Samenvatting

Ons project komt voort uit een eerder project uitgevoerd binnen VIRO. Dit betreft een ontwerp voor een package. Met andere woorden een stalen hulpconstructie voor een installatie. In dit geval gaat het om een inert gas generator (IGG), dit is een systeem dat zuurstofrijk gas zuurstofarm maakt. Het package zal in de gebruiksfase op een Floating Production Storage and Offloading Facility (FPSO) komen te staan. Dit is een drijvend olieplatform waar de olie gewonnen, opgeslagen en verwerkt wordt. Op een dergelijk FPSO komen krachten voor die niet alledaags zijn. De belangrijkste hiervan is een explosie. Deze explosiebelasting is maatgevend voor de constructie.
Het oude ontwerp van VIRO was een ongestructureerd ontwerp. Doordat tijdens het project de uitgangspunten vaak gewijzigd zijn. Dit probleem vormde de inspiratie voor ons project. Onze hoofdvraag luidt dan ook:
‘Wat is een geoptimaliseerd ontwerp van de hoofddraagconstructie van een package voor een inert gas generator?’
Door voorafgaande aan het project de uitganspunten duidelijk vast te stellen en deze tussentijds niet te wijzigen, hebben wij getracht een verbeterde versie op het oude ontwerp te maken.

Om deze optimalisatie te realiseren is onder andere rekening gehouden met de explosiebelasting.. Een explosie is een kracht die dynamisch zal werken. In het oude project is deze belasting omgeschreven naar een statische last, waarbij een vergrotingsfactor werd toegepast. Aangezien het dynamisch rekenen mogelijk voordelig kan zijn is er in ons project aandacht besteed aan zowel de statische als dynamische aspecten. Dit wordt nader besproken in bijlage…

Voor een optimaal resultaat hebben wij beiden – onafhankelijk van elkaar- een aantal varianten voor de constructie opgesteld. Tijdens het ontwerpproces is rekening gehouden met een aantal variabelen, namelijk: kolomstructuur, stabiliteitsverband, liggerstructuur en de hoofdvorm. Het resultaat was een aantal plausibele varianten. Na een strenge selectie zijn de zes meest haalbare varianten uitgekozen en verder uitgewerkt. Deze varianten zijn vervolgens getoetst aan de hand van een keuzematrix, waarna twee varianten overbleven. Deze varianten zijn verder uitgewerkt en gemodelleerd in RFEM. Dit is een rekenpakket waarmee de constructie doorgerekend kan worden. Voor een uitgebreidere beschrijving van de variantenstudie wordt verwezen naar de bijlage V 06.Variantenstudie_01.

Voordat er gebruik is gemaakt van RFEM is besloten om een tweetal controles van het programma uit te voeren. Voor dynamica is een handberekening gemaakt van een simpel dynamicaschema. Voor de stabiliteitsverbanden is een handberekening gemaakt van een portaal met stabiliteitsverband. Deze zijn vervolgens gemodelleerd in RFEM en met elkaar vergeleken. Deze waarden bleken overeen te komen. Hieruit kan geconcludeerd worden dat de invoer in RFEM goed is. De hier beschreven controles zijn terug te lezen in bijlage V 06.Variantenstudie_01 en VI 08.Berekeningsrapportage_01.

De twee uitgekozen varianten zijn vervolgens gemodelleerd in RFEM. Deze zijn berekend volgens de EC3 en het dynamisch model. Bij het berekenen van de constructie is ervoor gekozen om alle liggers en kolommen individueel te laten voldoen aan de Eurocode. Dit betekent dat elke kolom en ligger bestand is tegen een eventuele explosie. Op deze manier is er voldoende zekerheid dat de constructie niet zal falen bij een explosie. Een explosie is namelijk een onzekere belasting, de omvang kan niet van tevoren worden ingeschat. Daarom is een aanname gedaan qua kracht en tijdspad; rekening houdend met een voldoende grote veiligheidsmarge.

Uit het onderzoek volgde dat de constructie van een dynamisch model lichter geconstrueerd kan worden dan van een statisch model. Als aanbeveling kan dan ook gesteld worden dat dynamisch rekenen een essentieel voordeel oplevert ten opzichte van statisch rekenen. Er is namelijk sprake van een gewichtsreductie van circa 30-40%, afhankelijk van de gebruikte variant.
De constructie is zo gemodelleerd dat deze gestructureerd is. Er is per variant gekozen om één stabiliteitsverband toe te passen. Hier is alleen van afgeweken als er onderdelen van de IGG in de weg zaten. Tevens is het gebruik van uitkragingen vermeden.