Вплив повітряної ударної хвилі на будівлі, споруди

Заголовок (англійською): 
Influence of air shock wane on buildings and structures
Автор(и): 
Шишанов М.О.
Малюга В.Г.
Коваль В.В.
Мірненко В.І.
Філь В.М.
Ганненко С.О.
Дужий Р.В.
Автор(и) (англ): 
Shyshanov M.O.
Маliuha V.G.
Koval V.V.
Mirnenko V.I.
Fil V.М.
Hannenko S.O.
Duzhyi R.V.
Ключові слова (укр): 
повітряна ударна хвиля, динамічне навантаження, тиск відбиття, тиск прориву, тиск наростання, тиск обтікання, час руйнування
Ключові слова (англ): 
air shock wave, dynamic load, reflection pressure, breach pressure, developed pressure, cover pressure, rupture time
Анотація (укр): 
Руйнування будівель та споруд відбувається внаслідок стихійних лих, аварій різного характеру та терористичних актів, що в багатьох випадках супроводжуються вибухами. В ході ведення збройних конфліктів руйнування будівель, споруд відбувається у результаті наскрізного пробивання засобами ураження перекриття або стін з подальшою детонацією боєприпасу всередині споруди, виникненням руйнівної дії кінетичної енергії продуктів вибуху та ударної хвилі. Дія ударної хвилі на будівлі, споруди характеризується складним комплексом навантажень: надлишковим тиском, тиском відбивання, тиском швидкісного напору, тиском затікання, навантаженням від сейсмічних хвиль. Забезпечення збереження й відновлення будівель і споруд включає заходи оцінки можливих ступенів руйнування будівель і споруд. Тому у сучасних умовах проектування будівель, споруд та їх елементів не можливе без урахування динамічних впливів. При проектуванні та будуванні будівель, споруд завжди потрібно враховувати стійкість елементів конструкцій до дії вражаючих факторів, як вибуху в цілому так і ударної хвилі вибуху зокрема, що допоможе уникнути майбутніх можливих людських втрат. Враховуючи це в статті розглянуто загальну характеристику процесів взаємодії повітряної ударної хвилі з будівлею, метод розрахунку часу руйнування панельних споруд та основні параметри повітряної ударної хвилі, яка затікає у результаті вибуху в будівлі, споруди з віконними, дверними прорізами, які виникли в наслідок руйнування конструкцій перекриття або стін. Дослідження показують, що навантаження на конструкції залежать від параметрів хвилі, яка затікає через прорізи в споруди, які утворюються при руйнуванні стін будівлі, зіставлення розрахункових і експериментальних даних свідчить про їх достатню збіжність.
Анотація (англ): 
The destruction of buildings and structures takes place as a result of calamities, accidents of various nature, and terrorist attacks which often include explosions. In armed conflicts, the destruction of buildings and constructions happens as a result of munitions completely penetrating structural floors or walls, after which the round explodes inside the construction, followed by the destructive impact of explosion product kinetic energy and the shock wave. The impact of shock wave on buildings and constructions is characterized by complex pressure: excessive pressure, reflective pressure, dynamic pressure, flowing pressure, seismic wave pressure. Ensuring the preservation and restoration of buildings and structures includes measures to assess the possible degree of destruction of buildings and structures. Therefore, in modern conditions, the design of buildings, structures and their elements is not possible without taking into account the dynamic effects. When designing and constructing buildings and structures, it is always necessary to take into account the resistance of structural elements to the action of damaging factors, both the explosion in general and the shock wave of the explosion in particular, which will help avoid future possible human losses. Considering the aforementioned, this article describes the basic characteristics of the air shock wave and building interaction processes, the panel construction rupture time calculation method, and the general characteristics of an explosion’s air shock wave that penetrates buildings, constructions that have doors, windows, and openings which appeared due to damage to flooring or wall structures. Studies show that structural loads depend on the characteristics of the wave that penetrates through openings in constructions and through openings created by wall damage; while comparing calculations with experiment data shows a decent level of similarity between them.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2020, номер 105
Назва журналу, номер, рік випуску (рус): 
Сопротивление материалов и теория сооружений, 2020, номер 105
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of Materials and Theory of Structures, 2020, number 105
Мова статті: 
English
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
16-105_shishanov_.pdf
Дата публікації: 
27 Ноябрь 2020
Номер збірника: 
105
Університет автора: 
Central research institute of weapons and military equipment of the Armed Forces of Ukraine, 28, Povitroflotskiy avenu, Kyiv, Ukraine; Kharkiv National University of the Air Force. I.Kozhedub, Kharkiv; Military Scientific Department of the General Sta
Литература: 
1.       Vasiychuk V.O. Osnovy tsyvilnoho zakhystu (Fundamentals of civil protection): Navch. posibnyk / V.O. Vasiychuk, V.Ye Honcharuk, S.I. Kachan, S.M. Mokhnyak - Lviv: Vydavnytstvo Natsionalnoho universytetu "Lvivska politekhnika", 2010.-417s. (in Ukrainian)2.       Bykova O.V. Boliyev O.V., Derevynskyy D.M., Yeliseyev V.N., Myronets S.M., Osypenko S.I., Piven YU.O. ta insh. Osnovy tsyvilnoho zakhystu (Fundamentals of civil protection): Navch. posibnyk K: 2008.– 223 s. (in Ukrainian)3.       Vasylchenko O.V. Budivelni konstruktsiyi ta yikh povedinka v umovakh nadzvychaynykh sytuatsiy (Building structures and their behavior in emergency situations): Navchalnyy posibnyk / O.V. Vasylchenko, YU.V. Kvitkovskyy, O.V. Myrhorod, O.A. Stelmakh. – Kharkiv: KHNADU, 2015. – 488s. (in Ukrainian)4.       Mkrtychev O.V. Raschet konstruktsiy zhelezobetonnogo zdaniya na vzryvnyye nagruzki v nelineynoy dinamicheskoy postanovke (Analysis of structures of a reinforced concrete building for explosive loads in a nonlinear dynamic setting)/ O.V. Mkrtychev, V.B. Dorozhinskiy, O.V. Lazarev // Vestnik MGSU. – 2011. – №4. – S. 243–247. (in Russian)5.       RD 03-409-01. Metodika otsenki posledstviy avariynykh vzryvov toplivno-vozdushnykh smesey (Methodology for assessing the consequences of emergency explosions of fuel-air mixtures). – M.: ZAO NTTS PB, 2014. – 38 s. (in Russian)6.       Chub I.A. Prohnozuvannya naslidkiv nadzvychaynoyi sytuatsiyi z vybukhom khmary hazopovitryanoyi sumishi (Forecasting the consequences of an emergency situation with the explosion of a cloud of gas-air mixture) / I.A. Chub, V.V. Matukhno // Problemy nadzvychaynykh sytuatsiy. – 2016. – Vyp. 23. – S.186-191. (in Ukrainian)7.       Rybakov A.V. Raschot ustoychivosti konstruktsiy zdaniy k udarno-volnovym nagruzkam (Calculation of the resistance of building structures to shock-wave loads)// Nauchnyye i obrazovatel'nyye problemy grazhdanskoy zashchity, № 4, 2013. S. 23–27. (in Russian)8.       Kobylkin I.F. Udarnyye i detonatsionnyye volny: Metody issledovaniya (Shock and Detonation Waves: Research Methods )/ [I.F. Kobylkin, V.V. Selivanov,  V.S. Solov'yev, N.N. Sysoyev].–M.: Fizmatlit, 2004. – 375s. (in Russian)9.       Kvitkovskyy Yu.V. Vyznachennya parametriv udarnoyi khvyli, shcho utvoryuyetsya pid chas vybukhu hazopovitryanoyi sumishi (Determination of the parameters of the shock wave generated during the explosion of the gas-air mixture)/ Kvitkovskyy YU.V, Prokhach E.YU.// Zbirka naukovykh prats UTSZU. - №4, 2006. – S.120-124. (in Ukrainian)10.     Mukhin V.I., Rybakov A.V., Vil'danov R.R. O raschetnoy modeli otsenki porazhayushchego vozdeystviya vozdushnoy udarnoy volny ot obychnikh sredstv porazheniya (On a computational model for assessing the damaging effect of an air shock wave from conventional weapons)// Izvestiya Instituta inzhenernoy fiziki. 2017. №1, s. 58-63. (in Russian)11.     Nabiullin M.I. Matematicheskaya model' rascheta amplitudy izbytochnogo davleniya na fronte vozdushnoy udarnoy volny (Mathematical model for calculating the amplitude of excess pressure at the front of an air shock wave) / M.I. Nabiullin, A.V. Guseva, D. Yu. Verin, S.A. Vilokhin // Vestnik tekhnologicheskogo universiteta. 2017. T.20, №3 – S. 141-144. (in Russian)  
References: 
1.       Vasiychuk V.O. Osnovy tsyvilnoho zakhystu (Fundamentals of civil protection): Navch. posibnyk / V.O. Vasiychuk, V.Ye Honcharuk, S.I. Kachan, S.M. Mokhnyak - Lviv: Vydavnytstvo Natsionalnoho universytetu "Lvivska politekhnika", 2010.-417s. (in Ukrainian)2.       Bykova O.V. Boliyev O.V., Derevynskyy D.M., Yeliseyev V.N., Myronets S.M., Osypenko S.I., Piven YU.O. ta insh. Osnovy tsyvilnoho zakhystu (Fundamentals of civil protection): Navch. posibnyk K: 2008.– 223 s. (in Ukrainian)3.       Vasylchenko O.V. Budivelni konstruktsiyi ta yikh povedinka v umovakh nadzvychaynykh sytuatsiy (Building structures and their behavior in emergency situations): Navchalnyy posibnyk / O.V. Vasylchenko, YU.V. Kvitkovskyy, O.V. Myrhorod, O.A. Stelmakh. – Kharkiv: KHNADU, 2015. – 488s. (in Ukrainian)4.       Mkrtychev O.V. Raschet konstruktsiy zhelezobetonnogo zdaniya na vzryvnyye nagruzki v nelineynoy dinamicheskoy postanovke (Analysis of structures of a reinforced concrete building for explosive loads in a nonlinear dynamic setting)/ O.V. Mkrtychev, V.B. Dorozhinskiy, O.V. Lazarev // Vestnik MGSU. – 2011. – №4. – S. 243–247. (in Russian)5.       RD 03-409-01. Metodika otsenki posledstviy avariynykh vzryvov toplivno-vozdushnykh smesey (Methodology for assessing the consequences of emergency explosions of fuel-air mixtures). – M.: ZAO NTTS PB, 2014. – 38 s. (in Russian)6.       Chub I.A. Prohnozuvannya naslidkiv nadzvychaynoyi sytuatsiyi z vybukhom khmary hazopovitryanoyi sumishi (Forecasting the consequences of an emergency situation with the explosion of a cloud of gas-air mixture) / I.A. Chub, V.V. Matukhno // Problemy nadzvychaynykh sytuatsiy. – 2016. – Vyp. 23. – S.186-191. (in Ukrainian)7.       Rybakov A.V. Raschot ustoychivosti konstruktsiy zdaniy k udarno-volnovym nagruzkam (Calculation of the resistance of building structures to shock-wave loads)// Nauchnyye i obrazovatel'nyye problemy grazhdanskoy zashchity, № 4, 2013. S. 23–27. (in Russian)8.       Kobylkin I.F. Udarnyye i detonatsionnyye volny: Metody issledovaniya (Shock and Detonation Waves: Research Methods )/ [I.F. Kobylkin, V.V. Selivanov,  V.S. Solov'yev, N.N. Sysoyev].–M.: Fizmatlit, 2004. – 375s. (in Russian)9.       Kvitkovskyy Yu.V. Vyznachennya parametriv udarnoyi khvyli, shcho utvoryuyetsya pid chas vybukhu hazopovitryanoyi sumishi (Determination of the parameters of the shock wave generated during the explosion of the gas-air mixture)/ Kvitkovskyy YU.V, Prokhach E.YU.// Zbirka naukovykh prats UTSZU. - №4, 2006. – S.120-124. (in Ukrainian)10.     Mukhin V.I., Rybakov A.V., Vil'danov R.R. O raschetnoy modeli otsenki porazhayushchego vozdeystviya vozdushnoy udarnoy volny ot obychnikh sredstv porazheniya (On a computational model for assessing the damaging effect of an air shock wave from conventional weapons)// Izvestiya Instituta inzhenernoy fiziki. 2017. №1, s. 58-63. (in Russian)11.     Nabiullin M.I. Matematicheskaya model' rascheta amplitudy izbytochnogo davleniya na fronte vozdushnoy udarnoy volny (Mathematical model for calculating the amplitude of excess pressure at the front of an air shock wave) / M.I. Nabiullin, A.V. Guseva, D. Yu. Verin, S.A. Vilokhin // Vestnik tekhnologicheskogo universiteta. 2017. T.20, №3 – S. 141-144. (in Russian)