DIN EN ISO 19901-4-2017 Petroleum and natural gas industries - Specific requirements for offshore structures - Part 4 Geotechnical and foundation design considerations (ISO 19901-4.pdf

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1、Januar 2017DEUTSCHE NORM Preisgruppe 38DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 75.180.10!%0X“2561353www.din.deDIN EN ISO 19901-4Erdl- und Erdgasindustrie Besondere

2、Anforderungen an Offshore-Bauwerke Teil 4: Geotechnische und Fundament-Auslegungsmerkmale (ISO 19901-4:2016);Englische Fassung EN ISO 19901-4:2016, nur auf CD-ROMPetroleum and natural gas industries Specific requirements for offshore structures Part 4: Geotechnical and foundation design consideratio

3、ns (ISO 19901-4:2016);English version EN ISO 19901-4:2016, only on CD-ROMIndustries du ptrole et du gaz naturel Exigences spcifiques relatives aux structures en mer Partie 4: Bases conceptuelles des fondations (ISO 19901-4:2016);Version anglaise EN ISO 19901-4:2016, seulement en CD-ROMAlleinverkauf

4、der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN EN ISO 19901-4:2005-07www.beuth.deGesamtumfang 217 SeitenDDIN-Normenausschuss Erdl- und Erdgasgewinnung (NG)DIN EN ISO 19901-4:2017-01 2 Nationales Vorwort Dieses Dokument (EN ISO 19901-4:2016) wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 67 Mater

5、ials, equip-ment and offshore structures for petroleum, petrochemical and natural gas industries“ SC 7 Offshore structures“ in Zusammenarbeit mit dem Technischen Komitee CEN/TC 12 Materialien, Ausrstungen und Offshore-Bauwerke fr die Erdl-, petrochemische und Erdgasindustrie“ (Sekretariat: NEN, Nied

6、erlande) erarbeitet. Fr Deutschland hat hieran der Arbeitskreis NA 109-00-01-07 AK Offshore Bauwerke“ im DIN-Normenaus-schuss Erdl- und Erdgasgewinnung (NG) mitgearbeitet. Diese europische Norm enthlt unter Bercksichtigung des DIN-Prsidialbeschlusses 1/2004 nur die englische Originalfassung von EN I

7、SO 19901-4:2016 und ISO 19901-4:2016. Diese Norm enthlt neben den gesetzlichen Einheiten auch die Einheiten ft“, in (inch)“, kip“, lb (pound)“ und lb/ft2“ die in Deutschland nicht zugelassen sind. Es wird ausdrcklich darauf hingewiesen, dass die Anwendung dieser Einheiten im nationalen amtlichen und

8、 geschftlichen Verkehr aufgrund des Gesetzes ber Einheiten im Messwesen nicht zulssig ist. Die Angabe dieser Einheiten dient lediglich als Hilfe im amtlichen und geschftlichen Verkehr (z. B. bei Einfuhr und Ausfuhr) mit solchen Staaten, die diese Einheiten anwenden. Nicht-SI-Einheit SI-Einheit Umrec

9、hnung ft m 1 ft = 0,304 8 m in (inch) mm 1 inch = 25,4 mm kip N 1 kip = 4 448,22 N lb (pound) kg 1 lb = 0,453 592 37 kg lb/ft2kg/m21 lb/ft2= 4,882 kg/m2Fr die in diesem Dokument zitierten internationalen Normen wird im Folgenden auf die entsprechenden Deutschen Normen hingewiesen: ISO 19900 siehe DI

10、N EN ISO 19900 ISO 19901-1 siehe DIN EN ISO 19901-1 ISO 19901-2 siehe DIN EN ISO 19901-2 ISO 19901-3 siehe DIN EN ISO 19901-3 ISO 19901-6 siehe DIN EN ISO 19901-6 ISO 19901-7 siehe DIN EN ISO 19901-7 ISO 19901-8 siehe DIN EN ISO 19901-8 ISO 19902 siehe DIN EN ISO 19902 ISO 19903 siehe DIN EN ISO 199

11、03 ISO 19905-1 siehe DIN EN ISO 19905-1 ISO/TR 19905-2 siehe DIN CEN ISO/TR 19905-2 DIN SPEC 67998 ISO 19906 siehe DIN EN ISO 19906 DIN EN ISO 19901-4:2017-01 3 nderungen Gegenber DIN EN ISO 19901-4:2005-07 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Erweiterung des Anwendungsbereichs auf Bemessung un

12、d Bau von Pfahlgrndungen“, Boden-Bauwerk-Wechselwirkungen fr Hilfsbauwerke, z. B. Unterwasser-Produktionssysteme, Riser und Frderleitungen“ und Auslegung von Ankern fr die Positions-Erhaltungssysteme von schwimmenden Anlagen“; b) neuer Abschnitt 8 Pile foundation design“ und entsprechende Erweiterun

13、g des Anhangs A; c) neuer Abschnitt 9 Pile installation assessment“ und entsprechende Erweiterung des Anhangs A; d) neuer Abschnitt 10 Soil-structure interaction for auxiliary subsea structures, risers and flowlines” und entsprechende Erweiterung des Anhangs A; e) neuer Abschnitt 11 Design of anchor

14、s for floating structures“ und entsprechende Erweiterung des Anhangs A. Frhere Ausgaben DIN EN ISO 19901-4: 2005-07 DIN EN ISO 19901-4:2017-01 4 Nationaler Anhang NA (informativ) Begriffe, Symbole und Abkrzungen Die Benummerung der folgenden Begriffe, Symbole und Abkrzungen ist identisch mit der Ben

15、ummerung in der englischen Fassung. 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach ISO 19900, der Normenreihe ISO 19901 (alle Teile) und die folgenden Begriffe. 3.1 Einwirkung externe Last, die (als direkte Einwirkung) auf das Bauwerk aufgebracht wird oder dem Bauwerk (als ind

16、irekte Einwirkung) auferlegte Verformung oder Beschleunigung Anmerkung 1 zum Begriff: Eine Verformung kann durch die Herstellungstoleranzen, durch unterschiedliche Setzung, durch Vernderung der Temperatur oder durch Feuchtigkeitsschwankungen verursacht werden. Ein Erdbeben fhrt im Allgemeinen zu auf

17、erlegten Beschleunigungen. QUELLE: ISO 19900:2013, 3.3*) 3.2 Einwirkungsfaktor Teilsicherheitsbeiwert, der auf einen Bemessungswert der Einwirkung angewendet wird 3.3 Grundvariable Variable aus einem festgelegten Satz von Variablen, die physikalischen Gren entsprechen und zur Kennzeichnung von Einwi

18、rkungen, Einflssen der Umgebung, geometrischen Gren, oder Material- und Bodeneigenschaften verwendet werden QUELLE: ISO 19900:2013, 3.7 3.4 charakteristischer Wert einer Grundvariablen zugeordneter Wert in Verbindung mit einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit, dass er whrend einer bestimmten Bezugsda

19、uer nicht durch ungnstige Werte berschritten wird Anmerkung 1 zum Begriff: Der charakteristische Wert ist der wichtigste reprsentative Wert. In einigen Bemessungssituationen knnen zwei Bemessungswerte, ein oberer und ein unterer Wert, festgelegt sein. Anmerkung 2 zum Begriff: Bei variabler Einwirkun

20、g entspricht der charakteristische Wert einem der folgenden (siehe ISO 2394:2015, 2.2.30): *) In der Referenzfassung ISO 19901-4:2016 wird als Quelle ISO 19900:2013, 3.1 angegeben. Korrekt ist jedoch ISO 19900:2013, 3.3. DIN EN ISO 19901-4:2017-01 5 ein hherer Wert mit einer bestimmten Wahrscheinlic

21、hkeit, nicht berstiegen zu werden oder ein niedrigerer Wert mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit, whrend einer spezifischen Bezugsdauer erreicht zu werden; ein Nennwert, der in Fllen, in denen eine statistische Verteilung nicht bekannt ist, genau bestimmt werden kann. QUELLE: ISO 19900:2013, 3.10

22、 3.5 Bemessungswert der Einwirkung Kombination aus reprsentativen Einwirkungen und Teilsicherheitsbeiwerten entsprechend einer Bemessungssituation, der zur berprfung der Zulssigkeit eines Entwurfs verwendet wird 3.6 Bemessungswert aus dem reprsentativen Wert abgeleiteter Wert, der im Verfahren zur V

23、erifizierung des Entwurfs verwendet wird QUELLE: ISO 19900:2013, 3.18 3.7 drainierte Bedingungen Bedingungen, bei denen aufgebrachte Spannungen und Spannungsnderungen vom Bodenskelett so aufgenommen werden, dass keine Vernderung des Porendrucks verursacht wird QUELLE: ISO 199018:2014, 3.11 3.8 wirks

24、ame Fundamentflche verringerte Fundamentflche, deren geometrischer Mittelpunkt auf dem Schnittpunkt des resultierenden Einwirkungsvektors mit der Grndungssohle liegt 3.9 Grenzzustand Zustand, bei dessen berschreitung das Bauwerk die relevanten Entwurfskriterien nicht mehr erfllt QUELLE: ISO 19900:20

25、13, 3.28*) 3.10 Materialfaktor Teilsicherheitsbeiwert, der auf die charakteristische Festigkeit des Bodens angewendet wird; der Wert, der die Unsicherheit oder Vernderlichkeit der Werkstoffeigenschaften widerspiegelt Anmerkung 1 zum Begriff: Siehe ISO 19900. 3.11 reprsentativer Wert Wert, der einer

26、Grundvariablen fr die Verifizierung eines Grenzzustands zugeordnet wird QUELLE: ISO 19900:2013, 3.38 *) In der Referenzfassung ISO 19901-4:2016 wird als Quelle ISO 19900:2013, 3.2 angegeben. Korrekt ist jedoch ISO 19900:2013, 3.28. DIN EN ISO 19901-4:2017-01 6 3.12 Widerstand; Bestndigkeit Fhigkeit

27、eines Bauteils oder eines Bauteilquerschnitts, den Einflssen einer Einwirkung ohne Ausfall standzuhalten QUELLE: ISO 19900:2013, 3.39 3.13 Widerstandsfaktor Teilsicherheitsbeiwert, der auf die charakteristische Frderleistung einer Grndung angewendet wird und der Wert, der die Unsicherheit oder Vernd

28、erlichkeit des Widerstands des Bauteils, einschlielich derer der Werkstoffeigenschaften widerspiegelt 3.14 Auskolkung; Aussplung durch Strmungen, Wellen und Eis verursachte Ablsung vom Meeresboden QUELLE: ISO 19900:2013, 3.43 3.15 Meeresgrund Materialien unter dem Meeresboden wie Sand, Schluff oder

29、Ton, zementierte Materialien oder Gestein Anmerkung 1 zum Begriff: Offshore-Grndungen werden meist in Bden eingebaut, was die Terminologie in diesem Teil der ISO 19901 widerspiegelt. Die Anforderungen gelten jedoch ebenso fr zementierte Materialien und Gestein. Somit schliet der Begriff Boden“ die a

30、nderen Materialen auf oder unter dem Meeresboden nicht aus. 3.16 Meeresboden Grenzbereich zwischen Meer und Meeresgrund 3.17 Gebrauchstauglichkeit Fhigkeit eines Bauwerkes oder Bauelementes bei bestimmungsgemem Gebrauch unter allen zu erwartenden Einwirkungen angemessen zu funktionieren QUELLE: ISO

31、2394:2015, 2.1.32. 3.18 Absacken dauerhafte Abwrtsbewegung einer Plattform aufgrund ihres eigenen Gewichts und anderer Einwirkungen 3.19 Festigkeit mechanische Werkstoffeigenschaft, die die Fhigkeit eines Werkstoffs, Einwirkungen standzuhalten, angibt und blicherweise in Spannungseinheiten angegeben

32、 wird Anmerkung 1 zum Begriff: Siehe ISO 19902. 3.20 undrainierte Bedingungen Bedingungen, bei denen aufgebrachte Spannungen und Spannungsnderungen sowohl vom Bodenskelett als auch von der Porenflssigkeit so aufgenommen werden, dass keine Volumennderung hervorgerufen wird QUELLE: ISO 199018:2014, 3.

33、42 DIN EN ISO 19901-4:2017-01 7 4 Symbole und Abkrzungen 4.1 Allgemeines Gebruchliche Symbole sind in 4.2 bis 4.5 aufgefhrt; andere Symbole sind im Text nach der jeweiligen Gleichung definiert. Es sollte beachtet werden, dass Symbole in verschiedenen Gleichungen unterschiedliche Bedeutung haben knne

34、n. 4.2 Symbole fr die Bemessung von Flachgrndungen A tatschliche Fundamentflche (Querschnittsebene) A wirksame Fundamentflche der Grndung in Abhngigkeit von der Exzentrizitt der Einwirkungen Ahvertikale Projektionsflche der Grndung in Richtung des Gleitens ApProjektionsflche des Schrzenfues As Flche

35、 der Seitenwand einer in bestimmter Eindringtiefe eingebundenen Schrze Aidealizedidealisierte rechteckige Fundamentflche fr unregelmige Grndungsformen bc, bq, bKorrekturfaktoren der Tragfhigkeit fr die Sohlflchenneigung B kleinstes Seitenma des Fundaments (auch Fundamentbreite) B kleinstes wirksames

36、 Seitenma des Fundaments (auch wirksame Fundamentbreite) C Kompressionsbeiwert des Bodens ber den betrachteten Lastbereich dc, dq, dKorrekturfaktoren der Tragfhigkeit fr die Einbettung des Fundaments D Fundamentdurchmesser (fr kreisfrmige Grndungen) DbTiefe unterhalb des Meeresbodens bis zur Grndung

37、ssohle e Exzentrizitt einer Einwirkung e0Anfangs-Porenziffer des Bodens e1Exzentrizitt einer Einwirkung in Koordinatenrichtung 1 e2Exzentrizitt einer Einwirkung in Koordinatenrichtung 2 f Mantelreibungswiderstand entlang der Fundamentschrzen whrend des Einbaus F Korrekturfaktoren der Tragfhigkeit ve

38、rantwortlich fr die undrainierte Scherfestigkeits-Heterogenitt gc, gq, gKorrekturfaktoren fr die Neigung der Grndung gegenber dem Meeresboden DIN EN ISO 19901-4:2017-01 8 G elastisches Schermodul des Bodens h Bodenschichtdicke H horizontale Einwirkung Hbhorizontale Einwirkung auf den wirksamen Baute

39、ilbereich der Sohlflche HdBemessungswert des Widerstands zum reinen Gleiten Hdhorizontaler Bodenwiderstand aufgrund von aktiv und passiv auf Fundamentschrzen einwirkenden Bodendrcken HultBemessungswert der ultimativen horizontalen Tragfhigkeit im Flieflchen-Bemessungsverfahren gc, gq, gKorrekturfakt

40、oren der Tragfhigkeit fr die Grndungseinwirkung Kc, Kq, KKorrekturfaktoren zur Bercksichtigung der Neigungseinwirkungen, der Grndungsform, der Einbindetiefe, der Sohlflchenneigung sowie der Neigung des Meeresbodens KpKoeffizient des passiven Bodendrucks KrdKoeffizient der horizontalen Bodenreaktion

41、unter drainierten Bedingungen KruKoeffizient der horizontalen Bodenreaktion unter undrainierten Bedingungen L grtes Seitenma des Fundaments (auch Fundamentlnge) L grtes wirksames Seitenma des Fundaments (auch wirksame Fundamentlnge) M Kippmoment MultMomenttragfhigkeit im Flieflchen-Bemessungsverfahr

42、en Ncundrainierter Tragfhigkeitsbeiwert, entsprechend 5,14 Nq, Ndrainierte Tragfhigkeitsbeiwerte, als eine Funktion von pinlokale, am Schrzenfu einwirkende berlagerungsspannung innerhalb der Fundamentschrze, sofern vorhanden poutlokale, am Schrzenfu einwirkende berlagerungsspannung auerhalb der Fund

43、amentschrze, sofern vorhanden q Spitzentragfhigkeit am Fu der Fundamentschrzen bei deren Eindringen qdBemessungswert der vertikalen Tragfhigkeit in Abwesenheit horizontaler Einwirkungen Q vertikale Einwirkung QfWiderstand der Schrzenreibung DIN EN ISO 19901-4:2017-01 9 QpTragfhigkeitswiderstand vom

44、Fu der Fundamentschrzen QrBodenwiderstand bei Eindringen von Schrzen Qultvertikale Tragfhigkeit im Flieflchen-Bemessungsverfahren R Sohlflchenradius einer kreisfrmigen Grndung RP Bezugspunkt fr die Umlagerung von Einwirkungen suundrainierte Scherfestigkeit su0undrainierte Scherfestigkeit an der Grnd

45、ungssohle (am Schrzenfu bei Fundamenten mit Schrzen) su,avemittlere undrainierte Scherfestigkeit zwischen Meeresboden und Grndungssohle su,2quivalente undrainierte Scherfestigkeit unterhalb der Grndungssohle sc, sq, sKorrekturfaktoren der Tragfhigkeit fr die Grndungsform T Torsionsmoment uQ, uHverti

46、kale und horizontale Verschiebungen an der Grndungssohle Neigungswinkel des Bodens, in Radiant, fr die Berechnung von Neigungsfaktoren Reibungswinkel der Kontaktflche zwischen Boden und Grndung v,zErhhung der in einer bestimmten Bodenlage bestehenden wirksamen vertikalen Spannung zu einem bestimmten

47、 Zeitpunkt durch die Erhhung der vertikalen Einwirkung, die auf die Grndung angewendet wird wirksamer innerer Reibungswinkel des Bodens fr ebene Dehnungsbedingungen wirksames Gewicht des Bodens L Teillastbeiwert mMaterialfaktor Anstiegsrate der undrainierten Scherfestigkeit in Abhngigkeit von der Ti

48、efe v0,zwirksame berlagerungsspannung in einer bestimmten Bodenschicht v0lokale, an der Grndungssohle (am Schrzenfu bei Einsatz von Schrzen) einwirkende wirksame berlagerungsspannung Poissonzahl des Bodens Neigungswinkel der Grndungssohle, in Radiant, fr die Berechnung von Neigungsfaktoren DIN EN ISO 19901-4:2017-01 10 M, TVerschiebungen an der Grndungssohle unter Kippen und Torsionslast 4.3 Symbole fr die Bemessung von Pfahlgrndungen ApileGesamt-Pfahlspitzenflche, =24ArPfahlverschiebungsverhltnis, = 12AwQuerschnittsflche des Ri