Doctor of Technical Sciences, Professor of “Institute of High Technologies”
доктор технических наук, профессор ОНК «Институт высоких технологий»
Engineer, Chief Specialist
инженер, главный специалист
In this study, an attempt is made to study the nature of changes in the characteristics of the stress-strain state (SSS) of a fixed offshore platform structure under the influence of seismic loads. The structure is installed on a truss-type support base and is fixed in operating position by steel tubular piles driven into the soil base through support columns (deep foundation). A combined 3D finite element model “Superstructure - Pile Foundation - Soil Base” was used as the research tool. The purpose of the study was to develop a methodology for analyzing the dynamics of a fixed offshore platform as a 3D mechanical model, the finite element model of which is characterized by a large number of degrees of freedom. The efficiency of the numerical analysis of the system is increased by constructing a transformed calculation model (TCM). The transformation involves the transition to contour and calculation super nodes located along the axis of symmetry of the foundation pile. Contour nodes are used to connect the Substructure of super nodes to the Superstructure. The calculation nodes allow to take into account the vibrations of the pile foundation in the soil base. An algebraic computational procedure is proposed that allows the formation of matrices of generalized stiffness and mass coefficients. Modal analysis using a transformed calculation model (TCM) provides a significant reduction in the order and total computational time of the mechanical system. The possibility of analyzing dynamic reactions by a direct method based on the accelerogram of a real earthquake is provided.
Предпринята попытка изучить характер изменения характеристик напряженно-деформированного состояния (НДС) конструкции стационарной морской платформы под действием сейсмических нагрузок. Сооружение установлено на опорном основании ферменного типа и удерживается в рабочем положении при помощи стальных трубчатых свай, забитых в грунт через опорные колонны (фундамент глубокого заложения). Инструментом исследования являлась комбинированная пространственная 3D конечно-элементная модель «сооружение - свайный фундамент - грунтовое основание». Цель исследования заключалась в отработке методики анализа динамики конструкции стационарной морской платформы как трехмерной механической модели, которая характеризуется большим числом степеней свободы. Эффективность численного анализа системы повышается путем построения преобразованной расчетной схемы (ПРС). Преобразование заключается в переходе к контурным и расчетным (активным) суперузлам, расположенным вдоль оси симметрии фундаментной сваи. Контурные узлы используются для стыковки подструктуры суперузлов подземной части сооружения к подструктуре надземной ее части. Расчетные узлы позволяют учесть колебания свайного фундамента в грунте. Предложена алгебраическая вычислительная процедура, позволяющая сформировать матрицы обобщенных коэффициентов жесткости и массы. Модальный анализ с использованием преобразованной расчетной схемы дает возможность существенного снижения порядка и общего времени расчета системы. Обеспечивается возможность анализа динамических реакций системы прямым методом с использованием акселерограммы реального землетрясения.