firesmiПожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion SafetyPozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety0869-74932587-6201ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»10.22227/0869-7493.2025.34.05.5-15firesmi-1544Research ArticleБЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ, ОБЪЕКТОВSAFETY OF BUILDINGS, STRUCTURES, OBJECTSВлияние ветровой нагрузки на пределы огнестойкости стальных конструкций объектов нефтегазовой промышленностиInfluence of wind load on fire resistance limits of steel structures of oil and gas industry facilitieshttps://orcid.org/0000-0003-1071-427XГравитМ. В.GravitM. V.

ГРАВИТ Марина Викторовна, к.т.н., доцент, доцент Высшей школы промышленно-гражданского и дорожного строительства

195251, г. Санкт-Петербург, вн. тер. г. муниципальный округ Академическое, ул. Политехническая, 29, литера Б

ResearcherID: B-4397-2014, Scopus: 56826013600

Marina V. GRAVIT, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor at the Higher School of Industrial, Civil and Road Construction

vn. terg. municipal district Akademicheskaya, Politekhnicheskaya St., 29, letter B, St. Petersburg, 195251

ResearcherID: B-4397-2014, Scopus: 56826013600

marina.gravit@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0008-4470-2465МамедовЭ. З.MamedovE. Z.

МАМЕДОВ Эльдар Захирович, специалист

625059, г. Тюмень, тракт Велижанский 6 км, 11, помещ. 207

Eldar Z. MAMEDOV, specialist

Velizhansky tract 6 km, 11, room 207, Tyumen region, Tyumen, 625059

el.mamedov7578@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0009-7146-1668АнтоновМ. Д.AntonovM. D.

АНТОНОВ Максим Дмитриевич, инженер

196233, г. Санкт-Петербург, вн. тер. г. муниципальный округ Гагаринское, пр-т Витебский, 109, литера В, помещ. 2-Н

Maksim D. ANTONOV, engineer

internal territory of the city municipal district Gagarinskoye, Vitebsky Ave., 109B, room 2-N, St. Petersburg, 196233

antomaxnov2019@yandex.ruСанкт-Петербургский политехнический университет Петра ВеликогоРоссияPeter the Great St. Petersburg Polytechnic UniversityRussian FederationООО «Запсибгазпром-Газификация»Россия“Zapsibgazprom-Gazifikatsiya” LLCRussian FederationООО «Метропроект»Россия“Metroproject” LLCRussian Federation202531102025345515Copyright © Гравит М.В., Мамедов Э.З., Антонов М.Д., 20252025Гравит М.В., Мамедов Э.З., Антонов М.Д.Gravit M.V., Mamedov E.Z., Antonov M.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fire-smi.ru/jour/article/view/1544Введение

Введение. Аварии на объектах нефтегазового комплекса происходят ежегодно. Современная российская нормативная база предписывает проведение испытаний для определения огнестойкости конструкций при стандартном температурном режиме и не учитывает специфику технологических процессов производственного объекта, а также его расположение и климатические параметры окружающей среды.

Цели и задачи

Цели и задачи. Определить величину ветровой нагрузки для каждого из объектов. На основе разработанных полевых моделей получить расчетные модели пожара, учитывающие действие ветра. Оценить влияние ветра на пределы огнестойкости стальных строительных конструкций объектов нефтегазовой промышленности.

Методы

Методы. Расчет произведен с применением FDS в ПК Pyrosim на основе информационных моделей объектов, разработанных в ПК Revit. Для определения ветрового воздействия на объекты была применена теория подобия Монина – Обухова.

Результаты

Результаты. По итогам моделирования получены области распространения ОФП для каждого из объектов. Показано, что прирост радиуса зоны влияния пожара составляет от 4,5 до 8,6 м.

Выводы

Выводы. Результаты расчета с учетом ветровой нагрузки демонстрируют значительное расширение зоны влияния пожара. Можно сделать вывод, что игнорирование ветровой нагрузки при определении пределов огнестойкости конструкций или разработке проекта огнезащиты недопустимо, поскольку ветер значительно увеличивает площадь зоны влияния пожара, а следовательно, и объем конструкций, подлежащих огнезащите.

Introduction

Introduction. Accidents at oil and gas facilities occur every year. Current Russian regulations require testing to determine the fire resistance of structures under standard temperature-time curve and do not take into account the specific features of the production facility’s technological processes, its location, or the climatic parameters of the surrounding environment.

Aims and Purposes

Aims and Purposes. Assess the impact of wind on the fire resistance limits of steel structures in oil and gas industry facilities. Determine the wind load for each facility. Based on previously created field models, develop fire calculation models that take wind effects into account.

Methods

Methods. The calculation was performed using FDS in Pyrosim software based on information models of objects developed in Revit software. Monin – Obukhov similarity theory was used to determine the wind impact on objects.

Results

Results. Based on the simulation results, the areas of spread of the fire front were determined for each of the objects. It was shown that the increase in the radius of the fire’s zone of influence ranges from 4.5 to 8.6 m.

Conclusions

Conclusions. The results of the calculation, taking into account wind load, demonstrate a significant expansion of the fire’s area of influence. It can be concluded that ignoring wind load when determining the fire resistance limits of structures or developing a fire protection design is unacceptable, since wind significantly increases the area of the fire’s impact zone and, consequently, the volume of structures requiring fire protection.

сооружения нефтегазового комплексапожарная безопасностьопасные факторы пожарамоделированиеoil and gas complexesfire safetyfire hazardsmodellingReferencesГолованов В.И., Пехотиков А.В., Павлов В.В. Расчет огнестойкости конструкций из стали с повышенными показателями огнестойкости для объектов нефтегазовой промышленности // Территория Нефтегаз. 2007. № 4. С. 72–77. EDN LJMUEX.Golovanov V.I., Pekhotikov A.V., Pavlov V.V. Calculation of fire resistance of steel structures with increased fire resistance indicators for oil and gas industry facilities. Territorija neftegaz/Territory of Oil and Gas. 2007; 4:72-77. EDN LJMUEX. (rus).Епищенко С.В., Усков А.В. Экспериментальное исследование по использованию диоксида углерода для пожаротушения в резервуарах с нефтью и нефтепродуктами // Актуальные вопросы общества, науки и образования : сб. ст. XX Междунар. науч.-практ. конф., Пенза, 20 марта 2025 года. Пенза : Наука и Просвещение (ИП Гуляев Г.Ю.), 2025. С. 60–65. EDN MTDFDV.Epishchenko S.V., Uskov A.V. Experimental research on the use of carbon dioxide for fire extinguishing in tanks with oil and petroleum products. Current issues of society, science and education : Collection of articles from the XX International scientific and practical conference, Penza, March 20, 2025. Penza, Science and Education (IP Gulyaev G.Yu.), 2025; 60-65. EDN MTDFDV. (rus).Dehkordi M.K., Behnam B., Pirbalouti R.G. Probabilistic fire risk analysis of process pipelines // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2022. No. 80. P. 104907. DOI: 10.1016/j.jlp.2022.104907. EDN AMHAMP.Dehkordi M.K., Behnam B., Pirbalouti R.G. Probabilistic fire risk analysis of process pipelines. Journal of Loss Prevention in The Process Industries. 2022; 80:104907. DOI: 10.1016/j.jlp.2022.104907. EDN AMHAMP.Хасанов И.Р., Гравит М.В., Косачев А.А., Пехотиков A.В., Павлов B.В. Гармонизация европейских и российских нормативных документов, устанавливающих общие требования к методам испытаний на огнестойкость строительных конструкций и применению температурных режимов, учитывающих реальные условия пожара // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2014. № 23 (3). С. 49–57. EDN SFOCFF.Khasanov I.R., Gravit M.V., Kosachev A.A., Pekhotnikov A.V., Pavlov B.V. Harmonization of European and Russian regulatory documents establishing general requirements for fire-resistance test methods of building constructions and the use of temperature curves that take into account real fire conditions. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2014; 23(3):49-57. EDN SFOCFF. (rus).Абрамов И.В., Гравит М.В., Гумерова Э.И. Повышение пределов огнестойкости судовых и строительных конструкций при углеводородном температурном режиме // Газовая промышленность. 2018. № 5 (768). С. 108–117. EDN XMYFSP.Abramov I.V., Gravit M.V., Gumerova E.I. Increase in the fire resistance limits of ship and building structures with hydrocarbon fire. Gas Industry. 2018; 5(768):108-117. EDN XMYFSP. (rus).Клементьев Б.А., Калач А.В., Гравит М.В. Сравнительный анализ требований России и США к огнестойкости строительных конструкций нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2021. № 30 (5). С. 5–22. DOI: 10.22227/0869-7493.2021.30.05.5-22. EDN MNGMRT.Klementev B.A., Kalach A.V., Gravit M.V. A comparative analysis of the requirements of Russia and the United States to the fire resistance of building structures of oil refineries and petrochemical plants. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2021; 30(5):5-22. DOI: 10.22227/0869-7493.2021.30.05.5-22. EDN MNGMRT. (rus).Kashi E., Bahoosh M. Jet fire assessment in complex environments using computational fluid dynamics // Brazilian Journal of Chemical Engineering. 2020. No. 37 (1). Pp. 203–212. DOI: 10.1007/s43153-019-00003-y.EDN GUWZFG.Kashi E., Bahoosh M. Jet fire assessment in complex environments using computational fluid dynamics. Brazilian Journal of Chemical Engineering. 2020; 37(1):203-212. DOI: 10.1007/s43153-019-00003-y. EDN GUWZFG.Шебеко А.Ю. Оценка требуемых пределов огнестойкости строительных конструкций этажерок и эстакад предприятий нефтегазовой отрасли // Пожарная безопасность. 2019. № 1. С. 103–107. EDN YZZZML.Shebeko A.Yu. Estimation of required fire resistance limits of bearing structures of refinery platforms and pipe racks. Pozharnaya bezopasnost/Fire safety. 2019; 1:103-107. EDN YZZZML. (rus).Džolev I., Kekez S., Rašeta A. Fire Resistance of Steel Beams with Intumescent Coating Exposed to Fire Using ANSYS and Machine Learning // Buildings. 2025. No. 15 (13). P. 2334. DOI: 10.3390/buildings15132334Džolev I., Kekez-Baran S., Rašeta A. Fire Resistance of Steel Beams with Intumescent Coating Exposed to Fire Using ANSYS and Machine Learning. Buildings. 2025; 15(13):2334. DOI: 10.3390/buildings15132334Chen W., Qin Q., Wang X., Li J., Liang M. Chen Zh. et al. Study on the Fire Resistance of Axially Restrained H-Shaped Steel Beams Under Real Fire // Applied Sciences (Switzerland). 2025. No. 15 (13). P. 7424. DOI: 10.3390/app15137424Chen W., Qin Q., Wang X., Li J., Liang M., Chen Z., Yang T. Study on the Fire Resistance of Axially Restrained H-Shaped Steel Beams Under Real Fire. Applied Sciences. 2025; 15(13):7424. DOI: 10.3390/app15137424Simão P.D., Rodrigues J.P.C. Direct evaluation of fire resistance for restrained steel columns in frames using consistent rigid-plastic models and energy formulations // Engineering Structures. 2023. No. 276. P. 115344. DOI: 10.1016/j.engstruct.2022.115344. EDN MGXULQ.Simão P.D., Rodrigues J.P.C. Direct evaluation of fire resistance for restrained steel columns in frames using consistent rigid-plastic models and energy formulations. Engineering Structures. 2023; 276:115344. DOI: 10.1016/j.engstruct.2022.115344. EDN MGXULQ.Tian Zh., Chen X., Suendermann B., Gamble G., Huang Z., Tang Y. Wind Effect on External Fire Spread through Openings under the Protection of Horizontal Projections or Vertical Spandrels — A Numerical Study // Fire. 2024. No. 7 (3). P. 66. DOI: 10.3390/fire7030066. EDN LEEHQP.Tian Zh., Chen X., Suendermann B., Gamble G., Huang Z., Tang Y. Wind Effect on External Fire Spread through Openings under the Protection of Horizontal Projections or Vertical Spandrels — A Numerical Study. Fire. 2024; 7(3):66. DOI: 10.3390/fire7030066. EDN LEEHQP.Буянов В.И., Чертов В.А. Учет влияния направления ветра при обеспечении незадымляемости высотных зданий во время пожара // Проблемы обеспечения безопасности при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. 2014. № 1 (3). С. 172–174. EDN VPSURD.Buyanov V.I., Chertov V.A. Taking into account the influence of wind direction when ensuring smoke-free operation of high-rise buildings during a fire. Problems of ensuring safety during emergency response. 2014; 1(3):172-174. EDN VPSURD. (rus).Shojaei Mehr R., Mohammadian Bishe E., Farhanien B., Afshin H. Numerical Investigation of the Combined Effect of Terrain Slope and Wind Velocity on Fire Spread Rate in Natural Pastures // Modelling — International Open Access Journal of Modelling in Engineering Science. 2025. No. 6 (1). P. 15. DOI: 10.3390/modelling6010015. EDN BQERSU.Shojaei Mehr R., Mohammadian Bishe E., Farhanieh B., Afshin H. Numerical Investigation of the Combined Effect of Terrain Slope and Wind Velocity on Fire Spread Rate in Natural Pastures. Modelling. 2025; 6(1):15. DOI: 10.3390/modelling6010015. EDN BQERSU.Javaloyes M.A., Pendas-Recondo E., Sánchez M. A General Model for Wildfire Propagation with Wind and Slope // SIAM Journal on Applied Algebra and Geometry. 2023. No. 7 (2). Pp. 414–439. DOI: 10.1137/22m1477866. EDN LZMZRI.Javaloyes M.A., Pendás-Recondo E., Sánchez M.A. General Model for Wildfire Propagation with Wind and Slope. SIAM Journal on Applied Algebra and Geometry. 2013; 7(2):414-439. DOI: 10.1137/22M1477866. EDN LZMZRI.Ghodrat M., Edalati Nejad A., Simeoni A. Collective Effects of Fire Intensity and Sloped Terrain on Wind-Driven Surface Fire and Its Impact on a Cubic Structure // Fire. 2022. No. 5 (6). P. 208. DOI: 10.3390/fire5060208. EDN QBGKOP.Ghodrat M., Edalati-Nejad A., Simeoni A. Collective Effects of Fire Intensity and Sloped Terrain on Wind-Driven Surface Fire and Its Impact on a Cubic Structure. Fire. 2022; 5(6):208. DOI: 10.3390/fire5060208. EDN QBGKOP.Eftekharian E., Ghodrat M., He Y., Ong R.H., Kwok K.C.S., Zhao M. Numerical Analysis of the Effect of Fire Source Configuration on Fire-Wind Enhancement // Heat Transfer Engineering. 2019. No. 42 (1). Pp. 41–60. DOI: 10.1080/01457632.2019.1685249.Eftekharian E., Ghodrat M., He Y., Ong R.H., Kwok K.C.S., Zhao M. Numerical Analysis of the Effect of Fire Source Configuration on Fire-Wind Enhancement. Heat Transfer Engineering. 2019; 42(1):41-60. DOI: 10.1080/01457632.2019.1685249Eftekharian E., Ghodrat M., He Y., Zhao M., Ong R.H., Kwok K.C.S. Numerical analysis of wind velocity effects on fire-wind enhancement // International Journal of Heat and Fluid Flow. 2019. No. 80. P. 108471. DOI: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2019.108471. EDN AKQEAE.Eftekharian E., Ghodrat M., He Y., Zhao M., Ong R.H., Kwok K.C.S. Numerical analysis of wind velocity effects on fire-wind enhancement. International Journal of Heat and Fluid Flow. 2019; 80:108471. DOI: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2019.108471. EDN AKQEAE.Beshir M.R., Mohamed M., Kouritem S.A., Lemmertz C.K., Centeno F.R., Rush D. Investigating Numerically the Effect of Wind on Fire Spread Between Two Informal Settlements Dwellings // Fire Technology. 2023. No. 61. Pp. 1233–1268. DOI: 10.1007/s10694-023-01374-y. EDN SALEGS.Beshir M.R., Mohamed M., Kouritem S.A., Lemmertz C.K., Centeno F.R., Rush D. Investigating Numerically the Effect of Wind on Fire Spread Between Two Informal Settlements Dwellings. Fire Technology. 2023; 61:1233-1268. DOI: 10.1007/s10694-023-01374-y. EDN SALEGS.Гравит М.В., Мамедов Э.З. Моделирование огнестойкости стальных конструкций эстакад нефтегазовых месторождений при кустовом расположении скважин // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2024. № 33 (4). С. 36–51. DOI: 10.22227/0869-7493.2024.33.04.36-51. EDN IGFEYS.Gravit M.V., Mamedov E.Z. Oil and gas fields at pad wells: modeling of fire resistance of steel trestle structures. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2024; 33(4):36-51. DOI: 10.22227/0869-7493.2024.33.04.36-51. EDN IGFEYS. (rus).Гравит М.В., Мамедов Э.З., Дмитриев И.И. Методика расчета фактических и обоснование требуемых пределов огнестойкости стальных конструкций эстакад и этажерок нефтегазового комплекса // Вестник газовой промышленности. 2025. № 1 (61). С. 201–214. EDN FKUNAK.Gravit M.V., Mamedov E.Z., Dmitriev I.I. Procedure for calculating factual fire endurance and validation of the corresponding guide standards for steel-framed pipe racks of oil-and-gas production facilities. Bulletin of the gas industry. 2025; 1(61):191-204. EDN FKUNAK. (rus).Барашкова Н.К., Кижнер Л.И., Кужевская И.В. Атмосферные процессы: динамика, численный анализ, моделирование : учебное пособие. Томск : ТМЛ-Пресс, 2010. 312 с.Barashkova N.K., Kizhner L.I., Kuzhevskaya I.V. Atmospheric Processes: Dynamics, Numerical Analysis, and Modeling : textbook. Tomsk, TML-Press, 2010; 312.

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