ISO 19902:2020
(Main)Petroleum and natural gas industries — Fixed steel offshore structures
Petroleum and natural gas industries — Fixed steel offshore structures
This document specifies requirements and provides recommendations applicable to the following types of fixed steel offshore structures for the petroleum and natural gas industries: ? caissons, free-standing and braced; ? jackets; ? monotowers; ? towers. In addition, it is applicable to compliant bottom founded structures, steel gravity structures, jack-ups, other bottom founded structures and other structures related to offshore structures (such as underwater oil storage tanks, bridges and connecting structures). This document contains requirements for planning and engineering of the design, fabrication, transportation and installation of new structures as well as, if relevant, their future removal. NOTE 1 Specific requirements for the design of fixed steel offshore structures in arctic environments are presented in ISO 19906. NOTE 2 Requirements for topsides structures are presented in ISO 19901-3; for marine operations in, ISO 19901‑6; for structural integrity management, in ISO 19901-9 and for the site-specific assessment of jack-ups, in ISO 19905‑1.
Industries du pétrole et du gaz naturel — Structures en mer fixes en acier
Le présent document spécifie des exigences et fournit des recommandations applicables aux types suivants de structures en mer fixes en acier pour les industries du pétrole et du gaz naturel : — caissons, autoportants et ancrés ; — jaquettes ; — tours mono ; — tours. En outre, elle est applicable à des structures élastiques prenant appui sur le fond marin, à des structures en acier posées par gravité, à des plateformes auto-élévatrices, à d'autres structures prenant appui sur le fond marin et à d'autres structures associées aux structures en mer (telles que des citernes sous-marines de stockage de pétrole, des ponts et des structures de joint). Le présent document contient des exigences pour la planification et l'ingénierie de la conception, de la fabrication, du transport et de l'installation de nouvelles structures de même que, le cas échéant, de leur enlèvement futur. NOTE 1 Des exigences spécifiques concernant la conception de structures en mer fixes en acier dans les environnements arctiques sont présentées dans l'ISO 19906. NOTE 2 Des exigences applicables aux superstructures sont présentées dans l'ISO 19901-3, aux opérations maritimes dans l'ISO 19901‑6, à la gestion de l'intégrité structurelle dans l'ISO 19901-9 et à l'évaluation spécifique au site de plateformes auto-élévatrices dans l'ISO 19905‑1.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 19902
Second edition
2020-11
Petroleum and natural gas
industries — Fixed steel offshore
structures
Industries du pétrole et du gaz naturel — Structures en mer fixes
en acier
Reference number
©
ISO 2020
© ISO 2020
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address
below or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2020 – All rights reserved
Contents Page
Foreword . xiv
Introduction . xvii
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Symbols . 10
5 Abbreviated terms . 14
6 Overall considerations . 16
6.1 Types of fixed steel offshore structure . 16
6.1.1 General . 16
6.1.2 Jackets . 16
6.1.3 Towers . 17
6.1.4 Jack-ups . 17
6.2 Planning . 18
6.2.1 General . 18
6.2.2 Hazards . 18
6.2.3 Designing for hazards . 19
6.2.4 Design situations and criteria . 19
6.2.5 Design for inspection and maintenance . 19
6.2.6 Foundations and active geological processes . 20
6.2.7 Regulations . 20
6.3 Service and operational considerations . 20
6.3.1 General considerations . 20
6.3.2 Water depth . 20
6.3.3 Structural configuration . 20
6.3.4 Access and auxiliary systems . 21
6.4 Safety considerations. 21
6.5 Environmental considerations . 21
6.5.1 General . 21
6.5.2 Selecting design metocean parameters and action factors . 22
6.6 Exposure levels . 22
6.7 Assessment of existing structures. 23
6.8 Structure reuse . 23
7 General design requirements . 23
7.1 General . 23
7.2 Material properties for steel . 24
7.3 Incorporating limit states . 24
7.4 Determining design situations . 24
7.5 Structural modelling and analysis . 25
7.6 Design for pre-service and removal situations . 25
7.7 Design for the in-place situation. 25
7.8 Determination of component resistances . 25
7.8.1 General . 25
7.8.2 Physical testing to derive resistances . 26
7.8.3 Resistances derived from computer simulations validated by physical
testing . 26
7.8.4 Resistances derived from computer simulations validated against
design formulae . 26
7.8.5 Resistances derived from unvalidated computer simulations . 26
7.9 Strength and stability checks . 26
7.9.1 Action and resistance factors . 26
7.9.2 Strength and stability equations . 26
7.9.3 Unfactored actions . 27
7.10 Robustness . 27
7.10.1 General . 27
7.10.2 Damage tolerance . 27
7.11 Reserve strength . 28
7.11.1 New structures . 28
7.11.2 Existing structures . 29
7.12 Indirect actions . 29
7.13 Structural reliability analysis. 29
8 Actions for pre-service and removal situations . 30
8.1 General . 30
8.1.1 Coverage . 30
8.1.2 Design situations . 30
8.1.3 Actions . 30
8.2 General requirements . 31
8.2.1 Weight control . 31
8.2.2 Dynamic effects. 31
8.2.3 Action effects . 31
8.3 Onshore lifting . 33
8.3.1 General . 33
8.3.2 Dynamic effects. 33
8.3.3 Effect of tolerances . 34
8.3.4 Multi-crane lift . 34
8.3.5 Local factor . 34
8.3.6 Member and joint strengths . 35
8.3.7 Lifting attachments . 35
8.3.8 Slings, shackles and fittings . 36
8.4 Fabrication . 36
8.5 Loadout . 36
8.5.1 Direct lift . 36
8.5.2 Horizontal movement onto vessel . 36
8.5.3 Self-floating structures . 37
8.6 Transportation . 37
8.6.1 General . 37
8.6.2 Metocean conditions . 37
8.6.3 Determination of actions . 37
8.6.4 Other considerations . 38
8.7 Installation . 38
8.7.1 Lifted structures . 38
8.7.2 Launched structures . 38
8.7.3 Crane assisted uprighting of structures . 38
8.7.4 Submergence pressures . 38
8.7.5 Member flooding . 39
8.7.6 Actions on the foundation during installation . 39
9 Actions for in-place situations . 39
9.1 General . 39
9.2 Permanent actions (G) and variable actions (Q) . 40
iv © ISO 2020 – All rights reserved
9.2.1 Permanent action 1, G . 40
9.2.2 Permanent action 2, G . 40
9.2.3 Variable action 1, Q . 40
9.2.4 Variable action 2, Q . 41
9.2.5 Unintentional flooding . 41
9.2.6 Position and range of permanent and variable actions . 41
9.2.7 Carry down factors. 41
9.2.8 Representation of actions from topsides . 41
9.2.9 Weight control . 41
9.3 Extreme metocean actions . 42
9.3.1 General . 42
9.3.2 Notation . 42
9.4 Extreme quasi-static action due to wind, waves and current (E ) . 42
e
9.4.1 Procedure for determining E . 42
e
9.4.2 Direction of extreme wind, waves and current . 43
9.4.3 Extreme global actions . 44
9.4.4 Extreme local actions and action effects . 44
9.4.5 Vortex induced vibrations (VIV) . 45
9.5 Extreme quasi-static action caused by waves only (E ) or by waves and
we
currents (E ) . 45
wce
9.5.1 Procedure for determining E and E . 45
we wce
9.5.2 Models for hydrodynamic actions . 46
9.5.3 Hydrodynamic models for appurtenances . 50
9.6 Actions caused by current . 50
9.7 Actions caused by wind . 51
9.7.1 General . 51
9.7.2 Determining actions caused by wind . 51
9.7.3 Wind actions determined from models . 52
9.8 Equivalent quasi-static action representing dynamic response caused by
extreme wave conditions . 52
9.8.1 General . 52
9.8.2 Equivalent quasi-static action (D ) representing the dynamic response . 53
e
9.8.3 Global dynamic analysis in waves . 53
9.9 Factored actions . 55
9.9.1 General . 55
9.9.2 Factored permanent and variable actions . 55
9.9.3 Factored extreme metocean action . 55
9.10 Design situations . 56
9.10.1 General considerations on the ultimate limit state . 56
9.10.2 Demonstrating sufficient RSR under metocean actions . 56
9.10.3 Partial factor design format . 57
9.11 Local hydrodynamic actions . 58
10 Accidental and abnormal situations . 59
10.1 General . 59
10.1.1 Treatment of ALS events . 59
10.1.2 Accidental events . 60
10.1.3 Abnormal environmental events . 60
10.2 Vessel collisions . 60
10.2.1 General . 60
10.2.2 Collision events . 61
10.2.3 Collision process . 61
10.3 Dropped objects . 61
10.4 Fires and explosions . 62
10.5 Abnormal environmental actions . 62
10.6 Assessment of structures following damage . 63
11 Seismic design considerations . 63
11.1 General . 63
11.2 Seismic design procedure . 63
11.3 Seismic reserve capacity factor . 64
11.4 Recommendations for ductile design . 64
11.5 ELE requirements . 66
11.5.1 Partial action factors . 66
11.5.2 ELE structural and foundation modelling . 66
11.6 ALE requirements . 67
11.6.1 General . 67
11.6.2 ALE structural and foundation modelling. 68
11.6.3 Non-linear static pushover analysis . 68
11.6.4 Time-history analysis . 70
12 Structural modelling and analysis . 70
12.1 Purpose of analysis . 70
12.2 Analysis principles . 71
12.2.1 Extent of analysis . 71
12.2.2 Calculation methods . 71
12.3 Modelling . 71
12.3.1 General . 71
12.3.2 Level of accuracy . 71
12.3.3 Geometrical definition for framed structures . 72
12.3.4 Modelling of material properties . 75
12.3.5 Topsides structure modelling . 75
12.3.6 Appurtenances . 75
12.3.7 Soil-structure interaction . 76
12.3.8 Other support conditions . 77
12.3.9 Local analysis structural models . 77
12.3.10 Actions . 78
12.3.11 Mass simulation . 78
12.3.12 Damping . 79
12.4 Analysis requirements . 79
12.4.1 General . 79
12.4.2 Fabrication . 81
12.4.3 Other pre-service and removal situations . 81
12.4.4 In-place situations . 84
12.5 Types of analysis . 86
12.5.1 Natural frequency analysis . 86
12.5.2 Dynamically responding structures . 86
12.5.3 Static and quasi-static linear analysis . 86
12.5.4 Static ultimate strength analysis . 87
12.5.5 Dynamic linear analysis . 87
12.5.6 Dynamic ultimate strength analysis . 87
12.6 Non-linear analysis . 88
12.6.1 General . 88
12.6.2 Geometry modelling . 88
12.6.3 Component strength . 89
12.6.4 Models for member strength . 89
12.6.5 Models for joint strength . 89
vi © ISO 2020 – All rights reserved
12.6.6 Ductility limits . 89
12.6.7 Yield strength of structural steel . 90
12.6.8 Models for foundation strength . 90
12.6.9 Investigating non-linear behaviour . 90
13 Strength of tubular members . 91
13.1 General . 91
13.2 Tubular members subjected to tension, compression, bending, shear, torsion
or hydrostatic pressure . 93
13.2.1 General . 93
13.2.2 Axial tension . 93
13.2.3 Axial compression . 94
13.2.4 Bending . 95
13.2.5 Shear . 97
13.2.6 Hydrostatic pressure . 98
13.3 Tubular members subjected to combined forces without hydrostatic pressure . 101
13.3.1 General . 101
13.3.2 Axial tension and bending . 101
13.3.3 Axial compression and bending . 102
13.3.4 Axial tension or compression, bending, shear and torsion . 103
13.3.5 Piles . 105
13.4 Tubular members subjected to combined forces with hydrostatic pressure . 105
13.4.1 General . 105
13.4.2 Axial tension, bending and hydrostatic pressure . 106
13.4.3 Axial compression, bending and hydrostatic pressure . 107
13.4.4 Axial tension or compression, bending, hydrostatic pressure, shear
and torsion . 108
13.5 Effective lengths and moment reduction factors . 108
13.6 Conical transitions . 110
13.6.1 General . 110
13.6.2 Design stresses . 110
13.6.3 Strength requirements without external hydrostatic pressure. 113
13.6.4 Strength requirements with external hydrostatic pressure . 118
13.6.5 Ring design . 118
13.7 Dented tubular members . 121
13.7.1 General . 121
13.7.2 Dented tubular members subjected to tension, compression, bending
or shear . 121
13.7.3 Dented tubular members subjected to combined forces . 126
13.8 Corroded tubular members . 129
13.9 Grouted tubular members . 129
13.9.1 General . 129
13.9.2 Grouted tubular members subjected to tension, compression or
bending . 129
13.9.3 Grouted tubular members subjected to combined forces . 133
14 Strength of tubular joints . 134
14.1 General . 134
14.2 Design considerations . 135
14.2.1 Materials . 135
14.2.2 Design forces and joint flexibility . 136
14.2.3 Minimum joint strength . 136
14.2.4 Weld strength . 136
14.2.5 Joint classification . 136
14.2.6 Detailing practice . 139
14.3 Simple tubular joints . 142
14.3.1 General . 142
14.3.2 Basic joint strength . 143
14.3.3 Strength factor, Q . 144
u
14.3.4 Chord force factor, Q . 145
f
14.3.5 Effect of chord can length on joint strength . 146
14.3.6 Strength check . 147
14.4 Overlapping joints . 148
14.5 Grouted joints . 148
14.6 Ring stiffened joints . 149
14.7 Other joint types . 149
14.8 Damaged joints . 149
14.9 Non-circular joints . 150
14.10 Cast joints . 150
15 Strength and fatigue resistance of other structural components . 150
15.1 Grouted connections . 150
15.1.1 General . 150
15.1.2 Detailing requirements . 152
15.1.3 Axial force . 152
15.1.4 Reaction force from horizontal shear force and bending moment in
piles . 152
15.1.5 Interface transfer stress . 153
15.1.6 Interface transfer strength . 154
15.1.7 Strength check . 157
15.1.8 Fatigue assessment . 157
15.2 Mechanical connections . 158
15.2.1 Types of mechanical connectors . 158
15.2.2 Design requirements . 158
15.2.3 Actions and forces on the connector . 159
15.2.4 Resistance of the connector . 159
15.2.5 Strength criteria . 159
15.2.6 Fatigue criteria . 160
15.2.7 Stress analysis validation . 160
15.2.8 Threaded fasteners . 161
15.2.9 Swaged connections . 162
15.3 Clamps for strengthening and repair . 163
15.3.1 General . 163
15.3.2 Split sleeve clamps . 163
15.3.3 Prestressed clamps . 163
15.3.4 Forces on clamps . 164
15.3.5 Clamp design . 164
15.3.6 General requirements for bolted clamps . 166
15.3.7 Bolting considerations . 167
16 Fatigue . 167
16.1 General . 167
16.1.1 Applicability. 167
16.1.2 The fatigue process . 167
16.1.3 Fatigue assessment by analysis using S–N data . 167
16.1.4 Fatigue assessment by analysis using fracture mechanics methods . 168
16.1.5 Fatigue assessment by other methods . 168
16.2 General requirements . 168
16.2.1 Applicability. 168
16.2.2 Fatigue crack initiation and crack propagation . 169
viii © ISO 2020 – All rights reserved
16.2.3 Sources of variable stresses causing fatigue . 169
16.2.4 Service life and fatigue life . 169
16.2.5 The nature of fatigue damage . 170
16.2.6 Characterization of the stress range data governing fatigue . 170
16.2.7 The long-term stress range history . 170
16.2.8 Partial action and resistance factors . 171
16.2.9 Fatigue resistance . 171
16.2.10 Fatigue damage calculation . 171
16.2.11 We
...
Norme
internationale
ISO 19902
Deuxième édition
Industries du pétrole et du gaz
2020-11
naturel — Structures en mer fixes
en acier
Petroleum and natural gas industries — Fixed steel offshore
structures
Numéro de référence
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2020
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos . xv
Introduction . xix
Industries du pétrole et du gaz naturel — Structures en mer fixes en acier . 1
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles . 11
5 Abréviations . 15
6 Considérations générales . 17
6.1 Types de structures en mer fixes en acier . 17
6.1.1 Généralités . 17
6.1.2 Jaquettes . 18
6.1.3 Tours . 19
6.1.4 Plateformes auto-élévatrices . 19
6.2 Planification . 20
6.2.1 Généralités . 20
6.2.2 Dangers . 20
6.2.3 Conceptions prenant en compte les dangers . 21
6.2.4 Situations et critères de conception . 22
6.2.5 Conception pour l'inspection et la maintenance . 22
6.2.6 Fondations et processus géologiques actifs. 22
6.2.7 Réglementations . 22
6.3 Considérations relatives au service et à l'exploitation . 22
6.3.1 Considérations générales . 22
6.3.2 Profondeur d'eau . 23
6.3.3 Configuration structurelle . 23
6.3.4 Systèmes d'accès et systèmes auxiliaires . 24
6.4 Considérations de sécurité . 24
6.5 Considérations environnementales . 24
6.5.1 Généralités . 24
6.5.2 Sélection des paramètres océano-météorologiques et des coefficients d'actions
conceptuels . 24
6.6 Niveaux d'exposition . 25
6.7 Évaluation de structures existantes . 25
6.8 Réutilisation d'une structure . 26
7 Exigences conceptuelles générales . 26
7.1 Généralités . 26
7.2 Propriétés des matériaux pour l'acier . 26
7.3 Incorporation des états limites . 27
7.4 Détermination des situations conceptuelles . 27
7.5 Modélisation et analyse structurelles . 28
iii
7.6 Conception pour des situations avant la mise en service et des situations
d'enlèvement . 28
7.7 Conception pour la situation sur site . 28
7.8 Détermination des résistances des composants . 28
7.8.1 Généralités . 28
7.8.2 Essais physiques destinés à obtenir des résistances . 29
7.8.3 Résistances déduites à partir de simulations informatiques validées par un essai
physique . 29
7.8.4 Résistances déduites de situations informatiques validées par rapport à des formules
de conception. 29
7.8.5 Résistances déduites de simulations informatiques non validées . 29
7.9 Contrôles de résistance et de stabilité. 30
7.9.1 Coefficients d'actions et de résistances . 30
7.9.2 Équations de résistance et de stabilité . 30
7.9.3 Actions auxquelles des coefficients ne sont pas appliqués . 30
7.10 Robustesse . 30
7.10.1 Généralités . 30
7.10.2 Tolérance vis-à-vis des dommages . 31
7.11 Réserve de résistance . 31
7.11.1 Nouvelles structures . 31
7.11.2 Structures existantes . 33
7.12 Actions indirectes . 33
7.13 Analyse de fiabilité structurelle . 33
8 Actions pour des situations avant la mise en service et pour des situations
d'enlèvement . 34
8.1 Généralités . 34
8.1.1 Couverture . 34
8.1.2 Situations conceptuelles . 34
8.1.3 Actions . 35
8.2 Exigences générales . 35
8.2.1 Contrôle des poids . 35
8.2.2 Effets dynamiques . 35
8.2.3 Effets d'actions . 35
8.3 Levage à terre . 37
8.3.1 Généralités . 37
8.3.2 Effets dynamiques . 38
8.3.3 Effet des tolérances . 38
8.3.4 Levage à plusieurs grues . 39
8.3.5 Facteur local . 39
8.3.6 Résistances des éléments et des joints . 39
8.3.7 Fixations pour le levage . 40
8.3.8 Élingues, manillons et raccords . 40
8.4 Fabrication . 41
8.5 Déchargement . 41
8.5.1 Levage direct . 41
8.5.2 Mouvement horizontal sur le navire . 41
8.5.3 Structures auto-flottantes . 41
8.6 Transport . 42
8.6.1 Généralités . 42
8.6.2 Conditions océano-météorologiques . 42
iv
8.6.3 Détermination des actions . 42
8.6.4 Autres considérations . 43
8.7 Installation. 43
8.7.1 Structures levées . 43
8.7.2 Structures lancées . 43
8.7.3 Redressement de structures assisté par une grue . 43
8.7.4 Pressions d'immersion . 44
8.7.5 Envahissement d'un élément . 44
8.7.6 Actions sur les fondations au cours de l'installation . 44
9 Actions pour les situations sur site . 45
9.1 Généralités . 45
9.2 Actions permanentes (G) et actions variables (Q) . 45
9.2.1 Action permanente 1, G . 45
9.2.2 Action permanente 2, G . 45
9.2.3 Action variable 1, Q . 46
9.2.4 Action variable 2, Q . 46
9.2.5 Envahissement non intentionnel . 46
9.2.6 Position et plage d'actions permanentes et variables . 46
9.2.7 Diminution des facteurs . 47
9.2.8 Représentation des actions provenant des superstructures . 47
9.2.9 Contrôle des poids . 47
9.3 Actions océano-météorologiques extrêmes . 47
9.3.1 Généralités . 47
9.3.2 Notation . 48
9.4 Action extrême quasi-statique due au vent, aux vagues et aux courants (E ) . 48
e
9.4.1 Méthode de détermination de E . 48
e
9.4.2 Direction du vent, des vagues et des courants extrêmes . 49
9.4.3 Actions globales extrêmes . 50
9.4.4 Actions locales et effets des actions extrêmes . 50
9.4.5 Vibrations induites par des vortex (VIV). . 51
9.5 Action quasi-statique extrême provoquée par les vagues seulement (E ) ou par les
we
vagues et les courants (E ) . 51
wce
9.5.1 Méthode de détermination de E et E . 51
we wce
9.5.2 Modèles pour les actions hydrodynamiques . 53
9.5.3 Modèles hydrodynamiques pour les appartenances . 57
9.6 Actions provoquées par le courant . 57
9.7 Actions provoquées par le vent . 58
9.7.1 Généralités . 58
9.7.2 Détermination d'actions provoquées par le vent . 58
9.7.3 Actions du vent déterminées à partir de modèles . 59
9.8 Action quasi-statique équivalente représentant la réponse dynamique provoquée par
des conditions de vagues extrêmes . 59
9.8.1 Généralités . 59
9.8.2 Action quasi-statique équivalente (D ) représentant la réponse dynamique . 60
e
9.8.3 Analyse dynamique globale des vagues . 61
9.9 Actions auxquelles sont appliqués des coefficients . 62
9.9.1 Généralités . 62
9.9.2 Actions permanentes et variables auxquelles sont appliqués des coefficients . 63
v
9.9.3 Action océano-météorologique extrême à laquelle est appliqué un coefficient . 63
9.10 Situations conceptuelles . 64
9.10.1 Considérations générales sur l'état limite ultime . 64
9.10.2 Démonstration du caractère suffisant du rapport RSR dans les actions océano-
météorologiques . 64
9.10.3 Format de conception à coefficients partiels . 65
9.11 Actions hydrodynamiques locales . 66
10 Situations accidentelles et anormales . 67
10.1 Généralités . 67
10.1.1 Traitement des événements ALS . 67
10.1.2 Événements accidentels . 68
10.1.3 Événements dus à l'environnement anormaux . 68
10.2 Collisions avec des navires . 69
10.2.1 Généralités . 69
10.2.2 Événements de collision . 69
10.2.3 Processus de collision . 70
10.3 Chutes d'objets . 70
10.4 Incendies et explosions . 70
10.5 Actions dues à l'environnement anormales . 71
10.6 Évaluation de structures après des dommages . 71
11 Considérations conceptuelles prenant en compte les séismes . 72
11.1 Généralités . 72
11.2 Méthode de conception prenant en compte les séismes . 72
11.3 Coefficient de réserve de capacité en cas de séisme . 73
11.4 Recommandations pour la conception ductile . 74
11.5 Exigences en cas de séisme ELE . 75
11.5.1 Coefficients d'actions partiels . 75
11.5.2 Modélisation de la structure et de la fondation en cas de séisme ELE . 76
11.6 Exigences en cas de séisme ALE . 77
11.6.1 Généralités . 77
11.6.2 Modélisation de la structure et de la fondation en cas de séisme ALE . 77
11.6.3 Analyse statique non linéaire du type « pushover » . 78
11.6.4 Analyse faisant appel aux fonctions temporelles . 80
12 Modélisation et analyse structurelles . 80
12.1 But de l'analyse . 80
12.2 Principes de l'analyse . 81
12.2.1 Étendue de l'analyse . 81
12.2.2 Méthodes de calcul . 81
12.3 Modélisation . 82
12.3.1 Généralités . 82
12.3.2 Niveau de précision . 82
12.3.3 Définition géométrique pour les structures à ossatures . 82
12.3.4 Modélisation des propriétés des matériaux . 85
12.3.5 Modélisation des superstructures . 86
12.3.6 Accessoires . 86
12.3.7 Interaction sol-structure . 86
12.3.8 Autres conditions de support . 88
12.3.9 Modèles structuraux locaux pour l'analyse . 89
12.3.10 Actions . 89
vi
12.3.11 Simulation de masses . 90
12.3.12 Amortissement . 91
12.4 Exigences en matière d'analyse . 91
12.4.1 Généralités . 91
12.4.2 Fabrication . 93
12.4.3 Autres situations avant la mise en service et d'enlèvement . 93
12.4.4 Situations sur site . 96
12.5 Types d'analyses . 99
12.5.1 Analyse à la fréquence propre . 99
12.5.2 Structures à réponse dynamique . 99
12.5.3 Analyse linéaire statique et quasi-statique . 99
12.5.4 Analyse de la résistance ultime statique . 100
12.5.5 Analyse linéaire dynamique . 100
12.5.6 Analyse de la résistance ultime dynamique . 101
12.6 Analyse non linéaire . 101
12.6.1 Généralités . 101
12.6.2 Modélisation de la géométrie . 102
12.6.3 Résistance du composant . 102
12.6.4 Modèles pour la résistance des éléments . 103
12.6.5 Modèles pour la résistance des joints . 103
12.6.6 Limites de ductilité . 103
12.6.7 Limite d'élasticité d'un acier de construction . 103
12.6.8 Modèles pour la résistance de la fondation . 104
12.6.9 Étude d'un comportement non linéaire . 104
13 Résistance d'éléments tubulaires . 105
13.1 Généralités . 105
13.2 Éléments tubulaires soumis à une traction, à une compression, à une flexion, à un
cisaillement, à une torsion ou à une pression hydrostatique . 107
13.2.1 Généralités . 107
13.2.2 Traction axiale . 108
13.2.3 Compression axiale . 108
13.2.4 Flexion . 110
13.2.5 Cisaillement . 111
13.2.6 Pression hydrostatique . 113
13.3 Éléments tubulaires soumis à des forces combinées sans pression hydrostatique . 117
13.3.1 Généralités . 117
13.3.2 Traction axiale et flexion . 117
13.3.3 Compression axiale et flexion . 117
13.3.4 Tension ou compression axiale, flexion, cisaillement et torsion . 118
13.3.5 Pieux . 120
13.4 Éléments tubulaires soumis à des forces combinées avec la pression hydrostatique . 121
13.4.1 Généralités . 121
13.4.2 Traction axiale, flexion et pression hydrostatique . 123
13.4.3 Compression axiale, flexion et pression hydrostatique . 123
13.4.4 Tension ou compression axiale, flexion, pression hydrostatique, cisaillement
et torsion . 125
13.5 Coefficients de réduction de longueur et de moment effectifs . 125
13.6 Transitions coniques . 127
13.6.1 Généralités . 127
13.6.2 Contraintes conceptuelles . 127
vii
13.6.3 Exigences en matière de résistance en l'absence de pression hydrostatique externe . 131
13.6.4 Exigences en matière de résistance en présence d'une pression
hydrostatique externe . 136
13.6.5 Conception des anneaux . 137
13.7 Éléments tubulaires bosselés . 140
13.7.1 Généralités . 140
13.7.2 Éléments tubulaires bosselés soumis à une traction, une compression, une
flexion ou un cisaillement . 140
13.7.3 Éléments tubulaires bosselés soumis à des forces combinées . 146
13.8 Éléments tubulaires corrodés . 149
13.9 Éléments tubulaires remplis de ciment . 149
13.9.1 Généralités . 149
13.9.2 Éléments tubulaires remplis de ciment soumis à une traction, à une
compression ou à une flexion . 149
13.9.3 Éléments tubulaires remplis de ciment soumis à des forces combinées . 154
14 Résistance de joints tubulaires . 155
14.1 Généralités . 155
14.2 Considérations relatives à la conception . 157
14.2.1 Matériaux . 157
14.2.2 Forces conceptuelles et flexibilité du joint . 157
14.2.3 Résistance minimale du joint . 157
14.2.4 Résistance des soudures . 158
14.2.5 Classification du joint . 158
14.2.6 Mise en pratique des détails. 161
14.3 Joints tubulaires simples . 164
14.3.1 Généralités . 164
14.3.2 Résistance de joint de base . 165
14.3.3 Facteur de résistance, Q . 166
u
14.3.4 Facteur de force de membrure, Q . 167
f
14.3.5 Effet de la longueur du cylindre de ramification de membrure sur la résistance des
joints . 168
14.3.6 Vérification de résistance . 170
14.4 Joints à chevauchement . 171
14.5 Joints remplis de ciment . 171
14.6 Joints raidis par des anneaux . 172
14.7 Autres types de joints . 172
14.8 Joints endommagés . 173
14.9 Joints non circulaires . 173
14.10 Joints moulés . 173
15 Résistance et résistance à la fatigue d'autres éléments de structure . 173
15.1 Raccordements remplis de ciment . 173
15.1.1 Généralités . 173
15.1.2 Exigences de détail . 175
15.1.3 Force axiale . 176
15.1.4 Force de réaction des forces de cisaillement horizontales et du moment de
flexion dans les pieux . 176
15.1.5 Contrainte de transfert d'interface . 176
15.1.6 Résistance de transfert d'interface . 177
15.1.7 Vérification de résistance . 180
viii
15.1.8 Évaluation de la fatigue .
...
ISO/TC 67/SC 7
Date : 2024-12-18
ISO/TC 67/SC 7/GT 3
Secrétariat : BSI
Industries du pétrole et du gaz naturel — Structures en mer fixes en
acier
Petroleum and natural gas industries — Fixed steel offshore structure
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut
être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou
mécanique, y compris la photocopie, l'affichage sur l'internet ou sur un Intranet, sans autorisation
écrite préalable. Les demandes d'autorisation peuvent être adressées à l'ISO à l'adresse ci-après ou au
comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.
ISO Copyright Office
Ch. de Blandonnet 8 • CP 401
CH-1214 Vernier, Genève, Suisse
Tél. : + 41 22 749 01 11
Fax : + 41 22 749 09 47
copyright@iso.org
www.iso.org
ii
Sommaire Page
Avant-propos . xv
Introduction . xix
Industries du pétrole et du gaz naturel — Structures en mer fixes en acier . 1
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles . 11
5 Abréviations . 15
6 Considérations générales . 18
6.1 Types de structures en mer fixes en acier . 18
6.1.1 Généralités . 18
6.1.2 Jaquettes . 18
6.1.3 Tours . 19
6.1.4 Plateformes auto-élévatrices . 19
6.2 Planification . 20
6.2.1 Généralités . 20
6.2.2 Dangers . 20
6.2.3 Conceptions prenant en compte les dangers . 21
6.2.4 Situations et critères de conception . 22
6.2.5 Conception pour l'inspection et la maintenance . 22
6.2.6 Fondations et processus géologiques actifs. 22
6.2.7 Réglementations . 22
6.3 Considérations relatives au service et à l'exploitation . 22
6.3.1 Considérations générales . 22
6.3.2 Profondeur d'eau . 23
6.3.3 Configuration structurelle . 23
6.3.4 Systèmes d'accès et systèmes auxiliaires . 24
6.4 Considérations de sécurité . 24
6.5 Considérations environnementales . 24
6.5.1 Généralités . 24
6.5.2 Sélection des paramètres océano-météorologiques et des coefficients d'actions
conceptuels . 24
6.6 Niveaux d'exposition . 25
6.7 Évaluation de structures existantes . 26
6.8 Réutilisation d'une structure . 26
7 Exigences conceptuelles générales . 26
7.1 Généralités . 26
7.2 Propriétés des matériaux pour l'acier . 27
7.3 Incorporation des états limites . 27
7.4 Détermination des situations conceptuelles . 27
7.5 Modélisation et analyse structurelles . 28
iii
7.6 Conception pour des situations avant la mise en service et des situations
d'enlèvement . 28
7.7 Conception pour la situation sur site . 28
7.8 Détermination des résistances des composants . 29
7.8.1 Généralités . 29
7.8.2 Essais physiques destinés à obtenir des résistances . 29
7.8.3 Résistances déduites à partir de simulations informatiques validées par un essai
physique . 29
7.8.4 Résistances déduites de situations informatiques validées par rapport à des formules
de conception. 29
7.8.5 Résistances déduites de simulations informatiques non validées . 30
7.9 Contrôles de résistance et de stabilité. 30
7.9.1 Coefficients d'actions et de résistances . 30
7.9.2 Équations de résistance et de stabilité . 30
7.9.3 Actions auxquelles des coefficients ne sont pas appliqués . 30
7.10 Robustesse . 30
7.10.1 Généralités . 30
7.10.2 Tolérance vis-à-vis des dommages . 31
7.11 Réserve de résistance . 32
7.11.1 Nouvelles structures . 32
7.11.2 Structures existantes . 33
7.12 Actions indirectes . 33
7.13 Analyse de fiabilité structurelle . 33
8 Actions pour des situations avant la mise en service et pour des situations
d'enlèvement . 34
8.1 Généralités . 34
8.1.1 Couverture . 34
8.1.2 Situations conceptuelles . 34
8.1.3 Actions . 35
8.2 Exigences générales . 35
8.2.1 Contrôle des poids . 35
8.2.2 Effets dynamiques . 35
8.2.3 Effets d'actions . 36
8.3 Levage à terre . 38
8.3.1 Généralités . 38
8.3.2 Effets dynamiques . 38
8.3.3 Effet des tolérances . 38
8.3.4 Levage à plusieurs grues . 39
8.3.5 Facteur local . 39
8.3.6 Résistances des éléments et des joints . 40
8.3.7 Fixations pour le levage . 40
8.3.8 Élingues, manillons et raccords . 41
8.4 Fabrication . 41
8.5 Déchargement . 41
8.5.1 Levage direct . 41
8.5.2 Mouvement horizontal sur le navire . 41
8.5.3 Structures auto-flottantes . 42
8.6 Transport . 42
8.6.1 Généralités . 42
8.6.2 Conditions océano-météorologiques . 42
iv
8.6.3 Détermination des actions . 43
8.6.4 Autres considérations . 43
8.7 Installation. 43
8.7.1 Structures levées . 43
8.7.2 Structures lancées . 44
8.7.3 Redressement de structures assisté par une grue . 44
8.7.4 Pressions d'immersion . 44
8.7.5 Envahissement d'un élément . 44
8.7.6 Actions sur les fondations au cours de l'installation . 44
9 Actions pour les situations sur site . 45
9.1 Généralités . 45
9.2 Actions permanentes (G) et actions variables (Q) . 46
9.2.1 Action permanente 1, G . 46
9.2.2 Action permanente 2, G . 46
9.2.3 Action variable 1, Q . 46
9.2.4 Action variable 2, Q . 47
9.2.5 Envahissement non intentionnel . 47
9.2.6 Position et plage d'actions permanentes et variables . 47
9.2.7 Diminution des facteurs . 47
9.2.8 Représentation des actions provenant des superstructures . 47
9.2.9 Contrôle des poids . 48
9.3 Actions océano-météorologiques extrêmes . 48
9.3.1 Généralités . 48
9.3.2 Notation . 48
9.4 Action extrême quasi-statique due au vent, aux vagues et aux courants (E ) . 48
e
9.4.1 Méthode de détermination de E . 48
e
9.4.2 Direction du vent, des vagues et des courants extrêmes . 50
9.4.3 Actions globales extrêmes . 50
9.4.4 Actions locales et effets des actions extrêmes . 51
9.4.5 Vibrations induites par des vortex (VIV). . 51
9.5 Action quasi-statique extrême provoquée par les vagues seulement (E ) ou par les
we
vagues et les courants (E ) . 52
wce
9.5.1 Méthode de détermination de E et E . 52
we wce
9.5.2 Modèles pour les actions hydrodynamiques . 53
9.5.3 Modèles hydrodynamiques pour les appartenances . 57
9.6 Actions provoquées par le courant . 58
9.7 Actions provoquées par le vent . 58
9.7.1 Généralités . 58
9.7.2 Détermination d'actions provoquées par le vent . 58
9.7.3 Actions du vent déterminées à partir de modèles . 59
9.8 Action quasi-statique équivalente représentant la réponse dynamique provoquée par
des conditions de vagues extrêmes . 60
9.8.1 Généralités . 60
9.8.2 Action quasi-statique équivalente (D ) représentant la réponse dynamique . 61
e
9.8.3 Analyse dynamique globale des vagues . 61
9.9 Actions auxquelles sont appliqués des coefficients . 63
v
9.9.1 Généralités . 63
9.9.2 Actions permanentes et variables auxquelles sont appliqués des coefficients . 63
9.9.3 Action océano-météorologique extrême à laquelle est appliqué un coefficient . 63
9.10 Situations conceptuelles . 64
9.10.1 Considérations générales sur l'état limite ultime . 64
9.10.2 Démonstration du caractère suffisant du rapport RSR dans les actions océano-
météorologiques . 65
9.10.3 Format de conception à coefficients partiels . 65
9.11 Actions hydrodynamiques locales . 67
10 Situations accidentelles et anormales . 68
10.1 Généralités . 68
10.1.1 Traitement des événements ALS . 68
10.1.2 Événements accidentels . 69
10.1.3 Événements dus à l'environnement anormaux . 69
10.2 Collisions avec des navires . 69
10.2.1 Généralités . 69
10.2.2 Événements de collision . 70
10.2.3 Processus de collision . 70
10.3 Chutes d'objets . 71
10.4 Incendies et explosions . 71
10.5 Actions dues à l'environnement anormales . 72
10.6 Évaluation de structures après des dommages . 72
11 Considérations conceptuelles prenant en compte les séismes . 73
11.1 Généralités . 73
11.2 Méthode de conception prenant en compte les séismes . 73
11.3 Coefficient de réserve de capacité en cas de séisme . 74
11.4 Recommandations pour la conception ductile . 75
11.5 Exigences en cas de séisme ELE . 76
11.5.1 Coefficients d'actions partiels . 76
11.5.2 Modélisation de la structure et de la fondation en cas de séisme ELE . 77
11.6 Exigences en cas de séisme ALE . 78
11.6.1 Généralités . 78
11.6.2 Modélisation de la structure et de la fondation en cas de séisme ALE . 78
11.6.3 Analyse statique non linéaire du type « pushover » . 79
11.6.4 Analyse faisant appel aux fonctions temporelles . 81
12 Modélisation et analyse structurelles . 81
12.1 But de l'analyse . 81
12.2 Principes de l'analyse . 82
12.2.1 Étendue de l'analyse . 82
12.2.2 Méthodes de calcul . 82
12.3 Modélisation . 83
12.3.1 Généralités . 83
12.3.2 Niveau de précision . 83
12.3.3 Définition géométrique pour les structures à ossatures . 83
12.3.4 Modélisation des propriétés des matériaux . 86
12.3.5 Modélisation des superstructures . 87
12.3.6 Accessoires . 87
12.3.7 Interaction sol-structure . 87
12.3.8 Autres conditions de support . 89
vi
12.3.9 Modèles structuraux locaux pour l'analyse . 90
12.3.10 Actions . 90
12.3.11 Simulation de masses . 91
12.3.12 Amortissement . 92
12.4 Exigences en matière d'analyse . 92
12.4.1 Généralités . 92
12.4.2 Fabrication . 94
12.4.3 Autres situations avant la mise en service et d'enlèvement . 94
12.4.4 Situations sur site . 97
12.5 Types d'analyses . 100
12.5.1 Analyse à la fréquence propre . 100
12.5.2 Structures à réponse dynamique . 100
12.5.3 Analyse linéaire statique et quasi-statique . 100
12.5.4 Analyse de la résistance ultime statique . 101
12.5.5 Analyse linéaire dynamique . 101
12.5.6 Analyse de la résistance ultime dynamique . 102
12.6 Analyse non linéaire . 102
12.6.1 Généralités . 102
12.6.2 Modélisation de la géométrie . 103
12.6.3 Résistance du composant . 103
12.6.4 Modèles pour la résistance des éléments . 104
12.6.5 Modèles pour la résistance des joints . 104
12.6.6 Limites de ductilité . 104
12.6.7 Limite d'élasticité d'un acier de construction . 104
12.6.8 Modèles pour la résistance de la fondation . 105
12.6.9 Étude d'un comportement non linéaire . 105
13 Résistance d'éléments tubulaires . 106
13.1 Généralités . 106
13.2 Éléments tubulaires soumis à une traction, à une compression, à une flexion, à un
cisaillement, à une torsion ou à une pression hydrostatique . 108
13.2.1 Généralités . 108
13.2.2 Traction axiale . 109
13.2.3 Compression axiale . 109
13.2.4 Flexion . 111
13.2.5 Cisaillement . 112
13.2.6 Pression hydrostatique . 114
13.3 Éléments tubulaires soumis à des forces combinées sans pression hydrostatique . 118
13.3.1 Généralités . 118
13.3.2 Traction axiale et flexion . 118
13.3.3 Compression axiale et flexion . 118
13.3.4 Tension ou compression axiale, flexion, cisaillement et torsion . 119
13.3.5 Pieux . 121
13.4 Éléments tubulaires soumis à des forces combinées avec la pression hydrostatique . 122
13.4.1 Généralités . 122
13.4.2 Traction axiale, flexion et pression hydrostatique . 124
13.4.3 Compression axiale, flexion et pression hydrostatique . 124
13.4.4 Tension ou compression axiale, flexion, pression hydrostatique, cisaillement
et torsion . 126
13.5 Coefficients de réduction de longueur et de moment effectifs . 126
vii
13.6 Transitions coniques . 128
13.6.1 Généralités . 128
13.6.2 Contraintes conceptuelles. 128
13.6.3 Exigences en matière de résistance en l'absence de pression hydrostatique externe . 132
13.6.4 Exigences en matière de résistance en présence d'une pression
hydrostatique externe . 137
13.6.5 Conception des anneaux . 138
13.7 Éléments tubulaires bosselés . 141
13.7.1 Généralités . 141
13.7.2 Éléments tubulaires bosselés soumis à une traction, une compression, une
flexion ou un cisaillement . 141
13.7.3 Éléments tubulaires bosselés soumis à des forces combinées . 147
13.8 Éléments tubulaires corrodés . 150
13.9 Éléments tubulaires remplis de ciment . 150
13.9.1 Généralités . 150
13.9.2 Éléments tubulaires remplis de ciment soumis à une traction, à une
compression ou à une flexion . 150
13.9.3 Éléments tubulaires remplis de ciment soumis à des forces combinées . 155
14 Résistance de joints tubulaires . 156
14.1 Généralités . 156
14.2 Considérations relatives à la conception . 158
14.2.1 Matériaux . 158
14.2.2 Forces conceptuelles et flexibilité du joint . 158
14.2.3 Résistance minimale du joint . 158
14.2.4 Résistance des soudures . 159
14.2.5 Classification du joint . 159
14.2.6 Mise en pratique des détails. 162
14.3 Joints tubulaires simples . 165
14.3.1 Généralités . 165
14.3.2 Résistance de joint de base . 166
14.3.3 Facteur de résistance, Q . 167
u
14.3.4 Facteur de force de membrure, Q . 168
f
14.3.5 Effet de la longueur du cylindre de ramification de membrure sur la résistance des
joints . 169
14.3.6 Vérification de résistance . 171
14.4 Joints à chevauchement . 172
14.5 Joints remplis de ciment . 172
14.6 Joints raidis par des anneaux . 173
14.7 Autres types de joints . 174
14.8 Joints endommagés . 174
14.9 Joints non circulaires . 174
14.10 Joints moulés . 174
15 Résistance et résistance à la fatigue d'autres éléments de structure . 174
15.1 Raccordements remplis de ciment . 174
15.1.1 Généralités . 174
15.1.2 Exigences de détail . 176
15.1.3 Force axiale . 177
15.1.4 Force de réaction des forces de cisaillement horizontales et du moment de
flexion dans les pieux . 177
viii
15.1.5 Contrainte de transfert d'interface . 177
15.1.6 Résistance de transfert d'interface . 179
15.1.7 Vérification de résistance. 182
15.1.8 Évaluation de la fatigue .
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.
Loading comments...