Виявлення впливу вибуху на поведінку залізобетонних конструкцій захисних укриттів в умовах повітряних атак
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.360862Ключові слова:
вибухове навантаження, вибухостійкість, захисні укриття, залізобетонні конструкції, напружено-деформований стан, LS-DYNAАнотація
Об’єктом дослідження є залізобетонні конструкції блочних захисних споруд серій УФС-1 та ШС ВС-1-3 за умов вибухового впливу. Існуючою проблемою є недостатньо вивчена поведінка їх напружено-деформованого стану з урахуванням контактної взаємодії конструктивних елементів та ґрунтової основи. Для вирішення поставленої проблеми виконано чисельне моделювання із застосуванням методу скінченних елементів. Розрахунки виконано у програмному комплексі LS-DYNA (США) з урахуванням фізичної та геометричної нелінійності та контактної взаємодії елементів конструкції. Досліджено функціональну придатність залізобетонних конструкцій блочних захисних споруд за умов вибухового впливу. Сценаріями вибухового впливу передбачено тротиловий еквівалент заряду 15 кг при відстанях до конструкції 0.55 м та 5 м. Результатами розрахунку встановлено, що максимальні значення надлишкового тиску сягають 1.16·10⁶ кПа та 1.01·10³ кПа відповідно. Встановлено, що найбільші напруження та переміщення локалізуються у вузлах стикування блоків і приповерхневих ділянках конструкцій, що дозволило визначити найбільш уразливі елементи та обґрунтувати напрями удосконалення конструктивних рішень. Виявлено, що за прийнятих значень вибухових впливів конструкції зберігають функціональну придатність та стійкість, а пошкодження локалізуються на невеликих ділянках і не призводять до прогресуючого руйнування укриття. Це пояснюється просторовою роботою конструкції та перерозподілом динамічних зусиль між окремими блоками і ґрунтовою основою. Практичне застосування результатів дослідження доцільне при оцінці вибухостійкості та впровадженні інженерних рішень при проєктуванні споруд цивільного захисту з метою їх вдосконалення
Посилання
- Zhang, C., Gholipour, G., Mousavi, A. A. (2020). Blast loads induced responses of RC structural members: State-of-the-art review. Composites Part B: Engineering, 195, 108066. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2020.108066
- Anas, S. M., Alam, M., Umair, M. (2021). Experimental and numerical investigations on performance of reinforced concrete slabs under explosive-induced air-blast loading: A state-of-the-art review. Structures, 31, 428–461. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2021.01.102
- Park, Y., Kim, K., Park, S.-w., Yum, S.-G., Baek, J.-W. (2024). Experimental Evaluation on Blast Resistance of Reinforced Concrete Structures under Partially Confined Explosion. International Journal of Concrete Structures and Materials, 18 (1). https://doi.org/10.1186/s40069-024-00663-2
- Guo, X., Li, Y., McCrum, D. P., Hu, Y., Bai, Z., Zhang, H., Li, Z., Wang, X. (2024). A reinforced concrete shear wall building structure subjected to internal TNT explosions: Test results and numerical validation. International Journal of Impact Engineering, 190, 104950. https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2024.104950
- Draganić, H., Jeleč, M., Gazić, G., Lukić, S. (2025). Numerical Investigations of Reinforced Concrete Slabs Subjected to Contact Explosions. Buildings, 15 (7), 1063. https://doi.org/10.3390/buildings15071063
- Li, H., Chen, W., Hao, H. (2024). Performance of reinforced concrete slabs subjected to simultaneous fire and blast loads. Engineering Structures, 311, 118133. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2024.118133
- Ivanchenko, G., Getun, G., Bezklubenko, I., Solomin, A., Posternak, O. (2023). Іnfluence of explosive loads on buildings and structures of the population civil protection. Strength of Materials and Theory of Structures, 111, 39–48. https://doi.org/10.32347/2410-2547.2023.111.39-48
- Kostopoulos, V., Kalimeris, G. D., Giannaros, E. (2022). Blast protection of steel reinforced concrete structures using composite foam-core sacrificial cladding. Composites Science and Technology, 230, 109330. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2022.109330
- Fatima, A., Sangi, A. J., Mohammad, A. F., Joohi, M. (2023). Global response of reinforced concrete framed building under varying blast load pulse shapes. Structures, 50, 482–493. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2023.02.001
- Belytschko, T., Liu, W. K., Moran, B. (2013). Nonlinear finite elements for continua and structures. John Wiley & Sons. Available at: https://scispace.com/pdf/nonlinear-finite-elements-for-continua-and-structures-1qwp4eb2pg.pdf
- Grassl, P., Jirásek, M. (2006). Damage-plastic model for concrete failure. International Journal of Solids and Structures, 43 (22-23), 7166–7196. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2006.06.032
- Murray, Y. D., Abu-Odeh, A., Bligh, R. (2007). Evaluation of LS-DYNA Concrete Material Model 159 (2007). FHWA-HRT-05-063. Available at: https://www.fhwa.dot.gov/publications/research/infrastructure/structures/05063/
- Hallquist, J. O. (2006). LS-DYNA® Theory Manual. Livermore Software Technology Corporation, 680. Available at: https://ftp.lstc.com/anonymous/outgoing/jday/manuals/ls-dyna_theory_manual_2006.pdf
- Kingery, C. N., Bulmash, G. (1984). Airblast Parameters from TNT Spherical Air Burst and Hemispherical Surface Burst. Aberdeen Proving Ground. Available at: https://erdclibrary.on.worldcat.org/search?databaseList=&queryString=867650613
- Structures to resist the effects of accidental explosions (UFC 3-340-02) (2008). Unified Facilities Criteria (UFC). Available at: https://nibs-s3-wbdg3-production.s3.us-east-1.amazonaws.com/FFC/DOD/UFC/ufc_3_340_02_2008_c2.pdf
- Kingery-Bulmash blast parameter calculator. UN SaferGuard. Available at: https://unsaferguard.org/un-saferguard/kingery-bulmash
- Index of /~gyebro/files/ans_help_v182/ans_thry. Available at: https://www.mm.bme.hu/~gyebro/files/ans_help_v182/ans_thry/ans_thry.html
- Protokol naturnykh vyprobuvan No. 366-V/2024 vid 18.07.2024 r. Shvydkosporudzhuvani zakhysni sporudy typiv «ShS VS-1-3» ta «ShS UFS-1».
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Serhii Pozdieiev, Volodymyr Bashynskyi, Andrii Shvydenko, Serhii Bisyk, Serhii Holets, Olga Nekora, Oleh Dmitriiev, Volodymyr Krivtsun, Viktor Nikitchenko, Ihor Chastokolenko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
