vestniktgasuВестник Томского государственного архитектурно-строительного университетаVestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture1607-18592310-0044Tomsk State University of Architecture and Building10.31675/1607-1859-2025-27-1-132-141OKCIRAvestniktgasu-1980Research ArticleСТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯBUILDING AND CONSTRUCTIONМоделирование напряженно-деформированного состояния металлического каркаса производственной площадки при динамическом воздействииFinite Element Modeling of Stress-Strain State of Manufacturing Site Metal Structure Under Dynamic LoadПодшиваловИ. И.PodshivalovI. I.

Подшивалов Иван Иванович, канд. техн. наук, доцент,

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2.

Ivan I. Podshivalov, PhD, A/Professor, 

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk.

ivanpodchivalov@list.ruЮщубеС. В.YushchubeS. V.

Ющубе Сергей Васильевич, канд. техн. наук, доцент, 

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2.

Sergei V. Yushchube, PhD, A/Professor, 

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk.

sv@tsuab.ruТарасовА. А.TarasovA. A.

Тарасов Александр Александрович, канд. техн. наук,

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2.

Aleksandr A. Tarasov, PhD, 

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk.

tar.a.a@mail.ruТомский государственный архитектурно-строительный университетРоссияTomsk State University of Architecture and BuildingRussian Federation202526022025271132141Copyright © Подшивалов И.И., Ющубе С.В., Тарасов А.А., 20252025Подшивалов И.И., Ющубе С.В., Тарасов А.А.Podshivalov I.I., Yushchube S.V., Tarasov A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/1980

Актуальность работы заключается в разработке методики оценки влияния нового технологического оборудования с динамическим воздействием от вибрационного грохота на напряженно-деформированное состояние металлического каркаса действующей производственной площадки цеха мокрого обогащения песка обогатительной фабрики.

Цель работы состоит в расчетном обосновании допустимости размещения нового технологического оборудования с обеспечением надежности металлических конструкций каркаса, который установлен в железобетонном приямке с монолитными стенами и фундаментной плитой на естественном основании.

Методы

Методы. Расчетное обоснование выполнено моделированием напряженно-деформированного состояния строительных конструкций и грунтового основания производственной площадки в ПВК Ing+2021 MicroFe с разработкой расчетной конечно-элементной пространственной модели. При появлении новой динамической нагрузки от вибрационного грохота моделирование выполнено с учетом демпфирующих свойств материалов конструкций и грунта, а также динамических свойств грунта.

Результаты

Результаты. После проведения раздельного статического расчета от стационарных нагрузок и динамического расчета от вибрационного воздействия грохота конструктивный расчет металлических элементов площадки на совместное действие статических и динамических нагрузок показал, что прочность/устойчивость и жесткость металлических конструкций каркаса при установке нового вибрационного грохота будут обеспечены. 

Purpose

Purpose: The aim of this work is to calculate the admissible allocation of new technological equipment with reliable metal frame in reinforced-concrete area with cast-in-situ walls and foundation slab on earth foundation.

Methodology/approach

Methodology/approach: The stress-strain state of structures and earth foundation of the manufacturing site is performed by the finite element method using the verified software package Ing+ 2021 MicroFe and proposed finite element model. Static analysis of loads, dynamic analysis of the vibratory screen, joint analysis of static and dynamic loads.

Research findings

Research findings: It is found that under new dynamic load from the vibratory screen, FEM is performed with consideration of damping properties of the structural materials and soil as well as dynamic properties of the latter. It is shown that strength/stability and rigidity of metal structures is ensured for the frame at the installation of the vibratory screen.

производственная площадкаконструкцииоснованиетехнологическая нагрузкамоделированиерасчетстатикадинамикаmanufacturing sitestructurebasetechnological loadrigidityfinite element modelingstrength analysisstatic loaddynamic loadReferencesЗолина Т.В., Туснин А.Р. Увеличение срока эксплуатации промышленного объекта введением конструктивных мер // Вестник МГСУ. 2015. № 6. С. 41–49.Zolina T.V., Tusnin A.R. Extending of Operation Life of Industrial Building. Vestnik MGSU. 2015; (6): 41–49. (In Russian)Золина Т.В. Порядок проведения обследования здания с целью последующей оценки его остаточного ресурса // Вестник МГСУ. 2014. № 11. С. 98–108.Zolina T.V. Examination Procedure for Building Residual Operation Life. Vestnik MGSU. 2014; (11): 98–108. (In Russian)Боровский Д.С. Расчет на прочность усиливаемых под нагрузкой стержневых элементов стальных конструкций при многопараметрическом нагружении // Вестник гражданских инженеров. 2021. № 2 (85). С. 36–41. DOI: 10.23968/1999-5571-2021-18-2-36-41Borovskiy D.S. Strength Analysis of Rod Elements of Steel Structures under Multiparameter Loading. Vestnik grazhdanskikh inzhenerov. 2021; 2 (85): 36–41. (In Russian)4. Гукова М.И., Искендиров В.Г., Фарфель М.И. Ошибки проектирования, изготовления и монтажа, приводящие к аварийному состоянию строительных конструкций производственных зданий и сооружений // Промышленное и гражданское строительства. 2013. № 10. С. 25–28.Gukova M.I., Iskendirov V.G., Farfel M.I. Design, Manufacturing and Installation Errors Leading to Emergency Condition of Industrial Buildings. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2013; (10): 25–28. (In Russian)Еремин К.И., Матвеюшкин С.А. Анализ риска несущих конструкций покрытий стальных каркасов одноэтажных промышленных зданий // Промышленное и гражданское строительства. 2011. № 3. С. 16–18.Eremin K.A., Matveyushkin S.A. Risk analysis of Bearing Structures of Steel Frame Coverings of One-Storey Industrial Buildings. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2011; (3): 16–18. (In Russian)Еремин К.И, Матвеюшкин С.А. Анализ надежности несущих конструкций покрытия стальных каркасов одноэтажных промышленных зданий // Промышленное и гражданское строительства. 2010. № 10. С. 19–21.Eremin K.A., Matveyushkin S.A. Strength Analysis of Bearing Structures of Steel Frame Coverings of One-Storey Industrial Buildings. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2010; (10): 19–21. (In Russian)Шашкин К.Г. Расчет напряженно-деформированного состояния основания фундаментов и здания с учетом их взаимодействия // Реконструкция городов и геотехническое строительство : интернет-журнал. 2001. № 4. С. 6.Shashkin K.G. Stress-Strain State Analysis of Building Foundations with Regard to their Interaction. Rekonstruktsiya gorodov i geotekhnicheskoe stroitel'stvo. 2001; (4): 6. (In Russian)Алексеев С.И., Камаев В.С. Учет жесткостных параметров зданий при расчетах оснований и фундаментов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2007. № 3. С. 165–172.Alekseev S.I., Kamaev V.S. Stiffness Parameters of Buildings in Strength Analysis of Foundations. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2007; (3): 165–172. (In Russian)Михайлов В.С., Теплых А.В. Учет характерных особенностей различных моделей основания при расчете взаимного влияния зданий на больших фундаментных плитах с использованием расчетно-аналитической системы SCAD Office // Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений : VI Международный симпозиум. Владивосток, 2016. С. 133–134.Mikhailov V.S., Teplykh A.V. Allowing for Characteristics of Various Design Models in Calculating Mutual Influence of Buildings on pile-Raft Foundation in SCAD Software. In: Proc. 6th Int. Sci. Symp. ‘Relevant Computer Modeling Problems of Structures’. Vladivostok. 2016. Pp. 133–134. (In Russian)Цытович Н.А. Механика грунтов (краткий курс). Москва : Высшая школа, 1983. 288 с.Tsytovich N.A. Soil Mechanics. Moscow: Vysshaya shkola, 1983, 288 p. (In Russian)Ишихара К. Поведение грунтов при землетрясениях / пер. с англ. под ред. А.Б. Фадеева, М.Б. Лисюка. Санкт-Петербург : НПО «Геореконструкция – Фундамент – Проект», 2006. 384 с.Ishihara K. Soil Behavior in Earthquakes: Saint-Petersburg: NPO “Georeconstruction-Fundament-Project”, 2006. 384 p. (Russian translation)Волгин Г.А., Рожков А.Ф., Инжутов И.С., Гончаров Ю.М. Численно-экспериментальное исследование динамических параметров крупнопанельного здания // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2016. № 3. С. 111–120.Volgin G.A., Rozhkov A.F., Inzhutov I.S., Goncharov Yu.M. Experimental and Numerical Analysis of Dynamic Parameters of Large-Panel Building. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2016; (3): 111–120. (In Russian)Хорошавин Е.А. Динамические испытания административного здания «Красноярскгражданпроект» в г. Красноярске // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16. Вып. 2. С. 128–143.Khoroshavin E.A. Dynamic Tests of Administrative Building “Krasnoyarskgrazhdanproekt” in Krasnoyarsk. Vestnik MGSU. 2021; 16 (2): 128–143. (In Russian)Кумпяк О.Г., Галяутдинов З.Р., Однокопылов Г.И., Пахмурин О.Р. Особенности диагностики нагруженных фундаментов электроприводов газокомпрессорной станции без остановки технологических процессов // Вестник Томского государственного архитектурностроительного университета. 2017. № 1. С. 114–121.Kumpyak O.G., Galyautdinov Z.R., Odnokopylov G.I., Pakhmurin O.R. Diagnostics of Loaded Foundations of Gas Compressor Station Without Process Shutdown. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2017; (1): 114–121. (In Russian)Копаница Д.Г., Капарулин С.Л., Савченко В.И., Коштунков В.Г., Пляскин А.С. Биение пространственного каркаса обогатительной фабрики под действием периодических нагрузок // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2007. № 2. С. 139–143.Kopanitsa D.G., Kaparulin S.L., Savchenko V.I., Koshtunkov V.G., Plyaskin A.S. Beating of Spatial Framework of Concentrating Plant Under Periodic Loads. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2007; (2): 139–143. (In Russian)Плевков В.С., Саркисов Д.Ю., Балдин С.В. Анализ параметров колебательных процессов несущего каркаса производственного здания // Строительство и реконструкция. 2017. № 4 (72). С. 47–56.Plevkov V.S., Sarkisov D.Yu., Baldin S.V. Analysis of Vibrational Process Parameters of LoadBearing Frame of Industrial Building. Teoriya inzhenernykh sooruzhenii. Stroitel'nye konstruktsii. 2017; 72 (4): 47–56. (In Russian)Ющубе С.В., Подшивалов И.И., Ларионов А.С. Оценка надежности сооружения, расположенного на склоне горы // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2021. № 23 (1). С. 126–139. DOI: 10.31675/1607-1859-2021-23-1-126-139Yushchube S.V., Podshivalov I.I., Larionov A.S. Safety of Building Constructed on Hillside Slope. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta – Journal of Construction and Architecture. 2021; 23 (1): 126–139. (In Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.