ГОСТ Р 59995—2022
А.10.4.3 Расчет на усталость
Диапазоны напряжения, используемые в расчете усталости SCR, вычисляются на основе изменений напря
жения райзера, вызванныхдвижениями первого ивторого порядка. Взоне касания эти движения можно упростить
до схемы движения ТКД на одной линии с райзером, учитывая результирующие изменения изгибающего момента.
Эскизное изображение изменения максимальных напряжений трубопровода за счет изгибающих моментов взоне
касания за счет движений райзера с высокими и низкими значениями жесткости грунта показано на рисунке А.11
(следует иметь в виду, что на рисунке А.11 показаны напряжения, а не моменты).
1 — рассчитываемые движения райзера; 2 — райзер; 3 — поверхность дна моря; 4 — огибающие напряжения вдоль длины
райзера вблизи ТКД; 5 — До (случай жесткого грунта); 6 — До (случай мягкого грунта)
Рисунок А.11— Пример изменений напряжений в райзере при расчетах на усталость [213]
Диапазон циклического напряжения в зоне касания зависит от скорости изменения изгибающего момента
и тем самым от перерезывающей силы. Анализ показывает, что максимальное значение перерезывающей силы
меняется практически линейно взависимости от логарифма жесткости грунта. Закономерности усталостной проч
ности имеют вид степенной зависимости, в которой накопленное повреждение пропорционально амплитуде ци
клического напряжения, взятого ввысокой степени (обычно около 5) [214]. Даже сравнительно небольшая разница
взначениях перерезывающей силы может сильно повлиять на оценку усталостной прочности, поэтому при выпол
нении расчетов рекомендуется учитывать нелинейный характер отклика грунта.
Усталостное повреждение в зоне касания может порождаться и малыми, и большими волнами. Большая
часть усталостных повреждений возникают как за счет больших волн (не обязательно экстремальных), имеющих
низкую вероятность наступления, так и в результате непрерывных движений за счет малых регулярных волн.
А.10.4.4 Взаимодействие райзера с морским дном в вертикальной плоскости
А.10.4.4.1 Методическая основа
Взаимодействие райзера с морским дном включает сложные нелинейные процессы в грунте с пластическим
внедрением трубы в грунт в ходе начального касания, размягчения входе циклов движения «вверх-вниз» и потен
циального сопротивления разрушению грунта за счет присоса перед отрывом. В большинстве случаев расчет вы
полняется на основе упрощенных моделей, когда взаимодействие «райзер—грунт» идеализируется посредством
серии линейных пружин с нулевой прочностью на растяжение, распределенных вдоль райзера в зоне касания. В
более продвинутых моделях выбор жесткости пружины учитывает амплитуду вертикального смещения и другие
эффекты (например, цикличность движения райзера). Хотя на отклик грунта будет влиять внеплоскостное движе
ние райзера, приведенное далее обсуждение ограничено только вертикальной жесткостью морского дна.
В [215] приведено концептуальное описание сопротивления морского дна, показанное на рисунке А.12 для
одного цикла интенсивного воздействия, включая отделение райзера от грунта. После начального внедрения рай
зера в морское дно возникает стадия разгрузки при подъеме трубы. Отклик грунта на начальном этапе подъема
намного жестче, чем при первичном внедрении трубы, что демонстрируется кривой стадии «разгрузки» на рисун ке
А.12. При продолжении подъема результирующая сила сопротивления становится растягивающей (кривая ста дии
«присоса» трубы к грунту на рисунке А.12), пока недостигается максимальное сопротивление грунта подъему и
труба не начинаетотделяться от грунта. Сопротивление подъемуослабевает, пока труба полностью не оторвется от
грунта. После повторного внедрения труба опять входит в контакт с грунтом, при этом жесткость повторного на
гружения обычно меньше жесткости разгрузки. После завершения полного цикла взаимодействия трубы с грунтом
график нагрузки не возвращается в ту же точку на скелетной кривой, в которой начиналась стадия разгрузки, —
можно наблюдать, что труба дополнительно внедряется в грунт дна.
Примечание — Сопротивление подъему называется «присосом», хотя в придонном грунте абсолютное
значение порового давления остается положительным и физически процесс «засасывания» отсутствует. Для
согласованности страдиционной терминологией большого числа публикаций, в том числе посвященных морским
операциям по подъему объектов с морского дна, термин «присос» сохранен в стандарте, хотя нужно понимать,
96