DE3220754C2 - Tragsäule für eine Überwasserplattform und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Tragsäule für eine Überwasserplattform und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Abstract
Tragsäule für eine Überwasserplattform in tiefem Wasser, insbesondere für Erdöl- oder Erdgasgewinnung, bestehend aus einem wasserdicht geschweißten Stahlblechmantel und einer Aussteifung in ihrem Innern in Form einer Betonsäule, die aus einer Vielzahl von geschlossenen Einzelringen oder Einzelringe bildenden Ringsegmenten besteht. Ein Verfahren zur Errichtung einer derartigen Tragsäule sieht das Zusammensetzen einzelner Schüsse von einer im tiefen Wasser schwimmenden Plattform aus vor, wobei die Tragsäule durch Erhöhung des Flüssigkeitsballasts im unten geschlossenen Tragsäulenabschnitt im Takt mit der fortschreitenden Verlängerung der Tragsäule abgesenkt wird.
Description
3 4
jfL ersichtlich ist, aus einem aus wasserdicht geschweißten
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann Schüssen zusammengesetzten Stahlblechmantel 8, der
die aus Betonringen bestehende Betonsäule abschnitts- einen kreiszylindrischen Querschnitt und beispielsweise
weise unterschiedliche Wandstärken aufweisen, wo- für eine 150 m hohe Tragsäule eine Blechdicke von 3 bis
durch sich Gewicht und Schwerpunktlage der Tragsäule 5 4 cm hat
auf einfache Weise beeinflussen lassen. Innerhalb des Stahlblechmantels 8 befindet sich eine
Die Wellenkräfte auf die Tragsäule verringern sich aus Betonringen gebildete Betonsäule 9. Die Dicke der
mit abnehmendem Säulendurchmesser und mit zuneh- einzelnen Betonringe kann bei der oben angegebenen
mendem Abstand von der Wasseroberfläche. Ein mög- Höhe der Tragsäule zwischen 40 und 60 cm liegen,
liehst kleiner Säulendurchmesser im oberen Wasserbe- io Entsprechend den F i g. 3 bis 5 ist zwischen der Innenreich ist daher zweckmäßig. wandung des Stahlblechmantels 8 und der Außenwand In größerer Wassertiefe ist meistens zur Aufnahme der Betonsäule 9 eine Schmierschicht 10 vorhanden, die des Biegemoments ein größerer Säulendurchmesser er- zweckmäßigerweise z. B. in Form von Bitumen auf die H forderlich. Nach einem Merkmal der Erfindung sind in Innenwandung des Stahlblechmantels aufgetragen ist Il einem oder mehreren Höhenabschnitten der Tragsäule 15 Diese Schicht läßt eine freie Längsdehnucg von Mantel H der Stahlblechmantel und die innere Betonsäule konisch 8 und Betonsäule 9, die aus unterschiedlichem Material |l gestaltet Damit werden Tragsäulenabschnitte unter- bestehen, zu.
liehst kleiner Säulendurchmesser im oberen Wasserbe- io Entsprechend den F i g. 3 bis 5 ist zwischen der Innenreich ist daher zweckmäßig. wandung des Stahlblechmantels 8 und der Außenwand In größerer Wassertiefe ist meistens zur Aufnahme der Betonsäule 9 eine Schmierschicht 10 vorhanden, die des Biegemoments ein größerer Säulendurchmesser er- zweckmäßigerweise z. B. in Form von Bitumen auf die H forderlich. Nach einem Merkmal der Erfindung sind in Innenwandung des Stahlblechmantels aufgetragen ist Il einem oder mehreren Höhenabschnitten der Tragsäule 15 Diese Schicht läßt eine freie Längsdehnucg von Mantel H der Stahlblechmantel und die innere Betonsäule konisch 8 und Betonsäule 9, die aus unterschiedlichem Material |l gestaltet Damit werden Tragsäulenabschnitte unter- bestehen, zu.
U schiedlicher Durchmesser überbrückt Die Betonringe der Betonsäule 9 könv~n zusätzlich
p Die Herstellung der erfindungsgemäßen Tragsäule armiert sein. Sie können in Form von Fertigteilen als
|ϊ geschieht von einer schwimmenden Plattform aus und 20 geschlossene Ringe oder als Ringsegmente verwendet
ff durch diese hindurch durch Zusammensetzen einzelner werden. Auch ist es möglich, die Betonringe unter Ver-
|ϊ Schüsse zu einer Tragsäule im Absenkverfahren. Erfin- wendung entsprechender Schalungen mit Ortbeton her-
si dungsgemäß wird die Tragsäule durch Erhöhung des zustellen.
rl Flüssigkeitsballasts im unten geschlossenen Tragsäulen- F i g. 4 zeigt einen Tragsäulenabschnitt mit Betonrin-
§§ abschnitt im Takt mit der fortschreitenden Verlange- 25 gen 9 unterschiedlicher Wanddicke. Damit lassen sich
Jf rung der Tragsäule abgesenkt Der Anbau der einzelnen Gewicht und Schwerpunktlage der Tragsäule auf einf a-
j§ Schüsse vollzieht sich also stets im gleichen Abstand ehe Weise beeinflussen.
If von der Plattformoberfläche. Dabei wird zunächst ein Wird die Tragsäulenachse durch Strömungskräfte gell
Stahlblechmantelabschluß mit dem bereits fertiggestell- krümmt, so nimmt der Stahlblechmantel 8 praktisch aiii ten Säulenteil wasserdicht verschweißt Dann werden 30 lein die Biegezugspannungen auf. Dabei öffnen sich auf
P Betonringe bzw. Betonringsegmente als Fertigteile in der Zugseite die Fugen zwischen den stumpf aufeinan-
m den Stahlblechmantel eingelassen bzw. als Ortbeton dergesetzten Betonringen 9. Die auf der Druckseite in
If eingebracht. den Beton übertragenen axialen Spannungen lassen sich
H In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er- durch zwischen die Betonringe gelegte elastische Zwi-IiI
findung schematisiert dargestellt das nachstehend er- 35 schenschichten 11 verringern.
I| läutert wird. Es zeigt Im oberen Wasserbereich wird man für die Ti agsäp'.e
Ii F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Erdölüberga- 4 einen relativ kleinen Säulendurchmesser wählen, um
t§ beturm, den Wellenkräften eine möglichst geringe Angriffsflä-
0. F ig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt A gemäß ehe zu bieten, während in größerer Wassertiefe zur Auf-
f| F i g. 1, 40 nähme des Biegemoments ein größerer Säulendurch-
Ii F i g. 3 einen vergrößerten Ausschnitt gemäß F i g. 2 messer notwendig ist. F i g. 6 zeigt den Oberg&ügsbe-
f mit einer Schmierschicht zwischen Mantel- und Beton- reich zwischen dem Tragsäulenabschnitt kleineren Säu-
I" säule, lendurchmessers zum Abschnitt größeren Durchmes-
fe F i g. 4 einen vergrößerten Ausschnitt gemäß F i g. 3 sers, der durch einen Abschnitt 12 mit konischer Mantel-
U mit Betonringen unterschiedlicher Wandstärke, 45 fläche überbrückt ist.
ίί F i g. 5 einen vergrößerten Ausschnitt gemäß F i g. 3 Die Errichtung der Tragsäule 4 in senkrechter Hersl
rtiit elastischen Zwischenlage zwischen den Betonrin- stellungsweise auf dem Meer oder besser in einer tiefen
^. gent geschützten Bucht geht aus F i g. 7 hervor. Von einer mit
;! F i g. 6 einen vergrößerten Ausschnitt gemäß F i g. 2 Schwimmkörpern 15 ausgerüsteten schwimmenden
mit konisch gestaltetem Tragsäulenabschnitt, 50 Plattform 16 aus findet die Herstellung der Säule 4
Fig.7 Einzelheiten des Herstellungsverfahrens der durch scl.jEweise Verlängerung mittels Hebezeug 17
Tragsäule von einer schwimmenden Plattform aus. nach oben statt. Dabei wird durch Flüssigkeitsballastie-Die
in F i g. 1 dargestellte Erdölübergabestation weist rung 14 dafür gesorgt, iiaß sich der Aufbau der einzeleine
Überwasserplattform 1 auf.diez. B.als Hubschrau- nen Schüsse 18 mit der Höhe h stets im gleichen Ab-"
berplatz 2 ausgebildet ist und einen Ausleger 3 für die 55 stand c/von der Platiformoberfläche 19 vollziehen kann.
':.·■ ölübergabe an einen (nicht dargestellten) Tanker be-
sitzt Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Die Überwasserplattform 1 ist über die Tragsäule 4
mit einem Fundament 6, das sich auf dem Meeresboden
befindet, verbunden. Die Verbindung von Tragsäule 4 60
und Fundament 6 geschieht über ein Gelenk, z. B. ein
bekanntes Kugelgelenk 7.
mit einem Fundament 6, das sich auf dem Meeresboden
befindet, verbunden. Die Verbindung von Tragsäule 4 60
und Fundament 6 geschieht über ein Gelenk, z. B. ein
bekanntes Kugelgelenk 7.
Innerhalb der Tragsäule 4 führt eine Erdölsteigleitung
5 über eine (nicht dargestellte) Pumpstation zum Ausleger 3. Ferner befindet sich innerhalb der Tragsäule 4 65
eine (nicht dargestellte) Steigleiter oder ein Aufzug für
Inspektions- und Wartungsa· "iteiten.
Die Tragsäule 4 besteht, wie aus den F i g. 2 bis 7
5 über eine (nicht dargestellte) Pumpstation zum Ausleger 3. Ferner befindet sich innerhalb der Tragsäule 4 65
eine (nicht dargestellte) Steigleiter oder ein Aufzug für
Inspektions- und Wartungsa· "iteiten.
Die Tragsäule 4 besteht, wie aus den F i g. 2 bis 7
Claims (1)
1. Tragsäule für eine Überwasserplattform, insbesondere für Erdöl- oder Erdgasgewinnung, bestehend aus einem rohrförmigen, aus Stahlblechteilen
wasserdicht zusammengeschweißten Mantel und einer im Inneren des Mantels angeordneten ringförmigen Aussteifung in Form einer sich über die Länge
der Tragsäule erstreckenden, die Druckkräfte in Axialrichtung aufnehmenden Betonsäule, die mit
dem Mantel in Axialrichtung nicht formschlüssig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Betonsäule (9) und der Innenfläche des Mantels (8) eine reibungsmindernde und/oder
elastisch nachgiebige Schicht (10) angeordnet ist
2. Tragsävii nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da* die Betonsäule (9) aus einzelnen, übereinander angeordneten Ringelementen zusammengesetzt ist
3. Tragsäule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringelemente der Betonsäule (9)
stumpf und ohne zugübertragende Verbindung übereinander gesetzt sind
4. Tragsäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (10) als Schmierschicht aus
einem fließfähigen, insbesondere viskosen, Material ausgebildet ist.
5. Tragsäule nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß -uie Innenfläche des
Mantels (8), insbesondere an den Schweißnähten, geglättet ist
6. Tragsäule nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ringelementen der
Betonsäule (9) elastische Zwischenschichten (11) angeordnet sind.
7. Tragsäule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ringelement der Betonsäule (9)
in Umfangsrichtung aus mehreren Ringsegmenten zusammengesetzt ist
8. Tragsäule nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die Betonsäule (9) eine
über die Höhe der Tragsäule (4) ungleiche Wanddikkehat
9. Tragsäule nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (8) und die
Betonsäule (9) in einem oder mehreren Höhenabschnitten der Tragsäule (4) einen konischen Verlauf
haben.
10. Verfahren zur Erstellung einer Tragsäule nach
einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß von einer schwimmenden Plattform aus der
Mantel durch Aufeinandersetzen und Zusammenschweißen von einzelnen vorgefertigten Abschnitten zusammengesetzt und nach jedem Aufsetzen eines Abschnitts durch teilweises Fluten derart schrittweise abgesenkt wird, daß der Abstand der Arbeitshöhe über dem Wasserspiegel im wesentlichen
gleich bleibt, und daß nach jedem Aufsetzen eines Abschnitts des Mantels und vor dem Absenken das
oder die den Abschnitt aussteifenden Ringelemente der Betonsäule eingebracht werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ringelement der Betonsäule in
Ortbeton mittels einer Schalung in den Mantel eingegossen wird.
Die Erfindung betrifft eine Tragsaule für eine Oberwasserplattform, insbesondere für Erdöl- oder Erdgasgewinnung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des
Anspruches 1. Eine derartige Tragsäule ist aus LjS-PS
33 48 382 bekanntgeworden, die dazu dient eine Überwasserplattform unmittelbar biegesteif mit dem Meeresboden bzw. mit auf dem Meeresboden verankerten
Fundamenten zu verbinden und sie darauf abzustützen. Diese bekannte Tragsäule ist in der Lage, den mit der
to Tiefe wachsenden Ruhewasserdruck auf den Stahlblechmantel aufzunehmen, da die im Inneren des Mante's vorgesehene Betonsäule den Stahlblechmantel von
innen unterstützt, so daß dieser nicht mit unnötiger Wandstärke ausgestattet sein muß. Somit übernimmt
is der Stahlblechmantel im wesentlichen die Zug- und Biegebeanspruchungen, während die innere Betonsäule der
Aufnahme von Druckbelastungen dient
Die bekannte Tragsäule ist insoweit nachteilig, als
unter dem Einfluß von Windkräften, Meeresströmun
gen und insbesondere Wellenkräften extrem hohe axia
le Biegemomente auf die Tragsäule ausgeübt werden. Derartige Momente führen dazu, daß im Stahlblechmantel der Säule — selbst wenn diese mit dem Fundament gelenkig verbut4en wäre — extrem hohe Druck-
spannungen bzw. Zugspannungen auftreten können. Um diese Beanspruchungen aushalten zu können, muß
die bekannte Tragsäule mit unnötig hoher Wandstärke des Stahlmantels ausgestattet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Trag-
säule derart auszubilden, daß größere axiale Zugspannungen im Beton vermieden werden. Diese Aufgabe
wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst
Als Kern der Erfindung wird es angesehen, ein Glei
ten zwischen Betonsäule und der Innenfläche des Stahl
mantels nicht nur zuzulassen, sonderp durch eine gesonderte, zusätzlich eingebrachte Schicht noch zu fördern.
Bei einer Krümmung der Tragsäulerachse werden bei
der erfindungsgemäßen Konstruktion die Biegezug
spannungen praktisch allein vom Stahlblechmantel auf
genommen. Die auf der Druckseite auftretenden Spannungen werden vom Beton in Axialrichtung übertragen.
Als Folge dieser Maßnahmen nimmt die Betonsäule in der Hauptsache nur einen Teil des äußeren Wasser
drucks auf. Sie wirkt ferner als homogene Aussteifung
des Stahlblechmantels und verhindert in dieser Eigenschaft sein Einbeulen. Infolgedessen kann der Stahlblechmantel relativ dünnwandig hergestellt werden.
Wegen des Wegfalls von Stahlaussteifungen sind die
Kosten für die Herstellung der erfindungsgemäßen
Tragsäule geringer als die einer in reiner Stahlbauweise hergestellten Tragsäule.
Die Schicht zwischen Betonsäule und der Innenfläche
des Mantels besteht zweckmäßigerweise aus einem
fließfähigen, viskosen Material, wie z. B. Bitumen. Auch
ist es vorteilhaft, wenn durch Abschleifen der Schweißnähte für eine möglichst glatte, von Unregelmäßigkeiten freie Innenfläche des Mantels gesorgt wird.
Die Betonsäule ist zweckmäßig aus einzelnen, iibcr
einander angeordneten Ringelementen zusammenge
setzt, wobei es vorteilhaft ist, wenn diese Ringelcmcnte stumpf und ohne zugaufnehmende Verbindung übcreinandergesetzt sind. Zwischen den Ringelementen können
vorzugsweise elastische Zwischenschichten angeordnet
bs sein. Die Ringelemente können als vorgefertigte Teile
oder als Ortbeton mit Hilfe einer !nncnschulung eingebracht werden. Jedes Ringelement kann in Umfnngsrichtung aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt
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|---|---|---|---|
| DE3220754A DE3220754C2 (de) | 1982-06-02 | 1982-06-02 | Tragsäule für eine Überwasserplattform und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| EP83710015A EP0096650B1 (de) | 1982-06-02 | 1983-03-31 | Tragsäule für eine Überwasserplattform und Verfahren zu ihrer Herstellung |
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| DE3220754A1 DE3220754A1 (de) | 1983-12-08 |
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