ГОСТ Р 59995-2022 (ИСО 19901-4:2016) Нефтяная и газовая промышленность. Сооружения нефтегазопромысловые морские. Геотехнические и расчетные аспекты проектирования фундаментов

     7.1 Общие положения

Фундаменты мелкого заложения в контексте настоящего стандарта включают в себя фундаменты, размещаемые непосредственно на морском дне без заглубления, а также заглубленные фундаменты с максимальным заложением, равным половине минимального размера в плане, т.е. для коэффициента заглубления не выше 0,5. Представленные методические указания могут быть использованы при проектировании фундаментов с коэффициентом заглубления до 1,0, однако в этих случаях необходимо заключение специалиста-геотехника по результатам дополнительного изучения данных.

Примечание - При выполнении расчетов необходимо использовать такой подход (либо описанный в настоящем стандарте, либо предлагаемый СП 369.1325800.2017), который обеспечивает более жесткие требования к надежности и безопасности фундамента.

Расчетные формулы, приводимые ниже для оценки устойчивости (первая группа предельных состояний) и пригодности к нормальной эксплуатации по перемещениям (вторая группа предельных состояний) фундаментов мелкого заложения, основаны на теоретических решениях для случаев простой структуры грунтового массива и идеализированной реакции грунта (постоянная или линейно увеличивающаяся с глубиной прочность или жесткость грунта и механические свойства грунта в полностью дренированном или недренированном состоянии). Формулы следует применять только для расчетных ситуаций, одинаковых с теми, для которых они были получены, или для таких, для которых их применимость может быть обоснована. Дополнительные формулы, которые могут использоваться для расчетов, приведены в А.7 (приложение А) вместе с обсуждением ограничений и альтернативными подходами.

В настоящем разделе рассматриваются вопросы проверки по предельным состояниям, характеризующим работу грунта, и не затрагиваются вопросы обеспечения целостности конструкции фундамента. В качестве общих указаний необходимо отметить следующее:

- изначально приводимые рекомендации предназначались для расчета временных фундаментов, таких как донные плиты с неглубокой юбкой для платформ типа "джекет", используемые для устройства временного опирания на дно в ходе строительства, в предположении идеализированных грунтовых условий;

- представленные методы применяются для расчетных ситуаций с основными сочетаниями нагрузок, включающими постоянные нагрузки и переменные (временные) нагрузки, в составе которых для удобства расчетов отдельно выделяют нагрузки от природных воздействий (ветра, волн и течений, дрейфующего льда); если нагрузки порождаются переходными или циклическими воздействиями, то они трактуются как квазистатические. В случаях, когда требуется выполнение более сложных динамических расчетов с учетом инерционных нагрузок на конструкции сооружения или грунты основания (например, при сейсмическом воздействии), необходимо проведение специальных исследований;

- данные рекомендации также могут быть применены при проектировании фундаментов сооружений длительной эксплуатации. Это допускается применительно к расчетным ситуациям с простыми схемами приложения нагрузок и для простых геологических условий. Рекомендации могут быть также применены в случае, если возможное разрушение фундамента приведет к перемещениям (поступательным и/или угловым), для которых подтверждены минимальные по своим характеристикам экологические и экономические последствия, а также последствия в области промышленной безопасности (если такие допустимые уровни последствий установлены действующими нормами);

- для выполнения расчетов при проектировании фундаментов мелкого заложения в более сложных природных условиях и, соответственно, расчетных ситуациях (сложное геологическое строение основания, разнонаправленные циклические нагрузки, в том числе ситуации с существенным изменением давления на основание вследствие переменности уровня поверхности моря) необходимо использование более точных альтернативных подходов. При анализе сложных расчетных ситуаций для подтверждения того, что критерии проектирования выполняются, могут быть использованы различные передовые расчетные методы, например такие, как МКЭ-моделирование. Оценку предельного состояния по критерию выдергивания/отрыва необходимо выполнять с детальным исследованием следующих аспектов: отрицательное поровое давление (эффект присоса), адгезионные и фильтрационные характеристики грунта, пути дренирования, длительность воздействий, геометрия фундамента. В случаях, когда исключены другие критические механизмы разрушения системы "фундамент - сооружение" (например, отделение фундамента от морского дна вследствие дренирования), оценка сопротивления выдергиванию может быть выполнена с помощью представленных ниже и в А.7 (приложение А) соответствующих формул для несущей способности по грунту при сжимающих нагрузках, но рассматривая "обратный" механизм исчерпания несущей способности при растягивающих нагрузках;

- при расчетах массивных сооружений (бетонных, стальных, комбинированных) с фундаментом гравитационного типа, а также морских мобильных буровых установок требования настоящего раздела должны быть дополнены и/или модифицированы с учетом требований, приведенных в ГОСТ Р 59997, [5] и [8].

Во многих ситуациях оправдано применение фундаментов, подошва которых снабжена по контуру юбочной конструкцией, вертикальные ребра которой проникают в морское дно. Если площадь фундамента значительна, может потребоваться размещение внутри юбки дополнительных ребер, создающих под подошвой фундамента отсеки. Наличие юбки в большинстве случаев (I) повышает устойчивость фундамента, (II) уменьшает деформации фундамента и (III) уменьшает размыв морского дна в основании фундамента.

При проектировании фундаментов мелкого заложения, снабженных юбкой, внедряемой в морское дно, следует учитывать следующие аспекты:

- необходимо соответствующее обоснование при переносе параметров нагрузок, действующих на поверхности дна, на уровень концов ребер юбки, как описано в А.7.2.3 (приложение А);

- при оценке устойчивости на основе нагрузок, действующих на уровне ребер юбки, необходимо выполнить проверку, что внедрение ребер в основание является достаточным для предотвращения разрушения грунта внутри отсеков юбки, что может снизить общую несущую способность. Минимально необходимая глубина внедрения юбки в более прочный грунт для обеспечения этого условия составляет приблизительно от 1/10 до 1/5 от межреберного расстояния, при этом точные значения зависят от геологического разреза конкретной площадки и нагрузок на фундамент. Расчетное значение необходимого внедрения должно быть подтверждено соответствующим расчетом с учетом исходных данных по площадке;

- требуется оценить реализуемость необходимого внедрения юбки. В случае, если полное внедрение юбки недостижимо, необходимо проведение дополнительного расчетного обоснования устойчивости фундамента.