ГОСТ Р 59995—2022
b) усталость райзера в результате повторяющихся циклических движений сдиапазоном амплитуд ичастот.
Первая проблема возникает входе состояния ухода или в результате воздействия внешних факторов. Вари
ант ухода может быть преднамеренным статическим типом условия, создаваемого, когда основной объект пере
местился для содействия буровым операциям или когда временно утрачиваются способности удержания.
Проблема усталости обусловлена циклическими воздействиями, возникающими в ходе жизненного цикла
системы «райзер — направление». Воздействия могут порождаться следующими факторами:
- природные воздействия волн, ветра итечений на основной плавучий объект;
- вибрации, вызванные завихрением водного потока при обтекании основного объекта или райзера;
- природные воздействия (волны итечения) на верхнюю часть райзера.
Расчеты показали, что пиковые воздействия не вносят основного вклада в усталостные повреждения. Ско
рее небольшие более частые воздействия вызывают основные усталостные повреждения. Поэтому характеристи
ка отклика грунта на перемещения с малой амплитудой очень важна для проблемы усталости. Предшествующие
исследования указывают, что критерии, указанные в [4], могут занижать боковую жесткость грунтов, особенно при
перемещениях с малой амплитудой. Часто трудно определить, какие оценки жесткости грунта (мягкие или более
жесткие) более консервативные. Более жесткие оценки предполагают возникновение критических циклических
из гибающих моментов выше дна моря, а более мягкие оценки предполагают обратное.
Помимо указанных факторов, температурные эффекты также могут оказать влияние на поведение колонны
направления. Повышенная температура может приводить к следующим эффектам:
- созданию подъемных сил, действующих на колонну направления,
- изменению сопротивления сдвигу грунта вблизи колонны направления,
- распаду газогидратов на дне моря.
Влияние температурных изменений на свойства грунта вдоль колонны направления, вероятно, будет более
существенным по отношению косевым нагрузкам. Однако осевая несущая способность (устойчивость) достаточно
высока с учетом длины направления и связанных обсадных колонн. Влияние на боковые воздействия смягчается за
счет постоянной температуры морской воды на дно моря.
А.10.5.2 Отклик грунтового основания
Отклик участка сочленения «направление — райзер верхнего натяжения» вблизи дна моря на циклическое
нагружение сильно зависитот грунтов на глубинах порядка 15—20 мнижедна моря. Общая проблема оценки этого
бокового отклика аналогична проблеме сваи сбоковым нагружением. Соответственно, при моделировании поведе
ния грунта боковые пружины, применяемые врасчетах морских свай, могут использоваться и для оценки бокового
отклика направления. Несмотря на явное сходство существуют следующие различия:
- пружины, моделирующие отклик грунта в задачах о расчете свай, были первоначально разработаны для
стальных опор платформ типа «джекет», подвергающихся сильным штормовым воздействиям. В связи с этим ос
новное внимание было обращено на характеристики поведения грунта вблизи перехода в пластичность, при этом
меньше внимания уделялось отклику грунта при меньших перемещениях;
- максимальные изгибающие моменты всвае относительно нечувствительны к боковому отклику грунта. Ре
зультатом изменения параметров боковых пружин является, в основном, изменение места реализации максималь
ного момента, а не его величины. Так кактолщина стенок морских свай обычно постоянная, возможные неточности
кривых р—у для пружин будут иметь меньшее влияние. В то же время участок направление — райзер верхнего
натяжения монтируется вединую секцию с применением переходных элементов. Зоны расположения переходных
элементов являются критичными для усталости [224]\
- рекомендации из 8.5 иА.8.5 основаны на результатах испытаний с нагрузками, которые прикладывались в
течение нескольких дней, а нагрузки, вызывающие усталость, прикладываются втечение гораздо более коротких
отрезков времени;
- зависимость между циклическим изгибающим моментом и характеристиками усталостной прочности су
щественно нелинейная, поэтому в условиях большого числа циклов нагружения усталостная прочность очень чув
ствительна кжесткости грунта.
А.10.5.3 Подход с использованием (р—у)-пружин в рамках метода конечных элементов
Метод расчета системы «райзер—направление» с помощью зависимости сопротивления грунта от бокового
смещения, описанный в8.5, не является единственно возможным — в качестве альтернативы может применяться
МКЭ-расчет с использованием элементов типа «пружина» с заданной характеристикой р—у. Вданном пункте при
ведены указания по этому методу.
Важным аспектом разработки (р—у)-пружин в МКЭ является разработка репрезентативной модели грунта
для задачи взаимодействия «райзер — направление». Начальная деформация и соответствующий исходный мо
дуль сдвига являются важной частью этой модели грунта. Начальный модуль сдвига, Gmax,можно определить ме
тодом испытаний врезонансной колонне на образцах, отобранных в ходе исследования грунта (см. ГОСТР 59996).
Пробы отбираются с глубин, где может возникнуть максимальное усталостное повреждение, например с верхних 15
м грунта. Результаты испытаний резонансным методом следует корректировать на основе реальныхданных по
условиям площадки, например на основе корреляций, предложенных в [225].
101