ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

Нефтяная и газовая промышленность

АРКТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ

Учет ледовых нагрузок при проектировании морских платформ

Издание официальное

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий «Газпром ВНИИГАЗ» (ООО «Газпром ВНИИГАЗ»)

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 15 ноября 2018 г. № 1008-ст

4    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «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, оформление. 2018

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

этом снижение не может превышать предельного значения, рекомендуемого в СП 20 13330.2016 для других климатических нагрузок

5.15 Нормативные и/или расчетные значения ледовых нагрузок должны определяться способом, наиболее надежным для данной расчетной ситуации (или с помощью комбинирования различных способов):

а)    на основе данных по ледовым нагрузкам, полученных с помощью измерений, выполненных в натурных условиях;

б)    на основе численных расчетов с помощью математических моделей (далее — уравнений нагрузки), приводимых в соответствующих нормативно-технических документах по проектированию платформ различного типа, с учетом исходных данных, полученных путем статистической обработки материалов длительных рядов натурных наблюдений ледовой обстановки и результатов гидрометеорологических изысканий в предполагаемом районе расположения платформы; при этом статистическая обработка данных должна выполняться с помощью научно-обоснованных подходов, а также положений ГОСТ ИСО 11453 и стандартов, регламентирующих применение статистических методов (4) (в приложении Б приводится пример реализации соответствующего вероятностного подхода для расчетной ситуации воздействия гряд торосов):

в)    на основе масштабированных соответствующим образом результатов физического моделирования в опытовых ледовых бассейнах (краткая сводка основных формул масштабирования приводится в приложении В; дополнительные рекомендации представлены в [5] и [6]);

г)    на основе результатов компьютерного моделирования с использованием современных технических средств.

Примечание — Способы, указанные в перечислениях а) и г), позволяют непосредственно определять расчетные значения ледовой нагрузки при достаточном объеме данных натурных измерений (достаточность устанавливается с помощью статистических процедур); при использовании способа, указанного в перечислении б), обычно определяют нормативные значения ледовых нагрузок, при использовании способа, указанного в перечислении в), атрибут (нормативная, расчетная или другое) определяемых в экспериментах нагрузок задается в технической документации конкретного бассейна

6 Расчетные ситуации, обусловленные воздействием ледяного покрова

6.1    Общие требования

6.1.1    Ледовые нагрузки определяют для всех значимых (учитываемых в проекте платформы) расчетных ситуаций. Перечень учитываемых расчетных ситуаций определяется особенностями ледового режима в рассматриваемом районе; конструктивными особенностями опорной части платформы, которые могут обусловливать преимущественные схемы разрушения ледяного покрова и ледяных образований; принимаемыми в проекте инженерными решениями по защите от ледовых воздействий (ледоломы и другие гидротехнические защитные сооружения, барьеры из ледяных глыб и брызгового льда и т. л.); принимаемыми в проекте специальными организационными решениями (сезонная эксплуатация платформы, концепция «отсоединяемости» для плавучих платформ — временное снятие платформы с заданной точки и отход в безопасную зону); включением в проект системы УЛО; другими организационно-техническими мероприятиями.

6.1.2    Для камщой учитываемой в проекте расчетной ситуации определяют нормативные и/или расчетные значения локальной нагрузки и глобальной ледовой нагрузки.

Примечание — Традиционно в проектировании характерные значения нагрузок (включая ледовые), а также значения определяющих их гидрометеорологических элементов (например, толщина льда или скорость дрейфа льда) описывают посредством периода повторяемости При этом вероятности реализации того или иного случайного события (например, соответственно превышение заданного значения нагрузки от тороса, толщины ровного льда или значения скорости дрейфа льда) хотя бы один раз в течение года, равной 1 • 10"², соответствует период повторяемости 100 лет, а вероятности 1 • 10~⁴ соответствует период повторяемости 10 000 лет (см. также приложение А)

6.1.3    Уровень снижения расчетных значений ледовой нагрузки в случае применения защитных сооружений, системы УЛО. других организационно-технических мероприятий, вследствие чего на платформу воздействует ледяной покров с измененными характеристиками (в случае УЛО используется

термин «обработанный лед»), должен быть обоснован с учетом выявленных по результатам инженерных изысканий особенностей ледовых условий в рассматриваемом районе, конструктивных решений защитных сооружений, состава и мощности применяемых средств УЛО и др.

6.2 Учитываемые расчетные ситуации

6.2.1    Перечень учитываемых расчетных ситуаций определяют на основе анализа и обобщения достоверной информации о ледовом режиме в районе планируемого размещения платформы (далее — район проектирования). Под районом проектирования понимается акватория с однозначно определенными границами, в пределах которой находится предполагаемое место размещения морской платформы и который характеризуется однородными ледовыми условиями.

Примечание — Выбранный район может не являться однородным с точки зрения других природных условий, например ветрового волнения в беэледный период, батиметрии, свойств грунтов и др

6.2.2    Перечень учитываемых при проектировании расчетных ситуаций должен отражать все типы ледовой обстановки, которые физически возможны в районе проектирования и вероятность реализации которых в течение одного произвольно выбранного года не ниже 1 • 10^-4. то есть период повторяемости которых не превышает 10 ООО лет. При этом согласно 5.3 учитывают только те из них. которые являются потенциально опасными при эксплуатации проектируемой платформы.

6.2.3    При определении нормативных ледовых нагрузок учитывают расчетные ситуации с периодом повторяемости не более 100 лет.

6.2.4    В случае возможности реализации потенциально опасных ледовых явлений и событий редкой повторяемости (период повторяемости более 100 лет), имеющих малоизученную природу и ограниченный объем наблюдений (или полное отсутствие таковых), в проекте учитывают соответствующий тип ледовой обстановки с периодом повторяемости до 10 000 лет; при этом соответствующие нагрузки нужно рассматривать как особые.

6.2.5    Допускается учитывать в проекте расчетные ситуации с типом ледовой обстановки, вероятность реализации которой находится в интервале от 1 • 10~⁵ до 1 • 10^-4. если нагрузка на платформу от воздействия ледяного покрова или ледяного образования, соответствующих данному типу ледовой обстановки, характеризуется высокой интенсивностью и значительной неопределенностью.

6.2.6    Расчетные ситуации, характеризуемые типом ледовой обстановки, вероятность реализации которой в рассматриваемом районе в течение одного года меньше 1 • 10~⁵, не должны учитываться в проекте.

6.2.7    В общем случае учитываемые при проектировании расчетные ситуации должны отражать большую совокупность факторов, характеризующих ледяной покров и оказывающих влияние на характер воздействия плавучего льда на проектируемую платформу, включая следующие:

а)    физико-механические характеристики льда (плотность, соленость, пористость, теплофизические свойства, прочность при различных видах деформаций и др.);

б)    морфометрические характеристики льда (геометрические размеры, форма рельефа верхней и нижней частей ледяного образования и др );

в)    возрастные характеристики льда (нилас, молодой лед. одно-/двух-/многолетний лед и др );

г)    вид плавучего льда по степени подвижности:

-    неподвижный (припай, стамуха, лед. севший на мель, и др. — с учетом возможности внезапных подвижек);

-    дрейфующий (с учетом максимальной ожидаемой скорости дрейфа);

д)    формы плавучего льда (ледяное поле, битый лед и др.);

е)    сплоченность дрейфующего льда (сплошной лед. очень сплоченный лед. сплоченный лед, разреженный лед. редкий лед. отдельные льдины и др );

ж)    площадные параметры элементов ледяного покрова и ледяных образований;

з)    характеристики поверхности ледяного покрова;

-    ровный лед:

-    деформированный лед (наслоенный, лед с чередующимися грядами, торосистый, поля сморози и ДР );

и)    степень разрушения в процессе таяния;

к)    механизм разрушения ледяного образования при воздействии на платформу (смятие, дробление. изгиб, потеря устойчивости, трещинообразование, нагромождение и др );

л) сценарий взаимодействия ледяного покрова с платформой (удар, навал, образование нагромождения. смерзание и др.)

и другие (дополнительная информация по описанию ледяного покрова и ледяных образований содержится в [1J).

6.2.8 Каждую расчетную ситуацию охарактеризуют расчетными и/или номинальными значениями определяющих параметров соответствующих ледяных образований.

6.3 Сочетания нагрузок

6.3.1    Сочетания нагрузок устанавливаются из анализа реальных вариантов одновременного действия различных нагрузок для рассматриваемой расчетной ситуации с учетом возможности различного приложения временных нагрузок или при отсутствии некоторых из нагрузок.

6.3.2    Для каждого конкретного сочетания нагрузок расчетное значение ледовой нагрузки должно входить в учитываемый состав нагрузок с коэффициентом сочетаний, определяемым в соответствии с СП 20.13330.2016. а также нормативно-техническими документами в области проектирования отдельных типов морских платформ В случае, если в документах по стандартизации в области проектирования морских платформ требования к значениям коэффициентов сочетаний нагрузок не установлены, соответствующие значения устанавливаются в составе СТУ. которые разработаны в соответствии с требованиями (3].

6.3.3    В общем случае ледовую нагрузку в сочетаниях нагрузок рассматривают как кратковременную.

6.3.4    Ледовую нагрузку в сочетании нагрузок рассматривают как длительную при использовании для нее пониженных значений в соответствии с 5.10.

6.3.5    Ледовую нагрузку в сочетании нагрузок рассматривают как особую, если ее расчетное значение определяется:

-    для расчетной ситуации с периодом повторяемости более 100 лет;

-    для расчетной ситуации с периодом повторяемости менее 100 лет. но для уровня превышения 10^-4—10"³ в течение года.

6.3.6    Ледовые нагрузки учитывают в основных и особых сочетаниях со следующими постоянными и временными нагрузками:

-    собственный вес конструкций, расходуемых материалов;

-    вес балласта различного вида, включая хранимые жидкие углеводороды;

-    ветровые нагрузки;

-    гидростатическое давление воды;

-    нагрузки от течений;

-    волновые нагрузки (при низких значениях сплоченности льда);

-    сейсмические нагрузки (в особом сочетании нагрузок, когда в качестве особой принята сейсмическая нагрузка);

-    нагрузки от навала судов;

-    температурные воздействия (в частности, нагрузки от сплошного ледяного покрова при его температурном расширении);

-    нагрузки, обусловленные осадками грунта;

-    гололедные нагрузки от атмосферного и брызгового обледенения сооружений;

-    воздействия, обусловленные приливно-отливными явлениями (в частности, нагрузка от примерзшего к сооружению ледяного покрова при изменении уровня моря),

и. возможно, другие.

7 Исходные данные для расчета ледовых нагрузок

7.1    Источники данных о ледовых условиях

7.1.1    Основным источником исходных данных по гидрометеорологическим характеристикам, включая оперативные и экстремальные характеристики, необходимых для определения нормативных и/или расчетных значений ледовых нагрузок на проектируемую платформу, должны служить данные статистической обработки материалов длительных рядов натурных наблюдений ледовой обстановки и инженерно-гидрометеорологических изысканий, выполняемых в районе проектирования в соответствии с ГОСТ Р 57148, ГОСТ Р 58112-2018. СП 11-114—2004, СП 33-101—2003. СП 47.13330.2016 и другими нормативными техническими документами по стандартизации, касающимися вопросов исследования ледового режима.

Примечание — В отечественной практике изучение ледового режима относится к области гидрологических исследований С целью выделения аспектов изучения собственно ледового режима акватории, где находится район проектирования, в настоящем документе под гидрологическими исследованиями будут пониматься те из них, которые не относятся непосредственно к ледяному покрову и его элементам

7.1.2    Результаты инженерно-гидрометеорологических изысканий и специализированных ледотехнических исследований на прилегающих акваториях, а также результаты экспериментальных исследований, выполненных по специальным программам, также должны использоваться для расширения состава исходных данных.

7.1.3    В качестве дополнительных источников информации о гидрометеорологическом и ледовом режимах моря для района проектирования используют справочники, монографии, морские гидрометеорологические ежегодники, ежемесячники, атласы, таблицы приливов, гидрометеорологические карты, лоции и другие документы организаций, проводивших в данном районе гидрометеорологические и ледовые наблюдения или выполнявших соответствующие расчеты.

7.1.4    Для расширения знаний об особенностях ледового режима, если это возможно, используют информацию, собираемую в процессе выполнения попутных судовых метеорологических и ледовых наблюдений в районе проектирования.

7.1.5    Средства спутникового мониторинга состояния ледяного покрова, позволяющие получать с помощью технических средств пассивного и активного зондирования космоснимки различного пространственного разрешения, должны использоваться в настоящее время как один из наиболее эффективных источников дополнительной информации о ледовом режиме в районе проектирования.

7.2 Необходимые данные о ледовых условиях

7.2.1    Совокупность исходных данных о ледовых условиях должна обеспечивать возможность определения нормативных (расчетных) значений ледовых нагрузок с заданным уровнем обеспеченности для всех учитываемых при проектировании морской платформы расчетных ситуаций.

7.2.2    Используемые в проекте морской платформы исходные данные о ледовых условиях должны корректно отражать все особенности ледового режима в районе проектирования.

7.2.3    Информация о ледовых условиях района проектирования, на основе которой будут определяться расчетные значения ледовых нагрузок, должна включать все доступные данные наблюдений как в исходном виде, так и в форме климатических данных. Соответствующая информация должна включать в себя данные о ледовом режиме, характеристики припая, характеристики дрейфующего ровного и деформированного льда, характеристики айсбергов (при их наличии в исследуемом районе), метеорологические и гидрологические характеристики, влияющие на ледовые нагрузки. При сборе данных должны учитываться положения и требования в соответствии с ГОСТ Р 57148. ГОСТ Р 58112-2018. СП 47.13330.2016, а также (1).

Примечание — Во многих случаях в район проектирования может попадать дрейфующий лед, образовавшийся за его пределами, в достаточно удаленных районах Соответствующие данные, которые могут существенно влиять на определение расчетных ледовых нагрузок, также следует включать в состав исходных данных о ледовых условиях

7.2.4    Характеристики ледового режима в общем случае включают данные о средней, ранней и поздней дате его фаз:

-    первое появление льда на акватории;

-    начало устойчивого ледообразования:

-    первое образование припая;

-    начало устойчивого образования припая;

-    начало весеннего взлома или первой весенней подвижки припая (первый взлом припая);

-    окончательное разрушение припая (исчезновения припая);

-    окончательное очищение акватории ото льдов.

7.2.5    Информация о припае должна содержать следующие данные:

-    толщина припая;

-    положение кромки (границы) припая, включая положение при максимальном развитии припая;

-    информация о случаях образования разводий в припае и о подвижках и/или отрыве припайного льда в исследуемом районе;

-    информация о торосистости припая.

7.2.6    Информация о дрейфующем льде должна содержать следующие данные:

-    положение кромки (границы) льда:

-    сплоченность льда;

-    наличие разводий и полыней, средние и максимальные значения ширины и протяженности;

-    размеры в плане дрейфующих ледяных полей;

-    торосистость дрейфующих ледяных полей;

-    размеры в плане торосов и/или гряд торосов на дрейфующих ледяных полях;

-    сжатия и разрежения во льдах;

-    возможность наличия айсбергов;

-    возрастной состав льда дрейфующих ледяных полей;

-    средняя и максимальная среднесуточная скорость дрейфа для всех наблюдавшихся градаций ледяных полей по размерам;

-    максимальная скорость дрейфа больших, обширных и гигантских ледяных полей;

-    генеральное направление дрейфа ледяных полей;

-    наличие торосов иУили гряд торосов на дрейфующих ледяных полях.

7.2.7    Информация о торосистых образованиях должна содержать следующие данные:

-    форма поперечного сечения киля тороса;

-    осадка и ширина киля тороса;

-    крупномасштабная пористость киля тороса;

-    эффективное (удельное) сцепление обломков льда, формирующих киль;

-    угол внутреннего трения обломков льда, формирующих киль;

-    толщина консолидированного слоя:

-    размеры консолидированного слоя в плане;

-    форма поперечного сечения паруса тороса;

• высота и ширина паруса тороса;

-    крупномасштабная пористость паруса тороса;

-    размеры обломков, формирующих парус тороса;

-    эффективное (удельное) сцепление обломков, формирующих парус тороса;

-    угол внутреннего трения обломков, формирующих парус тороса.

7.2.8    Информация об айсбергах (обломках айсбергов) должна содержать следующие данные;

-    частота (по сезонам) появления айсбергов той или иной формы: столообразный, куполообразный. пирамидальный, разрушающийся и др.;

-    средний и максимальный объем надводной части;

-    геометрические размеры подводной части;

-    средняя и максимальная масса айсберга;

-    синоптические и гидрологические условия, наблюдавшиеся при дрейфе айсбергов на исследуемой акватории;

-    наличие ровного дрейфующего льда, обрамляющего дрейфующий айсберг или имеющего вмороженные обломки или куски айсберга.

7.2.9    Информация о физико-механических характеристиках льда должна содержать следующие данные;

-    температура, соленость и плотность льда;

-    прочность льда при одноосном сжатии и растяжении;

-    модуль упругости льда при одноосном сжатии;

-    прочность льда при изгибе.

7.2.10    Метеорологические и гидрологические характеристики в общем случае должны включать следующую информацию для ледового периода:

-    температура воздуха;

-    ветер;

-    синоптические ситуации;

-    температура и соленость воды;

-    батиметрия;

-    уровень моря;

-    течения;

-    температура, соленость и плотность льда;

-    ветровое волнение и волны зыби.

8 Глобальная ледовая нагрузка

8.1    Ледовые нагрузки на стационарные платформы

8.1.1    Ледовые нагрузки на стационарные платформы в общем случае рассматривают как статические.

8.1.2    Ледовые нагрузки рассматриваются как динамические в случае значительной податливости опорной конструкции и/или фундамента, когда невозможно исключить влияние динамических факторов системы «разрушающийся лед — корпус платформы» на нагрузочные эффекты в конструктивных элементах опорной конструкции и фундамента; при этом необходимо выполнять динамический расчет платформы на ледовые нагрузки, задаваемые как функции времени.

8.1.3    При определении характера ледовых нагрузок на стационарную платформу в расчетных ситуациях с протяженными ледяными полями учитывают возможность реализации режима вибраций сооружения, при котором график ледовой нагрузки имеет форму периодической функции от времени — автоколебательный режим. При этом необходимо также оценивать возможность увеличения интенсивности ледовых нагрузок вследствие возможной синхронизации частоты процесса разрушения льда в контактной зоне и собственной частоты колебаний сооружения.

Примечание — Вопрос об условиях возникновения автоколебаний при воздействии ледяного покрова не может считаться полностью решенным Некоторые рекомендации по данному вопросу приводятся в международных стандартах по проектированию арктических сооружений [5J, (6) В частности, предполагается, что автоколебания преимущественно могут возникать в расчетной ситуации, когда ледяной покров, дрейфующий с умеренной скоростью от 0.04 до 0.1 м/с. непрерывно воздействует на сооружение с вертикальными или близкими к вертикальным гранями

8.1.4    Ледовые нагрузки определяют в соответствии с указаниями и положениями нормативнотехнических документов в области проектирования морских платформ на основе исходных данных для каждой учитываемой расчетной ситуации. При расчете ледовых нагрузок следует рассмотреть все физически возможные расчетные ситуации в соответствии с 6.2. При надлежащем обосновании для платформ определенных типов с этой целью могут применяться положения СП 38.13330.2012. В случае, если в документах по стандартизации в области проектирования морских платформ указания и положения по определению ледовых нагрузок не установлены, соответствующие указания и положения устанавливаются в составе СТУ. которые должны быть разработаны в соответствии с требованиями (3).

8.1.5    Для акваторий с небольшими колебаниями уровня моря в зимний период, когда невозможно с учетом ожидаемой толщины ледяного покрова обосновать неизбежное образование приливной трещины около корпуса платформы, необходимо учитывать возможность смерзания льда с корпусом платформы, что может существенно увеличивать ледовую нагрузку.

Примечание — Вероятность смерзания ледяного покрова с корпусом платформы существенно выше для зоны припая и для акваторий с невысокими скоростями дрейфа льда

8.1.6    При размещении морской платформы в зоне припая следует рассмотреть расчетные ситуации взлома припая и его отрыва.

8.1.7    При проектировании платформ, размещаемых на мелководье, необходимо учитывать возможность образования перед корпусом платформы нагромождений битого льда, как находящихся на плаву, так и опирающихся на дно.

Примечание — Нагромождения битого льда могут как повышать нагрузку — вследствие увеличения эффективной ширины преграды, так и снижать ее — в случае, когда нагромождение льда достигает дна и передает на него часть ледовой нагрузки

8.1.8    При проектировании платформы с опорной частью в виде многоколонной конструкции учитывают возможность формирования неподвижного массива льда в пространстве менаду колоннами, что может привести к существенному увеличению ледовой нагрузки.

8.1.9    Если корпус платформы не является осесимметричным или близким к такому, то в число расчетных сценариев включают случаи подхода дрейфующего льда к платформе с разных сторон с целью определения направления подхода с наибольшей нагрузкой.

Примечание — Необходимо учитывать, что при разных направлениях дрейфа льда относительно платформы ледовая нагрузка может определяться различными механизмами разрушения льда

8.2 Ледовые нагрузки на плавучие платформы

8.2.1    Ледовые нагрузки на плавучие платформы рассматривают как динамические.

Примечание — Допускается рассчитывать ледовую нагрузку на плавучую платформу как статическую в расчетных ситуациях, описывающих стационарное состояние системы «платформа — якорная система» При этом необходимо учитывать, что изменения скорости и направления дрейфа вызывают динамический характер последующего взаимодействия льда с корпусом платформы

8.2.2    При формировании перечня учитываемых в проекте расчетных ситуаций необходимо учитывать, что при разных направлениях дрейфа льда относительно платформы ледовая нагрузка может определяться различными механизмами разрушения льда.

8.2.3    Необходимо иметь в виду, что при проектировании плавучей платформы мгновенное значение глобальной ледовой нагрузки не совпадает вследствие динамического характера движения корпуса платформы со значением удерживающей силы, расчетное значение которой определяет параметры проектирования якорной системы удержания. Глобальная ледовая нагрузка на корпус платформы в общем случае может иметь различные значения и направления при различной ориентации корпуса относительно текущего направления дрейфа льда, что должно быть учтено в расчетах.

Примечание — Нормативное значение удерживающей силы допускается принимать равным максимальному значению, полученному в результате динамического расчета системы «корпус — якорная система» при заданной переменной ледовой нагрузке, соответствующей рассматриваемому расчетному случаю, имеющему период повторяемости 100 лет. если в нормах на проектирование плавучих платформ не указано другое

8.2.4    В общем случае ледовая нагрузка на плавучую платформу зависит как от факторов, определяющих ее в случае стационарной платформы, так и от других: массы платформы, жесткости якорной системы, гидродинамического сопротивления корпуса, характера дрейфа льда и изменчивости его характеристик. интенсивности процессов сжатия льда.

8.2.5    При определении ледовой нагрузки на плавучую платформу с корпусом судовой формы (ТС) с турельной системой удержания необходимо учитывать, что динамические эффекты характеризуются большей интенсивностью вследствие явления «фиксирования» — пассивного разворота ТС «на месте» под действием дрейфующего льда.

8.3 Применение систем УЛО

8.3.1    Возможное снижение нормативных (расчетных) значений ледовых нагрузок, соответствующих некоторым расчетным ситуациям, вследствие применения УЛО. по сравнению со случаем отсутствия УЛО. должно быть обосновано изменением интенсивности и частоты ледовых воздействий для соответствующих сценариев.

Примечание — Система УЛО может использоваться для изменения ледовой обстановки в районе расположения морской платформы путем уменьшения размеров ледяных полей, разрушения потенциально опасных ледяных образований, изменения траекторий дрейфа айсбергов и их обломков, а также посредством локального снижения сплоченности льда При этом в составе проектной документации должно быть представлено качественное и количественное обоснование достаточности состава и мощности привлекаемого флота УЛО для эффективного воздействия на ледовую обстановку и ледяные образования, которые соответствовали бы расчетному уровню ледовой нагрузки (как не особой, так и особой) в случае отсутствия системы УЛО.

8.3.2    Результатом применения системы УЛО может быть изменение расчетной истории нагружения со стороны ледяного покрова, используемой для расчетов на выносливость, но при сохранении нормативных и расчетных значений ледовой нагрузки на том же уровне.

Примечание — Такая ситуация будет иметь место, если средств применяемой системы УЛО недостаточно для воздействия на экстремальные ледяные образования, определяющие расчетную нагрузку (например, особую в особом сочетании нагрузок), но при этом они могут эффективно воздействовать на ледяные образования, имеющие меньшие размеры и прочность и поэтому встречающиеся чаще.

9 Локальная ледовая нагрузка

9.1 Расчет локальных ледовых нагрузок (далее — локальная нагрузка) следует выполнять на основе данных соответствующих полномасштабных измерений и/или апробированных теоретико-расчетных методов.

Примечание — В общем случае модельные испытания в опытовом ледовом бассейне не могут быть применены для определения расчетных значений локальных нагрузок.

9.2    Локальную нагрузку необходимо определять с учетом различного характера взаимодействия льда с платформой в различных зонах корпуса платформы. Особое внимание следует обращать на зоны локальных особенностей поверхности корпуса, к которым, в частности, относятся изломы поверхности корпуса, угловые элементы, зоны конструктивных разрывов, выступающие части и др.

9.3    Расчетные значения локальной нагрузки необходимо определять отдельно для каждого типа ледяных образований, которые потенциально могут воздействовать на платформу. Различные части деформированного льда порождают различный уровень локальных нагрузок. Одним из характерных примеров служит торос: локальные нагрузки от воздействия консолидированного слоя могут существенно превышать нагрузки от киля.

9.4    Размеры площадок, для которых определяются соответствующие локальные нагрузки, следует выбирать с учетом обеспечения расчетных условий для листов обшивки, элементов жесткости, труб и других несущих нагрузку элементов. Необходимо учитывать, что площадкам одинаковой площади и конфигурации, но расположенным в разных зонах поверхности корпуса, могут соответствовать локальные нагрузки разной интенсивности.

9.5    В случае морской плавучей платформы следует учитывать фактор возможного увеличения относительной скорости ледяного покрова по отношению к корпусу платформы вследствие собственного движения плавучей платформы.

Примечание — Указанный фактор может оказаться особенно существенным для плавучих технологических платформ судовой формы при совершении активного (за счет работы движителей) или пассивного (только вследствие воздействия дрейфующего льда) разворота «на месте».

9.6    При расчетах локальной нагрузки необходимо учитывать сценарий «метания», при котором в условиях сильного волнения изолированные льдины/ледяные образования определенных размеров могут приобретать значительную скорость и обладать высокой кинетической энергией при соударении с корпусом платформы.

9.7    Расчетные значения локальной ледовой нагрузки, соответствующие рассматриваемой расчетной ситуации, в общем случае не следует использовать для определения расчетной глобальной нагрузки, поскольку это может привести к существенному завышению расчетной глобальной ледовой нагрузки. И наоборот, усредненное давление разрушающегося льда, найденное по значению глобальной нагрузки, недопустимо использовать в качестве локальной нагрузки, поскольку это приводит к существенному занижению последней.

9.8    При выполнении расчетов на локальные нагрузки необходимо учитывать нагрузочные эффекты от глобальной нагрузки на смежных элементах или участках корпуса платформы.

9.9    Следует учитывать, что локальные ледовые нагрузки используются не только в расчетах на предельную прочность конструкций ледового пояса, но также и в расчетах на усталостную прочность, поэтому наряду с расчетными значениями локальной нагрузки определяют и расчетную историю нагружения. задаваемую в виде зависимости интенсивности локальной нагрузки от времени для учитываемых расчетных ситуаций.

9.10    Необходимо принимать во внимание, что в случае возможности реализации сценария примерзания льда к корпусу платформы уровень локальных нагрузок может существенно отличаться от значений, соответствующих сценариям воздействия дрейфующего льда.

10 Определение ледовых нагрузок на основе модельных испытаний

10.1    Общие положения

10.1.1    В случае, когда использование математических моделей и компьютерного моделирования для определения ледовых нагрузок приводит к заведомо консервативным результатам, целесообразным является проведение модельных испытаний в опытовом ледовом бассейне. Если ведущий механизм разрушения ледяного образования или ледяного покрова при воздействии на проектируемую платформу однозначно определен (на основе теоретических исследований или натурных наблюдений), то результаты модельных испытаний потенциально способствуют получению более точных нормативных (расчетных) значений нагрузок.

В любом случае при проведении модельных испытаний значения ледовых нагрузок, принимаемые в проекте для каждого рассматриваемого сценария воздействия льда на сооружение, определяются путем совместного анализа значений нагрузок, получаемых как в результате испытаний, так и на основе других данных о взаимодействия льда и сооружения.

Примечание — В случае, если сценарий взаимодействия ледяного покрова с сооружением, включая механизм разрушения льда, заранее неизвестен или обладает значительной вариативностью, значения нагрузки, получаемые в модельных испытаниях, не могут рассматриваться как достаточно надежные, поскольку существующие в настоящее время типы моделированного льда не обеспечивают в полной мере идентичность механизмов разрушения натурного и моделированного льда

10.1.2    На этапе планирования модельных испытаний разрабатывают программу испытаний, в которой формулируют цели и задачи моделирования, описывают методику проведения испытаний, обосновывают параметры масштабирования и расчетные соотношения, применяемые для пересчета результатов модельных испытаний на натурные условия

Примечание — Как правило, ледовые модельные испытания проводятся для оценки общих ледовых нагрузок на сооружение, порождаемых воздействием дрейфующего льда, и не применяются для изучения локальных воздействий льда.

10.1.3    При планировании модельных испытаний принимают во внимание, что не все проблемы взаимодействия ледяного покрова или конкретных ледяных образований с морскими сооружениями могут быть достоверно изучены при помощи современных методов физического моделирования. Поэтому перед принятием решения о проведении ледовых модельных испытаний необходимо на этапе предварительного анализа ледовых условий и параметров стендовой установки получить подтверждение оценки того, что изучаемая проблема может быть корректно исследована с помощью предлагаемой методики моделирования в данном ледовом бассейне.

Примечание — В разных ледовых бассейнах применяются разные технологии изготовления моделированного льда и разные методики моделирования, что должно быть принято во внимание при планировании модельных испытаний и разработке программы испытаний в конкретном ледовом бассейне

10.2 Масштабирование

10.2.1    Параметры модели сооружения, морфометрические параметры и физико-механические характеристики модельного льда, кинематические параметры (далее — параметры моделирования) масштабируют в соответствии со значениями параметров, ожидаемыми в натурных условиях, применительно к которым осуществляется проектирование сооружения. Параметры моделирования масштабируют в соответствии с положениями теории подобия с максимально возможной точностью.

Примечание — Базовым параметром моделирования является масштаб моделирования (коэффициент геометрического подобия натурного объекта и его масштабной модели), на основе которого с помощью критериев подобия могут быть определены формулы масштабирования для всех (или части) параметров моделирования (см приложение В).

10.2.2    При испытаниях моделей плавучих сооружений необходимо дополнительно обосновать корректность масштабирования характеристик системы позиционирования, в том числе жесткость якорных линий, тяги движителей и др.

10.2.3    Если способ пересчета результатов моделирования на натурные условия имеет отклонения от требований теории подобия, способ пересчета должен быть надлежащим образом обоснован.

10.2.4    В случае, если полное моделирование рассматриваемой расчетной ситуации воздействия ледяного покрова на платформу невозможно, в первую очередь необходимо наиболее точно моделировать те механические свойства льда, которые являются определяющими для процесса разрушения ледяного покрова или конкретного ледяного образования при его взаимодействии с рассматриваемым сооружением.

10.2.5    При выборе масштаба моделирования необходимо учитывать следующие факторы:

-    габариты опытового ледового бассейна;

-    тип и свойства моделированного льда;

-    геометрические размеры модели;

-    особенности исследуемых процессов:

-    значимость динамических эффектов

и другие.

10.2.6    При построении формул пересчета результатов моделирования на натурные условия выполняют оценку ожидаемых погрешностей, порохедаемых эффектами масштабирования, и обосновывают оптимальность используемых формул.

10.3 Методы испытаний

10.3.1    При выборе методов проведения модельных испытаний изучают особенности схемы испытаний. характерные для конкретного бассейна, оценивают их потенциальное воздействие на результаты моделирования и обосновывают корректность используемого метода моделирования с точки зрения влияния указанных особенностей на результаты испытаний. В частности, принимают во внимание следующие факторы:

-    граничные условия для ледяного покрова;

-    тип ледяного покрова и ледяных образований, исследуемых в испытаниях;

-    морфометрические параметры ледяного покрова и ледяных образований;

-    гидродинамические эффекты;

-    эффекты, обусловленные возможным отличием результатов испытаний при проведении экспериментов по исследованию взаимодействия льда с моделью в режиме прямого или обращенного движения.

Примечание — Режимом прямого движения называется схема испытания, при которой моделированное ледяное поле (или ледяное образование) надвигается на стационарно (жестко или упруго) закрепленную модель, а режимом обратного движения — когда модель буксируется через неподвижный лед

10.3.2    Методы испытания должны предусматривать измерение параметров моделированного ледяного покрова и ледяных образований. Указанные параметры, а также условия проведения испытаний фиксируют в журнале испытаний на всех этапах проведения испытаний —до. во время и после их завершения.

10.3.3    Применяемый метод испытания должен обладать свойством воспроизводимости.

10.3    4 Используемое при проведении испытаний экспериментальное и технологическое оборудование. а также структура и состав измерительно-регистрационного комплекса должны обеспечивать измерение и регистрацию необходимых величин с требуемой точностью и в достаточном для последующего анализа обьеме во всем рабочем диапазоне изменения параметров моделируемых процессов.

10.3.5 Используемое экспериментальное и технологическое оборудование, а также измерительно-регистрационная аппаратура не должны искажать реализуемые механизмы разрушения льда и его воздействия на модель морской платформы.

Содержание

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

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

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

4    Сокращения........................................................................5

5    Общие положения...................................................................5

6    Расчетные ситуации, обусловленные воздействием ледяного покрова........................7

6.1    Общие требования...............................................................7

6.2    Учитываемые расчетные ситуации..................................................8

6.3    Сочетания нагрузок...............................................................9

7    Исходные данные для расчета ледовых нагрузок .........................................9

7.1    Источники данных о ледовых условиях ..............................................9

7.2    Необходимые данные о ледовых условиях ..........................................10

8    Глобальная ледовая нагрузка ........................................................12

8.1    Ледовые нагрузки на стационарные платформы......................................12

8.2    Ледовые нагрузки на плавучие платформы..........................................13

8.3    Применение систем УЛО.........................................................13

9    Локальная ледовая нагрузка .........................................................13

10    Определение ледовых нагрузок на основе модельных испытаний..........................14

10.1    Общие положения ............................................................14

10.2    Масштабирование ............................................................15

10.3    Методы испытаний............................................................16

Приложение А (справочное) Термины и определения общетехнических понятий, необходимые

для понимания текста стандарта...........................................17

Приложение Б (справочное) Методика вероятностного расчета значений нагрузки

заданной обеспеченности от воздействия дискретных ледяных образований

определенного вида .....................................................19

Приложение В (справочное) Правила масштабирования при проведении модельных испытаний .. 22

Приложение Г (справочное) Основные типы морских ледостойких платформ ..................23

Приложение Д (справочное) Краткая характеристика ледового режима морей

Российской Федерации...................................................24

Библиография .......................................................................31

Приложение А (справочное)

Термины и определения общетехнических понятий, необходимые для понимания текста стандарта

А 1 воздействие (impact) Нагрузки, изменения температуры, влияние на строительный объект окружающей среды, действие ветра, осадка оснований, смещение опор, деградация свойств материалов во времени и другие эффекты, вызывающие изменения напряженно-деформированного состояния строительных конструкций.

Примечание — При проведении расчетов воздействие допускается задавать как эквивалентную нагрузку

А 2 вывод из эксплуатации (decommissioning) Мероприятия по ликвидации платформы после завершения разработки месторождения, включающие прекращение добычи, ликвидацию скважин, демонтаж всего технологического оборудования, трубопроводов, конструкций верхнего строения и опорной части

А З гидрометеорологическая информация (hydro-meteorological data): Сведения (данные), полученные в результате гидрометеорологических наблюдений

А 4 динамическое воздействие (dynamic action): Воздействие, которое вызывает достаточно большое ускорение сооружения в целом или его отдельных конструктивных элементов, что приводит к необходимости выполнения динамического расчета

А 5 коэффициент надежности по нагрузке (action factor): Коэффициент, учитывающий в условиях нормальной эксплуатации сооружений возможное отклонение нагрузок в неблагоприятную (большую или меньшую) сторону от нормативных значений

А 6 коэффициент сочетаний нагрузок (combination factor) Коэффициент, учитывающий уменьшение вероятности одновременного достижения несколькими нагрузками их расчетных значений

А 7 нагрузка (action) Механическая сила, прилагаемая к строительным конструкциям и/или основанию здания или сооружения и определяющая их напряженно-деформированное состояние

А 8 нагрузки длительные (long-duration variable actions): Нагрузки, изменения расчетных значений которых в течение расчетного срока службы строительного объекта пренебрежимо малы по сравнению с их средними значениями

А 9 нагрузки кратковременные (short-duration variable actions): Нагрузки, длительность действия расчетных значений которых существенно меньше срока службы сооружения

А 10 нагрузки особые (abnormal and/or accidental actions) Нагрузки и воздействия (порождаемые, например взрывом, столкновением с транспортными средствами, аварией оборудования, пожаром, землетрясением, отказами работы несущего элемента конструкций, воздействием экстремальных природных факторов и др ). создающие аварийные ситуации с возможными катастрофическими последствиями

All нагрузочный эффект (action effect) Усилия, напряжения, перемещения, деформации в элементах строительных конструкций, вызванные силовыми воздействиями

А 12 номинальное значение (nominal value) Значение, присваиваемое (назначаемое) базовой переменной. которое определяется на основе эксперимента или физических условий

А 13 нормативное значение нагрузки (charactenstic value of action) Основная базовая характеристика нагрузки, устанавливаемая соответствующими нормами проектирования, техническими условиями или заданием на проектирование

А 14 обеспеченность (exceedance level): Применительно к нагрузкам — вероятность реализации значения переменной случайной величины, характеризующей нагрузку данного вида, которое превышает некоторое заданное значение

А 15 основание (base) Массив грунта, воспринимающий нагрузки и воздействия от здания или сооружения и передающий на здание или сооружение воздействия от природных и техногенных процессов, происходящих в массиве грунта.

Примечание — Некорректным является использование словосочетания «опорное основание платформы». которое иногда встречается в научно-технической литературе в значении «опорная часть платформы»

А 16 период повторяемости (return period): Среднее значение промежутка времени между моментами наступления рассматриваемого случайного события

Примечание — Применительно к значениям гидрометеорологических элементов (например, скорость дрейфа, толщина льда) период повторяемости обычно измеряется в годах Часто повторяемость описывают терминологическим сочетанием «один раз в N лет», где N — натуральное число, равное периоду повторяемости В качестве случайного события здесь обычно принимается превышение некоторого заданного значения, поэтому, например, выражение «ледовая нагрузка повторяемостью один раз в 100 лет равна 20 МН» равносильно утверж-

Введение

Нагрузки и воздействия, порождаемые ледяным покровом и/или отдельными ледяными образованиями (далее — ледовые нагрузки), во многих случаях являются определяющими при проектировании морских платформ, предназначенных для эксплуатации на акваториях с ледовым режимом (далее для краткости — в ледовых условиях). Ледовые условия встречаются во всех без исключения морях Российской Федерации — как в арктических, относящихся к Северному Ледовитому океану, так и в других, примыкающих к территории России на западе, востоке и даже на юге. В соответствии с географическим расположением моря России традиционно подразделяют на следующие группы: южные, северо-западные. арктические, дальневосточные (см. приложение Д). Ледовый режим имеет существенные различия в морях разных групп. Тем не менее независимо от степени суровости наблюдаемых в том или ином море ледовых условий они порождают ледовые нагрузки, которые должны быть учтены при проектировании морских платформ. В настоящем стандарте ледовые условия включают в себя наличие морского льда, как местного происхождения, так и приносного, а также возможность появления на рассматриваемой акватории айсбергов и их обломков.

В тексте стандарта словосочетание «арктические операции» применяется для краткости в обобщенном смысле, охватывая как собственно арктические моря, так и другие акватории с ледовым режимом.

Ледовые нагрузки по своей природе принципиально отличаются от других природных нагрузок, поскольку за редким исключением являются непосредственным результатом разрушения ледяного покрова в целом и/или отдельных ледяных образований при их силовом контакте с преградой. При этом процессы разрушения льда могут реализовываться посредством большого количества различных механизмов, вследствие чего ледовые нагрузки обладают высокой степенью статистической неопределенности. По этой причине использование вероятностных подходов к описанию ледовых нагрузок во многих случаях является наиболее обоснованным методом.

Объектом стандартизации в настоящем стандарте является процесс проектирования морских платформ. В стандарте устанавливаются общие характеристики процесса проектирования морских платформ в части определения ледовых нагрузок.

Целью стандарта является обеспечение достаточного уровня надежности морских платформ, предназначенных для эксплуатации в ледовых условиях, посредством корректного учета возможных ледовых нагрузок при проектировании.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Нефтяная и газовая промышленность

АРКТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ

Учет ледовых нагрузок при проектировании морских платформ

Petroleum and natural gas industries Arctic operations Account of ice actions in designing the offshore platforms

Дата введения — 2019—04—01

1 Область применения

1.1    Настоящий стандарт распространяется на морские платформы, предназначенные для эксплуатации на морских нефтегазопромыслах в ледовых условиях, в части учета ледовых нагрузок при их проектировании и не распространяется на мобильные буровые установки.

Примечание — Мобильные буровые установки иногда в силу исторической традиции также называют мобильными буровыми платформами, что с точки зрения современной терминологии в области морской нефтегазодобычи не может считаться корректным На морских платформах (как стационарных, так и плавучих) может также размещаться буровое оборудование Принципиальное отличие морских платформ от мобильных буровых установок заключается в длительности периода пребывания на точке эксплуатации: первые эксплуатируются все время на одной и той же точке в течение всего периода разработки месторождения, а вторые используются на точках бурения скважин кратковременно и предназначены для многократного перемещения с точки на точку В соответствии со сложившейся практикой мобильные буровые установки проектируются по нормам Российского морского регистра судоходства

1.2    Стандарт устанавливает общие требования к процедуре определения нормативных и расчетных значений ледовых нагрузок при проектировании морских стационарных и плавучих платформ, предназначенных для ведения арктических операций и операций на других акваториях с ледовым режимом.

1.3    Стандарт применяют при определении нормативных и расчетных значений ледовых нагрузок на морские платформы, проектируемые для ледовых условий, а также при разработке сводов правил и СТУ, регламентирующих вопросы расчета ледовых нагрузок на отдельные виды морских платформ, предназначенных для эксплуатации на акваториях с ледовым режимом.

1.4    Положения стандарта распространяются на процедуры учета ледовых нагрузок, возникающих на этапах строительства, эксплуатации и вывода морских платформ из эксплуатации.

1.5    Положения стандарта не распространяются на операции транспортировки на плаву морских платформ или их отдельных конструктивных элементов на точку (с точки) установки в море.

1.6    Положения стандарта применяют при проектировании других морских нефтегазопромысловых сооружений, возвышающихся над поверхностью моря (например, искусственных островов), буровых мобильных установок, предназначенных для бурения поисково-разведочных и эксплуатационных нефтегазовых скважин, при надлежащем обосновании отсутствия специфических особенностей проектируемых сооружений, препятствующих применению настоящего стандарта.

1.7    В стандарте не рассматриваются вопросы абразивного воздействия движущегося ледяного покрова на конструкции морских платформ.

Издание официальное

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ ИСО 11453-2005 Статистические методы. Статистическое представление данных. Проверка гипотез и доверительные интервалы для пропорций

ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения ГОСТ Р 54483-2011 Нефтяная и газовая промышленность. Платформы морские для нефтегазодобычи. Общие требования

ГОСТ Р 55311-2012 Нефтяная и газовая промышленность. Сооружения нефтегазопромысловые морские. Термины и определения

ГОСТ Р 57148-2016 Нефтяная и газовая промышленность. Сооружения нефтегазопромысловые морские. Проектирование и эксплуатация с учетом гидрометеорологических условий

ГОСТ Р 58112-2018 Нефтяная и газовая промышленность. Арктические операции. Управление ледовой обстановкой. Сбор гидрометеорологических данных

СП 11-114—2004 Инженерные изыскания на континентальном шельфе для строительства морских нефтегазопромысловых сооружений

СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07—85*

СП 33-101—2003 Определение основных расчетных гидрологических характеристик СП 38.13330.2012 Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). Актуализированная редакция СНиП 2.06.04—82*

СП 47.13330.2016 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 11-02—96

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год 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 стандарта 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 принять в части, не затрагивающей эту ссылку

3    Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины в соответствии с ГОСТ Р 55311, ГОСТ 27751, (1). а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1    айсберг: Массивный, отколовшийся от ледника кусок льда различной формы, выступающий над уровнем моря более чем на 5 м, который может быть на плаву или сидящим на мели.

Примечание — Айсберги по своему внешнему виду могут подразделяться на столообразные, куполообразные, наклонные, с остроконечными вершинами, окатанные или пирамидальные

3.2    глетчерный лед: Лед, находящийся в леднике или ледникового происхождения, независимо от того, находится ли он на суше или плавает в море в виде айсбергов, обломков айсбергов или кусков айсбергов.

3.3    глобальная (общая) ледовая нагрузка: Значение ледовой нагрузки, соответствующее рассматриваемой расчетной ситуации, которое используется в критерии проектирования, применяемом к платформе в целом.

Примечание — В общем случае глобальная ледовая нагрузка представляется в виде вектора силы (с горизонтальной и вертикальной компонентами) и опрокидывающего момента Ее значения, выражаемые соответственно в единицах силы и момента, используются для проверки несущей способности фундаментов и/или оснований морских платформ, устанавливаемых на дно, для оценки глобальных перемещений и общей прочности корпуса платформ, а также несущей способности систем удержания плавучих платформ, вклкмая их фундаменты

3.4    гряда торосов: Протяженное нагромождение битого льда, образующееся в результате сжатия ледяного покрова.

3.5    динамическое позиционирование: Способ автоматического обеспечения местоположения судна (или плавучего сооружения) в заданной точке с допустимыми отклонениями с помощью размещенных на нем управляющих подруливающих устройств, компенсирующих действие ветра, волн, течений и льда.

3.6    дрейфующий (паковый) лед: Любой вид морского льда, за исключением неподвижного, независимо от его формы и распределения.

Примечание — При высокой сплоченности (7/10 или более) термин «дрейфующий лед» может быть заменен термином «паковый лед» В прошлом термин «паковый лед» использовался для всех величин сплоченности, а также для многолетнего льда

3.7    киль тороса: Часть тороса, расположенная под водой.

Примечание — Киль обычно состоит из консолидированного и неконсолидированного слоев

3.8    корпус морской платформы: Опорная часть плавучей платформы.

Примечание — В некоторых случаях опорную часть стационарной морской платформы также называют корпусом Если корпус морской платформы состоит из самостоятельных (но связанных между собой) элементов, то применимо также наименование «корпусная конструкция»

3.9    кусок айсберга: Кусок льда меньшего размера, чем обломок айсберга или несяк. часто прозрачный. но по цвету кажущийся зеленым или почти черным, выступающий менее чем на 1 м над поверхностью моря и занимающий площадь приблизительно 20 м².

3.10    ледовая нагрузка: Результат воздействия ледяного покрова в целом или отдельного ледяного образования, представляемый в виде внешних механических сил. моментов и/или давления.

Примечание — Ледовая нагрузка в зависимости от того, рассматривается ли платформа в целом или только некоторый ее структурный элемент (часть), подразделяется на глобальную и локальную (местную) нагрузки

3.11    ледяное образование: Элемент ледяного покрова, характеризующийся набором тех или иных отличительных признаков (например, ледяное поле, гряда торосов, нагромождение льда, айсберг и др).

3.12    ледяное поле: Относительно плоский кусок морского льда более 20 м в поперечнике.

Примечание — Ледяные поля подразделяются по их размерам в плане следующим образом крупнобитый лед (от 20 до 100 м), обломки полей (от 100 до 500 м), большие поля (от 500 до 2000 м). обширные поля (от 2 до 10 км) и гигантские поля (более 10 км).

3.13    ледяной остров: Большой кусок плавучего льда, выступающий выше уровня моря на 5 м и более, который отломился от арктического шельфового льда, имеет толщину от 30 до 50 м и площадь от нескольких тысяч квадратных метров до 500 км² или более.

3.14    ледовый режим: Особенности и изменение во времени процессов возникновения, развития и разрушения ледяных образований на водных объектах.

3.15    ледостойкая платформа: Морская платформа, которая предназначена для эксплуатации в ледовых условиях и конструкция которой рассчитана на ледовые нагрузки.

3.16    локальная (местная) ледовая нагрузка: Значение ледовой нагрузки, соответствующее рассматриваемой расчетной ситуации, которое используется в критерии проектирования, применяемом к отдельному структурному элементу платформы или к некоторой ее части.

Примечание — Локальная нагрузка в типичном случае задается как давление (единица измерения — единица силы, отнесенная к единице площади) или как погонная нагрузка (единица измерения — единица силы, деленная на единицу длины), в некоторых случаях локальная нагрузка может задаваться и как сила При задании локальной ледовой нагрузки необходимо указать границы области на корпусе платформы, в пределах которой она действует

3.17 _

морская платформа: Плавучее или стационарное морское нефтегазопромысловое сооружение. состоящее из верхнего строения и опорной части и предназначенное для размещения бурового и/или эксплуатационного оборудования, вспомогательного оборудования, систем и устройств, необходимых для выполнения заданных сооружению функций.

(ГОСТ Р 55311-2012, статья 2.2]

Примечание — В тексте настоящего стандарта при отсутствии опасности неправильного понимания термин используется для краткости в усеченной форме «платформа».

3.18 _

морское нефтегазопромысловое сооружение: Объект обустройства морского месторохеде-ния углеводородов, предназначенный для выполнения работ, связанных с освоением этого место-ро>кдения.

[ГОСТ Р 55311-2012. статья 2.1]

3.19    несяк: Большой кусок морского льда, включающий торос или группу смерзшихся вместе торосов, который представляет собой отдельную льдину, находящуюся на плаву

Примечание — Несяк обычно выступает над уровнем моря на высоту до 5 м

3.20    обломок айсберга: Большой кусок плавающего глетчерного льда, обычно выступающий менее чем на 5 м выше уровня моря, но более чем на 1 м, и имеющий площадь около 100—300 м².

3.21    опорная часть морской платформы: Часть морской платформы, предназначенная для восприятия и передачи (на грунт, сваи или систему удержания) воздействующих на нее нагрузок, а также для установки верхнего строения платформы.

Примечание — В случае стационарной платформы опорная часть передает действующие на нее нагрузки на фундамент (например, свайный) либо непосредственно на грунт морского дна (основание), а в случае плавучей платформы — на систему удержания

3.22    парус тороса: Часть тороса, расположенная над водой.

3.23    плавучая морская платформа (плавучая платформа): Морская платформа, опорная часть которой находится на плаву на все время использования платформы по назначению, оснащенная системой позиционирования для ограничения ее горизонтальных смещений на точке размещения в установленных пределах.

Примечание — В качестве системы позиционирования морской плавучей платформы применяются системы якорного позиционирования, системы удержания у точечного причала швартового типа, системы динамического позиционирования и комбинированные системы позиционирования

3.24    примерзание: Смерзание ледяного покрова с поверхностью сооружения.

3.25    припай: Морской лед. который образуется и остается неподвижным вдоль побережья, где он прикреплен к берегу, к ледяной стене, к ледяному барьеру, между отмелями или севшими на отмели айсбергами и стамухами.

3.26    ровный лед: Морской лед, не подвергшийся деформации.

3.27    сплоченность: Отношение, выраженное в десятых долях и описывающее общую площадь морской поверхности, покрытую льдом, как часть всей рассматриваемой площади.

Примечание — В отечественной практике принято оценивать сплоченность в баллах в диапазоне 0—10.

3.28    стамуха: Торосистое ледяное образование, севшее на мель.

3.29 _

стационарная морская платформа (стационарная платформа): Морская платформа, опорная часть которой зафиксирована на морском дне на все время использования платформы по назначению.

[ГОСТ Р 55311-2012. статья 2.3]

3.30    торос: Холмообразное нагромождение взломанного льда, образовавшееся в результате сжатия.

3.31    торосистость льда: Степень покрытия поверхности льда торосами всех видов, выраженная в десятых долях.

3.32    управление ледовой обстановкой, УЛО: Совокупность мероприятий, направленных на изменение текущей ледовой обстановки с целью снижения частоты и степени опасности ледовых воздействий.

3.33    шельфовый лед: Ледяной покров значительной толщины, находящийся на плаву, возвышающийся на 2 м или более над уровнем моря и скрепленный с берегом.

Примечание — Если шельфовый лед образуется в результате сползания ледника в море, то его называют шельфовым ледником

3.34 экстремальная характеристика: Значение гидрометеорологического элемента, определенное на основе теоретической функции распределения экстремальных значений этого элемента для соответствующего периода повторяемости.

4    Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

ВМО — Всемирная метеорологическая организация;

СТУ — специальные технические условия;

ТС — технологическое судно;

УЛО — управление ледовой обстановкой.

5    Общие положения

5.1    Настоящий стандарт устанавливает основные положения и правила определения и учета ледовых нагрузок при проектировании морских платформ в ледовых условиях, указания по учету в проекте расчетных ситуаций, связанных с воздействием на платформы как ледяного покрова в целом, так и отдельных ледяных образований, правила построения сочетаний нагрузок, включающих ледовые нагрузки, для выполнения расчета морских платформ по предельным состояниям.

Примечание — В случае необходимости или целесообразности получения для проектируемой морской платформы класса Российского морского регистра судоходства учет ледовых нагрузок следует дополнительно выполнять на основе [2].

5.2    Ледовые нагрузки рассматривают как временные нагрузки — в соответствии с классификацией нагрузок по СП 20.13330.2016. В зависимости от вида расчетной ситуации ледовые нагрузки учитывают при проектировании платформ как длительные, кратковременные и особые.

5.3    При проектировании платформ учитывают все значимые расчетные ситуации, в которых предполагается воздействие ледяного покрова на платформу, принимая во внимание положения ГОСТ Р 54483. К значимым относят все расчетные ситуации, при которых характер и/или интенсивность воздействия ледяного покрова потенциально способны оказывать влияние на уровень надежности и безопасности проектируемой платформы.

5.4    В зависимости от ответной реакции платформы на воздействие ледяного покрова ледовые нагрузки подразделяют на следующие:

-    статические, при действии которых допускается не учитывать динамические эффекты: ускорения корпуса морской платформы в целом и ее отдельных конструктивных элементов, а также силы инерции в них;

-    динамические, вызывающие заметные ускорения строительных объектов или их отдельных конструктивных элементов и силы инерции в них.

5.5    Тип ледовой нагрузки (статический или динамический) для каждой учитываемой расчетной ситуации должен устанавливаться в зависимости от конструктивных особенностей проектируемой платформы: способа удержания на точке, жесткости опорной части платформы в целом и ее отдельных структурных элементов, прочностных характеристик корпуса морской платформы, типа фундамента или якорной системы удержания, свойств морского грунта в точке установки, а также других параметров (см. приложение Г).

5.6    Для каждой учитываемой расчетной ситуации определяют глобальную (общую) и локальную (местную) ледовые нагрузки. При этом значение глобальной нагрузки используется для проверки критериев проектирования, применяемых к корпусу платформы в целом или к системе удержания (позиционирования). а значение локальной нагрузки —для проверки критериев проектирования, применяемых к ее отдельным конструктивным элементам.

5.7    При определении ледовых нагрузок для каждой учитываемой расчетной ситуации используют такую расчетную схему сооружения и приложения нагрузки, которая позволяет с наибольшей достоверностью учитывать характер взаимодействия проектируемой платформы с ледяным покровом.

5.8    В соответствии с методом проектирования по предельным состояниям расчеты ледостойкой платформы выполняют на все расчетные сочетания нагрузок, включающие ледовую нагрузку того или иного вида, которые устанавливаются из анализа реальных вариантов одновременного действия различных нагрузок для каждой из учитываемых расчетных ситуаций. При этом для расчетных сочетаний.

в которые входит расчетное значение ледовой нагрузки того или иного вида, учитывают возможность разных схем приложения сопутствующих временных нагрузок или отсутствие некоторых из них.

Примечание — Следует учитывать, что одной расчетной ситуации может отвечать несколько различных расчетных сочетаний нагрузок В частности, это обусловлено тем, что в общем случае схема взаимодействия конкретного ледяного образования с преградой не является однозначно определенной, и поэтому в расчетах следует учитывать все потенциально возможные механизмы разрушения льда.

5.9    Основной характеристикой ледовой нагрузки является ее нормативное значение, которое определяется на основе вероятностного подхода с учетом инженерного опыта и результатов статистической обработки данных наблюдений за нагрузками.

5.10    Нормативное значение ледовой нагрузки данного вида для каждой рассматриваемой расчетной ситуации (см. 6.2) определяют, исходя из заданной годовой вероятности превышения, которая в общем случае устанавливается на уровне 1 • 10"².

Примечание — Вышеуказанное значение используется, если в нормах проектирования морских платформ конкретного типа не оговорено другое В задании на проектирование допускается устанавливать меньшее значение годовой вероятности превышения, но не ниже 1 • 10^-3

5.11    При расчетах на некоторые предельные состояния допускается использовать доли полного нормативного значения ледовой нагрузки (пониженные значения), которые вводятся в расчет при необходимости учета влияния длительности ледового воздействия, например при проверке строительных конструкций и их элементов на выносливость, при учете изменения свойств грунтов основания при циклическом воздействии, а также в других случаях, оговоренных в нормах проектирования морских платформ, их фундаментов и оснований.

5.12    Расчетное значение ледовой нагрузки, входящей в основное сочетание нагрузок, следует определять как произведение ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке у_Л соответствующий рассматриваемой расчетной ситуации и предельному состоянию. Значения следует принимать в соответствии с положениями и указаниями нормативно-технических документов по проектированию морских платформ в целом или отдельных типов платформ. При надлежащем обосновании для платформ определенных типов с этой целью могут применяться положения СП 38.13330.2012. В случае, если в документах по стандартизации в области проектирования морских платформ требования к коэффициенту надежности по нагрузке не установлены, соответствующее значение устанавливается в составе СТУ, которые должны быть разработаны в соответствии с требованиями (3).

Примечание — Для особых ледовых нагрузок, входящих в особое сочетание нагрузок, нормативные значения не определяются Расчетные значения особых ледовых нагрузок устанавливаются в нормативных документах по проектированию различных типов морских платформ или в задании на проектирование В типичном случае годовая вероятность превышения для особой ледовой нагрузки устанавливается на уровне 1 • 10"⁴

5.13    Расчетные значения ледовых нагрузок при наличии достаточного количества статистических данных определяют непосредственно по заданной вероятности их превышения. Для проведения статистического анализа используют апробированные статистические подходы.

Примечания

1    В указанных целях может использоваться СП 33-101—2003 В данном документе устанавливаются общие положения и требования к организации и порядку проведения инженерных гидрологических расчетов по определению гидрологических характеристик для сооружений, возводимых на реках, однако основные методологические принципы использования статистических подходов, включая оценку однородности рядов наблюдений, сглаживание и экстраполяцию эмпирических кривых распределения ежегодных вероятностей превышения, оценку параметров аналитических кривых распределения и другое, применимы и к морским условиям

2    Недостаточное со статистической точки зрения количество исходных данных выражается обычно в широком размахе доверительных интервалов для исследуемых характеристик, что в условиях необходимости использования консервативного подхода при определении нормативных/расчетных значений нагрузок приводит в общем случае к завышенным нагрузкам на проектируемое сооружение В такой ситуации целесообразным представляется инициирование проектировщиком по согласованию с заказчиком дополнительных инженерных изысканий (см раздел 7) для расширения рядов наблюдений

5.14    При расчете платформ для условий строительства в море, а также вывода из эксплуатации расчетные значения ледовых нагрузок допускается снижать с учетом длительности соответствующих работ.

Примечание — Количественный уровень снижения ледовых нагрузок должен быть обоснован с учетом особенностей ледового режима в районе проектирования и принятого проекта организации строительства, при