Kapasitet av rørknutepunkt

Knutepunkt i fagverksplattformer

Knutepunktstyper

Knutepunktenes oppgave q Overføre aksialkrefter fra et avstivningsrør til et annet. q Dette utføres ved et komplisert samvirke mellom skallbøyning, membranspenninger og skjærspenninger i hovedrøret (gurt-røret). q En skallanalyse vil ofte gi lokale spenninger ved sveisene ("hot spot"-spenninger) som overskrider flytespenningen selv under dimensjonerende belastninger. q Normalt ikke så kritisk, fordi flytningen etter en tid vil opphøre på grunn av lokal, elastisk omlagring ("shake down").

Kapasitet av knutepunkt q Tradisjonelt basert på eksperimentelle data. Relativt store usikkerheter. q Alternativt, ikke-lineær analyse med elementmetoden når regelverk ikke dekker

Romlige knutepunkt q Fleste knutepunkt vil være romlige ("multiplanar joints") q Regelverk basert på data for plane knutepunkt. q Ser primært på det plan hvor kraftoverføringen finner sted for det gitte lasttilfellet N q Neglisjerer virkningen av grenrør som går i andre plan. q Dette er normalt konservativt da grenrør i andre retninger som oftest har en positiv effekt på maksimal kapasitet

Klassifisering av knutepunkt Knutpunktene klassifiseres etter virkemåte, dvs. hvordan kreftene overføres

Bruddformer T-knutepunkt q Trykk gir konsentrerte krumninger i hovedrøret, samt store trykkspenninger i ringretningen. Brudd ved plastisk flyt, eventuelt i kombinasjon med lokal buling i hovedrøret. q Strekk gir gradvis økende deformasjoner p.g.a. flytning i hovedrøret rundt avstivningsrøret. Tverrsnittsform endres (ovaliseres) inntil første sprekk oppstår. Grenrøret fortsetter vanligvis å oppta last ved stabil duktil sprekkvekst (inntil fullstendig utrivning inntreffer. q Ved svært tykke hovedrør kan lamellær utrivning også finne sted.

Sviktform for romlig knutepunkt utsatt for bøyning i papirplanet (IPB)

Sviktformer for plant knutepunkt utsatt for bøyning i planet og bøyning ut av planet

Typisk kraft-deformasjonsforløp for T- og X-knutepunkt q Trykk mer kritisk enn strekk q T-knutepunkt har større kapasitet enn X-knutepunkt. q Maksimal kapasitet i strekk fulgt av utrivning q Betydelig etterkritisk kapasitet i trykk

Kapasitet for T- og X-knutepunkt Mulige kriterier q Første sprekk q Maksimal tillatt deformasjon q Maksimal kapasitet

Kapasitet av knutepunkt q Tradisjonelt basert på eksperimentelle data. Relativt store usikkerheter. q Alternativt, ikke-lineær analyse med elementmetoden når regelverk ikke dekker

Geometriske definisjoner for bestemmelse av kapasitet

Tubular joint capacity expressions, validity range 18

Kapasitet av enkle knutepunkt P uj = σ yt 2 sinθ Q uq f M uj = σ yt 2 d sinθ Q uq f Q β = β (1 0.3 0.833β ) 1.0 β > β 0.6 0.6 Factor Q u Knutepunktstyper Grenrørets belastning Aksiell strekk Aksiell trykk 0.5 0.5 K ( 1.9 + 19β ) Q β QgQ yy ( 1.9 19β ) Qβ QgQyy Y X Tabell 0.5 30 β (.9 19β ) Q 23β for β 0.9 21+ ( β - 0.9)( 17γ 220) for β > 0.9 Bøyning i planet 4.5β γ 0. 5 + 4.5β γ 0. 5 1 + β (.8 14β ) Qβ 2 + 0. 5 4.5β γ Bøyning ut av planet 3.2γ 3.2γ 3.2γ 2 0.5β 2 0.5β 2 0.5β

Kapasitet av knutepunkt Gap- og vinkelfaktor > + = 90 4 for 200 4 110 90 4 for 1.0 c t t c c t Q yy θ θ θ θ θ θ + = 2.0, 0.65 0.13 2.0, ) ) ( (1.9 1.0, 0.5 0.5 T g T g D g max Q g φγ

Kapasitet av knutepunkt Reduksjonsfaktor når hovedrøret er belastet Q f = 1.0 λca 2 2 2 ( σ ax ) 2 σ + IPB σ OPB 1 2 σ 1.62σ 2 y y A= C + C C 1 og C 2 avhenger av knutepunktstype og belastninger l avhengig av om knutepunktet utsatt for aksialkraft, IPB eller OPB

Dimensjoneringsformel for kombinerte belastninger P P d uj M d 2 M d + ( ) IPB + ( ) OPB M M uj uj 1

Kon struktiv utforming av enkle knutepunkt Enkle knutepunkt mest brukt i jackets

Knutepunkt med overlapp Skallspenningene reduseres ved at deler av aksialkraften overføres direkte fra et avstivningsrør til et annet uten å gå veien om hovedrøret.

Overfylte knutepunkt

Modellering/analyse faktorer av betydning q Knutepunktseksentrisiteter, q Lokal fleksibilitet av hovedrøret i knutepunktet q Reell lengde av avstivningsrør er mindre enn avstanden mellom skjæringspunktene for systemlinjene for de to endene. q Økt tykkelse av hovedrøret i knutepunktsonen.

Modellering/analyse q Regelverk setter krav til når eksentrisiteter må inkluderes, q Lokale knutepunktsfleksibilitet ofte neglisjert q Lokal fleksibilitet kan ha innflytelse, særlig med hensyn til momentopptak i avstivningsrørene. q Ved normale jacket-dimensjoner kan man ofte med rimelig nøyaktighet anta at elementlengden går fra et systemknutepunkt til et annet.

Grouted tubular joints q Fully grouted chord q Fully grouted joints does not fail in compression q Double skin q Grout in annulus between chord and internal member q Calculated using equations for simple joints with equivalent T 28

Grouted tubular joints according to ISO/CD 19902 P uj M uj 2 σ yt = QuQ sinθ 2 σ yt = 0.8dQ sinθ f u Q f Double skin joints use: but chord action factor with T 29