Влияние ветровой нагрузки на пределы огнестойкости стальных конструкций объектов нефтегазовой промышленности

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. 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. 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. 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. 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.

1. Голованов 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. Шебеко А.Ю. Оценка требуемых пределов огнестойкости строительных конструкций этажерок и эстакад предприятий нефтегазовой отрасли // Пожарная безопасность. 2019. № 1. С. 103–107. EDN YZZZML.

9. 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/buildings15132334

10. Chen 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/app15137424

11. 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. No. 276. P. 115344. DOI: 10.1016/j.engstruct.2022.115344. EDN MGXULQ.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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. No. 80. P. 108471. DOI: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2019.108471. EDN AKQEAE.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. Барашкова Н.К., Кижнер Л.И., Кужевская И.В. Атмосферные процессы: динамика, численный анализ, моделирование : учебное пособие. Томск : ТМЛ-Пресс, 2010. 312 с.