NO159186B

NO159186B - DEVICE OF A OFFSHORE CONCRETE PLATFORM.

Info

Publication number: NO159186B
Application number: NO864019A
Authority: NO
Inventors: Olav Jan Stoeve
Original assignee: Saga Petroleum
Priority date: 1985-02-12
Filing date: 1986-10-09
Publication date: 1988-08-29
Also published as: NO864019L; NO159186C; NO864019D0

Description

Oppfinnelsen angår en anordning ved en offshore betongplattform som omfatter en fundamentkonstruksjon og minst én fra fundamentet oppragende tårnkonstruksjon med en tårnfot som understøttes av fundamentet. The invention relates to a device at an offshore concrete platform which comprises a foundation structure and at least one tower structure projecting from the foundation with a tower foot supported by the foundation.

Normalt er størrelsen av tårnfoten, dvs. den nedre Normally, the size of the tower foot, i.e. the lower one

del av et tårn på en betongplattform, fastlagt og avhengig av størrelse og geometri av den understøttende fundamentkonstruks jon. Denne fastlåsing av tårnfotens størrelse er til hinder for en optimal utnyttelse av plattformens bæreevne og strukturelle styrke i de ulike belastningsfaser i løpet av plattformens levetid. Dette fører igjen til at betong-konstruksjonen blir større og har større betongmengde enn den egentlig trenger å ha dersom den ble optimalt utnyttet i de enkelte belastningsfaser. part of a tower on a concrete platform, determined and dependent on the size and geometry of the supporting foundation construction. This locking in of the size of the tower foot is an obstacle to optimal utilization of the platform's load-bearing capacity and structural strength in the various load phases during the platform's lifetime. This in turn leads to the concrete construction becoming larger and having a larger quantity of concrete than it actually needs to have if it was optimally utilized in the individual load phases.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en anordning ved en betongplattform som innebærer at størrel- The purpose of the invention is to provide a device for a concrete platform which means that the size

sen av tårnfotens diameter kan velges uavhengig av størrel- of the diameter of the tower base can be selected regardless of the size

sen av fundamentkonstruksjonen, samtidig som en god kraft-overføring sikres. of the foundation construction, while ensuring a good power transmission.

Ved en plattform av den innledningsvis angitte type oppnås ovennevnte formål ifølge oppfinnelsen ved at tårn- In the case of a platform of the type indicated at the outset, the above-mentioned purpose according to the invention is achieved by the fact that the tower

foten er understøttet av to ringformede, i hovedsaken konsentriske, nedad divergerende skallkonstruksjoner som danner en overgang fra tårnfoten til fundamentkonstruksjonen. the base is supported by two ring-shaped, mainly concentric, downwardly diverging shell structures that form a transition from the tower base to the foundation structure.

I en fordelaktig utførelse av anordningen, hvor tårnfoten har sirkulært tverrsnitt, er skallkonstruksjonene kjegleformede og er ved sine øvre ender forenet med hver- In an advantageous embodiment of the device, where the tower foot has a circular cross-section, the shell constructions are cone-shaped and are united at their upper ends with each

andre og har der en diameter som svarer til tårnfotens diameter. others and has a diameter that corresponds to the diameter of the tower base.

Det er videre fordelaktig at skallkonstruksjonene er direkte understøttet av respektive sylindere som utgjør en integrert del av fundamentkonstruksjonen. It is also advantageous that the shell structures are directly supported by respective cylinders which form an integral part of the foundation structure.

Den frihet i utformingen som oppnås med anordningen ifølge oppfinnelsen, gir mulighet for en optimalisering av hele bærestrukturens geometri, noe som kan innebære store optimaliseringsgevinster hva angår materialmengde og pris, byggetid og funksjonsgodhet. The freedom in design that is achieved with the device according to the invention allows for an optimization of the entire geometry of the support structure, which can entail large optimization gains in terms of material quantity and price, construction time and functional efficiency.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende The invention shall be described in more detail below

i forbindelse med utførelseseksempler som er skjematisk vist på tegningene, der like henvisningstall betegner tilsvarende elementer, og der fig. 1 viser et lengdesnitt av en plattform hvor overgangen mellom plattformens tårn og fundament er utformet i overensstemmelse med oppfinnelsen, idet snittet er tatt etter linjen I-l på fig. 2, fig. 2 viser et snitt etter linjen II-II på fig. 1, fig. 3 viser et delsnitt av en plattform hvor det understøttende fundament er modifisert i forhold til utførelsen på fig. 1-2, idet snittet er tatt etter linjen III-III på fig. 4, fig. 4 viser et snitt etter linjen IV-IV på fig. 3, fig. 5 viser et delsnitt av en plattform med et ytterligere modifisert fundament, idet snittet er tatt etter linjen V-V på fig. 6, fig. 6 viser et snitt etter linjen VI-VI på fig. 5, fig. 7 viser et lengdesnitt av en plattform hvor overgangsanordningen ifølge oppfinnelsen hviler direkte på en fundamentkonstruksjon av en annen type enn i utførelsen ifølge fig. 1-6, idet snittet er tatt i hovedsaken etter linjen VII-VII på fig. 8, og fig. 8 viser et snitt etter linjen VIII-VIII på fig. 7. in connection with exemplary embodiments which are schematically shown in the drawings, where like reference numbers denote corresponding elements, and where fig. 1 shows a longitudinal section of a platform where the transition between the platform's tower and foundation is designed in accordance with the invention, the section being taken along the line I-1 in fig. 2, fig. 2 shows a section along the line II-II in fig. 1, fig. 3 shows a partial section of a platform where the supporting foundation has been modified in relation to the embodiment in fig. 1-2, the section being taken along the line III-III in fig. 4, fig. 4 shows a section along the line IV-IV in fig. 3, fig. 5 shows a partial section of a platform with a further modified foundation, the section being taken along the line V-V in fig. 6, fig. 6 shows a section along the line VI-VI in fig. 5, fig. 7 shows a longitudinal section of a platform where the transition device according to the invention rests directly on a foundation structure of a different type than in the embodiment according to fig. 1-6, the section being taken mainly along the line VII-VII in fig. 8, and fig. 8 shows a section along the line VIII-VIII in fig. 7.

Den på fig. 1 skjematisk viste betongplattform er The one in fig. 1 schematically shown concrete platform is

en gravitasjonsplattform med en fundamentkonstruksjon 1 som hviler på en havbunn 2, og en fra fundamentet oppragende tårnkonstruksjon 3 som er beregnet å rage over vannflaten 4 for å bære en dekkskonstruksjon (ikke vist). Tårnkonstruksjonens nedre del eller fotdel 5 er i det viste eksempel sylindrisk og har sirkulært tverrsnitt. Mellom tårnfoten 5 og fundamentet 1 er det i overensstemmelse med oppfinnelsen anordnet to ringformede, nedad divergerende skallelementer 6, 7 som danner en overgang mellom tårnet og fundamentet. Skallelementene 6, 7 er konsentriske og kjeglestumpformede med motsatt konisk forløp. Videre er de i den viste utførelse forenet med hverandre ved sine øvre ender og har der en diameter som svarer til tårnfotens 5 diameter, idet de er sammen-støpt med tårnfotens yttervegg og danner en nedre forlengelse av denne. a gravity platform with a foundation structure 1 which rests on a seabed 2, and a tower structure 3 projecting from the foundation which is intended to project above the water surface 4 to support a deck structure (not shown). The lower part or foot part 5 of the tower construction is cylindrical in the example shown and has a circular cross-section. Between the tower base 5 and the foundation 1, in accordance with the invention, two annular, downwardly diverging shell elements 6, 7 are arranged which form a transition between the tower and the foundation. The shell elements 6, 7 are concentric and frustoconical with an opposite conical course. Furthermore, in the embodiment shown, they are united with each other at their upper ends and have a diameter corresponding to the diameter of the tower foot 5, as they are molded together with the outer wall of the tower foot and form a lower extension thereof.

Fundamentkonstruksjonen består av et antall korte, lukkede celler som kan ha sylindrisk tverrsnitt og eksem-pelvis være anordnet som vist på fig. 2. Cellene er her anordnet i en indre, sirkulær ring av celler 8 og en ytre, sekskantet ring av celler 9, idet innbyrdes tilstøtende celler berører hverandre. Fundamentkonstruksjonen har nedadragende skjørt 10 som penetrerer havbunnen 2 og som kan utgjøres av forlengelser av celleveggene. The foundation construction consists of a number of short, closed cells which may have a cylindrical cross-section and, for example, be arranged as shown in fig. 2. The cells are here arranged in an inner, circular ring of cells 8 and an outer, hexagonal ring of cells 9, with mutually adjacent cells touching each other. The foundation construction has a downward-extending skirt 10 which penetrates the seabed 2 and which can be constituted by extensions of the cell walls.

Ved toppen av fundamentkonstruksjonen 1 er hvert av skallelementene 6, 7 direkte understøttet av en respektiv sylinder 11, 12 som utgjør en integrert del av fundamentkonstruks jonen . Således er det indre skallelement 6 under-støttet av den øvre kant av en indre sylinder 11 som på sin ytterside tangerer cellene 8 i den indre ring som vist på At the top of the foundation structure 1, each of the shell elements 6, 7 is directly supported by a respective cylinder 11, 12 which forms an integral part of the foundation structure. Thus, the inner shell element 6 is supported by the upper edge of an inner cylinder 11 which on its outer side is tangent to the cells 8 in the inner ring as shown in

fig. 2, idet skallelementet ved sin nedre ende har en diameter som svarer til diameteren av denne sylinder. Det ytre skallelement 7 er på sin side understøttet av den øvre kant av en ytre sylinder 12 som på sin innerside også tangerer de indre celler 8 og som videre vekselvis skjærer.og på sin ytterside berører cellene 9 i den ytre ring som vist på fig. 2. fig. 2, as the shell element at its lower end has a diameter that corresponds to the diameter of this cylinder. The outer shell element 7 is in turn supported by the upper edge of an outer cylinder 12 which on its inner side also touches the inner cells 8 and which further alternately cuts and on its outer side touches the cells 9 in the outer ring as shown in fig. 2.

Skallelementene 6, 7 er hensiktsmessig sammenstøpt The shell elements 6, 7 are appropriately cast together

med bæresylindrene langs disses øvre kantpartier. with the bearing cylinders along their upper edge parts.

Slik det fremgår av fig. 1, ender de to sylindere As can be seen from fig. 1, the two cylinders end

11, 12 ved havbunnen, mens cellene 8, 9 er forlenget nedover, for dannelse av skjørtene 10 (fig. 1) som trenger ned i havbunnen. Sylindrene kan imidlertid også være forlenget nedover, for dannelse av skjørt. 11, 12 at the seabed, while the cells 8, 9 are extended downwards, to form the skirts 10 (fig. 1) which penetrate into the seabed. However, the cylinders can also be extended downwards, to form a skirt.

Det vil være klart at hellingsvinklene for de to divergerende skallelementer 6, 7 kan varieres uavhengig av hverandre, slik at de to understøttende sylindere 11, 12 i fundamentet 1 kan plasseres optimalt for forskjellige fundamentgeometrier. Samtidig kan størrelsen av tårntverrsnittet eller tårndiameteren velges fritt i forhold til fundamentstørrelsen. It will be clear that the angles of inclination for the two diverging shell elements 6, 7 can be varied independently of each other, so that the two supporting cylinders 11, 12 in the foundation 1 can be placed optimally for different foundation geometries. At the same time, the size of the tower cross-section or the tower diameter can be chosen freely in relation to the foundation size.

Overgangsanordningen ifølge oppfinnelsen muliggjør at fundamentkonstruksjonen kan utformes på mange forskjellige måter. Fundamentet kan f.eks. utformes spesielt med tanke på at plattformen skal installeres over forborede brønner, slik det er antydet på fig. 1 hvor brønnhoder 15 for forborede brøn-ner er_:anordnét -i: et. sentralt rom som er avgrenset av. den indre sylinder 11. Fundamentet kan også være utformet spesielt med tanke på å forenkle instal-las jon og tilkopling av mekanisk utstyr, såsom stigerør, 3-rør 0 . 1. (ikke vist). The transition device according to the invention enables the foundation structure to be designed in many different ways. The foundation can e.g. is designed specifically with the platform to be installed over pre-drilled wells, as indicated in fig. 1 where wellheads 15 for pre-drilled wells are arranged. central room which is bounded by. the inner cylinder 11. The foundation can also be specially designed with a view to simplifying the installation and connection of mechanical equipment, such as risers, 3-pipes 0 . 1. (not shown).

På fig. 3 - 4 og fig. 5 - 6 er det vist to ytterligere eksempler på fundamentgeometrier som kan tilpasses til og integreres med de to skallunderstøttende sylindere 11 og 12. Utførelsene svarer til utførelsen på fig. 1 når det gjelder selve overgangsanordningen mellom tårnfot og funda-mentkons truks j on. In fig. 3 - 4 and fig. 5 - 6 show two further examples of foundation geometries that can be adapted to and integrated with the two shell supporting cylinders 11 and 12. The designs correspond to the design in fig. 1 when it comes to the actual transition device between tower base and foundation structure.

Fundamentet 16 på fig. 3-4 omfatter en indre ring av lukkede celler 17 og en ytre ring av lukkede celler 18. Yttersiden av den indre sylinder 11 tangerer som vist de indre celler 17, mens den ytre sylinder 12 dels tangerer de ytre celler 18 og dels danner en del av den vertikale vegg 1 hver av de indre celler 17. The foundation 16 in fig. 3-4 comprises an inner ring of closed cells 17 and an outer ring of closed cells 18. As shown, the outer side of the inner cylinder 11 touches the inner cells 17, while the outer cylinder 12 partly touches the outer cells 18 and partly forms a part of the vertical wall 1 each of the inner cells 17.

Fundamentet 19 på fig. 5-6 omfatter bare én ring av celler 20, og nærmere bestemt en utvendig beliggende ring som omkranser den ytre sylinder 12 slik at dennes ytterside tangerer cellene. De to sylindere 11 og 12 er avstivet i forhold til hverandre ved hjelp av fire vertikale av-stivningsplater 21 som med innbyrdes vinkelavstander på 90° strekker seg radialt utover fra den indre-sylinder 11, gjennom veggen av den ytre sylinder 12 og videre utover til ringen av celler 20 hvor hver plate er forbundet med et respektivt par av celler langs disses innbyrdes berørings-linje. The foundation 19 in fig. 5-6 comprises only one ring of cells 20, and more specifically an externally situated ring which encircles the outer cylinder 12 so that its outer side touches the cells. The two cylinders 11 and 12 are stiffened in relation to each other by means of four vertical stiffening plates 21 which, with mutual angular distances of 90°, extend radially outwards from the inner cylinder 11, through the wall of the outer cylinder 12 and further outwards to the ring of cells 20 where each plate is connected to a respective pair of cells along their mutual contact line.

Slik det fremgår av det foregående, utgjør de under-støttende sylindere integrerte deler av veggene i de forskjellige fundamentkonstruks joner.. Arrangementet kan her tilpasses slik at sylinderveggene bidrar til en hensiktsmessig oppdeling av fundamentkonstruksjonen i rom for bal-last og for produksjonsfluidum under drift av plattformen. As can be seen from the foregoing, the supporting cylinders form integral parts of the walls in the various foundation constructions. The arrangement can be adapted here so that the cylinder walls contribute to an appropriate division of the foundation construction into spaces for ballast and for production fluid during operation of the platform.

I den foregående beskrivelse er det forutsatt at tårnkonstruksjonens nedre parti eller fot har sirkelformet tverrsnitt, og at de ringformede skallelementer og bæresylindrene i fundamentet følgelig også har sirkulært tverrsnitt. Man kan imidlertid også tenke seg at anordningen ifølge oppfinnelsen kan tilpasses i forbindelse med tårn-konstruks joner som har en annen tverrsnittsform, f.eks. form som en regulær mangekant. In the preceding description, it is assumed that the lower part or foot of the tower structure has a circular cross-section, and that the ring-shaped shell elements and the bearing cylinders in the foundation consequently also have a circular cross-section. However, it is also conceivable that the device according to the invention can be adapted in connection with tower constructions that have a different cross-sectional shape, e.g. shape like a regular polygon.

På fig. 7-8 er vist en ytterligere plattform-konstruksjon med en overgangsanordning ifølge oppfinnelsen. I denne utførelse er fundamentkonstruksjonen 22 uten lukkede celler og omfatter en fundamentplate 23 som understøtter de to koniske skall 24, 25. Fra fundamentplaten 23 rager det ned en skjørtkonstruksjon 26 som er utformet slik som best vist på fig. 8. In fig. 7-8 shows a further platform construction with a transition device according to the invention. In this embodiment, the foundation structure 22 is without closed cells and comprises a foundation plate 23 which supports the two conical shells 24, 25. From the foundation plate 23, a skirt structure 26 projects down which is designed as best shown in fig. 8.

I de viste og beskrevne utførelser er plattfor-mene vist som en såkalt monotårn-konstruksjon. Oppfinnelsen kan imidlertid også tilpasses og benyttes i forbindelse med plattformer som består av flere fra et fundament oppragende tårn, idet en overgangsanordning ifølge oppfinnelsen da kan benyttes i forbindelse med hvert enkelt tårn eller utvalgte av tårnene. In the embodiments shown and described, the platforms are shown as a so-called mono-tower construction. However, the invention can also be adapted and used in connection with platforms consisting of several towers projecting from a foundation, as a transition device according to the invention can then be used in connection with each individual tower or selected of the towers.

Claims

1. Device at an offshore concrete platform comprising a foundation structure (1) and at least one tower structure (3) projecting from the foundation with a tower base (5) which is supported by the foundation, characterized in that the tower base (5) is supported by two annular, mainly concentric, downwardly diverging shell constructions (6, 7) which form a transition from the tower base (5) to the foundation construction (1).

2. Device according to claim 1, where the tower base (5) has a circular cross-section, characterized in that the shell structures (6, 7) are truncated cone-shaped and are joined to each other at their upper ends and have a diameter corresponding to the diameter of the tower base (5).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the shell structures (6, 7) are directly supported by respective cylinders (11, 12) which form an integral part of the foundation structure.

4. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the shell structures (24, 25) are directly supported by a foundation plate (23).