ГОСТ Р 59995—2022
ответствующего значения, реализуемого в ходе монтажа якоря, за счет фактора «отдыха» грунта. В А.11.5.2.2.4
приведены указания по оценке увеличения коэффициента трения со временем.
При проектировании следует учитывать возможные различия в значениях опорной несущей способности при
растяжении и сжатии для выступающих частей. Кроме того, максимальное давление извлечения не должно быть
выше давления, вызывающего разрушение грунтовой пробки.
Судно, извлекающее якорь, часто способно приложить подъемную силу на якорь с помощью троса для из
влечения. Такое содействие может существенно снизить необходимое давление извлечения, что должно быть
отражено при проектном планировании данной процедуры. Таким образом, значение усилия, развиваемое в подъ
емном тросе входе извлечения якоря, может быть вычтено из числителя правой части формулы (А.78).
При планировании процедуры извлечения якоря необходимо также учесть значение максимального давле
ния при оценке прочности стальной конструкции корпуса вакуумного якоря (см. А.11.5.2.3).
А.11.5.2.2.3 Держащая сила
Расчетные методы для определения несущей способности вакуумных якорей можно подразделить на три
класса [233]. Ниже они перечислены по мере уменьшения детализации:
- МКЭ идругие современные расчетные методы;
- аналитические методы предельного равновесия или расчета по предельным пластическим деформациям
(модели, включающие механизмы разрушения грунта);
- полуэмпирические методы (существенно упрощенные модели сопротивления грунта, включая модели сжа
то-изогнутых элементов).
При расчетах и проектировании вакуумных якорей для систем удержания плавучих сооружений, размещае
мых на глубоководных акваториях, основное внимание уделяется определению предельной несущей способности
якоря, а не построению зависимости нагружение—перемещение.
Для расчетов вакуумных свай для систем удержания стационарных (находящихся на одной и тойже точке
в течение всего периода эксплуатации) плавучих сооружений использовать МКЭ, аналитические методы пре
дельного равновесия или расчета по предельным пластическим деформациям. Для якорей систем удержания
мо бильных буровых установок с преимущественно горизонтальными воздействиями применение
полуэмпирических методов, таких как расчеты по схеме сжато-изогнутых элементов с поперечным нагружением
или с помощью кри вых, описывающих зависимость сдвиговых напряжений от перемещения вдоль оси (кривые
типа р—у, t—z, Q—z, описанные в 8.4 и 8.5), также может рассматриваться какдопустимое, если соответствующие
подходы обоснованы, возможно, в модифицированном виде, в проектной документации. Метод построения
уточненных кривыхр—у для вакуумных свай большего диаметра, обеспечивающий корректные оценки
горизонтального смещения сваи, при веден в [279]. Преимущества и недостатки каждого из указанных методов
представлены ниже:
a) метод конечных элементов:
1) МКЭ — это наиболее общий метод расчета, пригодный для анализа сложных конструктивных систем,
включая возможность моделирования грунта как сплошной среды, а также различных аспектов взаимодействия
грунта с конструкциями (см., например, [233]). С помощью МКЭ-расчета возможно выявление критического ме
ханизма разрушения без предварительных допущений пользователя — при условии, что использована модель
поведения грунта, отвечающая реальному грунту. МКЭ имеет также много других преимуществ, в том числе воз
можности задавать объекты со сложной геометрией, учитывать пространственную изменчивость свойств грунта,
применять в критериях разрушения нелинейные определяющие соотношения. К основным недостаткам МКЭ от
носятся большие затраты времени для настройки модели;
2) в системах вязкого типа (фундаменты на мягких глинах обычно попадают в эту категорию) предельная
несущая способностьсистемы не зависитотфизическиххарактеристик грунта основания (например, модуля Юнга,
коэффициента Пуассона, см. [288]). Было продемонстрировано, что при тщательно сформулированной постановке
задачи выполненные расчеты обеспечивают хорошее согласие с результатами нескольких точных аналитических
решений [289];
3) программное обеспечение для проведения МКЭ-расчетов общедоступно и было многократно исполь
зовано для оценки параметров вакуумных свай нестандартной геометрии, демонстрируя хорошее совпадение с
несколькими имеющимися экспериментальными результатами и обеспечивая возможность калибровки более
простых моделей. Проведение таких расчетов предусматривает наличие специальных экспертных знаний изначи
тельные временные затраты и поэтому не вполне подходитдля параметрических исследований или для стандарт
ной процедуры итерационного перепроектирования (например, такой, которая требуется для поиска оптимальной
точки крепления якорной связи);
4) однако применение МКЭ-расчетов может быть оправдано в случае сложных условий нагружения и/или
сложного строения грунтовой толщи, когда практического опыта недостаточно или когда требуется понимание
специфических особенностей работы фундамента (например, оценка изменений порового давления и пути эф
фективного напряжения в произвольной точке грунта основания);
b
) аналитические методы предельного равновесия или расчета по предельным пластическимдеформациям:
1)такие модели являются более приближенными, чем МКЭ-модели, но, как правило, гораздо проще в ис
пользовании, чем общие программы МКЭ (см., например, [233]). Методы позволяют выполнять оценку предельной
129