DE2521858A1

DE2521858A1 - Verfahren zur messung der gesamtbelastung eines auf pfaehlen stehenden bauwerks, insbesondere einer offshore- struktur

Info

Publication number: DE2521858A1
Application number: DE19752521858
Authority: DE
Inventors: Wolf-Dieter Dr Ing Longree
Original assignee: MEERESTECH SEEBAU ING IMS
Current assignee: MEERESTECH SEEBAU ING IMS
Priority date: 1975-05-16
Filing date: 1975-05-16
Publication date: 1976-11-25

Description

Verfahren zur Messung der Gesamtbelastung eines auf Pfählen stehenden Bauwerks, insbesondere einer Offshore-Struktur Bei-auf Pfählen stehenden Bauwerken und insbesondere bei Offshore-Strukturen ist es erwünscht, die Gesamtbelastung des Bauwerks zu messen, die sich aus Horizontalbelastungen, beispielsweise infolge Wind- oder Wellenkräften sowie aus exzentrischen Vertikal lasten ergeben, durch die auf einen oder mehrere Pfähle ein Biegemoment ausgeübt wird.
Eine derartige Messung ist besonders für Offshore-Strukturen erwünscht, wie sie seit einiger Zeit in Form von Bohr- und Arbeitsplattformen in der Nordsee errichtet werden. Bei der Dimensionierung dieser Offshore-Strukturen geht man von Erfahrungswerten der Belastung aus, und eine Messung der tatsächlich auftretenden Belastungen kann wichtige Erkenntnisse für die Dimensionierung zukünftiger Offshore-Strukturen liefern.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Messung der Gesamtbelastung eines auf Pfählen stehenden Bauwerks, insbesondere einer Offshore-Struktur und zeichnet sich dadurch aus, daß die in den Pfählen auftretenden Axialkräfte gemessen und aus ihnen bezogen auf den Nullpunkt eines in einer horizontalen Ebene liegenden x-y-Koordinatensystems Momente bestimmt werden und daß die Momente zu zwei um die x- und die y-Achse drehenden EIauptmomenten summiert und mit diesen zur Anzeige des auf das Bauwerk wirkenden Gesamtmoments ein Oszillograph angesteuert wird.
Die Messung der Axialkräfte in den Pfählen kann sehr einfach mittels Dehnungsmeßstreifen erfolgen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können also auf Pfählen stehende Bauwerke überwacht werden, d.h. Bauwerke, die über Pfähle mit einem Fundamentkörper verbunden sind oder auf im Boden verankerten Pfählen stehen.
Bei der Messung wird der Einfluß von horizontalen Kräften, beispielsweise Wind- oder Wasserkräfte berücksichtigt, da diese auf das Bauwerk ein Biegemoment ausüben, das in der vorstehend beschriebenen Weise ermittelt wird. Ferner werden exzentrisch angreifende Vertikalkräfte berücksichtigt, da diese in den Pfählen unterschiedlich große Axialkräfte erzeugen, so daß ebenfalls ein Biegemoment auf das Bauwerk ausgeübt wird. Reine Berücksichtigung finden zentrisch angreifende Vertikalkräfte, da die durch sie in den Pfählen erzeugten Axialkräfte in allen Pfählen gleich groß sind, also auf das Bauwerk kein Biegemoment ausgeübt wird.
Um die Größe des auf das Bauwerk wirkenden Gesamtmoments möglichst einfach mit den der Dimensionierung des Bauwerkes zugrundegelegten, maximalen Größe des zu erwartenden oents vergleichen zu können, kann diese maximale Größe in Form eines Kreises auf dem Schirm des Oszillographen aufgezeichnet sein, und der Abstand des als Punkt auf dem Schirm des Oszillographen erkennbaren, angezeigten Gesamtmoments ergibt unmittelbar die Differenz zwischen tatsächlicher Belastung und maximal zulässiger Belastung.
Aus diesem Meßergebnis lassen sich dann Schlüsse auf die Dimensionierung zukünftiger Bauwerke der in Frage stehenden Art ziehen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematisch ein Ausführungsbeispiel zeigenden Figuren näher erläutert.
Figur 1 zeigt im Prinzip eine Draufsicht auf eine Offshore-Struktur mit Deckskörper und vier, diesen Deckskörper tragenden Pfählen.
Figur 2 zeigt schematisch den Schirm eines oszillographens zur Anzeige des auf die Offshore-Struktur gemäß Figur 1 wirkenden Gesamtmomentes.
Die in Figur 1 schematisch dargestellte Offshore-Struktur hat einen Deckskörper 1 und vier diesen Deckskörper tragende Pfähle 2, 3, 4, 5, die beispielsweise in den Ileeresboden eingeratrmt sind. An diesen Pfählen sind nicht dargestellte Dehnungsmeßstreifen befestigt, und zwar auf Höhe einer horizontalen Ebene durch alle Pfähle. Diese Dehnungsmeßstreifen dienen zur Messung der in den Pfählen auftretenden Axialkräfte, also derjenigen Kräfte, die in Längsrichtung der Pfähle verlaufen. Die Verwendung von Dehnungsmeßstreifen für die Messung derartiger Kräfte ist allgemein bekannt.
Wie in Figur 1 dargestellt, ist ein x-y-Koordinatensystem vorgesehen, dessen Achsen in der West-Ost- und der Nord-Süd-Erstreckung verlaufen und dessen Nullpunkt in der Mitte der Offshore-Struktur liegt.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß die Hauptbelastung der Offshore-Struktur infolge Wellenbelastung aus der Nord-West-Richtung erfolgt, was durch einen Pfeil angedeutet ist.
Durch diese Wellenangriffe werden in den Pfählen 2, 3, 4, 5 in axialer Richtung bzw. in Längsrichtung der Pfähle verlaufende Kräfte erzeugt, die mittels der Dehnungsmeßstreifen gemessen werden. Aus den gemessenen Kräften werden dann beispielsweise mittels eines Computers zwei Hauptmomente berechnet, die um die x-Achse und um die y-Achse des in Figur 1 gezeigten Koordinatensystems drehen.
Diese Hauptmomente stellen ein Maß für die Biegebelastung der Offshore-Struktur dar.
Es ist ohne weiteres klar, daß die so ermittelten Hauptmomente in Form von elektrischen Signalen zur Ansteuerung eines Oszillographen benutzt werden können, wobei diese Größen eine Vertikal- und eine Horizontalablenkung des Elektronenstrahls hervorrufen.
Wird dem Schirm 6 des Oszillographen das gleiche x-y-Koordinatensystem zugrundegelegt wie der Offshore-Struktur gemäß Figur 1, so ergibt sich die Größe des aus den beiden Hauptmomenten zusammengesetzten Gesamtmoments aus der Abweichung des Elektronenstrahls vom Nullpunkt des Koordinatensystems, und in Figur 2 ist zu erkennen, daß das Gesamtmoment zwischen einem Wert 8, beispielsweise infolge des Auftretens eines Wellenberges, und einem Wert 8', beispielsweise infolge des Auftretens eines Wellentals, schwankt.
Auf dem Schirm 6 des Oszillographen ist als gestrichelte Kreislinie 7 die der Dimensionierung der Offshore-Struktur zugrundegelegte maximale Momentenbelastung aufgetragen. Dadurch zeigt der Oszillograph immer den noch vorhandenen Abstand bzw. Größenunterschied zwischen den wirkenden Gesamtmoment und dem maximal aufzunehmenden Gesamtmoment an.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Messen der Gesamtbelastung eines auf Pfählen stehenden Bauwerks, insbesondere einer Offshore-Struktur, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Pfählen auftretenden Axialkräfte gemessen und aus ihnen bezogen auf den Nullpunkt eines in einer horizontalen Ebene liegenden x-y-Koordinatensystems Momente bestimmt werden und daß die Momente zu zwei um die x- und die y-Achse drehenden Hauptmomenten summiert und mit diesen zur Anzeige des auf das Bauwerk wirkenden Gesamtmoments ein Oszillograph angesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialkräfte mit Dehnungsmeßstreifen gemessen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das angezeigte Gesamtmoment mit der auf dem Schirm des Oszillographen aufgezeichneten Bemessungsgröße für das Moment verglichen wird.