sustainНадежностьDependability1729-26462500-3909RAMS Journal Limited liability company10.21683/1729-2646-2021-21-4-3-11sustain-440Research ArticleСТРУКТУРНАЯ НАДЕЖНОСТЬ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКАSTRUCTURAL RELIABILITY. THE THEORY AND PRACTICEПовышение надежности легких проветриваемых фундаментов при вибрационной нагрузке на мерзлых грунтахImproving the dependability of light vented foundations exposed to vibration load on frost soilsТюринМ. А.TyurinM. A.

Тюрин Михаил Александрович – кандидат технических наук, руководитель группы прочностных расчетов отдела строительного проектирования Саратовского филиала

улица Сакко и Ванцетти, 4 , Саратов, 410012

Mikhail A. Tyurin, Candidate of Engineering, Head of Strength Calculation Group, Structural Design Unit

Saratov Branch, 4 Saссo i Vanzetti St., 410012, Saratov 

mihail0710@yandex.ruБочаровМ. Е.BocharovM. E.

Бочаров Михаил Евгеньевич – кандидат технических наук, начальник отдела стандартизации цифровых процессов

Московская область, г.о. Ленинский, п. Развилка, пр-д Проектируемый № 5537, здание 15, строение 1, 142717

Mikhail E. Bocharov, Candidate of Engineering, Head of the Department of Digital Process Standardization

15, 1 Proektiruemy proyezd no. 5537, Leninsky urban district, Razvilka, 142717, Moscow Oblast 

bocharov.me@yandex.ruВоронцовМ. А.VorontsovM. A.

Воронцов Михаил Александрович – кандидат технических наук, начальник лаборатории промысловых компрессорных и турбохолодильных систем

Московская область, г.о. Ленинский, п. Развилка, пр-д Проектируемый № 5537, здание 15, строение 1, 142717

Mikhail A. Vorontsov, Candidate of Engineering, Head of Laboratory for Oilfield Compressor and Turborefrigeration Systems

15, 1 Proektiruemy proyezd no. 5537, Leninsky urban district, Razvilka, 142717, Moscow Oblast 

m_vorontsov@list.ruМельниковаА. В.MelnikovaA. V.

Мельникова Анна Валерьевна – кандидат технических наук, главный специалист лаборатории предиктивного моделирования поврежденности линейно-протяженных и площадных объектов ЕСГ Корпоративного научно-технического центра коррозийного мониторинга и защиты от коррозии

Московская область, г.о. Ленинский, п. Развилка, пр-д Проектируемый № 5537, здание 15, строение 1, 142717

Anna V. Melnikova, Candidate of Engineering, Chief Specialist, Laboratory for Predictive Damage Simulation of Extended and Area Gas Supply Facilities, Corporate Technical Research Centre for Corrosion Monitoring and Protection

15, 1 Proektiruemy proyezd no. 5537, Leninsky urban district, Razvilka, 142717, Moscow Oblast 

A_Melnikova@vniigaz.gazprom.ruООО «Газпром Проектирование»РоссияGazprom ProektirovanieRussian FederationООО «Газпром ВНИИГАЗ»РоссияGazprom VNIIGAZRussian Federation202127122021214311Copyright © Тюрин М.А., Бочаров М.Е., Воронцов М.А., Мельникова А.В., 20212021Тюрин М.А., Бочаров М.Е., Воронцов М.А., Мельникова А.В.Tyurin M.A., Bocharov M.E., Vorontsov M.A., Melnikova A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.dependability.ru/jour/article/view/440

Цель. Современные фундаменты под технологическое оборудование с динамическими нагрузками часто оказываются переразмеренными с сильно завышенными показателями жесткости, массы и материалоемкости. В связи с этим сокращение затрат и сроков строительства объектов газотранспортной системы, в особенности на вечномерзлых грунтах, является актуальным для ПАО «Газпром». Одним из основных направлений решения указанной задачи является размещение газоперекачивающего оборудования на легких проветриваемых опорных конструкциях. Недостатком таких конструкций является низкая вибрационная устойчивость. Предложен способ [1] для повышения вибрационной устойчивости фундамента при вибрационной нагрузке. Целью моделирования является повышение надежности легких проветриваемых фундаментов, за счет изучения особенностей виброперемещений фундамента с присоединенными железобетонными плитами в зависимости от температурного состояния мерзлых грунтов, параметров присоединяемых плит и соединительных элементов. Методы. Определение виброперемещений фундамента с присоединенным устройством выполнялось с использованием метода конечных элементов и усовершенствованной расчетной модели системы фундаментГПА-грунтовое основание. Результаты. В результате проведения вычислительных экспериментов определены виброперемещения фундамента в холодное и теплое время года для случаев присоединения железобетонных плит к фундаменту: симметричного и несимметричного; на разном удалении; через соединительные элементы с разными параметрами жесткости; с дополнительными утяжелителями; вмороженных в грунт. Сделаны выводы по результатам моделирования виброперемещений фундамента с присоединенным устройством в холодное и теплое время года. Заключение. Представленные результаты вычислительных экспериментов по повышению вибрационной устойчивости легких фундаментов за счет применения способа [1] показывают достаточно хорошие показатели уменьшения виброперемещений фундамента. Так, при симметричном присоединении четырех железобетонных плит в летний период эксплуатации уменьшение виброперемещений составляет 42,4 %, а увеличение жесткости соединителей, присоединение дополнительных грузов и вмораживание в грунт железобетонных плит позволят уменьшить виброперемещения фундамента до 2,5 раз. Вместе с тем необходимо отметить, что для практического применения полученных результатов, при разработке проектной документации и строительстве фундаментов необходимо проведение НИОКР, включающих верификацию и сравнение полученных результатов численного моделирования с натурным экспериментом.

Aim. Today, dynamically-loaded foundations of process equipment often prove to be oversized with significantly overestimated values of stiffness, mass and material consumption. Therefore, reducing the costs and time of construction of gas pipeline facilities, especially on permafrost, is of relevance to PJSC Gazprom. One of the primary ways of solving this problem is installing gas pumping equipment on light vented support structures. The disadvantage of such structures is the low vibration rigidity. A method [1] is proposed for improving the vibration rigidity of a foundation subjected to vibration load. The simulation aims to improve the dependability of light vented foundations by studying vibration displacements of foundations with attached reinforced concrete panels depending on the thermal state of frost soils, parameters of the attached panels and connectors. Methods. Vibration displacements of a foundation with an attached device were identified using the finite element method and the improved computational model of the foundation – GCU – soil system. Results. Computational experiments identified the vibration displacements of the foundation in the cold and warm seasons for the following cases of reinforced concrete plates attached to the foundation: symmetrical and non-symmetrical; at different distances; through connectors with different stiffness parameters; with additional weights; frozen to the ground. Conclusions were made based on the results of simulation of vibration displacements of foundations with an attached device in cold and warm seasons. Conclusion. The presented results of computational experiments aimed at improving the vibration rigidity of light foundations by using method [1] show sufficiently good indicators of reduced vibration displacements of the foundation. Thus, in the case of symmetrical connection of four reinforced concrete panels in summer, the reduction of vibration displacements is 42.4%, while increased stiffness of the connectors, attachment of additional weights and freezing of reinforced concrete panels into the ground will allow reducing the vibration displacements of the foundation up to 2.5 times. However, it should be noted, that applying the findings in the process of development of project documentation and construction of foundations requires R&D activities involving verification and comparison of the obtained results of numerical simulation with a natural experiment.

снижение виброперемещенийфундамент ГПАдинамическая нагрузкасоединительный элементутяжелениеreduction of vibration displacementsGCU foundationdynamic loadconnectorweightReferencesТюрин М.А., Бочаров М.Е., Клейменов Е.А. Способ повышения динамической жесткости фундамента при вибрационной нагрузке и устройство для его реализации. Пат. №2687211 // Российская Федерация, МПК E02D 31/08. Заявитель и патентообладатель ООО «Газпром проектирование». – 2018137569; заявл. 2018.10.25; опубл. 2019.05.07.Tyurin M.A., Bocharov M.E., Kleymenov E.A. [A method of improving the dynamic stiffness of a foundation exposed to vibration load and a device for its implementation]. Patent no. 2687211. Russian Federation, IPC E02D 31/08. Applicant and patent holder: OOO Gazprom proektirovanie. 2018137569; claimed 2018.10.25; published 2019.05.07. (in Russ.)Тюрин М.А., Воронцов М.А. Исследование динамических нагрузок на фундамент при работе газоперекачивающих агрегатов // Технологии нефти и газа. 2016. № 2. С. 45-50.Tyurin M.A., Vorontsov M.A. Investigation of foundation dynamics loads associated with the gas compressor units operation. Oil and Gas Technologies 2016;2:45-50. (in Russ.)Тюрин М.А., Клейменов Е.А., Рябов В.А. и др. Математическое моделирование легких фундаментов ГПА с учетом грунтовых условий Ямала и Восточной Сибири // Научный журнал российского газового общества. 2016. № 2. С. 27-32.Tyurin M.A., Kleimenov E.A., Ryabov V.A., Yakovlev D.M., Bocharov M.E. Mathematical modeling of light foundations for gas-compressor units considering soil conditions of the Yamal peninsula and Eastern Siberia. The Scientific Journal of the Russian Gas Society 2016;2:27-32. (in Russ.)Тюрин М.А., Бочаров М.Е. Исследование воздействия динамических нагрузок на легкие фундаменты газоперекачивающих агрегатов в сложных геологических условиях // Сборник статей заочной научной конференции молодых ученых и специалистов предприятий газовой промышленности и учебных заведений Саратовской области «Новые технологии в газовой промышленности». Саратов, 21 декабря 2016. С. 76-79.Tyurin M.A., Bocharov M.E. [Study of the effect of dynamic loads on light foundations of gas compressor units under adverse geological conditions]. [Proceedings of the virtual science conference of young scientists, experts of the gas industry and educational institutions of the Saratov Oblast New Technologies in the Gas Industry]. Saratov (Russia). 2016. P. 76-79. (in Russ.)Тюрин М.А., Козлов С.И. Применение легких проветриваемых фундаментов под ГПА на компрессорных станциях в сложных геологических условиях Ямальской группы месторождений // Территория Нефтегаз. 2013. № 10. С. 62-70.Tyurin M.A., Kozlov S.I. [Application of light vented GCU foundations at gas compressor stations under the adverse geological conditions of the Yamal group of fields]. Territorija “NEFTEGAS” 2013;10:62-70. (in Russ.)Попов А.П., Милованов В.И., Рябов В.А. и др. Совершенствование способа управления криогенным ресурсом основания при проектировании нулевых циклов зданий и сооружений // Геотехника. Международный журнал. 2010. № 6. С. 4-22.Popov A.P., Milovanov V.I., Ryabov V.A., Berrezhnoy M.A. Improving the management way of the ground base cryogenic resources for designing foundation works. International Journal Geotechnics 2010:6;4-22. (in Russ.)Ataulla Attar, Shahbaz Dandin. Economical Method of Reducing vibration on Machine Foundation // Journal of Mechanical and Civil Engineering. 2015. P. 89-97.Attar A., Dandin S. Economical Method of Reducing vibration on Machine Foundation. Journal of Mechanical and Civil Engineering 2015;11(4):89-97.H. van Koten. Vibrations of machine foundations and surrounding soil// Delft University of Technology, Delft, the Netherlands. 2012. No. 1. P 29-54.Van Koten H. Vibrations of machine foundations and surrounding soil. Heron 2012;1:29-54.Rajib Ul Alam Uzzal. Dynamic response of a beam subjected to moving load and moving mass supported by Pasternak foundation // Journal of Shock and Vibration, Concordia Center for Advanced Vehicle Engineering, Mechanical and Industrial Engineering Department, Concordia University, Montreal, Canada. 2012. P. 205–220.Ul Alam Uzzal R. Dynamic response of a beam subjected to moving load and moving mass supported by Pasternak foundation. Journal of Shock and Vibration 2012;19(2):205-220.Galal A. Hassaan. Optimal Design of Machinery Shallow Foundations with Silt Soils // International Journal of Mechanical Engineering. 2014. Issue 3. P. 11–24.Hassaan G.A. Optimal Design of Machinery Shallow Foundations with Silt Soils. International Journal of Mechanical Engineering 2014;3:11-24.George Gazetas. Analysis of machine foundation vibrations: state of the art // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. Polytechnic lnstitute, Troy, New York, USA. 1983. Vol. 2. No. 1. P. 2-42.Gazetas G. Analysis of machine foundation vibrations: state of the art. Soil Dynamics and Earthquake Engineering 1983;2(1):2-42.

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