ISO 19904-1:2006

Petroleum and natural gas industries - Floating offshore structures - Part 1: Monohulls, semi-submersibles and spars

ISO 19904-1:2006 provides requirements and guidance for the structural design and/or assessment of floating offshore platforms used by the petroleum and natural gas industries to support production, storage and/or offloading, drilling and production, production, storage and offloading, and drilling, production, storage and offloading.

Industries du pétrole et du gaz naturel — Structures en mer flottantes — Partie 1: Unités monocoques, unités semi-submersibles et unités spars

L'ISO 19904-1:2006 présente des exigences et des lignes directrices pour la conception et/ou l'évaluation de la structure de plates-formes en mer flottantes utilisées par les industries du pétrole et du gaz naturel pour supporter la production; le stockage et/ou le déchargement; le forage et la production; la production, le stockage et le déchargement; le forage, la production, le stockage et le déchargement.

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 19-Oct-2006
• Withdrawal Date: 19-Oct-2006
• ICS: 75.180.10 - Exploratory, drilling and extraction equipment
• Technical Committee: ISO/TC 67/SC 7 - Offshore structures
• Drafting Committee: ISO/TC 67/SC 7/WG 5 - Floating systems
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Start Date: 10-May-2019
• Completion Date: 13-Dec-2025

Relations

• Consolidates: ISO/IEC ISP 10609-33:1995 - Information technology - International Standardized Profiles TB, TC, TD and TE - Connection-mode Transport Service over connection-mode Network Service - Part 33: Definition of profile TC4211
• Effective Date: 06-Jun-2022
• Revised: ISO 19904-1:2019 - Petroleum and natural gas industries - Floating offshore structures - Part 1: Ship-shaped, semi-submersible, spar and shallow-draught cylindrical structures
• Effective Date: 13-Apr-2013

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 19904-1
First edition
2006-11-01
Petroleum and natural gas industries —
Floating offshore structures —
Part 1:
Monohulls, semi-submersibles and spars
Industries du pétrole et du gaz naturel — Structures en mer flottantes —
Partie 1: Unités monocoques, unités semi-submersibles et unités spars

Reference number
©
ISO 2006
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword. vi
Introduction . viii
1 Scope . 1
2 Normative references . 2
3 Terms and definitions. 3
4 Symbols and abbreviated terms . 9
4.1 Symbols . 9
4.2 Abbreviated terms . 10
5 Overall considerations . 12
5.1 Functional requirements. 12
5.2 Safety requirements . 12
5.3 Planning requirements. 13
5.4 Rules and regulations . 14
5.5 General requirements. 14
5.6 Independent verification . 18
5.7 Analytical tools . 18
5.8 In-service inspection and maintenance. 18
5.9 Assessment of existing floating structures. 18
5.10 Reuse of existing floating structures . 19
6 Basic design requirements. 19
6.1 General. 19
6.2 Exposure levels. 19
6.3 Limit states . 22
6.4 Design situations. 23
7 Actions and action effects . 25
7.1 General. 25
7.2 Permanent actions (G). 25
7.3 Variable actions (Q) . 25
7.4 Accidental actions (A). 26
7.5 Environmental actions (E). 27
7.6 Other actions. 35
7.7 Repetitive actions . 35
7.8 Action combinations . 36
8 Global analysis. 36
8.1 General. 36
8.2 Static and mean response analyses. 36
8.3 Global dynamic behaviour. 37
8.4 Frequency domain analysis. 39
8.5 Time domain analysis. 39
8.6 Uncoupled analysis . 40
8.7 Coupled analysis . 40
8.8 Resonant excitation and response . 40
8.9 Platform offset. 40
8.10 Air gap. 40
8.11 Platform motions and accelerations. 41
8.12 Model tests . 41
8.13 Design situations for structural analysis . 42
9 Structural considerations. 42
9.1 General . 42
9.2 Representative values of actions . 43
9.3 Design scantlings . 44
9.4 Modelling. 45
9.5 Structural analysis . 47
9.6 Structural strength. 49
9.7 Design checks . 50
9.8 Special design issues. 54
9.9 Material. 55
9.10 Corrosion protection of steel. 57
9.11 Fabrication and construction. 57
9.12 Marine operations . 58
9.13 Topsides/hull interface . 58
10 Fatigue analysis and design . 59
10.1 General . 59
10.2 Fatigue damage design safety factors. 60
10.3 Outline of approach . 61
10.4 Environmental data. 62
10.5 Structural modelling . 62
10.6 Hydrostatic analyses . 62
10.7 Response amplitude operators and combinations of actions . 62
10.8 Stresses and SCFs. 63
10.9 Stress range counting and distribution. 63
10.10 Fatigue resistance. 63
10.11 Damage accumulation . 63
10.12 Fracture mechanics methods . 64
10.13 Fatigue-sensitive components and connections. 64
11 Monohulls . 65
11.1 General . 65
11.2 General design criteria . 65
11.3 Structural strength. 66
12 Semi-submersibles . 69
12.1 General . 69
12.2 General design criteria . 69
12.3 Structural strength. 70
13 Spars . 70
13.1 General . 70
13.2 General design requirements . 71
13.3 Structural strength. 72
14 Conversion and reuse . 72
14.1 General . 72
14.2 Minimum design, construction and maintenance standards . 73
14.3 Pre-conversion structural survey. 73
14.4 Effects of prior service . 73
14.5 Corrosion protection and material suitability . 75
14.6 Inspection and maintenance. 75
15 Hydrostatic stability and compartmentation. 75
15.1 General . 75
15.2 Inclining test . 76
15.3 Compartmentation . 76
15.4 Watertight and weathertight appliances. 76
15.5 Special requirements for monohulls. 77
16 Mechanical systems . 77
16.1 General . 77
16.2 Hull systems . 77
iv © ISO 2006 – All rights reserved

16.3 Import and export systems. 85
16.4 Fire protection systems . 87
17 Stationkeeping systems. 88
17.1 General. 88
17.2 Mooring equipment. 89
17.3 Turret. 90
18 In-service inspection, monitoring and maintenance. 92
18.1 General. 92
18.2 Structural integrity management system philosophies. 92
18.3 Planning considerations . 95
18.4 Implementation issues . 96
18.5 Minimum requirements . 99
Annex A (informative) Additional information and guidance . 104
A.1 Scope . 104
A.2 Normative references . 106
A.3 Terms and definitions. 106
A.4 Symbols and abbreviated terms . 106
A.5 Overall considerations . 107
A.6 Basic design requirements. 111
A.7 Actions and action effects . 113
A.8 Global analysis. 125
A.9 Structural considerations . 128
A.10 Fatigue analysis and design. 134
A.11 Monohulls . 137
A.12 Semi-submersibles. 141
A.13 Spars . 142
A.14 Conversion and reuse . 143
A.15 Hydrostatic stability and compartmentation . 144
A.16 Mechanical systems . 144
A.17 Stationkeeping systems. 154
A.18 In-service inspection, monitoring and maintenance. 155
Bibliography . 172

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 19904-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 67, Materials, equipment and offshore structures
for petroleum, petrochemical and natural gas industries, Subcommittee SC 7, Offshore structures.
ISO 19904 consists of the following parts, under the general title Petroleum and natural gas industries —
Floating offshore structures:
⎯ Part 1: Monohulls, semi-submersibles and spars
Tension leg platforms is to form the subject of a future Part 2.
ISO 19904 is one of a series of standards for offshore structures. The full series consists of the following
International Standards.
⎯ ISO 19900, Petroleum and natural gas industries — General requirements for offshore structures
⎯ ISO 19901 (all parts), Petroleum and natural gas industries — Specific requirements for offshore
structures
1)
⎯ ISO 19902, Petroleum and natural gas industries — Fixed steel offshore structures
1)
⎯ ISO 19903, Petroleum and natural gas industries — Fixed concrete offshore structures
⎯ ISO 19904-1, Petroleum and natural gas industries — Floating offshore structures — Part 1: Monohulls,
semi-submersibles and spars
⎯ ISO 19904-2, Petroleum and natural gas industries — Floating offshore structures — Part 2: Tension leg
2)
platforms
⎯ ISO 19905-1, Petroleum and natural gas industries — Site-specific assessment of mobile offshore units
2)
— Part 1: Jack-ups
1)
To be published.
2)
Under preparation.
vi © ISO 2006 – All rights reserved

⎯ ISO/TR 19905-2, Petroleum and natural gas industries — Site-specific assessment of mobile offshore
3)
units — Part 2: Jack-ups commentary
3)
⎯ ISO 19906, Petroleum and natural gas industries — Arctic offshore structures

3)
Under preparation.
Introduction
The series of International Standards applicable to types of offshore structure, ISO 19900 to ISO 19906,
constitutes a common basis covering those aspects that address design requirements and assessments of all
offshore structures used by the petroleum, petrochemical and natural gas industries worldwide. Through their
application the intention is to achieve reliability levels appropriate for manned and unmanned offshore
structures, whatever the type of structure and the nature or combination of materials used.
It is important to recognize that structural integrity is an overall concept comprising models for describing
actions, structural analyses, design rules, safety elements, workmanship, quality control procedures and
national requirements, all of which are mutually dependent. The modification of one aspect of design in
isolation can disturb the balance of reliability inherent in the overall concept or structural system. The
implications involved in modifications, therefore, need to be considered in relation to the overall reliability of all
offshore structural systems.
The series of International Standards applicable to types of offshore structure is intended to provide wide
latitude in the choice of structural configurations, materials and techniques without hindering innovation.
Sound engineering judgement is therefore necessary in the use of these International Standards.
International Standard ISO 19904 was developed in response to the offshore industry’s demand for a
coherent and consistent definition of methodologies to design, analyse and assess floating offshore structures
of the class described in Clause 1. In particular, this part of ISO 19904 addresses monohulls, semi-
submersibles and spars.
Some background to, and guidance on, the use of this part of ISO 19904 is provided in informative Annex A.
The clause numbering in Annex A is the same as in the normative text to facilitate cross-referencing.

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INTERNATIONAL STANDARD ISO 19904-1:2006(E)

Petroleum and natural gas industries — Floating offshore
structures —
Part 1:
Monohulls, semi-submersibles and spars
1 Scope
This part of ISO 19904 provides requirements and guidance for the structural design and/or assessment of
floating offshore platforms used by the petroleum and natural gas industries to support the following functions:
⎯ production;
⎯ storage and/or offloading;
⎯ drilling and production;
⎯ production, storage and offloading;
⎯ drilling, production, storage and offloading.
NOTE 1 Floating offshore platforms are often referred to using a variety of abbreviations, e.g. FPS, FSU, FPSO, etc.
(see Clauses 3 and 4), in accordance with their intended mission.
NOTE 2 In this part of ISO 19904, the term “floating structure”, sometimes shortened to “structure”, is used as a
generic term to indicate the structural systems of any member of the classes of platforms defined above.
NOTE 3 In some cases, floating platforms are designated as “early production platforms”. This term relates merely to
an asset development strategy. For the purposes of this International Standard, the term “production” includes “early
production”.
Its requirements do not apply to the structural systems of mobile offshore units (MOUs). These include,
among others:
⎯ floating structures intended primarily to perform drilling and/or well intervention operations (often referred
to as MODUs), even when used for extended well test operations;
⎯ floating structures used for offshore construction operations (e.g. crane barges or pipelay barges), for
temporary or permanent offshore living quarters (floatels), or for transport of equipment or products (e.g.
transportation barges, cargo barges), for which structures reference is made to relevant recognized
classification society (RCS) rules.
Its requirements are applicable to all possible life-cycle stages of the structures defined above, such as
⎯ design, construction and installation of new structures, including requirements for inspection, integrity
management and future removal,
⎯ structural integrity management covering inspection and assessment of structures in-service, and
⎯ conversion of structures for different use (e.g. a tanker converted to a production platform) or reuse at
different locations.
The following types of floating structure are explicitly considered within the context of this part of ISO 19904:
a) monohulls (ship-shaped structures and barges);
b) semi-submersibles;
c) spars.
In addition to the structural types listed above, this part of ISO 19904 covers other floating platforms intended
to perform the above functions, consisting of partially submerged buoyant hulls made up of any combination of
plated and space frame components and used in conjunction with the stationkeeping systems covered in
ISO 19901-7. These other structures can have a great range of variability in geometry and structural forms
and, therefore, can be only partly covered by the requirements of this part of ISO 19904. In other cases,
specific requirements stated in this part of ISO 19904 can be found not to apply to all or part of a structure
under design.
In all the above cases, conformity with this part of ISO 19904 will require that the design is based upon its
underpinning principles and achieves a level of safety equivalent, or superior, to the level implicit in it.
NOTE 4 The speed of evolution of offshore technology often far exceeds the pace at which the industry achieves
substantial agreement on innovation in structural concepts, structural shapes or forms, structural components and
associated analysis and design practices, which are continuously refined and enhanced. On the other hand, International
Standards can only capture explicit industry consensus, which requires maturation and acceptance of new ideas.
Consequently, advanced structural concepts can, in some cases, only be partly covered by the provisions of this part of
ISO 19904.
This part of ISO 19904 is applicable to steel floating structures. The principles documented herein are,
however, considered to be generally applicable to structures fabricated in materials other than steel.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 13702, Petroleum and natural gas industries — Control and mitigation of fires and explosions on offshore
production installations — Requirements and guidelines
ISO 19900:2002, Petroleum and natural gas industries — General requirements for offshore structures
ISO 19901-1, Petroleum and natural gas industries — Specific requirements for offshore structures —
Part 1: Metocean design and operating considerations
ISO 19901-7:2005, Petroleum and natural gas industries — Specific requirements for offshore structures —
Part 7: Stationkeeping systems for floating offshore structures and mobile offshore units
4)
ISO 19902:— , Petroleum and natural gas industries — Fixed steel offshore structures

4)
To be published.
2 © ISO 2006 – All rights reserved

3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
abnormal
condition that exceeds conventionally specified design conditions and which is used to mitigate against very
remote events
3.2
accidental design situation
design situation involving exceptional conditions of the structure or its exposure
EXAMPLE Impact, fire, explosion, local failure or loss of intended differential pressure (e.g. buoyancy).
3.3
action
external load applied to the structure (direct action) or an imposed deformation or acceleration (indirect action)
EXAMPLE An imposed deformation can be caused by fabrication tolerances, settlement, temperature change or
moisture variation.
NOTE An earthquake typically generates imposed accelerations.
[ISO 19900:2002]
3.4
action combination
design values of different actions considered simultaneously in design checks of the structure for a specific
limit state
3.5
action effect
effect of actions on structural components
EXAMPLE Internal forces, moments, stresses, strains, rigid body motions or elastic deformations.
[ISO 19900:2002]
3.6
air gap
clearance between the highest water surface that occurs during the extreme environmental conditions and the
lowest exposed part not designed to withstand wave impingement
[ISO 19900:2002]
3.7
basic variable
one of a specified set of variables representing physical quantities which characterize actions, environmental
influences, geometrical quantities, or material properties, including soil properties
[ISO 19900:2002]
3.8
characteristic value
value of a basic variable, an action or a strength model having a prescribed probablilty of not being violated by
unfavorable values
NOTE 1 In the case of actions and related properties, the characteristic value normally relates to a reference period.
NOTE 2 Adapted from ISO 19900:2002, definition 2.7.
3.9
design criteria
quantitative formulations that describe the conditions to be fulfilled for each limit state
[ISO 19900:2002]
3.10
design format
mathematical description for checks to verify non-exceedance of a limit state
NOTE In this part of ISO 19904, both partial factor and working stress design (WSD) formats are permitted.
3.11
design service life
assumed period for which a structure or a structural component is to be used for its intended purpose with
anticipated maintenance, but without substantial repair being necessary
NOTE Adapted from ISO 19900:2002, definition 2.12.
3.12
design situation
set of physical conditions during a certain reference period for which the design demonstrates that relevant
limit states are not exceeded
NOTE Adapted from ISO 19900:2002, definition 2.13.
3.13
design value
value of a basic variable, action or strength model derived from a representative value for use in a design
verification procedure
NOTE 1 For a ULS design check in accordance with the partial factor design format, a design value for a strength
variable or model is found by dividing the representative value of strength by a partial resistance factor, while for an action
variable it is found by multiplying the representative value of the action effect by a partial action factor.
NOTE 2 For an FLS, SLS or ALS design check in accordance with the partial factor design format, all partial factors are
equal to unity so that, in these cases, a design value is equal to the representative value.
NOTE 3 For any design check in accordance with the working stress design format, all partial factors are equal to unity
so that, in these cases, a design value is equal to the representative value. Appropriate global safety or utilization factors
are applied in design checks.
NOTE 4 In the case of actions and related properties, the value can relate to a reference period.
NOTE 5 Adapted from ISO 19900:2002, definition 2.14.
3.14
dynamic action
action that induces acceleration of a structure or a structural component of a magnitude sufficient to require
specific consideration
[ISO 19901-7:2005]
3.15
dynamic positioning
DP
stationkeeping technique consisting primarily of a system of on-board thrusters, which generate appropriate
thrust vectors to counter the mean and slowly varying induced actions
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3.16
exposure level
classification system used to define the requirements for a structure based on consideration of life-safety and
of environmental and economic consequences of failure
[ISO 19900:2002]
3.17
failure
insufficient strength or inadequate serviceability of a structure or structural component, or, in a structural
check, a condition in which a structure or component thereof does not fulfil its limit state requirement
3.18
fit-for-purpose, adjective
fitness-for-purpose, noun
meeting the intent of a standard although not meeting specific provisions of that standard in local areas, such
that failure in these areas cannot cause unacceptable risk to life-safety or the environment
NOTE Adapted from ISO 19900:2002, definition 2.16.
3.19
floating structure
structure where the full weight is supported by buoyancy
[ISO 19900:2002]
NOTE The full weight includes lightship weight, mooring system pre-tension, riser pre-tension and operating weight.
3.20
freeboard
distance measured vertically downwards between the top of the hull and the mean water surface at a given
draught
3.21
green water
overtopping of deck by water causing slamming and pressure actions to structures on deck
3.22
limit state
state beyond which the structure no longer fulfils the relevant design criteria
[ISO 19900:2002]
3.23
mobile offshore drilling unit
MODU
structure capable of engaging in drilling and well intervention operations for exploration or exploitation of
subsea petroleum resources
[ISO 19901-7:2005]
3.24
mobile offshore unit
MOU
structure intended to be relocated to perform a particular function
[ISO 19900:2002]
3.25
monohull
floating structure consisting of a single, continuous, buoyant hull, and having a geometry similar to that of
ocean-going ships, barges, etc.
3.26
nominal value
value of a basic variable, action or strength model determined on a non-statistical basis, typically from
acquired experience or physical conditions
EXAMPLE Value published in a recognized code or standard.
NOTE Adapted from ISO 19900:2002, definition 2.22.
3.27
owner
representative of the company or companies which own a development, who can be the operator on behalf of
co-licensees
[ISO 19901-7:2005]
3.28
platform
complete assembly including structure, topsides and, where applicable, foundations and stationkeeping
system
NOTE Adapted from ISO 19900:2002, definition 2.23.
3.29
recognized classification society
RCS
member of the international association of classification societies (IACS), with recognized and relevant
competence and experience in floating structures, and with established rules and procedures for
classification/certification of installations used in petroleum or natural gas activities, located at a specific site
for an extended period of time
NOTE Adapted from ISO 19901-7:2005, definition 3.23.
3.30
reliability
ability of a structure or structural component to fulfil the specified requirements
[ISO 19900:2002]
3.31
representative value
value of a basic variable, action or strength model, for verification of a limit state
NOTE 1 The representative value can equal a characteristic value, a nominal value, or other rationally determined
value.
NOTE 2 For actions, this can relate to upper or lower characteristic values, dependent on which causes the more
onerous condition. In combinations, it can involve multiplying the chosen value by a factor greater or less than unity.
NOTE 3 Adapted from ISO 19900:2002, definition 2.26.
6 © ISO 2006 – All rights reserved

3.32
resistance
capacity of a structure, component or cross-section of a component to withstand action effects without
exceeding a limit state
NOTE Adapted from ISO 19900:2002, definition 2.27.
3.33
return period
average period between occurrences of an event or of a particular value being exceeded
NOTE The offshore industry commonly uses a return period measured in years for environmental events. The return
period in years is equal to the reciprocal of the annual probability of exceedance of the event.
[ISO 19901-1:2005]
3.34
riser
piping connecting the process facilities or drilling equipment on the floating structure with the subsea facilities
or pipelines, or with a reservoir
NOTE 1 Possible functions include drilling and well intervention, production, injection, subsea systems control and
export of produced fluids.
NOTE 2 Adapted from ISO 19900:2002, definition 2.29.
3.35
robustness
ability of a structure to withstand events that have a reasonable likelihood of occurring, without the structure
being damaged to an extent disproportionate to the cause
NOTE Possible causes can be events like fire, explosions or impacts.
3.36
semi-submersible
floating structure normally consisting of a deck structure with a number of widely spaced, large cross-section,
supporting columns connected to submerged pontoons
NOTE Pontoon/column geometry is usually chosen to minimize global motions in a broad range of wave frequencies.
3.37
slamming
impulsive action with high pressure peaks that occurs during impact between a portion of the structure and
water
NOTE Slamming can, for example, be due to emergence and re-entry of a lower section of the hull into the water or
can be due to wave impact on a structural component.
3.38
sloshing
impact action on the boundaries of a partially filled tank due to internal fluid motion
3.39
spar platform
spar
deep draught caisson vessel
DDCV
deep-draught, small water-plane area floating structure
[ISO 19901-7:2005]
3.40
special areas
areas identified by the designer as being of critical importance to the structural integrity and safety of the
structure
3.41
stability
hydrostatic stability
ability of a floating structure to generate restoring moment after deviation from the equilibrium floating position
3.42
static action
action that cannot cause significant acceleration of the structure or structural components
3.43
stationkeeping system
system capable of limiting the excursions of a floating structure within prescribed limits
[ISO 19901-7:2005]
3.44
structure
organized combination of connected components designed to withstand actions and provide adequate rigidity
[ISO 19900:2002]
3.45
structural component
physically distinguishable part of a structure
[ISO 19900:2002]
3.46
structural system
combination of structural components acting in such a manner that the components function together
NOTE Adapted from ISO 19900:2002, definition 2.32.
3.47
topsides
struc
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 19904-1
Première édition
2006-11-01
Industries du pétrole et du gaz naturel —
Structures en mer flottantes —
Partie 1:
Unités monocoques, unités semi-
submersibles et unités spars
Petroleum and natural gas industries — Floating offshore structures —
Part 1: Monohulls, semi-submersibles and spars

Numéro de référence
©
ISO 2006
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Sommaire Page
Avant-propos .vi
Introduction.viii
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.2
3 Termes et définitions .3
4 Symboles et termes abrégés.9
4.1 Symboles.9
4.2 Termes abrégés .10
5 Considérations générales.12
5.1 Exigences fonctionnelles .12
5.2 Exigences de sécurité.12
5.3 Exigences de planification .13
5.4 Règles et réglementations.14
5.5 Exigences générales.14
5.6 Vérification indépendante.18
5.7 Outils analytiques.18
5.8 Inspection et maintenance en service.19
5.9 Évaluation de structures flottantes existantes.19
5.10 Réutilisation de structures flottantes existantes .19
6 Exigences de conception de base.19
6.1 Généralités .19
6.2 Niveaux d'exposition.20
6.3 États limites .23
6.4 Situations conceptuelles .24
7 Actions et effets des actions.26
7.1 Généralités .26
7.2 Actions permanentes (G).26
7.3 Actions variables (Q).26
7.4 Actions accidentelles (A) .27
7.5 Actions dues à l'environnement (E).28
7.6 Autres actions.37
7.7 Actions répétitives .38
7.8 Combinaisons d'actions .38
8 Analyse globale .38
8.1 Généralités .38
8.2 Analyses des réponses statique et moyenne.39
8.3 Comportement dynamique global .40
8.4 Analyse dans le domaine des fréquences.42
8.5 Analyse dans le domaine du temps .42
8.6 Analyse sans couplage.42
8.7 Analyse avec couplage.42
8.8 Excitation résonante et réponse.43
8.9 Décalage de la plate-forme.43
8.10 Espace d'air.43
8.11 Mouvements et accélérations de la plate-forme .43
8.12 Essais sur maquettes.44
8.13 Situations conceptuelles pour l'analyse de la structure.45
9 Considérations structurelles .45
9.1 Généralités .45
9.2 Valeurs d'actions représentatives .46
9.3 Échantillonnages de conception.47
9.4 Modélisation.48
9.5 Analyse structurelle .51
9.6 Résistance structurelle .52
9.7 Vérifications de la conception.54
9.8 Problèmes de conception spéciaux.58
9.9 Matériaux .60
9.10 Protection contre la corrosion de l'acier.61
9.11 Fabrication et construction .62
9.12 Opérations marines .62
9.13 Interface superstructures/coque.63
10 Analyse de la fatigue et conception en fatigue .63
10.1 Généralités .63
10.2 Coefficients de sécurité pour la conception avec endommagement en fatigue.64
10.3 Description de l'approche.65
10.4 Données environnementales.66
10.5 Modélisation structurelle .67
10.6 Analyses hydrostatiques .67
10.7 Opérateurs d'amplitude de réponse et combinaisons d'actions.67
10.8 Contraintes et facteurs SCF .68
10.9 Comptage et distribution de la plage de contraintes.68
10.10 Résistance à la fatigue .69
10.11 Cumul de l'endommagement.69
10.12 Méthodes de la mécanique de la rupture .69
10.13 Composants et connexions sensibles à la fatigue .69
11 Unités monocoques.70
11.1 Généralités .70
11.2 Critères de conception généraux.70
11.3 Résistance structurelle .71
12 Unités semi-submersibles .75
12.1 Généralités .75
12.2 Critères généraux de conception.75
12.3 Résistance structurelle .76
13 Unités spars .76
13.1 Généralités .76
13.2 Exigences générales de conception.77
13.3 Résistance structurelle .78
14 Conversion et réutilisation .78
14.1 Généralités .78
14.2 Normes minimales de conception, de construction et de maintenance.79
14.3 Examen structurel avant la conversion.79
14.4 Effets du service antérieur.80
14.5 Protection contre la corrosion et aptitude des matériaux.81
14.6 Inspection et maintenance.82
15 Stabilité hydrostatique et compartimentage.82
15.1 Généralités .82
15.2 Essai d'inclinaison.82
15.3 Compartimentage .83
15.4 Étanchéité à l'eau et équipements étanches à l'eau .83
15.5 Exigences spéciales pour les unités monocoques.83
16 Systèmes mécaniques .84
16.1 Généralités .84
16.2 Systèmes de coque .84
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16.3 Systèmes d'import et d'export .92
16.4 Systèmes de protection contre le feu .95
17 Systèmes de maintien de la position .97
17.1 Généralités .97
17.2 Équipement d'ancrage .97
17.3 Tourelle.98
18 Inspection, surveillance et maintenance en service.100
18.1 Généralités .100
18.2 Philosophies des systèmes de gestion de l'intégrité structurelle .101
18.3 Considérations sur le planning.104
18.4 Problèmes concernant la réalisation.105
18.5 Exigences minimales .108
Annexe A (informative) Informations supplémentaires et lignes directrices .114
A.1 Domaine d'application .114
A.2 Références normatives.116
A.3 Termes et définitions .116
A.4 Symboles et termes abrégés.116
A.5 Considérations globales.116
A.6 Exigences de conception de base.121
A.7 Actions et effets des actions.124
A.8 Analyse globale .136
A.9 Considérations relatives à la structure.139
A.10 Analyse et conception en fatigue .146
A.11 Unités monocoques .149
A.12 Unités semi-submersibles.154
A.13 Unités spars .155
A.14 Conversion et réutilisation .156
A.15 Stabilité hydrostatique et compartimentage .157
A.16 Systèmes mécaniques.158
A.17 Systèmes de maintien de la position .168
A.18 Inspection, surveillance et maintenance en service.170
Bibliographie.188

Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 19904-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 67, Matériel, équipement et structures en mer
pour les industries pétrolière, pétrochimique et du gaz naturel, sous-comité SC 7, Structures en mer, en
collaboration avec le comité technique CEN/TC 12, Matériel, équipement et structures en mer pour les
industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel.
L'ISO 19904 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Industries du pétrole et du gaz
naturel — Structures en mer flottantes:
⎯ Partie 1: Unités monocoques, unités semi-submersibles et unités spars
Les plates-formes sur jambes à câbles tendus feront l'objet d'une future Partie 2.
L'ISO 19904 est une norme parmi une série consacrée aux structures en mer. La série complète est
constituée des Normes internationales suivantes.
⎯ ISO 19900, Industries du pétrole et du gaz naturel — Exigences générales pour les structures en mer
⎯ ISO 19901 (toutes les parties), Industries du pétrole et du gaz naturel — Exigences spécifiques relatives
aux structures en mer
1)
⎯ ISO 19902, Industries du pétrole et du gaz naturel — Structures en mer fixes en acier
1)
⎯ ISO 19903, Industries du pétrole et du gaz naturel — Structures en mer fixes en béton
⎯ ISO 19904-1, Industries du pétrole et du gaz naturel — Structures en mer flottantes — Partie 1: Unités
monocoques, unités semi-submersibles et unités spars
⎯ ISO 19904-2, Industries du pétrole et du gaz naturel — Structures en mer flottantes — Partie 2: Plates-
2)
formes sur jambes à câbles tendus

1) À publier.
2) En cours de préparation.
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⎯ ISO 19905-1, Industries du pétrole et du gaz naturel — Évaluation liée au site des unités marines mobiles
2)
— Partie 1: Plates-formes auto-élévatrices
⎯ ISO/TR 19905-2, Industries du pétrole et du gaz naturel — Évaluation liée au site des unités marines
3)
mobiles — Partie 2: Compléments sur les plates-formes auto-élévatrices
3)
⎯ ISO 19906, Industries du pétrole et du gaz naturel — Structures en mer en zones arctiques

3) En cours de préparation.
Introduction
La série de Normes internationales applicables aux types de structures en mer, ISO 19900 à ISO 19906,
constitue une base de référence couvrant les aspects qui traitent des exigences de conception et d'évaluation
de toutes les structures en mer utilisées dans le monde entier par les industries du pétrole, de la pétrochimie
et du gaz naturel. Leur application a pour finalité d'obtenir des niveaux de fiabilité appropriés pour les
structures en mer occupées ou non par du personnel, quel que soit le type de la structure et la nature ou la
combinaison de matériaux utilisés.
Il est important de reconnaître que l'intégrité structurelle est un concept global comprenant des modèles
destinés à décrire des actions, des analyses structurelles, des règles de conception, des éléments de sécurité,
des méthodes de fabrication, des modes opératoires de contrôle de la qualité et des réglementations
nationales, tous étant interdépendants. La modification d'un aspect isolé de la conception peut perturber
l'équilibre de fiabilité intrinsèque au concept global ou au système structurel. Il est par conséquent nécessaire
de prendre en considération les effets de modifications apportées en relation avec la fiabilité globale de tous
les systèmes structurels en mer.
La présente série de Normes internationales applicables aux structures en mer est prévue afin de fournir une
grande latitude pour le choix des configurations structurelles, des matériaux et des techniques sans empêcher
l'innovation. Il est par conséquent nécessaire d'en faire usage à la lumière d'un jugement technique avisé.
La Norme internationale ISO 19904 a été développée en réponse à la demande de l'industrie des plates-
formes en mer quant à une définition cohérente et consistante de méthodologies permettant de concevoir,
analyser et évaluer les structures flottantes en mer de la classe décrite dans l'Article 1. En particulier, la
présente partie de l'ISO 19904 traite des unités monocoques, des unités semi-submersibles et des unités
spars.
Le contexte général, ainsi que des lignes directrices sur l'utilisation de la présente partie de l'ISO 19904, sont
fournis dans l'Annexe informative A. La numérotation des articles dans l'Annexe A est la même que dans le
texte de la norme pour faciliter les références.

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NORME INTERNATIONALE ISO 19904-1:2006(F)

Industries du pétrole et du gaz naturel — Structures en mer
flottantes —
Partie 1:
Unités monocoques, unités semi-submersibles et unités spars
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 19904 présente des exigences et des lignes directrices pour la conception et/ou
l'évaluation de la structure de plates-formes en mer flottantes utilisées par les industries du pétrole et du gaz
naturel pour supporter les fonctions suivantes:
⎯ production;
⎯ stockage et/ou déchargement;
⎯ forage et production;
⎯ production, stockage et déchargement;
⎯ forage, production, stockage et déchargement.
NOTE 1 Les plates-formes en mer flottantes sont souvent désignées en utilisant diverses abréviations, par exemple
FPS, FSU, FPSO, etc. (voir les Articles 3 et 4), conformément à leur mission prévue.
NOTE 2 Dans la présente partie de l'ISO 19904, le terme «structure flottante», parfois abrégé en «structure» est utilisé
comme terme générique pour indiquer les systèmes structurels de tous éléments de classes de plates-formes définies
ci-dessus.
NOTE 3 Dans certains cas, les plates-formes flottantes sont désignées comme étant des «plates-formes de production
précoce». Ce terme se rapporte simplement à une stratégie de développement d'immobilisation. Pour les besoins de la
présente Norme internationale, le terme «production» inclut «production précoce».
Ces exigences ne s'appliquent pas aux systèmes structurels d'unités en mer mobiles (ou MOU: Mobile
Offshore Units). Ceux -ci comprennent entre autres:
⎯ des structures flottantes prévues principalement pour exécuter des opérations de forage et/ou
d'interventions sur les puits (souvent appelées MODU: Mobile Offshore Drilling Units), même lorsqu'elles
sont utilisées pour des opérations étendues d'essais de puits;
⎯ des structures flottantes utilisées pour des opérations de construction en mer (par exemple des barges
grues ou des barges de pose), pour des quartiers de vie en mer temporaires ou permanents (hôtels
flottants), ou pour le transport d'équipements ou de produits (par exemple barges de transport, des
barges cargo), pour lesquelles la référence des structures est établie par rapport à des règles de société
de classification reconnues (RCS: Recognized Classification Society).
Ces exigences sont applicables à tous les stades possibles du cycle de vie des structures définies ci-dessus,
tels que
⎯ la conception, la construction et l'installation de nouvelles structures, y compris les exigences d'inspection,
de gestion de l'intégrité et d'enlèvement futur,
⎯ la gestion de l'intégrité structurelle couvrant l'inspection et l'évaluation des structures en service, et
⎯ la conversion de structures pour une utilisation différente (par exemple un pétrolier converti en une plate-
forme de production) ou la réutilisation à des endroits différents.
Les types suivants de structures flottantes sont explicitement considérés dans le contexte de la présente
partie de l'ISO 19904:
a) unités monocoques (structures en forme de navires et de barges),
b) unités semi-submersibles,
c) unités spars.
En plus des types de structures répertoriés ci-dessus, la présente partie de l'ISO 19904 couvre d'autres
plates-formes flottantes prévues pour exécuter les fonctions ci-dessus, constituées de coques flottantes
partiellement submergées constituées de toute combinaison de composants de structures plaqués et
d'espace et utilisées conjointement aux systèmes de maintien de la position couverts dans l'ISO 19901-7. Ces
autres structures peuvent avoir une géométrie et des formes structurelles très différentes et, en conséquence,
ne peuvent être que partiellement couvertes par les exigences de la présente partie de l'ISO 19904. Dans
d'autres cas, il se peut que les exigences spécifiques mentionnées dans la présente partie de l'ISO 19904 ne
s'appliquent pas à tout ou partie de structures en cours de conception.
Dans tous les cas ci-dessus, la conformité à la présente partie de l'ISO 19904 requerra que la conception soit
fondée sur ses principes de base et atteigne un niveau de sécurité équivalent, ou supérieur, au niveau
implicite de celle-ci.
NOTE 4 La vitesse d'évolution de la technologie des structures en mer dépasse souvent de loin le rythme auquel
l'industrie arrive à un accord substantiel sur l'innovation dans les concepts structurels, les formes ou les dessins
structurels, les composants structurels et les pratiques d'analyse et de conception associées, qui sont constamment
affinés et améliorés. Par ailleurs, les présentes Normes internationales ne peuvent que parvenir à un consensus explicite
de l'industrie, lequel nécessite la maturation et l'acceptation de nouvelles idées. En conséquence, des concepts de
structures évolués ne peuvent, dans certains cas, qu'être partiellement couverts par les dispositions de la présente partie
de l'ISO 19904.
La présente partie de l'ISO 19904 est applicable aux structures flottantes en acier. Les principes exposés ici
sont cependant considérés comme étant généralement applicables à des structures fabriquées dans des
matériaux autres que l'acier.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 13702, Industries du pétrole et du gaz naturel — Contrôle et atténuation des feux et des explosions dans
les installations en mer — Exigences et lignes directrices
ISO 19900:2002, Industries du pétrole et du gaz naturel — Exigences générales pour les structures en mer
ISO 19901-1, Industries du pétrole et du gaz naturel — Exigences spécifiques relatives aux structures en
mer — Partie 1: Dispositions océano-météorologiques pour la conception et l'exploitation
ISO 19901-7:2005, Industries du pétrole et du gaz naturel — Exigences spécifiques relatives aux structures
en mer — Partie 7: Systèmes de maintien en position des structures en mer flottantes et des unités mobiles
en mer
4)
ISO 19902:— , Industries du pétrole et du gaz naturel — Structures en mer fixes en acier

4) À publier.
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3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
anormale
condition qui dépasse les conditions de conception spécifiées de manière conventionnelle et qui est utilisée
pour amoindrir les conséquences d'événements très distants
3.2
situation conceptuelle accidentelle
situation conceptuelle impliquant des conditions exceptionnelles de la structure ou de son exposition
EXEMPLE Impact, incendie, explosion, défaillance locale ou pertes d'une pression différentielle prévue (par exemple
flottabilité).
3.3
action
charge extérieure appliquée à la structure (action directe) ou déformation ou accélération imposée (action
indirecte)
EXEMPLE Une déformation imposée peut être provoquée par des tolérances de fabrication, un tassement, une
variation de température ou une variation d'humidité.
NOTE Un séisme génère habituellement des accélérations imposées.
[ISO 19900:2002]
3.4
combinaison d'actions
valeurs conceptuelles d'actions différentes considérées simultanément lors des vérifications de conception de
la structure pour un état limite spécifique
3.5
effet d'actions
effet d'actions sur des composants structurels
EXEMPLE Forces internes, moments, contraintes, déformations, mouvements de corps rigide ou déformations
élastiques.
[ISO 19900:2002]
3.6
garde d'air
espace entre le niveau le plus élevé de la surface de l'eau susceptible d'être rencontré dans des conditions
d'environnement extrêmes, et la partie inférieure de la structure non calculée pour résister à l'impact des
vagues
[ISO 19900:2002]
3.7
variable de base
l'une parmi un ensemble de variables pouvant se rapporter aux grandeurs physiques qui caractérisent les
actions, les incidences de l'environnement, les quantités géométriques, ou les propriétés des matériaux y
compris les propriétés des sols
[ISO 19900:2002]
3.8
valeur caractéristique
valeur d'une variable de base, d'une action ou d'un modèle de résistance ayant une probabilité prescrite de ne
pas être violée par des valeurs défavorables
NOTE 1 Dans le cas d'actions et de propriétés associées, la valeur caractéristique se rapporte normalement à une
période de référence.
NOTE 2 Adaptée de l'ISO 19900:2002, définition 2.7.
3.9
critères de conception
formulations quantitatives servant à décrire les conditions à remplir pour chaque état limite
[ISO 19900:2002]
3.10
format de conception
description mathématique pour vérifier l'absence de dépassement d'un état limite
NOTE Dans la présente partie de l'ISO 19904, les deux formats de conception à coefficients partiels et à contrainte
de travail (WSD) sont autorisés.
3.11
durée de vie en service
période présumée d'utilisation d'une structure ou d'un composant structurel, pour un usage déterminé, sous
condition de maintenance mais sans que des réparations substantielles soient nécessaires
NOTE Adaptée de l'ISO 19900:2002, définition 2.12.
3.12
situation conceptuelle
ensemble de conditions physiques au cours d'une certaine période de référence pour lequel la conception
démontre que des états limites pertinents ne sont pas dépassés
NOTE Adaptée de l'ISO 19900:2002, définition 2.13.
3.13
valeur conceptuelle
valeur d'une variable de base, d'une action ou d'un modèle de résistance obtenue à partir d'une valeur
représentative à utiliser lors d'une méthode de vérification de conception
NOTE 1 Pour un contrôle de conception d'état ULS conforme au format de conception à coefficients partiels, une
valeur conceptuelle pour une variable ou un modèle de résistance est trouvée en divisant la valeur représentative de la
résistance par un coefficient partiel de résistance, alors que pour une variable d'action, elle est trouvée en multipliant la
valeur représentative de l'effet de l'action par un coefficient partiel d'action.
NOTE 2 Pour une vérification de conception d'état FLS, SLS ou ALS conformément au format de conception à
coefficients partiels, tous les coefficients sont égaux à l'unité de sorte que, dans ces cas, une valeur conceptuelle est
égale à la valeur représentative.
NOTE 3 Pour tout contrôle de conception conformément au format de conception à contrainte de travail, tous les
coefficients partiels sont égaux à l'unité de sorte que, dans ces cas, une valeur conceptuelle est égale à la valeur
représentative. Des coefficients de sécurité ou d'utilisation globaux appropriés sont appliqués dans les contrôles de
conception.
NOTE 4 Dans le cas d'actions et de propriétés associées, la valeur peut se rapporter à une période de référence.
NOTE 5 Adaptée de l'ISO 19900:2002, définition 2.14.
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3.14
action dynamique
action qui inclut l'accélération d'une structure ou d'un composant structurel d'une amplitude suffisante pour
nécessiter une prise en compte spécifique
[ISO 19901-7:2005]
3.15
positionnement dynamique
DP (dynamic positionning)
technique de maintien de la position consistant principalement en un système de propulseurs embarqués, qui
génèrent des vecteurs de poussée appropriés pour contrer les actions induites moyennes et variant lentement
3.16
niveau d'exposition
système de classification utilisé pour définir les exigences requises pour une structure à partir de
considérations sur la sécurité des personnes et sur les conséquences économiques et environnementales en
cas de ruine structurelle
[ISO 19900:2002]
3.17
défaillance
résistance insuffisante ou aptitude au service inadéquate d'une structure ou d'un composant structurel ou, lors
d'un contrôle de structure, condition dans laquelle une structure ou un composant de celle-ci ne satisfait pas à
son exigence d'état limite
3.18
apte à l'usage, adjectif
aptitude à l'usage, nom
satisfaire à l'objet d'une norme bien que ne respectant pas des dispositions spécifiques de ladite norme dans
des zones locales de sorte qu'une défaillance dans ces zones ne peut pas provoquer un risque inacceptable
pour la sécurité des personnes ou pour l'environnement
NOTE Adaptée de l'ISO 19900:2002, définition 2.16.
3.19
structure flottante
structure dont la masse est supportée en totalité par la poussée hydrostatique
[ISO 19900:2002]
NOTE Le poids total comprend le déplacement lège, la pré-tension du système d'ancrage, la pré-tension du tube
prolongateur (riser) et le poids d'exploitation.
3.20
franc-bord
distance mesurée verticalement vers le bas entre le haut de la coque et la surface d'eau moyenne à un tirant
d'eau donné
3.21
embarquement d'eau
déferlement sur le pont d'eau provoquant un impact des vagues et des actions de pression sur les structures
du pont
3.22
état limite
état au-delà duquel la structure ne remplit plus les critères de conception retenus
[ISO 19900:2002]
3.23
unité mobile de forage en mer
MODU (mobile offshore drilling unit)
structure capable de s'engager dans des opérations de forage et d'intervention sur un puits en vue de
l'exploration ou de l'exploitation de ressources pétrolières sous-marines
[ISO 19901-7:2005]
3.24
unité mobile en mer
MOU (mobile offshore unit)
structure destinée à être fréquemment déplacée pour remplir une tâche déterminée
[ISO 19900:2002]
3.25
unité monocoque
structure flottante, constituée d'une seule coque continue flottante et ayant une géométrie similaire à celle des
navires océaniques, des barges, etc.
3.26
valeur nominale
valeur d'une variable de base, d'une action ou d'un modèle de résistance déterminée sur une base non
statistique, habituellement à partir de l'expérience acquise ou de conditions physiques
EXEMPLE Valeur publiée dans un code ou une norme reconnu.
NOTE Adaptée de l'ISO 19900:2002, définition 2.22.
3.27
propriétaire
représentant de la société ou des sociétés, qui possèdent un permis de développement, qui peut être
l'opérateur pour le compte de co-licenciés
[ISO 19901-7:2005]
3.28
plate-forme
ensemble complet y compris la structure, les superstructures et, le cas échéant, les fondations et le système
de maintien de la position
NOTE Adaptée de l'ISO 19900:2002, définition 2.23.
3.29
société de classification reconnue
RCS (recognized classification society)
membre de l'association internationale des sociétés de classification (IACS) ayant une compétence et une
expérience reconnues et appropriées dans les structures flottantes et ayant des règles et des modes
opératoires établis pour la classification/la certification d'installations utilisées dans les activités pétrolières ou
gazières, localisées à un site spécifique pendant une période de temps prolongée
NOTE Adaptée de l'ISO 19901-7:2005, définition 3.23.
3.30
fiabilité
aptitude pour une structure ou un élément de structure à remplir les exigences imposées
[ISO 19900:2002]
6 © ISO 2006 – Tous droits réservés

3.31
valeur représentative
valeur d'une variable de base, d'une action ou d'un modèle de résistance pour la vérification d'un état limite
NOTE 1 La valeur représentative peut être égale à une valeur caractéristique, à une valeur nominale ou à une autre
valeur déterminée rationnellement.
NOTE 2 Pour les actions, elle peut se rapporter à des valeurs caractéristiques supérieures ou inférieures, selon ce qui
provoque la condition la plus onéreuse. Dans les combinaisons, cela pe
...