Иерархические модели ледовых воздействий на сооружения. Алгоритм расчета ледовых нагрузок полуаналитическим методом

Название разработки

Иерархические модели ледовых воздействий на сооружения. Алгоритм расчета ледовых нагрузок полуаналитическим методом.

Новизна

Разработанная иерархическая модель является наиболее полной и является концептуальной, что отличает ее например от модели Т. Риска (Финляндия). Она является основным элементом методологической базы вероятностного подхода к оцениванию и прогнозированию ледовых воздействий на объекты континентального шельфа.

Назначение

Предназначены для использования при проектировании объектов на шельфе дальневосточных и арктических морей (подводных трубопроводов, нефтегазовых платформ, судов ледового класса).

Описание, характеристики

Освоение нефтегазовых ресурсов шельфа замерзающих морей в значительной степени осложняется наличием ледяного покрова, который интенсивно воздействует на специальные инженерные сооружения (морские платформы, искусственные острова, подводные линейные сооружения, буровые суда, инженерные сети и коммуникации и т.п.). В этой связи проблема всестороннего изучения ледовых воздействий и разработки методов расчета ледовых нагрузок на конструкции шельфовых гидротехнических сооружений остается актуальной уже не одно десятилетие. Существующий инструментарий аналитических средств в сочетании с разнообразием математических моделей обеспечили развитие в последние годы численно-аналитических методов. Актуальным является разработка дискретно-континуальных методов расчета строительных конструкций. Данные методы позволяют получать решения в аналитической форме, способствующей повышению качества исследования рассматриваемых объектов. Полуаналитические подходы особенно эффективны в зонах так называемого краевого эффекта, который возникает в результате сосредоточенных воздействий на краях конструкции и/или в промежуточных зонах, ибо при этом часть составляющих решения представляет собой быстроменяющиеся функции, скорость изменения которых не всегда может быть адекватно учтена при использовании традиционных численных методов. Достоверность результатов расчета обеспечена полнотой и корректностью исходных предпосылок, и сравнением результатов вероятностного моделирования с исследованиями других авторов в этой области. Комплекс методик разработан на основе общих научных положений (выводов, рекомендаций, моделей, зависимостей и т.д.) широко известных частных научных результатов, а также нормативных документов, включая нормы ведущих стран в области строительства на шельфе в арктических условиях.

Рекомендации по внедрению: результаты могут быть использованы при разработке нормативных документов, при проектировании морских подводных трубопроводов, нефтегазовых платформ и других объектов на шельфе арктических и дальневосточных морей.

Научная и практическая значимость

Впервые проведен комплекс исследований по совершенствованию методологической базы вероятных расчетов ледовых нагрузок и воздействий на объекты континентального шельфа арктических и дальневосточных морей. Результаты исследований могут быть использованы для проведения анализа уровня безопасности и надежности объектов шельфа при воздействии ледяных образований с эктремальными сочетаниями параметров, для совершенствования и уточнения положений нормативных документов по проектированию подводных и надводных объектов шельфа.

Преимущества перед известными аналогами

Ближайшими аналогами являются методологические основы, разработанные канадскими учеными из Канадского гидравлического центра. Разработанная методология учитывает ряд особенностей строительства и эксплуатации в условиях арктического шельфа России (в частности, условия Баренцева и Карского моря), где условия более суровые, чем в канадском секторе Арктики.

Область(и) применения

Проектирование подводных и надводных сооружений для континентального шельфа замерзающих морей.

Правовая защита

Беккер А.Т., Анохин П.А., Тютрин Р.С. Изобретение "Установка для исследования образца материала на истирание льдом", заявка № 2013146007 от 15.10.2013;

Беккер А.Т., Анохин П.А., Тютрин Р.С. Изобретение "Установка для исследования образца материала на истирание льдом", заявка №2013146117 от 15.10.2013;

Беккер А.Т., Анохин П.А., Тютрин Р.С. Изобретение "Установка для исследования образца материала на истирание льдом", заявка №2013146148 от 15.10.2013.

Стадия готовности к практическому использованию

Разработан алгоритм компьютерной программы, что позволит на следующем этапе НИР составить и верифицировать компьютерную программу.

Выполнена апробация результатов НИР: сделано 8 докладов на международных конференциях, опубликованы 40 статей и тезисов в научных изданиях.

Заключены договора о совместной деятельности с рядом университетов Норвегии, КНР, США, Японии по развитию основ ледотехники.

Авторы

Кафедра гидротехники теории зданий и сооружений

Беккер А.Т., Анохин П.А., Тютрин Р.С., Уварова Т.Э., Сабодаш О.А., Помников Е.Е., Ким Л.В.