NO166960B

NO166960B - LOAD LIMITING DEVICE.

Info

Publication number: NO166960B
Application number: NO885276A
Authority: NO
Inventors: Torstein Kvam
Original assignee: Norwegian Contractors
Priority date: 1988-11-25
Filing date: 1988-11-25
Publication date: 1991-06-10
Also published as: NO885276D0; NO885276L; NO166960C

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt plastisk deformerbare lastfordelende innretninger som med enkel tilpasning er i stand til å ta opp forekommende deformasjoner og hindre uønskede deformasjoner ved overføring av store laster med forskjellige opplagringsbetingelser fra en hvilende stilling til en annen hvilende stilling. The present invention generally relates to plastically deformable load distributing devices which, with simple adaptation, are able to take up occurring deformations and prevent unwanted deformations when transferring large loads with different storage conditions from a resting position to another resting position.

Innretningen innbefatter elementer som er særlig, men ikke utelukkende, egnet for bruk i forbindelse med bygging av store fralands plattformkonstruksjoner for utvinning av hydro-karboner, for eksempel store betongplattformer. Slike store konstruksjoner bygges gjerne i to deler, nemlig en dekkskon-struksjon og en støttekonstruksjon eller basiskonstruksjon beregnet på å understøtte dekkskonstruksjonen over havflaten. The facility includes elements that are particularly, but not exclusively, suitable for use in connection with the construction of large offshore platform structures for the extraction of hydrocarbons, for example large concrete platforms. Such large structures are usually built in two parts, namely a deck structure and a support structure or base structure designed to support the deck structure above the sea level.

De plastisk deformerbare lastfordelende innretninger The plastically deformable load distributing devices

ifølge foreliggende oppfinnelse kan med fordel benyttes ved avløfting og transport av dekkskonstruksjonen fra byggestedet til basiskonstruksjonen. Denne transport utføres gjerne ved hjelp av lektere med påmonterte støtter, hvor lekterne bringes inn under dekkskonstruksjonen for å løfte den av nevnte under-støttelse der denne er bygget på midlertidige søyler eller lignende. I så fall anbringes de plastisk deformerbare innretningene på toppen av lekternes støtter. according to the present invention can be advantageously used when lifting and transporting the deck structure from the building site to the base structure. This transport is often carried out using barges with attached supports, where the barges are brought under the deck structure to lift it off said support where this is built on temporary columns or the like. In that case, the plastically deformable devices are placed on top of the barge's supports.

Videre kan løsningen ifølge foreliggende oppfinnelse benyttes som lastdistribuerende innretninger for jevn fordeling av lasten ved påmontering av dekkskonstruksjonen. Furthermore, the solution according to the present invention can be used as load distributing devices for even distribution of the load when mounting the deck structure.

Som illustrerende for teknikkens stilling kan vises til søkernes norske patentsøknad nr. 88 2016 som likeledes viser en løsning for oppnåelse av fordelt, lastbegrensende overføring av laster fra en konstruksjonsdel eller gjenstand til en annen, særlig til bruk i forbindelse med sammenstilling av tunge konstrukjonsdeler, hvor en første konstruksjonsdel bringes til å hvile på en andre konstruksjonsdel, og hvor det er viktig å forhindre at overføringen skjer konsentrert på ett eller bare på noen få av opplagringspunktene. Det karakteristiske ved oppfinnelsen beskrevet i søkernes norske patentsøknad nr. 88 2016 består i at hver lastoverføringsihnretning innbefatter et stempelelement som er omgitt av et lastoverførende plastisk deformerbart sylinderelement hvis ene ende er forankret til et endeparti av stemplet og hvis andre ende via-et bæreelement, såsom en krage, er forankret til det ene konstruksjonselementet, idet det andre konstruksjonselementet ligger an mot den motsatte frie enden av stemplet. As an illustration of the state of the art, reference can be made to the applicants' Norwegian patent application no. 88 2016, which likewise shows a solution for achieving distributed, load-limiting transfer of loads from one structural part or object to another, particularly for use in connection with the assembly of heavy structural parts, where a first construction part is brought to rest on a second construction part, and where it is important to prevent the transfer from being concentrated on one or only a few of the storage points. The characteristic feature of the invention described in the applicants' Norwegian patent application no. 88 2016 is that each load transfer device includes a piston element which is surrounded by a load-transferring plastically deformable cylinder element, one end of which is anchored to an end part of the piston and the other end of which via a support element, such as a collar, is anchored to one structural element, the other structural element abutting the opposite free end of the piston.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe plastisk deformerbare lastfordelende innretninger for særlig store laster, og hvor de ønskede last/deformasjonsegenskaper kan etableres selektivt for alle lastoverføringsområder. Deformasjonen av de plastisk deformerbare lastfordelende innretningene kan styres etter et på forhånd fastlagt belastnings/deformasjonsbilde. Videre er hensikten med den foreliggende oppfinnelse å eliminere eller i stor grad redusere ulempene og mangler ved tidligere benyttede løsninger. The purpose of the present invention is to provide plastically deformable load distributing devices for particularly large loads, and where the desired load/deformation properties can be established selectively for all load transfer areas. The deformation of the plastically deformable load distributing devices can be controlled according to a predetermined load/deformation pattern. Furthermore, the purpose of the present invention is to eliminate or to a large extent reduce the disadvantages and shortcomings of previously used solutions.

En innetning ifølge foreliggende oppfinnelse vil således ikke bryte sammen selv om designlasten overstiges vesentlig. A netting according to the present invention will thus not break down even if the design load is significantly exceeded.

Den plastisk deformerbare lastfordelende innretningen The plastically deformable load distributing device

ifølge oppfinnelsen er således av den art som innbefatter ett eller flere plastisk deformerbare elementer som er istand til å overføre storlaster fra en første bærende konstruksjonsdel til en andre bærende konstrukjonsdel, og foreliggende oppfinnelse karakteriseres ved at innretningen som plasseres mellom de to konstruksjonsdeler, består av et plastisk radielt deformerbart ringelement med en fortrinnsvis konisk innsideflate, hvilken innretning har anlegg mot en av konstruksjonsdelene, hvilken innretning innbefatter en konisk stålkile som av den andre konstruksjonsdelen presses inn i det plastisk deformerbare ringenelement. I bruk vil ringens hulldiameter øke når kilen belastes, idet ringelementet eller ringen vil deformeres plastisk som følge av strekk-krefter i tangentiell retning. Motkraften til belastningen vil bestå av friksjonskrefter som according to the invention is thus of the kind that includes one or more plastically deformable elements that are able to transfer large loads from a first load-bearing structural part to a second load-bearing structural part, and the present invention is characterized by the fact that the device that is placed between the two structural parts consists of a plastic radially deformable ring element with a preferably conical inner surface, which device abuts one of the structural parts, which device includes a conical steel wedge which is pressed into the plastically deformable ring element by the other structural part. In use, the ring's hole diameter will increase when the wedge is loaded, as the ring element or the ring will deform plastically as a result of tensile forces in the tangential direction. The counter force to the load will consist of frictional forces which

er avhengige av friksjonskoeffisienten mellom kile og ring, are dependent on the friction coefficient between wedge and ring,

samt en kilekraft som balanseres av den plastiske flytekarakte-ristikken i ringen. as well as a wedging force which is balanced by the plastic flow characteristic of the ring.

Last/deformasjonskarakteristikk vil avhenge av materialegenskaper i flytelegemet (ringen), som flytegrense og fastnings- . eksponent, ringtverrsnitt, kilevinkel, kilediameter og frik-sjonskoef f isient mellom ring og kile. The load/deformation characteristic will depend on the material properties of the floating body (ring), such as yield strength and fastening. exponent, ring cross-section, wedge angle, wedge diameter and friction coefficient between ring and wedge.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet ved en utførelsesform og tegninger, hvor: Fig. 1 viser en prinsippskisse av en plastisk deformerbar lastfordelende innretning og Fig. 2 viser en kurve som belyser sammenhengen mellom last og nedtrykking. The invention will be described in more detail by means of an embodiment and drawings, where: Fig. 1 shows a principle sketch of a plastically deformable load distributing device and Fig. 2 shows a curve that illustrates the connection between load and depression.

Fig. 3 viser en modifisert utgave av oppfinnelsen. Fig. 3 shows a modified version of the invention.

På fig. 1 er vist en konisk kile 1 som er plassert i en konisk utsparing i et deformerbart ringelement eller en ring 2. Ringen er plassert på et passende underlag 3 som kan være del av den lastmottakende konstruksjonsdel. Mellom den deformerbare ring 2 og underlaget 3 er plassert et glidesjikt 5, for eksempel av teflon. Den første konstruksjonsdel 8 (lasten) bringes til anlegg mot kilen 1, hvorved denne presses ned i den deformerbare ringen 2. In fig. 1 shows a conical wedge 1 which is placed in a conical recess in a deformable ring element or a ring 2. The ring is placed on a suitable base 3 which can be part of the load-receiving structural part. A sliding layer 5, for example made of Teflon, is placed between the deformable ring 2 and the substrate 3. The first structural part 8 (the load) is brought into contact with the wedge 1, whereby this is pressed down into the deformable ring 2.

Når kilen belastes vil den gli ned i ringen når flytegrensen for denne overskrides. Sammenhengen mellom last og nedtrykking er vist på fig. 2. Formen på kurven etter at flyting har inntrådt (punkt A) er blant annet bestemt av materialets deformasjonsherding. When the wedge is loaded, it will slide down into the ring when the yield point for this is exceeded. The relationship between load and compression is shown in fig. 2. The shape of the curve after flow has occurred (point A) is determined, among other things, by the material's deformation hardening.

Oppfinnelsen er vist med ringen 2 hvilende på den under-liggende konstruksjonsdel 3 og den øvre konstruksjonsdel 8 som skal bringes til sin nye hvilende stilling, er vist med anlegg mot kilen 1. Underlaget 3 bør fortrinnsvis være utformet med en åpning 4 for mottakelse av kilen 1. The invention is shown with the ring 2 resting on the underlying structural part 3 and the upper structural part 8, which is to be brought to its new resting position, is shown bearing against the wedge 1. The base 3 should preferably be designed with an opening 4 for receiving the wedge 1.

Det skal forståes at det også er innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse at kilen 1 og ringen 2 bytter plass. Den øvre konstruksjonsdelen 8 bør da vanligvis utformes med en åpning som svarer til åpningen 4 i underlaget 3. It should be understood that it is also within the scope of the present invention that the wedge 1 and the ring 2 change places. The upper construction part 8 should then usually be designed with an opening that corresponds to the opening 4 in the substrate 3.

Motkraften til belastningen er først og fremst en "kilekraft" som er avhengig av flytegrense og fastingsegenskaper i ringen, samt kilevinkelen. The counter force to the load is primarily a "wedge force" which depends on the yield strength and fastening properties of the ring, as well as the wedge angle.

En deformasjon innebærer også samtidig en glidning mellom kile og ring. Dermed må også en friksjonskraft overvinnes. A deformation also simultaneously involves a slippage between wedge and ring. Thus, a frictional force must also be overcome.

Ved at motkraften består av både en kilekraft og en friksjonskraft kan innretningen oppta store laster selv med relativt beskjedne dimensjoner på deformasjonslegemet. Innretningen kan følgelig bygges med moderate ytre dimensjoner. As the counter force consists of both a wedge force and a friction force, the device can absorb large loads even with relatively modest dimensions of the deformation body. The device can therefore be built with moderate external dimensions.

Formen på lastdeformasjonskurven i fig. 2 kan også The shape of the load deformation curve in fig. 2 can too

påvirkes ved å plassere et plastisk deformerbart materiale 6 i åpningen 4 under kilen som vist på fig. 3. Fra det punkt hvor kilen begynner å presse sammen materialet vil kurven i fig. 2is affected by placing a plastically deformable material 6 in the opening 4 under the wedge as shown in fig. 3. From the point where the wedge starts to compress the material, the curve in fig. 2

få et noe brattere forløp. have a somewhat steeper course.

Nedtrykkingen av kilen er ikke bare avhengig av deformasjonsgraden av ringen, men også av kilevinkelen. Gjennom valg av en liten kilevinkel vil en kunne oppnå stor nedtrykking ved relativt liten plastisk deformasjon i ringen. The depression of the wedge is not only dependent on the degree of deformation of the ring, but also on the angle of the wedge. By choosing a small wedge angle, it will be possible to achieve a large depression with relatively small plastic deformation in the ring.

Hos metalliske materialer forringes både duktilitet og slag-seighet ved økende deformasjonsgrad. Rent sikkerhets-messig vil det derfor være gunstig å arbeide med små deforma-sjonsgrader. Videre vil kvalitetskravene til deformasjonslegemet kunne være mindre stringente når deformasjonsgraden er moderat. With metallic materials, both ductility and impact toughness deteriorate with increasing degree of deformation. In terms of safety, it will therefore be beneficial to work with small degrees of deformation. Furthermore, the quality requirements for the deformation body could be less stringent when the degree of deformation is moderate.

Ved å variere både materialegenskaper og dimensjoner av ring samt kilevinkel er det mulig å kombinere stor deformasjon (nedtrykking av kile) med stor belastningskapasitet, noe som ofte ellers byr på problemer. By varying both the material properties and dimensions of the ring as well as the wedge angle, it is possible to combine large deformation (depression of the wedge) with a large load capacity, which often otherwise presents problems.

Et annet forhold som kan nevnes er at det ved slike innretninger er mulig å utnytte deler av last/deformasjonskurven. Med referanse til fig. 2 kan man for eksempel utnytte kurven Another factor that can be mentioned is that with such devices it is possible to utilize parts of the load/deformation curve. With reference to fig. 2, for example, the curve can be used

fra punkt B og oppover ved å deformere ringen på forhånd til punkt B. Ved belastning vil da deformasjonen starte fra punkt from point B upwards by deforming the ring in advance to point B. Under load, the deformation will then start from point

B. B.

Claims

1. Plastically deformable load-distributing device capable of taking up occurring deformations as well as preventing unwanted deformations when transferring large, heavy construction parts to a resting position from a first load-bearing construction part to a second load-bearing construction part, of the kind that includes one or more plastically deformable elements , characterized in that the device, which is placed between the two structural parts (3,8), consists of a plastic, radially deformable ring element (2) with a preferably conical inner surface and with contact against one of the structural parts, as well as a conical steel wedge (1) which is pressed by the second structural part into the plastically deformable ring element (2).

2. Plastically deformable load distributing device as specified in claim 1, characterized in that a sliding layer (5), for example made of Teflon, is placed between the ring element (2) and the substrate (3).

3. Plastically deformable load distributing device as specified in claims 1 and 2, characterized in that a plastically deformable block (6) is placed on one of the structural parts and in the path of travel of the wedge.

4. Plastically deformable load distributing device as stated in any one of the preceding claims, characterized in that the wedge (1) is mounted on the underside of the upper structural part (8) while the deformable ring element (2) is placed on top of the lower structural part (3).

5. Plastically deformable load distributing device as stated in any one of the preceding claims, characterized in that the construction part (3) which carries the deformable ring element (2) is designed with an opening (4) for receiving the wedge (1).