API Recommended Practice 2A-WSD
Planning, Designing, and Constructing Fixed Offshore
Platforms—Working Stress Design
TWENTY-SECOND EDITION | NOVEMBER 2014 | 310 PAGES | $395.00 | PRODUCT NO. G2AWSD22
This recommended practice is based on global industry
best practices and serves as a guide for those who are
concerned with the design and construction of new fixed
offshore platforms and for the relocation of existing
platforms used for the drilling, development, production,
and storage of hydrocarbons in offshore areas.
This publication serves as a guide for the design and
construction of new platforms and for the relocation of
existing platforms used for the drilling, development, and
storage of hydrocarbons in offshore areas.
In addition, these guidelines shall be used in conjunction
with API 2SIM for the assessment of existing platforms in
the event that it becomes necessary to make a
determination of the fitness-for-purpose of the structure.
Reference in this document is made to the 1989 edition
of the AISC Specification for Structural Steel Buildings—
Allowable Stress Design and Plastic Design. The use of
later editions of AISC specifications is specifically not
recommended for design of offshore platforms. The load
and resistance factors in these specifications are based
on calibration with building design practices and may not
be applicable to offshore platforms. Research work is now
in progress to incorporate the strength provisions of the
new AISC code into API offshore design practices.
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Online: www.api.org/pubs
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Contents
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Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2
Normative References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
3
3.1
3.2
Terms, Definitions, Acronyms, and Abbreviations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Terms and Definitions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Acronyms and Abbreviations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
4
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
Planning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Operational Considerations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Environmental Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Site Investigation-Foundations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Selecting the Design Environmental Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Platform Types. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Exposure Categories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Platform Reuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Platform Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Safety Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Regulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5
5.1
5.2
5.3
5.4
Design Criteria and Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Loading Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Design Loads. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Fabrication and Installation Forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
22
23
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51
6
6.1
6.2
6.3
6.4
Structural Steel Design. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Allowable Stresses for Cylindrical Members. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Combined Stresses for Cylindrical Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Conical Transitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
56
56
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7
7.1
7.2
7.3
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7.5
7.6
7.7
7.8
7.9
7.10
Strength of Tubular Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Application. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Design Considerations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Simple Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Overlapping Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Grouted Joints. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Internally Ring-stiffened Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Cast Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Other Circular Joint Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Damaged Joints. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Noncircular Joints. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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85
85
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86
8
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8.4
8.5
8.6
Fatigue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Fatigue Design. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Fatigue Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Stress Concentration Factors (SCFs). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
S-N Curves for All Members and Connections, Except Tubular Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
S-N Curves for Tubular Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Fracture Mechanics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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9.12
Foundation Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Pile Foundations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Pile Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Pile Capacity for Axial Compression Loads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Pile Capacity for Axial Pullout Loads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Axial Pile Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Soil Reaction for Axially Loaded Piles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Soil Reaction for Laterally Loaded Piles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Pile Group Action . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
Pile Wall Thickness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Length of Pile Sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Shallow Foundations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
10
10.1
10.2
10.3
10.4
10.5
Other Structural Components and Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Superstructure Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Plate Girder Design. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Crane Supporting Structure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Grouted Pile-to-structure Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Guyline System Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
104
104
105
105
106
110
11
11.1
11.2
11.3
11.4
11.5
Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Structural Steel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Structural Steel Pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Steel for Tubular Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Cement Grout and Concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Corrosion Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
112
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114
118
118
12
12.1
12.2
12.3
12.4
12.5
12.6
12.7
12.8
Drawings and Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Conceptual Drawings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Bid Drawings and Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Design Drawings and Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Fabrication Drawings and Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Shop Drawings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Installation Drawings and Specifications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
As-built Drawings and Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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119
119
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121
121
121
13
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13.3
13.4
Welding. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Qualification. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Welding Details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Records and Documentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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14
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14.4
14.5
Fabrication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Assembly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Corrosion Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Structural Material. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Loadout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Records and Documentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Transportation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Removal of Jacket from Transport Barge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Erection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Pile Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Superstructure Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Grounding of Installation Welding Equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
132
132
133
135
136
139
145
145
16
16.1
16.2
16.3
16.4
16.5
16.6
16.7
Inspection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Inspection Personnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Fabrication Inspection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Loadout, Seafastening, and Transportation Inspection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Installation Inspection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Inspection Documentation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
146
146
147
147
147
152
153
154
17
17.1
17.2
17.3
17.4
17.5
17.6
17.7
17.8
17.9
Accidental Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Assessment Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Platform Exposure Category . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Probability of Occurrence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Risk Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Fire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Blast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Fire and Blast Interaction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Accidental Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
155
155
156
158
158
159
160
160
160
160
18
18.1
18.2
Reuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
Reuse Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
19
19.1
19.2
19.3
19.4
Minimum and Special Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Design Loads and Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Connections. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Material and Welding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
166
166
167
168
169
Annex A (informative) API 2A-WSD, 21st Edition vs 22nd Edition Cross-reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
Annex B (informative) Commentary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
Figures
5.1
Procedure for Calculation of Wave Plus Current Forces for Static Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2
Doppler Shift Due to Steady Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3
Regions of Applicability of Stream Function, Stokes V, and Linear Wave Theory (from Atkins,
1990; Modified by API Task Group on Wave Force Commentary)
5.4
Shielding Factor for Wave Loads on Conductor Arrays as a Function of Conductor Spacing . . . . .
6.1
Example Conical Transition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
vii
25
26
28
30
69
Contents
Page
7.2
7.3
7.4
7.5
8.1
10.1
10.2
10.1
14.1
17.1
B.5.1
B.5.2
B.5.3
B.5.4
B.5.5
B.5.6
B.5.7
B.5.8
B.5.9
B.5.10
B.5.11
B.6.1
B.6.2
B.6.3
B.6.4
B.6.5
B.6.6
B.6.7
B.6.8
B.6.9
B.6.10
B.6.11
B.7.1
B.7.2
B.7.3
B.7.4
B.7.5
B.7.6
B.7.7
In-plane Joint Detailing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Out-of-plane Joint Detailing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Terminology and Geometric Parameters, Simple Tubular Joints. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Examples of Chord Length, Lc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Example Tubular Joint S-N Curve for T = 16 mm (5/8 in.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Grouted Pile-to-structure Connection with Shear Keys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Recommended Shear Key Details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Connection Design Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Welded Tubular Connections—Shielded Metal Arc Welding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
Assessment Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
Measured Current Field at 60 ft Depth Around and Through the Bullwinkle Platform in a
Loop Current Event in 1991 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
Comparison of Linear and Nonlinear Stretching of Current Profiles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
Definition of Surface Roughness Height and Thickness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
Dependence of Steady Flow Drag Coefficient on Relative Surface Roughness . . . . . . . . . . . . . . . . 193
Wake Amplification Factor for Drag Coefficient as a Function of K/Cds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Wake Amplification Factor for Drag Coefficient as a Function of K. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Inertia Coefficient as a Function of K. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
Inertia Coefficient as a Function of K/Cds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
Shielding Factor for Wave Loads on Conductor Arrays as a Function of Conductor Spacing . . . . 198
Example Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
Seismic Load Deformation Curve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
Elastic Coefficients for Local Buckling of Steel Cylinders Under Axial Compression . . . . . . . . . . . 213
Comparison of Test Data with Design Equation for Fabricated Steel Cylinders
Under Axial Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
Design Equation for Fabricated Steel Cylinders Under Bending . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
Comparison of Test Data with Elastic Design Equations for Local Buckling of Cylinders
Under Hydrostatic Pressure (M > 0.825D/t) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
Comparison of Test Data with Elastic Design Equations for Local Buckling of Cylinders
Under Hydrostatic Pressure (M < 0.825D/t) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
Comparison of Test Data with Design Equations for Ring Buckling and Inelastic Local Buckling
of Cylinders Under Hydrostatic Pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
Comparison of Test Data with Interaction Equation for Cylinders Under Combined Axial
Tension and Hydrostatic Pressure (Fhc Determined from Tests) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
Comparison of Interaction Equations for Various Stress Conditions for Cylinders Under
Combined Axial Compressive Load and Hydrostatic Pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
Comparison of Test Data with Elastic Interaction Curve for Cylinders Under Combined
Axial Compressive Load and Hydrostatic Pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
Comparison of Test Data on Fabricated Cylinders with Elastic Interaction Curve for Cylinders
Under Combined Axial Load and Hydrostatic Pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
Comparison of Test Data with Interaction Equations for Cylinders Under Combined Axial
Compressive Load and Hydrostatic Pressure (Combination Elastic and Yield-type Failures) . . . . 222
Adverse Load Patterns with α up to 3.8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
Computed α. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
Safety Index Betas, API 2A-WSD, 21st Edition, Supplement 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
Safety Index Betas, API 2A-WSD, 21st Edition, Supplement 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
Comparison of Strength Factors Qu for Axial Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
Comparison of Strength Factors Qu for IPB and OPB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
Comparison of Chord Load Factors Qf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
viii
Contents
Page
B.7.8
B.7.9
B.7.10
B.7.11
B.7.12
B.7.13
B.8.1
B.8.2
B.8.3
B.8.4
B.10.1
B.10.2
B.10.3
B.10.4
B.17.1
B.17.2
B.17.3
B.17.4
Tables
4.1
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
6.1
6.2
6.3
7.1
7.1
7.2
7.3
7.4
8.1
8.2
8.3
9.1
Effect of Chord Axial Load on DT Brace Compression Capacity Comparison of University of
Texas Test Data with Chord Load Factor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
K-joints Under Balanced Axial Loading—Test and FE vs New and Old API . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
T-joints Under Axial Loading—Test and FE vs New and Old API. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
DT-joints Under Axial Compression—Test and FE vs New and Old API . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
All Joints Under BIPB—Test and FE vs New and Old API. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
All Joints Under BOPB—Test and FE vs New and Old API. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Selection of Frequencies for Detailed Analyses. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Geometry Definitions for Efthymiou SCFs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Basic Air S-N Curve as Applicable to Profiled Welds, Including Size and Toe Correction to
the Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
S-N Curve and Data for Seawater with CP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Measured Bond Strength vs Cube Compressive Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Histogram of the Safety Factors—Tests with and Without Shear Key Connections . . . . . . . . . . . . .
Cumulative Histogram of the Safety Factors—Tests with and Without Shear Key Connections . .
Measured Bond Strength vs. Cube Compressive Strength Multiplied by the Height-to-spacing
Ratio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
D/T Ratio vs Reduction in Ultimate Capacity, 1220 mm, 1370 mm, and 1525 mm (48 in., 54 in.,
and 60 in.) Legs—Straight with L = 18.3 m (60 ft), K = 1.0, and Fy = 240 MPa (35 ksi) . . . . . . . . . . . .
D/T Ratio vs Reduction in Ultimate Capacity, 1220 mm, 1370 mm, and 1525 mm (48 in., 54 in.,
and 60 in.) Legs—Straight with L = 18.3 m (60 ft), K = 1.0, and Fy = 345 MPa (50 ksi) . . . . . . . . . . . .
D/T Ratio vs Reduction in Ultimate Capacity, 1220 mm, 1370 mm, and 1525 mm (48 in., 54 in.,
and 60 in.) Legs—Bent with L = 18.3 m (60 ft), K = 1.0, and Fy = 240 MPa (35 ksi). . . . . . . . . . . . . . .
D/T Ratio vs Reduction in Ultimate Capacity, 1220 mm, 1370 mm, and 1525 mm (48 in., 54 in.,
and 60 in.) Legs—Bent with L = 18.3 m (60 ft), K = 1.0, and Fy = 345 MPa (50 ksi). . . . . . . . . . . . . . .
238
241
242
242
243
243
251
257
273
273
279
279
280
280
288
288
289
289
Exposure Category Matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Design Loading Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Approximate Current Blockage Factors for Typical Gulf of Mexico Jacket-type Structures . . . . . . .
Values Coherence Spectrum Coefficients α, p, q, r, and Δ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Wind Shape Coefficients . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Design Level Criteria and Robustness Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Cr Factors for Steel Jacket of Fixed Offshore Platforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Offshore Design Reference Wind Speed for Drilling Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Design Wind Speeds used for Existing Drilling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Deck Acceleration During Design Hurricanes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Values of K and Cm for Various Member Situations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Safety Factors. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Limiting Angle α for Conical Transitions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Examples of Joint Classification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Geometric Parameter Validity Range. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Values for Qu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Values for C1, C2, C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Qu for Grouted Joints. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Fatigue Life Safety Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Basic Design S-N Curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Factors on Fatigue Life for Weld Improvement Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Pile Factors of Safety for Different Loading Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ix
18
23
27
38
39
41
47
49
50
50
66
68
69
76
79
81
82
84
88
90
92
96
Contents
Page
9.2
9.3
10.2
11.1
11.1
11.2
11.3
11.4
13.1
15.1
15.2
16.1
17.1
18.1
A.1
A.2
A.3
B.7.1
B.7.2
B.7.3
B.8.1
B.8.2
B.8.3
B.8.4
B.8.5
B.13.1
B.17.1
Minimum Pile Wall Thickness. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Shallow Foundation Safety Factors Against Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Guyline Factors of Safety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Structural Steel Plates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Structural Steel Plates (Continued) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Structural Steel Shapes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Structural Steel Pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Input Testing Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Impact Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Guideline Wall Thickness (in SI Units). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Guideline Wall Thickness (in USC Units) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Recommended Minimum Extent of NDE Inspection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Platform Risk Matrix. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Recommended Extent of NDE Inspection-Reused Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
API 2A-WSD, 21st Edition vs 22nd Edition Cross-reference of Figures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
API 2A-WSD, 21st Edition vs 22nd Edition Cross-reference of Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
API 2A-WSD, 21st Edition vs 22nd Edition Cross-reference of Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mean Bias Factors and Coefficients of Variation for K-joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mean Bias Factors and Coefficients of Variation for Y-joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mean Bias Factors and Coefficients of Variation for X-joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Equations for SCFs in T/Y-joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Equations for SCFs in X-joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Equations for SCFs in Gap/Overlap K-joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Equations for SCFs in KT-joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Expressions for Lmp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Average Heat Affected Zone (HAZ) Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Required Tubular Thickness to Locally Absorb Vessel Impact . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
x
102
104
111
114
115
116
117
117
123
142
143
150
158
164
170
175
178
240
240
241
260
261
262
263
265
283
287