1.1 Application..., Definitions Quality Assurance Documentation Procedures for obtaining consent

Transkript

1 105 Forskrift for bærende konstruksjloner til bruk for utvinning eller utnytti91se av petroleumsforekomster. Fastsatt av Oljedirektoratet den 2!!t i medhold av paragraf 3, første ledd" jf paragrafene 49-51, i kongelig resolusjon av9. juli 1916 om sikkerhetsforskrifter for produksjon m v av undersjøiske petroleumsforel(omster, jf delegasjonsvedtak av 12. juli 1916,. Regulations for structural design of' loadbearingstructures intended for exploitation of petroleum resources. Stipulated by the Norwegian Petroleum Directorate 29 October 1984 in accordance with section 3 item 1 paragraphs of the Royal Decree of 9 July 1916 concerning safety regulations for. production of petroleum resources in the sea bed and substrata. See delegation of authority of 12 July'1916. ) INNHOLD Side 1 INNLEDENDE BESTEMMELSER Virkeområde Definisjoner Kvalitetssikring Dokumentasjon Prosedyrer for innhenting av samtykke fra Oljedirektoratet Fravik Straffebestemmelse Ikrafttredelse DIMENSJONERINGPRINSIPPER OG FORUTSETNINGER Formål Generelle prinsipper for konstruksjonsutforming Kategorier av grensetilstander Kontroll av grensetilstander Krengeprøve Valg av konstruksjonsmateriale, fabrikasjon og korrosjonsbeskyttelse... " Kontroll ibruksfasen Instrumentering CONTENTS Page 1 INTRODUCTORY PROVISIONS Application..., Definitions Quality Assurance Documentation Procedures for obtaining consent from the Norwegian Petroleum Directorate Exemption Penalty provisions Entry into force DESIGN PRINCIPLES Purpose General design requirements Categories of limit states Control of limit states Inclining tests Selection of materials Control during the operational phase Instrumentation RegelverksamIing for petroleumsvirksomheten 1990

2 Forskrift for bærende konstruksjoner. 106 Fastsatt av OD 29. oktober LASTER WADS Klassifisering av laster Permanente lastler Variable funksjonslaster Naturlaster Deformasjonsla8ter Ulykkeslaster Karakteristiske laster Classification of loads Permanent loads Variable functionalloads Environmentalloads Deformation loads Accidental loads Characteristic loads DIMENSJONERENDE LASTVIRKNINGER DESIGN WAD EFFECTS Bestemmelse av lastvirkning Lastkoeffisienter Lastkombinasjoner Load effect analysis Load coefficients Load combinations DIMENSJONERENDE MOTSTAND DESIGN RESISTANCE Generelt Prøving BruksgrensetiIstamd Utmattingsgrensietilst;;md BruddgrensetiIstlmd Grensetilstand for progressivt brudd General Testing ServiceabiIity limit state Fatigue limit state Ultimate limit state Progressive collapse limit state. 121 VEDLEGG APPENDICES 1 Veiledning for beregning og dimensjonering av betongkonstruksjoll(~r l Guidelines for structural design of concrete structures Veiledning for beregning og dimensjonering av stålkonstruksjoner Guidelines for structural design of steel structures Veiledning for beregning og dimensjonering av aluminiumskonstruksjoner Guidelines for structural design of aluminium structural RegelverksamIing for petroleumsvirksomheten 1990

3 Forskrift for bærende konstruksjoner. 1. INNLEDENDE BESTEMMELSER 1.1 Virkeområde Forskriften kommer til anvendelse ved planlegging, utforming, beregning og dimensjonering av bærende konstruksjoner til bruk for utvinning eller utnyttelse av petroleumsforekomst i indre norsk farvann, i norsk sjøterritorium og på norsk kontinentalsokkel. Forskriften kommer også til anvendelse på virksomhet og innretninger på område utenfor kontinentalsokkelen så langt dette følger av follk:eretten eller av særskilt avtale med fremmed stat. Det samme gjelder avskipningsanlc~gg på områder som nevnt foran Forskriften gjelder for prosjektering, fabrikasjon, installering, bruk, ombygging og fjerning av innretninger til slik vir ksomhet. Definisjoner I denne forskrift betyr: - Bærende konstruksjoner: Den del av innretningen som har som hovedformål å overføre belastninger. - Fase: Den tilstand for konstruksjonen som betraktes: Prosjektering, fabrikasjon, installering, bruk, ombygging eller fjerning. - Internkontroll: Alle systematiske tilltak som rettighetshaver skal iverksett(: for å sikre at virksomheten planleggt~s, organiseres, utføres og vedlikeholdes i samsvar med krav fastsatt i og i medhold av lov eller forskrift. - Verifikasjon: Bekreftelse av at aktivitet, produkt eller tjeneste er i overensstemmelse med spesifiserte krav. Kvalitetssikring Enhver som driver eller deltar i petroleumsvirksomheten som omfattes av denne forskrift og enkeltvedtak i medhold herav, plikter å påse at disse overholdes. Rettighetshaver er videre ansvarlig for å påse at enhver som måtte utføre arbeid for ham enten personlig, ved ansatte: eller ved entreprenører eller underentrepænører overholder bestemmelsene gitt i og i medhold av denne forskrift. Det samme gjdder enkeltvedtak truffet i medhold herav. Rettighetshavers internkontroll skal dekke alle faser av utbyggingen. Før hver fase påbegynnes, skal rettighetshaver påse at kvalitetssikringssystemet for fasen er etablert Rettighetshaveren skal ve:rifisere alle faser av utbyggingen der feil k:an ha sikkerhetsmessige konsekvenser. Dd skal være organisatorisk uavhengighet mellom dem som utfører arbeidet, og dem som verifiserer. 108 Fastsatt av OD 29. oktober la Dokumentasjon Rettighetshaver skal etablere og opprettholde et ajourført arkiv som skal inneholde: - beskrivelse av natur- og grunnforhold - alle spesifikasjoner - alle beregninger - alle tegninger - rapporter om verifikasjon og kvalitetsrevisjoner - DFI-resyme jf pkt inspeksjonsprogrammer - operasjonshåndbok for alle faser - eventuelle data fra fullskalamålinger og annen relevant dokumentasjon. Rettighetshaver skal på betryggende måte oppbevare all dokumentasjon som er nødvendig for vurdering av eventuelle skader, reparasjoner og ombygginger. Dokumentasjonen skal oppbevares i Norge i hele innretningens levetid og være lett tilgjengelig Rettighetshaveren skal utarbeide ajourførte lister over ferdig dokumentasjon og dokumentasjon under utarbeidelse Rettighetshaveren skal i god tid før de enkelte samtykker gis etter pkt 1.5, oversende Oljedirektoratet følgende informasjon: - framdriftsplaner - oversiktstegninger - dokumentasjonsliste - oversikt over spesielle forhold av betydning for innretningens sikkerhet - beskrivelse av eventuelle avvik fra veiledningene til denne forskrift - beskrivelse av omfanget og konklusjoner av verifikasjon - bekreftelse av at internkontrollsystemet med nødvendige prosedyrer er etablert for fasen. Rettighetshaveren skal i søknad om samtykke til detaljprosjektering redegjøre for sine planer vedrørende fullskalamålinger Oljedirektoratet kan kreve å få alt materiale og alle opplysninger som er nødvendige for å kunne vurdere om virksomheten vil foregå i samsvar med bestemmelsene fastsatt i eller i medhold av denne forskrift. Oljedirektoratet kan i denne forbindelse også kreve at rettighetshaveren oversender tilleggsinformasjon, for eksempel sikkerhetsstudier og analyser. Denne informasjon skal oversendes i en form som Oljedirektoratet finner hensiktsmessig. 1.5 Prosedyrer for innhenting av samtykkefra Oljedirektoratet Rettighetshaveren skal innhente samtykke fra Oljedirektoratet før følgende hovedtrinn påbegynnes:

4 orskrift for bærende konstruksjoner INTRODUClORY PROVISIONS Application This regulation shall apply to the planning and structural design of primary structures intended for exploitation of petroleum resources in Norwegian internal waters, in Norwegian internal waters, in Norwegian territorial waters and on the Norwegian Continental Shelf. This Regulation also apply to activities and facilities in areas outside the Continental Shelf if this c:omplies with the terms of a special agreement with another state or otherwise with internationallaw. The regulation also applies to shipment installations in areas mentioned above. The regulation is valid for design, fabrication, installation, operation, modification and removal of facilities intended for such activity. Definitions In this regulation the following definitions apply: - Loadbearing structures: The part of the facility which has trans fering of loads as main objective -Phase: The stage of the structure: design, fabrication, installation, operation" modification or removal. - Internal Control: All systematic actions performed by the Licensee to ensure that the activity is planned, organized, executed and maintained according to requirements in and pursuent to laws and regulations. - Verification: Confirmation that an activity, :a product or a service is in accordance with specified requirements. Quality Assurance Anybody involved in or participating in petroleum activities covered by this regulation and separate pertaining resolutions, is responsible for seeing to that they are complied with. The Licensee is furthc~r resposible for seeing to that anybody carrying out work for him, either personally, by means of employees or by means of contractors or subcontractors, complies with the provisions stipulated in and in accordance with this regulation. The same applies to separate provisions made in accordanc:e with the regulation. The Licensee' sinternal control shall cover all phases of the development. Before each phase is started, the Licensee shall ensure that the quality assurance system for the phase is established The Licensee shall verify all phases of the development where errors may endanger safety. Organisational independance is to exist between those carrying out the work and those involved in verification. 109 Fastsatt av OD 29. oktober Documentation The Licensee shall establish and maintain an up to date file of documentation relating to the structure, such as: - a description of the environmental and soil conditions - all specifications - all calculations - all drawings - reports concerning verification and qualit y revisions - DFI-summery, see point inspection programmes - operation manual for all the phases - data from fullscale measurements, if such measurements are made and other relevant documentation The Licensee shall in a secure manner store all documentation which is necessary for evaluation of possible damages, repairs and modifications. The documentation is to be stored in Norway during the entire life span of the structure and be easily accessible The Licensee shall produce updated lists of completed documentation arid documentation under preparation Licensee shall submit the following information to the Norwegian Petroleum Directorate in due time before consent in accordance with section 1.5 is to be given: - pro gress schedules - layout drawings - documentation list - summary of special aspects of importance to the safety of the facility - description of possible deviations from the guidelines pertaining to this regulation - description of extent and conclusions of verification - confirmation that the internal control system with necessary procedures is established for the phase concerned The Licensee shall at application for detailed design explain his plans concerning full scale measurements The Norwegian Petroleum Directorate may require all material and informationnecessary to evaluate whether the activity will take place in accordance with theprovisions stipulated in or in accordance with this regulation. The Norwegian Petroleum Directorate may in this connection also require the Licensee to produce additional information, for example safety studies and analyses This information shall be submitted in a form found appropriate by the Norwegian Petroleum Directorate. 1.5 Procedures for obtaining consent from the Norwegian Petroleum Directorate Before each main phase the Licensee shall obtain consent from the Norwegian Petroleum Directorate for: Regelv(:rksamling for petroleumsvirksomheten 1990

5 Forskrift for bærende konstruksjoner. 110 Fastsatt av OD 29. oktober detaljprosjektering 2 - fabrikasjon - installering 2.1 -bruk - fjerning Samtykke til fabrikasjon gjelder igangsetting av bygningsmessige arbeider. Samtykke til installering gjelder transport av konstruksjon fra land til bestemmelsessted, endelig plasserinl~ av konstruksjonen og oppkobling. Samtykke for ombygginger, endringer og utbedringer av større skader skal innhentes fra Oljedirektoratet Oljedirektoratet kan avgrense det enkelte samtykke til å gjelde enkelte deler av de hovedtrinn som er omtalt i Rettighetshaveren skal i god tid informere Oljedirektoratet om fabrikasjonsstart for viktige materialer Før rettighetshaveren tar i bruk flyttbar norsk eller fremmed rc~gistrert innretning, skal rettighetshaveren vurdere og dokumentere at innretningen har et sikkerhetsnivå som er likeverdig med det som er fastsatt i denne forskriften. Rettighetshaveren skal i denne forbindelse påvise eventuelle avvik fra de krav som er fastsatt i forskriften, og vurdere den sikkerhetsmessige betydning av avviket. Som grunnlag for dokumentasjonen til Oljedirektoratet kan re:ttighetshaveren anvende sertifikat utstedt av norsk eller fremmed flaggstatmyndighc~t, aner kjent klasseinstitusjon eller annen likeverdig dokumentasjon. 1.6 Fravik Oljedirektoratet kan samtykke i fravik fra denne forskriften, dersom spesielle grunner gjør det nødvendig leller rimelig. Fravik fra forskriftens bestemmelser gis skriftlig Straffebestemmelse Overtredelse av forskriften eller vedtak truffet i medhold av forskriften straffes som bestemt i kgl res av 9. juli 1976, Ikrafttredelse Denne forskrift trer i kraft straks. Fra denne forskrifts ikrafttredelse oppheves «Forskrift for beregning og dimensjonering av faste bærende, konstruksjoner på den norske kontinentalsokkel», fastsatt av Oljedirektoratet Vedlegg til og vedtak som er fastsatt i medhold av nevnte forskrift, skal fortsatt g~elde inntil de oppheves eller endres av Olljedirektoratet. DIMENSJONERINGSPRINSIPPER OG FORUTSETNINGER Formål Konstruksjoner og konstruksjonselementer skal dimensjoneres for å: - oppføre seg tilfredsstillende under normale forhold med hensyn til blant annet nedbryting, forskyvninger, setninger og svingninger - ha tilfredsstillende sikkerhet mot utmattingsbrudd. - tåle alle forutsatte laster og deformasjoner med tilfredstillende sikkerhet mot brudd, eller store uelastiske forskyvninger eller tøyninger som kan sammenlignes med brudd - Tåle alle forutsatte laster med tilfredsstillende sikkerhet mot fri drift, kantring og synking - ha tilfredsstillende sikkerhet mot at en ikke tilsiktet hendelse skal kunne utvikle seg til en ulykke som er av et vesentlig større omfang enn den utløsende hendelse 2.2 Generelle prinsipper for konstruksjonsutjorming Konstruksjonens system, detaljer og komponenter skal utformes slik at en oppnår konstruksjoner som: - oppfører seg mest mulig duktilt og er lite ømfintlige for lokale skader - er enkle å utføre - gir enkle spenningsforløp med små spenningskonsentrasjoner - er robuste mot korrosjon og annen nedbryting - gir tilfredstillende adgang til inspeksjon, overvåking, vedlikehold og reparasjon - kan fjernes Det kan tas hensyn til aktiv operasjon av for eksempel ballastsystem og forankringssystem under forutsetning av at det påvises akseptabel pålitelighet av operasjonene. Aktiv operasjon skal således ikke være betinget av høy pålitelighet av operasjonspersonell i en nødsituasjon. Innretningen kan planlegges under forutsetning av at enkelte komponenter blant annet forankringselementer, skal kunne skiftes ut på en slik måte at akseptabel sikkerhet for innretningen opprettholdes. Prosedyrer for utskifting skal utarbeides på planleggingsstadiet. 2.3 Kategorier av grensetilstander Det defineres fire kategorier av grensetilstander: - bruksgrensetilstandene, som er fastlagt i relasjon til kriterier som gjelder funk-

6 Forskrift for bærende konstruksjoner detailed engineering 2 - fabrication - installation operation - removal Consent to fabrication applies to initiation of construction work. Consent to installation applies to transportation of the stucture from shore to destination, fmal positioning and hook-up. Consent t9--ffi0difications, alterations and repairs ol' significant damages is to be obtained from the Norwegian Pietroleum Directorate The Norwegian Petroleum Directorate may limit a consent to apply to individual pa!'ts of the phases mentioned in The Licensee shall, well in advance, inform the Norwegian Petroleum Diirectorate about the start of fabrication of important materials. Fastsatt av OD 29. oktober DESIGN PRINCIPLES AND PRE-ASSUMTIONS Pur pose Structures and structural elements shall be designed to: - perform satisfactorily during normal conditions with regard to detrimentation, displacements, settlements and vibrations - posess adequate degree of safety against fatigue failure - resist all forseen loads and deformations with adequate degree of safety against failure or large inelastic displacements or strains which may be compared with failure - resist all forseen 10ads with adequate degree of safety against free drifting, capsizing and sinking - retain adequate degree of safety against an unintended event developing into an accident of a significantly greater extent than original event Before the Licensee take into use a mobile Norwegian or foreign registered facility, the Licensee shall evaluate and document that the structure has a safety level equivalent to what is stipulated in this regulation. The Licenseeshall in this connection point out any deviations from the requirements stipulated in the regulation and evaluate the impact on the safety caused by the deviation. Certificates issued by Norwegian or foreign authority, recognized classification society or other equivalent documentation may be used as a basis for the documentation submitted to the Norwegian Petroleum Directorate by the Licensee. 1.6 Exemption The Norwegian Petroleum Directorate may grant exemptions from this regulation if special reasons make this necessary or reasonable. Exemptions from the stipulations in the regulation are to be stated in written form Penalty provisions Violation of the regulation or lresolutions made in accordance with the regulation, will be punishable in accordanc::e with the Royal Decree of 9 July 1976, 130. l.8 Entry in to force This regulation enters into force at once. At the same date the «Regulation for the structural design of fixedstructures on the Norwegian Continental Shelf», stipulated by the Norwegian Petroleum Directorate 15 April 1977 is cancelled. Enclosures to and decisions stipulated in accordance with the above mentioned regulation shall, however, still be valid until they are canc::elled or altered by the Norwegian Petroleum Directorate. 2.2 General design principles The structures, details and components are to be designed such that they: - behave as ductile as possible and are little sensitive to localdamages - are simple to manufacture - provide simple stress paths with small stress concentrations - are resistent with regard to corrosion and other detrimental effects - provide adequate access for inspection, surveillance, maintainance and repair - can be removed Active operation of for example ballast systems and mooring systems may be taken into account, provided acceptable reliability of the operations.can be documented. Active operation shall not depend on high reliability of the operationalpersonell in an emergency situation. The facility may be planned under the preassumption that some of the components, for example mooring elements, can be replaced in such a manner asto ensure maintenance of acceptable safety of the structure. Procedures for replacement are to be established at the design stage. 2.3 Categories of limit states Four categories of limit states are defined: - the serviceability limit states, which are defined in relation to criteria applicable to normal use or durability / RegelverksamIing for petroleumsvirksomheten 1990

7 Forskrift for bærende konstruksjoner sjonsdyktighet eller bestandighet under normale forhold - utmattingsgrensetillstandene, som er fastlagt i relasjon til faren for brudd på grunn av virkning av gjentatt last - bruddgrensetilstandene, som er fastlagt i relasj on til faren for brudd, store uelastiske forskyvninger eller tøyninger som kan sammenlignes med brudd, fri drift, kantring eller synkiing - grensetilstandene for progressivt brudd, som er fastlagt i ælasjon til faren for brudd, fri avdrift, kantring eller synking av konstruksjonen ved unormal påvirkning Kontroll av grensetilstander Formålet med den beægning eller prøving som dimensjoneringen skal baseres på, er å holde sannsynligheten for å nå en grensetilstand under en viss verdi. Denne forskriften baseres på at tilfredsstillende sikkerhet påvises ved kontroll av at dimensjonerende lastvirkninger tilfredstiller gitte motstandskriterif:r for de definerte grensetilstander. Dimensjonerende last baseres på at karakteristiske laster multipliseres med lastkoeffisienter. Dimensjonerende motstander finnes ved å dividere karakteristiskc~ motstander med materialkoeffisienter. Dimensjonering mot utmattingsbrudd i stål, aluminium og betong skal baseres enten på S-N-kurver dier bruddmekaniske sprekkvekstanalyser. Dimensjonerende lastvirkninger og motstander kan beregnes ved å bruke deterministiske regnemodeller. Normale usikkerheter i regnemodellene forutsettes dekket av partialkoeffisientene. Dersom regnemodellene er spesielt usikre, skal det velges modeller som er rimelig sikre. Dersom geometriske avvik har en spesielt uheldig virkning på sikkerheten, skal parameterne innføres i beregningen med de ugunstigste toleransegrensene. Dimensjoneringen kan baseres på en mer fullstendig sannsynlighe:tsteoretisk beregning forutsatt at det kan vises at metoden teoretisk sett er mer korrekt, og at den gir tilfredsstillende sikkerhe:t i typiske kjente tilfeller. Grensetilstand for progressivt brudd skal kontrolleres i følgende trinn: 1) Motstand mot unormal påvirkning. Det skal vises at konstruksjonen ikke får mer enn lokal skade når den utsettes for unormale påvirkninger. 2) Motstand i skadet tilstand. 112 Fastsatt av OD 29. oktober Etter lokal skade som eventuelt påvist under 1, eller nærmere definert lokal skade, skal konstruksjonen forsatt tåle definerte naturforhold uten omfattende brudd, fri avdrift, kantring eller synking. Oljedirektoratet kan tillate at kontroll av grensetilstand for progressivt brudd kan utelates dersom en samlet vurdering viser at et sammenbrudd ikke vil føre til: - fare for tap av menneskeliv - forurensning av betydning - vesentlig økonomisk tap Det kan tas hensyn til elastoplastisk oppførsel ved bestemmelse av lastvirkninger og kapasitet for bruddgrensetilstanden og grensetilstanden for progressivt brudd. Dette forutsetter at konstruksjonen har tilstrekkelig duktilitet slik at den aktuelle bruddmekanismen kan utvikles, og at det ikke oppstår store plastiske deformasjoner eller brudd på grunn av gjentatt flyting. Knekking eller andre ikkelineære ustabiliteter må tas hensyn til i beregningen. 2.5 Krengeprøve Oljedirektoratet kan kreve at beliggenhet av tyngdepunktet skal kontrolleres ved krengeprøve. Fritt flytende konstruksjoner ibruksfasen skal kontrolleres ved krengeprøve. 2.6 Valg av konstruksjonsmateriale, fabrikasjon og korrosjonsbeskyttelse Materiale som velges for de bærende konstruksjoner skal være egnet for den forutsatte bruk. Ved valg skal det blant annet tas hensyn til: - konsekvenser av eventuelle materialfeil - operasjonstemperatur for konstruksjonen - sveisbarhet - spenningsnivå - nedbryting/korrosjon - vedlikehold Kvaliteten av det benyttede materiale skal kunne verifiseres. Ved fabrikasjon aven konstruksjonsdel skal krav til prøving og kontroll bestemmes på grunnlag av delenes betydning for konstruksjonens totale sikkerhet. En konstruksjon skal beskyttes mot korrosjon på hensiktsmessig måte. Naturforholdene med hensyn til korrosjon skal kartlegges.. Dersom forholdene er vesentlig forskjellig fra tidligere område med driftserfaring, skal feitmålinger utføres. Viktige deler av stålkonstruksjoner, som er vanskelig tilgjengelig for inspeksjon og reparasjon, skal normalt instrumenteres for korrosj ons overvåking. 2.7 Kontroll ibruksfasen Rettighetshaver skal forvisse seg om at alle RegeIverksamling for petroleumsvirksomheten 1990

8 Forskrift for bærende konstruksjoner. 113 Fastsatt av OD 29. oktober the fatigue limit states, which are defined in relation to the danger øf failure due the effect of cyclic loading - the ultimate limit states, which afe defined in relation to the danger of failure, large inelastic displacements, strains which can be compared with fauure, free drifting, capsizing or sin king - limit states for progressive collapse, which are defined in relation tø the danger of failure, free drifting, capsizing or sinking of the structure when subjected to abnormalload effects Control of limit states The purpose of the analyses or test on which the design is to be based, is to keep the prohability of reaching a limit state below a certain value. This regulation is based on adequate safety being demonstrated by verifying that design load effects satisfy the given resistance criteria for the defined limit states. Designload is based on characteristic loads multiplied by load coefficients. Design resistances are derived by dividing the characteristic resistances by material coefficients. Design against failure due to fatigue of steel, aluminium and concrete is 1to be based either on S-N-curves or fracture mechanics analyses of crack propagation Design load effects and resistalllces may be calculated byusing deterministi:c computational models. Normal uncertainties in the computational models are exp'ected to be taken care ofby the partial coefficients. In the case of particularlyuncertain computational mo dels, reasonably conse:rvativemodels shall be selected Jf geometric deviations have a particularly adverse effect on the safety, the parameters shall be applied in the calculation together with their most unfavourable tolerance limits The design may be based on a more complete probabilistic analysis, provided the method can be demonstrated toi be theoretically more correct, and that it provides adequate safety in typical well known cases Limit state for progressive collaps is to be checked according to the follolwing steps: 1) Resistance against abnormal effects. It is to be demonstrated that the structure experiences purely 10cal damage, when exposed to abnormall effects. 2) Resistance in damaged condition After local damage as defined in section 1), or after a defined local damage, the structure shall still resist defined environmental conditions without extensive failure, free drifting, capsizing or sinking. The Norwegian Petroleum Directorate may permit a control of the limit state for progressive collapse to be disregarded provided a comprehensive assessment demonstrate that collapse will not cause: - danger of loss of human lives - significant pollution - considerable economic losses When determining load effects and capacity for the ultimate limit state and the limit state for progressive collapse, elastoplastic behaviour may be considered. However, in that case the structure must have sufficient ductility to develope the fracture mechanism in question, and large plastic deformations or fractures due to repeated yielding must mot occur. Buckling or other non-linear instabilities must be considered in the calculation. IncIining test The Norwegian Petroleum Directorate may demand that the location of the point of gravity is to be verified by inclining tests. Freely floating structures are to be checked by inclining tests during the operation phase. 2.6 Selection of structural materials, fabrication and corrosion protection Materials selected for primary structures must be suitable for their intended application. In the selection, regard is to be paid to, inter aha: - consequences of faults in the materials - in-service temperature of the structure - weldability - stress level - detrimentation/corrosion - maintanance The quality of the material used has to be verified. Requirements to testing and control are to be determined during fabrication of a structural component, based on the importance of the component with respect to the total safety of the structure. The corrosion protection of a structure is to be suitable. The environmental conditions with regard to corrosion are to be mapped. Jf the conditions are significantly different from previous areas with operational experience, field measurements are to be performed. Important parts of a steel structure, with difficult access for inspection and repair, shall normally be instrumented for corrosion monitoring. 2.7 Control during the in-service phase The Licensee is to ensure that all relevant Regdyerksamling for petroleumsvirksomheten 1990

9 Forskrift for bærende konstruksjoner. relevante forhold for framtidig driftsinspeksjon blir vurdert. For hver innretning skc3ll de forutsetninger som er lagt til grunn for og resultatene av prosjekterings-, fabrikasjons- og installeringsarbeidet presenteæs i et sammendrag (DFI-resyme), som skal danne grunnlaget for art og omfang av framtidige driftsinspeksjoner og vedlikeholdsarbeider Ved bruksendring, ombygging, skade eller nedbrytning av konstruksjonen skal det iverksettes operative eller konstruktive tiltak for å oppnå et akseptabelt sikkerhetsnivå. 2.8 Instrumentering. Dersom laster, lastvirkninger eller nedbrytning har stor usikkerhet eller ikke kan fastsettes ved rimelig nøyaktighet, eller hvis. Oljedirektoratet ut fra spesielle vurderinger finner det nødvendig, skal innretningen utstyres med instrumenter for verifisering av lastene, lastvirkniltlgene eller nedbryting. 3 LASTER 3.1 Klassifisering av laster Laster klassifiseres som: - permanente laster. - variable funksjonslaster - naturlaster - deformasjonslaster - ulykkeslaster De ulike lastene forutsettes også å omfatte de tilhørende reaksjonskreftene. 3.2 Permanente laster Permanente laster er laster som ikke vil bli fjernet i det aktuelle tidsrom, blant annet: - tyngde av konstruksjonen - tyngde av permanent ballast og utstyr som ikke vil bli fjemet - ytre hydrostatisk trykk fra sjøvann opp til middelvannstand 3.3 Variable funksjonslaster Variable funksjonslaster,er laster knyttet til normal bruk av konstruksjonen, blant annet laster fra: - personer - helikoptre - kraner - lagrede væsker og gods - moduler og konstruksjonsdeler som kan fjernes - båtstøt, fendring og fortøyning - tyngde av gass og væske i prosessanlegg - variabel ballast - laster knyttet til installerings- og boreoperasjoner 3.4 Naturlaster Naturlaster er laster som skyldes naturforhold, blant annet: 114 Fastsatt av OD 29. oktober bølger - strøm - tidevann - vind - is - snø - jordskjelv Det skal tas hensyn til økte dimensjoner og økt tyngde på grunn av is, snø og begroing. De parametre som beskriver naturforholdene skal baseres på observasjoner på eller i nærheten av det aktuelle sted, og på generelt kjennskap til naturforholdene i området. Dersom en mer nøyaktig metode ikke benyttes, skal ugunstigste vind-, strøm- og bølgelaster antas å opptre i samme storm. Innenfor stormen kan maksimal vind og bølger antas å være ukorrelert. 3.5 Deformasjonslaster Deformasjonslaster er laster somer knyttet til påførte deformasjoner, også når de skyldes konstruksjonens funksjon eller de omgivende naturforhold blant annet: - forspenning - svinn i betong - temperatur 3.6 ljlykkeslaster Ved ulykkeslast forstås lastsom konstruksjonen kan bli utsatt for i forbindelse med uriktig operasjon eller teknisk svikt slik som: - eksplosjon - brann - kollisjon med skip eller annen innretning - endring av forutsatt trykkforskjell - utilsiktet fylling av flytelegeme - utilsiktet fordeling av ballast eller andre laster Ved fastsettelse av ulykkeslaster skal hensyn tas til faktorer som influerer på disse, slik som personellkvc3llifikasjoner, operasjonsp~osedyrer, innretningenes arrangement, utstyr, sikringssystemer og opplegg for kontroll Karakteristiske laster Verdien av de karakteristiske lastene skal gjøres avhengig av om de opptrer: - i midlertidige faser (fabrikasjon, installering, spesielle kortvarige operasjoner, fjerning osv) - under normal bruk - under unormal påvirkning (av ulykkeslaster eller unormale naturlaster) - i skadet tilstand I praksis kan det være nødvendig å se bort fra de mest usannsynlige påvirkninger. Sannsynligheten for unormale påvirkninger som en ser bort fra i analysen, bør likevel ikke etter beste skjønn overstige 10-4 pr år.

10 Forskrift for bærende konstruksjoner. 115 Fastsatt av OD 29. oktober conditions for future in-service inspection are considered. The conditions on which the design, fabrication and installation work are based and the results of the work, shall be Presente din a summary (DFI) for each faciliity. The summary is to be the basis for future inservice inspections and maintenance In case of change of service, modification, damage or detrimentation of the structure, operational or constructive measures are to be taken to achieve an acceptabl1e level of safety. 2.8 Instrumentation Jf loads, load effects ordetrimental effects involve great uncertainties or cannot be detefjnined with reasonable accuracy, orif the Norwegian Petroleum Directorate due to special considerations deem nece:ssary, the facility shall be instrumented to verify the loads, load effects or detrimental effects WADS Classijication of loads Loads are classified as: - permanent loads - variable functionalloads - environmentalloads - deformation loads - accidentalloads The different loads are to include the inherent reaction forces. 3.2 Permanent loads Permanent loads are 10ads whkh will not be removed during the period c:onsidered, inter aha: - weight of the structure - weight of permanent ballast and equipment which will not be removed - external hydrostatic pressurle from seawater up to mean water leve:! 3.3 VariableflJnctionalloads Variable functionalloads are loads in connection with normal operation of the structure like for example loads from: - persons - helicopters - cranes - stored liquids and goods - temporary modules and removable parts of the structure - vessel impacts, fendering and mooring - weight of gas and liquid in the proeess plant - variable ballast - loads associated with inst:allation and drilling operations 3.4 Environmentalloads Environmental loads are loads caused by environmental conditions lik~; inter alia: waves - current -tide -wind - ice -snow - earthquake Consideration is to be p~d to increased dimensions and weight caused by ice, snow and marine growth. The parameters describing the environmental conditions are to be based on observations on, or in vicinity of the actuallocation and on general knowledge about the environmental conditions in the area. Jf a more accurate method is not used, the most unfavourable wind, current and wave forces are to be assumed occurring during the same storm. Within the storm the maximum wind and waves may be assumed non-conelated. Deformation loads Deformation loads are loads in connection with deformations brougth upon the structure, also when they are caused by the function of the structure or the surrounding environmental conditions like, inter aha: - prestressing - shrinkage in concrete - temperature Accidentalloads Accidentalloads means loads to which the structure may be exposed in connection with improper operation or technical failure like: - explosion - fire - collision with vessels or other objects - change of intended pressure difference - unintended flooding of buoyancy tank - unintended distribution of ballast or other loads In the determination of accidental loads, consideration is to be paid to the factors influencing these loads, such as personnei qualifications, operational procedures, lay-out of the facility, equipment, safety systems and control arrangements. Characteristic loads The level of the characteristic loads are to be dependent on whether they occur: - during temporary phases (fabrication, installation, special short operations, removal etc) - during normal operation - during an abnormal effect (accidental loads or abnormal environmental loads) - in damaged condition It may be necessary in practice to disregard the most unlikely effects. The probability of occurrence of abnormal effects disregarded in the analysis should, however, not at Regdverksamling for petroleumsvirksomheten 1990 /

11 Forskrift for bærende konstruksjoner. 116 Fastsatt av OD 29. oktober Dette tallet er ment som et siktemål for en størrelsesorden. Det vil sjelden foreligge datagrunnlag for en detaljert beregning av denne sannsynligheten Følgende definsjoner skal brukes: Forventet verdi - forventet verdi for det aktuelle tidsrommet Spesifisert verdi Verdi avhengig av brukskrav Verdi avhengig av forholdsregler Forventet ekstremverdi Forventet lasthistorie - største eller minste verdi, som ikke skal over- eller underskrides i det aktuelle tidsrommet - karakteristisk verdi som skal ses i sammenheng med de brukskrav som stilles - karakteristisk verdi som velges avhengig av de forholdsregler som treffes slik at forskriftens sikkerhetsnivå oppnås - største eller minste forventede (eller spesifiserte) verdi for det aktuelle tidsrommet - forventet antall lastvekslinger på hvert lastnivå i løpet av forutsatt levetid Rettighetshaveren skal iv(!rksette de nødvendige tiltak for å sikre at permanente laster, variable funksjonslaster og deformasjonslaster holdes innenfor de forutsatte verdier. DIMENSJONERENDE LASTVIRKNINGER Bestemmelse av lastvirkning Lastvirkninger skal bestemmes ved bruk av anerkjente metoder som ilar hensyn til lastenes variasjon i tid og rom, konstruksjonens lastvirkning, aktuelle natur- og grunnforhold, og den grensetilstand som skal kontrolleres. Forenkllede metoder kan brukes hvis det er tilstrekkelig dokumentert at de gir sikre resultater. Når ikke-lineære effekter kan ha betydning på grunn av last eller responskarakteristikk, skal disse effektene Vurderes. Det er spesielt nødvendig å vurdere ikkc!-lineær oppførsel ved kontroll av grensetilsumd fot progressivt brudd Hydro- og aerodynamisk respons skal bestemmes ved bruk av metoder som gir best mulige beskrivelse av vannets (luftens) kinematikk, de hydrodynamiske koeffisienter og samvirke mellom væske, konstruksjon og jord. Det skal tas hensyn til marin begroing, is og forholdet mellom bølgelengde og dimensjonene av konstruksjonsdelene. Forenklede deterministiske analyser, basert på vanlig brukte hydrodynamiske koeffisienter, kan brukes for konstruksjoner, vanndyp, naturforhold osv hvor omfattende erfaring viser at metoden er anvendbar Seismisk responsanalyse skal baseres på karakteristisk eksitasjon beskrevet av et respons spektrum eller relevante tidshistorier. En kombinasjon av disse kan anvendes hvis denne gir et riktigere resultat. Virkninger av endringer i eksitasjonen ved forplantning gjennom jorda, og ved samvirke mellom jord og konstruksjon, skal vurderes Karakteristiske lastvirkninger kan bestemmes ved modellforsøk, på grunnlag av observert oppførsel av eksisterende konstruksjoner eller ved kombinasjon av slike forsøk og beregninger. Forutsetningen for dette er at den konstru)csjon, konstruksjonsdetalj eller modell som er undersøkt har tilstrekkelig likhet med det tilfellet som ~kal vurderes, og det er foretatt prøving eller utført observasjoner som gir anledning til en pålitelig tolking Dersom laster, lastvirkningerellernedbrytning har stor usikkerhet eller ikke kan fastsettes med rimelig nøyaktighet, eller hvis Oljedirektoratet ut fra spesielle vurderinger finner det nødvendig, skal det utføres modellforsøk eller feltmålinger. 4.2 Lastkoeffisienter Dimensjonerende lastvirkning skal bestemmes aven karakteristisk last multiplisert med eillastkoeffisient. Ved fastsettelse av lastkoeffisientene er det tatt hensyn til: - mulighet for at lastene kan avvike fra de karakteristiske laster - redusert sannsynlighet for at forskjellige laster som bidrar til den lastvirkning som betraktes, vil oppnå sin karakteristiskeverdi samtidig - mulig unøyaktig beregning av lastvirkninger, i den utstrekning slike unøyaktigheter kan antas å være uavhengige av konstruksjonsmaterialet Ved kontroll av bruksgrensetilstanden skal lastkoeffisienten settes lik 1,0 for alle laster. RegelverksamIing for petroleumsvirksomheten 1990

12 Forskrift for bærende konstruksjoner. the best estimate exeed 10-4 per year. This figure is meant to be the target for the order of magnitude. A data base for a detailed calculation of the probability whl seldom be available The following definitions shall be used: Expectedvalue - expectedvalueforthe period considered Specified;Value Value dependent on operational requirements Value dependent on measures taken - largest og smallest value. Thc~ largest value is not to be exceeded. The smallest value is the lowest acceptable value - characteristic value which is tlo be considered in connection with the operational requirements stated - characteristic value which is selected dependent on the measures taken such that the safety level of the regulation is obtained Expected extreme- largest or smallest value expected (or specified) value for the period considered 117 Fastsatt av OD 29. oktober Hydro and aerodynamie response is to be determined by means of methods giving the best possible description of the kinematics of the water (air), the hydrodynamic coefficients and interaction between liquid, structure and soh. Consideration is to be paid to marine growth, ice and the relationship between the wave length and the dimensions of the structural elements. Simplified deterministic analyses based on commonly used hydrodynamie coefficients may be used for structures, water depths, environmental conditions etc, where considerable experience demonstrates the applicability of the method Seismic response analysis is to be based on characteristic excitation described by a response spectrum or relevant time histories. A combination of these may be used if the combination gives a more correct result. The effects of changes in excitation by propagation through the soil, and by interaction between soil and structure, shall be considered Characteristic load effects may be determined, by model tests, based on observed performanee of existing structures or by a combination of such tests and calculations. The condition is that the structure, structurai detail or model examined, is sufficiently similar to the case considered, and tests or observations have been carried out,verifying areliable interpretation Expected load history - expected number of load variations of each load level during the predicted life span The Licensee shall ensure that permanent loads, variable functionalloads and deformation loads are kept within the stipulated values. DESIGN WAD EFFECTS Determination of load effect Load effects shall be determined by means of recognized methods. Such methods are to take into account the variation of the loads in time and space, the response of the structure and actual environmemtal and soil conditions, and the limit state to be verified. SiI!}plified methods may be alpplied if it is sufficiently documented that they provide conservative results. In cases where non-linear effects may be of importance due to load or response characteristics, such effects shall bc! considered. Consideration of non-linear behaviour will in particular be necessary when checking the limit state for progressive collapse Model tests or in-field measurements shall be carried out, ifloads, load effects or detrimental effects involve great uncertainty, or cannot be determined with reasonable accuracy, or if the Norwegian Petroleum Directorate due to special considerations deem such tests necessary. 4.2 Load coefficients The design load effect is determined by a characteristic load multiplied by a load coefficient. The following have been considered when determining the load coefficients: - possibility of deviation from the characteristic loads - reduced probability that various loads contributing to the load effect considered, will simultaneously reach their charaeteristie value - possible inaccurate assessment of load effects, such inaccuracies may be assumed to be independent of the structural material When checking the serviceability limit state the load coefficient is to be 1.0 for all loads. Regdverksamling for petroleumsvirksomheten 1990

13 Forskrift for bærende konstruksjoner Ved kontroll av utmattingsgrensetilstanden skallastkoeffisiennm settes lik 1,0 for alle laster Bruddgrensetilstanden skal kontroheres for to lastkombinasjone:r, a og b, med lastkoeffisienter etter tabell 4.1. TABELL 4.1 Lastkoeffisienter for bruddgrensetilstanden: Last kombinasjoner P L p - L - E - D - a 1,3 1,3 b 1,0 1,0 permanente laster variable funksjonslaster naturlaster deformasjonslaster E D 0,7 1,0 1,3 1,0 For fullstendige definisjoner, se kapittel 3. Lastene skal kombineres på den mest ufordelaktige måten, forutsatt at kombinasjonen er mulig av fysikalskle grunner og tillatt ifølge lastspesifikasjonene. For permanente laster skallastkoeffisient 1,0 i lastkombinasjon a brukes der det er mest ugunstig. For tyngde av jord brukes en lastkoeffisient på 1,0. Hvor lasten er et resultat av store motvir- 118 Fastsatt av OD 29. oktober kende og uavhengige hydrostatiske trykk, skallastkoeffisienten legges på trykkdifferansen. Trykkdifferansen skal likevel minst regnes lik en tidel av største trykk, unntatt når trykket er utbalansert ved direkte strømningskommunikasjon. Lastkoeffisientene for permanente laster og variable funksjonslaster i tabell 4.1 kan reduseres til 1,2 forutsatt at laster og lastvirkninger kan beregnes med stor nøyaktighet. Dersom innretningen er ubemannet under storm, kan Oljedirektoratet tillate at lastkoeffisienten for bølge-, strøm- og vindlaster reduseres til 1,15 i lasttilfelle b, etter en samlet vurdering av om sammenbrudd vil: - føre til fare for tap av menneskeliv - føre til forurensing av betydning - ha vesentlige økonomiske konsekvenser Ved kontroll av grensetilstanden for progressivt brudd skallastkoeffisienten settes lik 1,0 for alle laster. 4.3 Lastkombinasjoner En nærmere beskrivelse av hvordan laster med forskjellige verdier skal kombineres er gitt i tabell 4.2. Når natur- og ulykkeslaster virker samtidig, gjelder de angitte sannsynligheter for kombinasjonen av disse. Tabell 4.2. Karakteristiske laster og lastkombinasjoner MIDLERTIDIGE FASER NORMAL BRUK GrensetiJstanrlene for GrensetiIstandene for Bruksgrense Utmauings Bruddgrense progressivt brudd Bruksgrense Utrnattings Bruddgrense progressivt brudd tilstand grense tilstand tilstand grense tilstand ' tilstand Unormal Skadet ti1stand Unormal Skadet påvirkning tilstand påvirkning tilstand Permanente laster FORVENTET VERDI Variable funksjons- I{lSter SPESIFISERT VERDI Årlig sann- Årlig sann- Årlig sann- Verdi Forventet Verdi avhengig Verdi Forventet synlighet synlighet synlighet Naturlaster avhengig lasthistorie av forholdsregler avhengig lasthistorie forover- for over~ for over~ av av brukskrav skrideise skrideise skrideise brukskrav = 10-2 = 10-4 = 10-2 Deformasjons laster FORVENTET EKSTREMVERDI Verdi Årlig sannavhengig synlighet Anvendes Ulykkeslaster Anvendes ikke av forholds- Anvendes ikke for over- ikke regler skrideise = 10-4

14 Forskrift for bærende konstruksjoner When checkirtg the fatigue limit state the load coefficient is to be 1.0 for allloads The ultimate state is to be checked for two load combinations, a and b, with load coefficients according to table 4U. TABLE 4.1 Load coefficients for the ultimate limit state: Load combinations P L P - L - E - D - a b permanent loads variable functionalloads environmentalloads deformation loads E D For complete definitions see chapter 3. The loads are to be combined in the most unfavourable way, provided the combination is physically feasable and is permitted according to the load specifications. For permanent loads a load coefficient of 1.0 in load combination a, is to be used where most unfavourable.. For the weight of soil a load coefficient of 1.0 is to be used. Where the load is a result of large counteracting and independent hydrostatic pres- 119 Fastsatt av OD 29. oktober sures, the load coefficient is to be applied to the difference in pressure. The difference in pressure is still to be taken as at least one tenth of the" highest pressure, except when the pressure is completely ballanced by direct flow communication. The load coefficients for permanent loads and variable functional loads in table 4.1 may be reduced to 1.2 provided loads and load effects can be calculated with high accuracy. If the facility is unirianned during storm conditions, the Norwegian Petroleum Directorate may allow the load coefficient for wave, current and wind loads to be reduced to 1.15 in load combination b, after a total evaluation of whether or not collapse may: - cause danger or loss of human lives - cause significant pollution - involve considerable economic consequences When checking the limit state for progressive collapse, the load coefficient is to be 1.0 for allloads. 4.3" Load combinations A more detaileddescription ofhow loads of different values shall be. combined is given in table 4.2. When environmental and accidentalloads are acting together, the given probabilities are valid for the combination ofthese. Table 4.2 Characteristic loads and lo ad combination TEMPORARY PHASES NORMAL OPERATIONS Limit state of Limit state of Serviceability Fatigue Ultimate Progressive collapse Serviceability Fatigue Ultimate Progressive collapse limit limit limit limit limit limit "state state state Abnormal Damaged state state state Abnormal Damaged efreet condition efreet condition Permanent loads EXPECTED VALUE i' Variable functional loads SPECIFIED VALUE Annual Annual Annual Dependent on Expected Value dependent on Dependent on Ejtpected probability of probability of probability of Environmental operational ' load measures taken operational 10ad exceedance exceedance exceedance loads requir~ments history requirement5 history = 10-2 = 10-4 = 102 Deformation loads EXPECTED EXTREME VALUE Annual Aecidental Dependent on probability of Not loads Not applicable Operational Not applicable exceedance applicable requirements = 10-4