vestniktgasuВестник Томского государственного архитектурно-строительного университетаVestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture1607-18592310-0044Tomsk State University of Architecture and Building10.31675/1607-1859-2026-28-2-212-225EOWVHSvestniktgasu-2458Research ArticleСТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯBUILDING AND CONSTRUCTIONОценка устойчивости прогрессирующему обрушению металлического каркаса производственного корпусаEvaluation of Progressive Collapse Resistance of Steel Frame of Industrial BuildingПодшиваловИ. 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 Federation202604052026282212225Copyright © Подшивалов И.И., Ющубе С.В., Тарасов А.А., 20262026Подшивалов 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/2458

Актуальность исследования заключается в оценке устойчивости металлического каркаса корпуса фильтрации песка обогатительной фабрики с уровнем ответственности КС-3.Цель работы – оценить возможность прогрессивного обрушения металлического каркаса при различных сценариях исключения колонн из работы. Для этого выполняется моделирование напряженно-деформированного состояния конструктивной схемы каркаса с учетом пространственной системы «основание – фундамент – здание».Методы. Моделирование напряженно-деформированного состояния металлического каркаса выполнено в ПВК Ing+2021 MicroFe с использованием методики защиты зданий от прогрессирующего обрушения кинематическим методом теории предельного равновесия.Результаты. Выявлено, что при существующем уровне нагружения особого сочетания нагрузок в случае выключения любой одной колонны каркаса аварийная ситуация не наступит и прогрессирующего обрушения корпуса не произойдет.Расчетом установлено, что при превышении существующего уровня нагружения особого сочетания нагрузок на 39 % в случае выключения угловой колонны и на 34 % в случае выключения рядовой колонны металлический каркас превратится в кинематически изменяемый механизм и его несущая способность будет исчерпана.

This work evaluates the steel frame stability of the sand sleeve filter of the processing plant of the consequence class KS-3.Purpose: The aim of the work is to consider all possible scenarios of the removal of steel frame columns leading to a possible progressive collapse using the stress-strain state simulation in a three-dimensional model of the base–foundation–building system.Methodology: The stress-strain state of the steel frame is simulated in Ing+ 2021 MicroFe software package using the kinematic method of the limit equilibrium theory for building protection from progressive collapse.Research findings: It is found that at the specific load combination and the removal of any one column of the steel frame, an emergency situation does not occur and progressive building collapse does not occur also. According to calculations, at the load level exceeded by 39% at the removed corner column and by 34% at the removed serial column, the steel frame transmits to a kinematically variable mechanism, while its load-bearing capacity is exhausted.

металлический каркаспрогрессирующее обрушениемоделированиевыключение колоннынапряженно-деформированное состояниеsteel frameprogressive collapsemodellingcolumn shutdownstressstrain stateReferencesЗолина, Т.В., Туснин, А.Р. Увеличение срока эксплуатации промышленного объекта введением конструктивных мер // Вестник МГСУ. 2015. № 6. С. 41–49. EDN: TYCWVVZolina, T.V., Tusnin, A.R. Extending of Operation Life of Industrial Building. Vestnik MGSU. 2015; (6): 41–49. EDN: TYCWVV (In Russian)Золина, Т.В. Порядок проведения обследования здания с целью последующей оценки его остаточного ресурса // Вестник МГСУ. 2014. № 11. С. 98–108. EDN: SZCFCRZolina, T.V. Examination Procedure for Building Residual Operation Life. Vestnik MGSU. 2014; (11): 98–108. EDN: SZCFCR (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: 10.23968/1999-5571-2021-18-2-36-41. EDN: AWDJXYBorovskiy, D.S. Strength Analysis of Rod Elements of Steel Structures under Multiparameter Loading. Vestnik grazhdanskikh inzhenerov. 2021; 2(85): 36–41. DOI: 10.23968/1999-5571-2021-18-2-36-41. EDN: AWDJXY (In Russian)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 строительство. 2013. № 10. С. 25–28. EDN: RIUMRPGukova, 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. EDN: RIUMRP (In Russian)Еремин, К.А., Матвеюшкин, С.А. Анализ риска несущих конструкций покрытий стальных каркасов одноэтажных промышленных зданий // Промышленное и гражданское строительство. 2011. № 3. С. 16–18. EDN: NDXZTLEremin, 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. EDN: NDXZTL (In Russian)Карпенко, Н.И., Колчунов, В.И. О концептуально-методологических подходах к обеспечению конструктивной безопасности // Строительная механика и расчет сооружений. 2007. № 1. С. 4–8. EDN: VUFJPJKarpenko, N.I., Kolchunov, V.I. Conceptual-Methodological Approach to Structural Safety Provision. Stroitelnaia mekhanika i raschet sooruzhenii. 2007; (1): 4–8. EDN: VUFJPJ (In Russian)Туснин, А.Р., Бергер, М.П. Расчет металлической фермы с поврежденными элементами // Промышленное и гражданское строительство. 2018. № 11. С. 35–41. EDN: YOGUHBTusnin, A.R., Berger, M.P. Strength Analysis of Metal Truss with Damaged Elements. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitelstvo. 2018; (11): 35–41. EDN: YOGUHB (In Russian)Райзер, В.Д. К проблеме живучести зданий и сооружений // Строительная механика и расчет сооружений. 2012. № 5. С. 77–78. EDN: PHSFXLRaizer, V.D. Toward the Building Robustness. Stroitel'naya mekhanika i raschet sooruzhenii. 2012; (5): 77–78. EDN: PHSFXL (In Russian)Травуш, В.И., Колчунов, В.И., Леонтьев, Е.В. Защита зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения в рамках законодательных и нормативных требований // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 2. С. 46–54. EDN: YXLQNVTravush, V.I., Kolchunov, V.I., Leont'ev, E.V. Building Protection Against Progressive Collapse in Terms of Legal and Regulatory Documents. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2019; (2): 46–54. EDN: YOSIBT (In Russian)Травуш, В.И., Федорова, Н.В. Расчет параметра живучести рамно-связевых конструктивных систем // Научный журнал строительства и архитектуры. 2017. № 1 (45). С. 21–28. EDN: YOSIBTTravush, V.I., Fedorova N.V. Calculation of Failure Survival of Frame-Truss Structural Systems. Nauchnyi zhurnal stroitel'stva i arkhitektury. 2017; 1 (45): 21–28. EDN: YOSIBT (In Russian)Кодыш, Э.Н. Проектирование защиты зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения с учетом возникновения особого предельного состояния // Промышленное и гражданское строительство. 2018. № 10. С. 95–101. EDN: YNRBNJKodysh, E.N. Design Protection of Buildings Against Progressive Collapse, with Respect to Limit State. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2018; (1): 95–101. EDN: YNRBNJ (In Russian)Трекин, Н.Н., Кодыш, Э.Н. Особое предельное состояние железобетонных конструкций и его нормирование // Промышленное и гражданское строительство. 2020. № 5. С. 4–9. EDN: LMCXHXTrekin, N.N., Kodysh, E.N. Special Limit State of Reinforced Concrete Structures and its Standardisation. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2020; (5): 4–9. EDN: LMCXHX (In Russian)Келасьев, Н.Г., Трекин, Н.Н., Кодыш, Э.Н., Леонтьев, Е.В., Терехов, И.А., Шмаков, С.Д. Конструктивные решения защиты одноэтажных каркасных зданий от прогрессирующего обрушения // Промышленное и гражданское строительство. 2021. № 3. С. 17–22. EDN: HZUMIMKelas'ev, N.G., Trekin, N.N., Kodysh, E.N., Leont'ev, E.V., Terekhov, I.A., Shmakov, S.D. Design Solutions for Protecting Single-Storey Frame Buildings from Progressive Collapse. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2021; (3): 17–22. EDN: HZUMIM (In Russian)Алмазов, В.О., Плотников, А.И., Расторгуев, Б.С. Проблема сопротивления зданий прогрессирующему разрушению // Вестник МГСУ. 2015. № 3. С. 4–9. EDN: OUVYJVAlmazov, V.O., Plotnikov, A.I., Rastorguev, B.S. The Problem of Buildings Resistance to Progressive Collapse. Vestnik MGSU. 2015; (3): 4–9. EDN: OUVYJV (In Russian)Кодыш, Э.Н., Трекин, Н.Н., Чесноков, Д.А. Защита многоэтажных зданий от прогрессирующего обрушения // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 6. С. 8–13. EDN: WAIEHNKodysh, E.N., Trekin, N.N., Chesnokov D.A. Protection of Multi-Floor Buildings from Progressive Collapse. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2016; (6): 9–13. EDN: WAIEHN (In Russian)Туснина, О.А., Павлов, С.А. Оценка устойчивости к прогрессирующему обрушению каркаса конверторного цеха // Вестник гражданских инженеров. 2019. № 6 (77). С. 114–122. EDN: BXJOYJTusnina, O.A., Pavlov, S.A. Assessment of Resistance to Progressive Collapse of Converter Shop Frame. Vestnik grazhdanskikh inzhenerov. 2019; 6 (77): 114–122. EDN: BXJOYJ (In Russian)Москалев, М.Б., Горюнов, М.В. К вопросу о регулировании НДС конструкций с учетом прогрессирующего обрушения // Вестник гражданских инженеров. 2020. № 6 (83). С. 70–76. DOI: 10.23968/1999-5571-2020-17-6-70-76. EDN: ECFSSCMoskalev, M.B., Goryunov, M.V. Toward Regulation of VAT of Structures with Respect to Progressive Collapse. Vestnik grazhdanskikh inzhenerov. 2020; 6 (83): 70–76. DOI: 10.23968/1999-5571-2020-17-6-70-76. EDN: ECFSSC (In Russian)Григоршев, С.М. Исследование механизмов формирования напряженно-деформированного состояния элементов каркаса многоэтажного здания при локальном повреждении несущих конструкций // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2011. № 3. С. 31–44.Grigorshev, S.M. Stress-Strain State Formation Mechanisms in Frame Elements of Multi-Storey Building at Local Damage of Load-Bearing Structures. Stroitel'naya mekhanika inzhenernykh konstruktsii i sooruzhenii. 2011; (3): 31–44. (In Russian)Кравченко, Г.М., Труфанова, Е.В., Цуриков, С.Г., Лукьянов, В.И. Расчет железобетонного каркаса здания с учетом аварийного воздействия во временной области // Инженерный вестник Дона. 2015. № 2. С. 44. EDN: UGRUSNKravchenko, G.M., Trufanova, E.V., Tsurikov, S.G., Luk'yanov, V.I. Strength Analysis of Reinforced Concrete Frame of the Building, with Respect to Possible Collapse Impact. Inzhenernyi vestnik Dona. 2015; (2): 44. EDN: UGRUSN (In Russian)Подшивалов, И.И. Анализ результатов моделирования напряженного состояния колонн и связей экспериментального здания от прогрессирующего обрушения // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2022. Т. 24. № 3. С. 180–190. https://doi.org/10.31675/1607-1859-2022-24-3-180-190Podshivalov, I.I. Three Methods of Progressive Collapse Analysis of Experimental Building Skeleton based on Stress-Strain State of Columns and Joints. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta – Journal of Construction and Architecture. 2022; 24 (2): 180–190. https://doi.org/10.31675/1607-1859-2022-24-3-180-190 (In Russian)Гвоздев, А.А. Расчет несущей способности конструкций по методу предельного равновесия. Москва : Стройиздат, 1949. 280 с.Gvozdev, A.A. Strength Analysis of Structures using the Limit Equilibrium Method. Moscow: Stroiizdat. 1949. 280 p. (In Russian)

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