающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 55311, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1    анализ отклика площадки установки (site response analysis): Анализ распространения сейсмических волн, позволяющий оценить влияние местных геологических и грунтовых условий морского дна на площадке установки.

Примечание — Результаты анализа отклика площадки установки могут включать в себя амплитуду колебаний. частотный спектр и длительность.

3.2    вероятность превышения (probability of exceedance): Вероятность того, что переменная (или событие) превысит определенный базовый уровень за рассматриваемый период времени.

3.3    вероятностный анализ сейсмической опасности (probabilistic seismic hazard analysis): BACO: Метод, базирующийся на оценке вероятности превышения заданного уровня движения грунта при землетрясениях в заданном пункте в заданный период времени, позволяющий выделить, оценить и рационально объединить неопределенности в интенсивности, месте расположения, периодичности землетрясений и разновидностях характеристик движений грунта.

3.4    грязевой вулкан (mud volcano): Геологическое образование, постоянно или периодически извергающее грязевые массы и газы.

3.5    движения грунта (ground motions): Ускорения, скорости или смещения грунта в результате сейсмических волн, расходящихся от очага землетрясения.

3.6    затухание (attenuation): Снижение интенсивности сейсмических волн по мере их распространения от очага до площадки установки сооружения.

3.7    категория сейсмического риска (seismic risk category); КСР: Категория риска, определяемая по уровню воздействия и ожидаемого уровня сейсмических движений.

3.8    комбинация по направлениям (directional combination): Комбинация значений отклика по каждому из трех ортогональных компонентов движения землетрясения.

3.9    кривая сейсмической опасности (seismic hazard curve): Кривая, показывающая вероятность превышения в зависимости от уровня сейсмической активности.

3.10    максимальное расчетное землетрясение (abnormal level earthquake): MP3: Землетрясение максимальной интенсивности, при воздействии которого сооружение не должно полностью утратить конструктивную целостность.

Примечание — Землетрясение уровня MP3 сравнимо с воздействиями, вызванными аномальными и аварийными ситуациями, учитываемыми при проектировании с учетом особого (чрезвычайного) предельного состояния в соответствии с ГОСТ Р 54483.

3.11    метод предельной статической прочности (static pushover method): Анализ прочности сооружения, основанный на применении поступательно увеличивающейся комбинации глобальных статических нагрузок, включая эквивалентные динамические инерционные воздействия до наступления общего разрушения конструкции.

3.12    морское дно (seabed): Морские грунты, которые являются опорой для сооружений.

Примечание — Морское дно можно представить как пространство ниже поверхности дна моря.

3.13    осциллятор (oscillator): Одномассовая линейно-упругая динамическая система, состоящая

из массы, пружины и демпфера.    _

ГОСТ P 57123—2016

3.14    поверхность морского дна (sea floor): Поверхность контакта толщи воды и грунтового основания.

3.15    проектное землетрясение (extreme level earthquake); ПЗ: Землетрясение такой интенсивности. при воздействии которого исключаются повреждения сооружения.

Примечание — Землетрясение уровня ПЗ сравнимо с воздействиями, учитываемыми при проектировании по основному предельному состоянию в соответствии с ГОСТ Р 54483.

3.16    разжижение (liquefaction): Текучесть водонасыщенного дисперсного грунта, вызванная разрушением его структуры и сопровождаемая увеличением парового давления при землетрясении.

3.17    режимная комбинация (modal combination): Комбинация значений отклика, связанных с каждым динамическим режимом сооружения.

3.18    сдвиг горных пород (fault movement): Трещина или разлом в земной коре, вдоль которой проходит смещение массива пород.

3.19    сейсмический коэффициент запаса (seismic reserve capacity factor): Отношение спектрального ускорения, приводящего к разрушению конструкций или катастрофическому нарушению работы систем, к спектральному ускорению уровня проектного землетрясения.

3.20    сейсмическое микрорайонирование (site-specific seismic hazard assessment): Комплекс

работ по оценке сейсмической опасности, выполняемых с целью получения данных, необходимых и достаточных для оценки инженерно-сейсмологических условий исследуемой площадки и расчета параметров ожидаемых сейсмических воздействий с учетом местных особенностей._

3.21    системы аварийного покидания и эвакуации (escape and evacuation systems): Спасательные и эвакуационные системы, включая коридоры, трапы, спасательные плоты и вертолетные площадки.

3.22    системы безопасности (safety systems): Системы, предусмотренные на сооружении для обнаружения, контроля и снижения риска опасных ситуаций.

Примечание — Системы безопасности включают системы обнаружения утечки таза, аварийного отключения. пожарной безопасности и системы управления ими.

3.23    спектр отклика (response spectrum): Г рафик абсолютного ускорения, псевдоскорости, относительных перемещений в зависимости от периода или частоты собственных колебаний.

3.24    спектральная скорость (spectral velocity): Отклик максимальной псевдоскорости осциллятора единственной степени свободы вследствие движения грунта, вызванного землетрясением.

3.25    спектральное перемещение (spectral displacement): Отклик максимального относительного перемещения осциллятора единственной степени свободы вследствие движения грунта, вызванного землетрясением.

3.26    спектральное ускорение (spectral acceleration): Отклик максимального абсолютного ускорения осциллятора единственной степени свободы вследствие движения грунта, вызванного землетрясением.

3.27    сползание морского дна (sea floor slide): Смещение склонов морского дна.

3.28    уровень воздействия сооружения (exposure level): Система классификации, устанавли

вающая требования для сооружений, основанная на рассмотрении последствий разрушения соору-жений на безопасность жизни, окружающей среды и экономических потерь._

3.29    цунами (tsunami): Длиннопериодные волны, вызванные быстрым вертикальным движением морского дна.

Примечание — Вертикальное движение морского дна часто связано со сбросовым разрывом во время землетрясений или с грязевыми оползнями морского дна.

4 Обозначения

В настоящем стандарте использованы следующие обозначения: a_R — наклон кривой сейсмической опасности;

С_а — коэффициент площадки, установки сооружения (поправочный коэффициент) применимый к ускорению в спектре отклика;

С_с — поправочный коэффициент, применимый к спектральному ускорению с целью учета неопределенности, не отраженной на кривой сейсмической опасности;

3

ГОСТ Р 57123-2016

сейсмический коэффициент запаса;

коэффициент площадки установки сооружения (поправочный коэффициент) применимый

к скорости в спектре отклика;

сопротивление недренированного сдвига грунта;

среднее сопротивление недренированного сдвига верхнего 30 метрового слоя грунта морского дна;

коэффициент затухания; малоамплитудный модуль сдвига грунта; ускорение свободного падения; магнитуда определенного сейсмического очага;

масштабный коэффициент для перевода спектра ускорения один раз в 1000 лет в спектр ускорения MP3 на площадке установки сооружения; атмосферное давление; годовая вероятность превышения MP3: вероятность превышения; годовая вероятность превышения ПЗ: целевая годовая вероятность разрушения; сопротивление вдавливанию конуса зонда для песка; нормализированное сопротивление вдавливанию конуса зонда для песка; среднее нормализированное сопротивление вдавливанию конуса зонда для песка верхнего 30-метрового слоя грунта морского дна;

спектральное ускорение, связанное с периодом колебаний осциллятора с одной степенью свободы Г;

среднее спектральное ускорение, связанное с периодом колебаний осциллятора с одной степенью свободы Г. полученное при выполнении ВАСО;

спектральное ускорение MP3, связанное с периодом колебаний осциллятора с одной степенью свободы Т\

среднее спектральное ускорение MP3, связанное с периодом колебаний осциллятора с одной степенью свободы Т, полученное при выполнении ВАСО;

спектральное ускорение ПЗ. связанное с периодом колебаний осциллятора с одной степенью свободы 7";

среднее спектральное ускорение ПЗ. связанное с периодом колебаний осциллятора с одной степенью свободы Т, полученное при выполнении ВАСО;

спектральное ускорение на поверхности скальных пород с повторяемостью один раз в 1000 лет, связанное с периодом колебаний осциллятора Т с одной степенью свободы; среднее спектральное ускорение, связанное с вероятностью превышения Р_е и периодом колебаний осциллятора с одной степенью свободы Г. полученное при выполнении ВАСО; среднее спектральное ускорение, связанное с целевой годовой вероятностью разрушения Р₍ и периодом колебаний осциллятора с одной степенью свободы Т, полученное при выполнении ВАСО;

спектральное ускорение на площадке установки сооружения за период повторяемости 1000 лет и периодом колебаний осциллятора с одной степенью свободы Г; собственный период колебаний осциллятора с одной степенью свободы: доминирующий модальный период колебаний сооружения; период повторяемости;

коэффициент использования при анализе во временной области г, средний коэффициент использования; скорость поперечной волны;

поперечной волны в верхнем 30-метровом слое грунта морского дна; массовая плотность грунта; процент критического затухания;

логарифмическое стандартное отклонение неопределенностей, не охваченных в кривой

сейсмической опасности;

эффективное природное давление грунта.

4

ГОСТ P 57123—2016

5    Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

ВАСО — вероятностный анализ сейсмической опасности;

ВСП — верхнее строение платформы;

КСР —категория сейсмического риска;

МНГС — морское нефтегазопромысловое сооружение;

MP3 — максимальное расчетное землетрясение;

ПЗ — проектное землетрясение;

СТУ — специальные технические условия.

6    Сейсмические опасности

При проектировании МНГС в сейсмически опасных зонах должны учитываться сейсмические воздействия и нагрузочные эффекты. Регионы считаются сейсмически опасными на основании предыдущих данных о сейсмической активности как с точки зрения частоты подобных явлений, так и с точки зрения их магнитуды.

Рассмотрение сейсмических явлений в сейсмически активных регионах должно включать исследования характеристик движения грунта и допустимые сейсмические риски для сооружений. Конструкция сооружений в сейсмически активных регионах должна учитывать движение грунта в результате землетрясений. Однако при проектировании необходимо учитывать и другие виды сейсмических опасностей. которые нуждаются в специальных исследованиях.

При проектировании сооружений в сейсмически опасных зонах должен разрабатываться раздел СТУ, содержащий, но не ограниченный следующими техническими нормами:

-    оценка сейсмической опасности площадки установки сооружения, в том числе результаты ВАСО;

-    расчет акселерограмм ожидаемых сейсмических воздействий и параметров колебаний реального грунта на площадке;

• технические требования к выполнению расчетов сооружений на сейсмические нагрузки, разрабатываемые при научном сопровождении специализированной организации.

Следующие виды опасностей могут быть вызваны сейсмическими явлениями:

-    разжижение грунта;

-    сползание морского дна:

-    сдвиг горных пород;

-    цунами;

-    грязевые вулканы.

Дополнительно необходимо оценить воздействие сейсмических явлений на подводное оборудование и подводные трубопроводы.

Дополнительная информация и рекомендации к разделу представлены в А.1 (приложение А).

7    Принципы и методы проектирования с учетом сейсмических условий

7.1 Принципы проектирования

МНГС. расположенные в сейсмически опасных зонах, должны проектироваться с учетом различных уровней землетрясения по двум предельным состояниям — основному и особому (чрезвычайному) в соответствии с ГОСТ Р 54483 (раздел 6).

Требования основного предельного состояния распространяются на проектирование сооружений. прочность и жесткость которых исключает какие-либо значительные структурные повреждения при смещении грунта в результате землетрясения определенного уровня и с достаточно низкой вероятностью его возникновения в течение проектного срока эксплуатации сооружения. При проектировании по основному предельному состоянию должны быть учтены сейсмические явления уровня ПЗ.

При сейсмическом воздействии уровня ПЗ не допускается появления повреждений, нарушающих нормальную эксплуатацию морских нефтегазопромысловых сооружений.

Требования особого (чрезвычайного) предельного состояния распространяются на проектирование сооружений, конструкция и фундамент которых должны обладать достаточным запасом прочности и устойчивости, для обеспечения восприятия значительных неупругих деформаций без полной потери

5

конструктивной целостности. При проектировании по особому (чрезвычайному) предельному состоянию должны быть учтены сейсмические явления уровня MP3.

При сейсмическом воздействии уровня MP3 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 серьезный экологический ущерб.

Период повторяемости ПЗ и MP3 зависит от уровня воздействия и ожидаемого уровня сейсмической активности.

Дополнительная информация и рекомендации представлены в А 2 (приложение А).

7.2 Проектирование с учетом сейсмических условий

7.2.1    Общая часть

Для проектирования МНГС с учетом сейсмических условий используются два альтернативных метода — упрощенный и детальный.

Упрощенный метод проектирования применяется, когда влияние сейсмических воздействий на сооружения незначительно. Кроме того, данный метод может применяться на предпроектных стадиях проектирования обустройства морских месторождений. Описание упрощенного метода проектирования представлено в разделе 8.

Детальный метод применяется, когда вопросы сейсмобезопасности являются критичными при проектировании сооружений. Детальный метод требует проведения оценки сейсмической опасности на площадке установки сооружения. Описание детального метода проектирования представлено в разделе 9

Выбор соответствующего метода зависит от уровня воздействия, а также от ожидаемой интенсивности и характеристик сейсмических событий.

На рисунке 1 представлена принципиальная схема определения методов проектирования с учетом сейсмических условий и последовательность действий по каждому из них.

7.2.2    Проектирование с учетом проектного землетрясения

При сейсмическом воздействии уровня ПЗ допускается переход отдельных элементов конструкции и фундамента в локальное нелинейное состояние. Расчетные модели сооружения следует принимать соответствующими линейно-упругой области деформирования. При этом, нелинейные взаимодействия, такие как «сооружение — грунт» следует рассматривать как линейные.

Если используется оборудование для сейсмической изоляции или рассеивания пассивной энергии. необходимо использовать методы нелинейного анализа во временной области.

Для сооружений, подверженных волновым колебаниям, возникающим в результате сейсмических явлений, необходимо применять один из двух методов определения сейсмических воздействий:

а)    анализ спектра откликов (анализ в спектральной форме);

б)    анализ изменения во времени (анализ во временной форме).

Оба метода предполагают, что волновые колебания совершаются в трех направлениях: двух ортогональных горизонтальных и одном вертикальном.

При проектировании на воздействие уровня ПЗ необходимо использовать обоснованные показатели затухания, соответствующие уровням деформации воздействий ПЗ. Более высокие параметры затухания, обусловленные гидродинамикой или деформациями грунта основания должны подтверждаться дополнительными специальными исследованиями. Фундамент может быть смоделирован с эквивалентными упругими пружинами и при необходимости с элементами масс и демпфирующими элементами. Показатели жесткости и затухания фундамента должны соответствовать уровням деформации грунта основания при воздействии ПЗ.

В анализе спектра откликов (анализе в спектральной форме) методы комбинирования откликов в трех ортогональных направлениях должны учитывать корреляцию между формами колебаний. Когда отклики по каждой компоненте направления землетрясения рассчитываются отдельно, отклики на все три направления движения землетрясения могут вычисляться в виде корня из суммы квадратов этих компонент.

В анализе изменения во времени (анализе во временной форме) должны применяться группы записей сейсмических данных для определения случайного характера движения грунта основания, количество которых должно быть не менее количества наиболее опасных зон возникновения очагов землетрясения.

Эти записи должны быть отобраны таким образом, чтобы они отражали доминирующие сейсмические воздействия ПЗ. В каждом временном отрезке должна проводиться проверка кодов компонент.

6