Деякі підходи до моделювання впливу вибухової хвилі на конструкції в LIRA-FEM

Заголовок (англійською): 
Some approaches to modeling blast wave impact on structures in LIRA-FEM
Автор(и): 
Барабаш М.С.
Башинський О.В.
Автор(и) (англ): 
Barabash M.S.
Bashynskyi O.V.
Ключові слова (укр): 
вибухова хвиля, стійкість, надлишковий тиск, динамічне навантаження, прямий динамічний метод, метод скінченних елементів, нелінійний аналіз, критичні навантаження, пластикові з'єднання, перерозподіл сил, LIRA-FEM
Ключові слова (англ): 
blast wave, stability, excessive pressure, dynamic load case, direct dynamic method, finite element method, nonlinear analysis, critical loads, plastic joints, force redistribution, LIRA-FEM
Анотація (укр): 
Стаття присвячена методиці моделювання розрахунку конструкцій на дію динамічних навантажень, що викликані впливом вибухової хвилі, та детально розглядає процес прикладення цих динамічних навантажень до будівельних конструкцій у програмному комплексі ЛІРА-САПР (LIRA-FEM). У цій статті описуються основні етапи проведення розрахунків, починаючи від обчислення основних параметрів вибухової хвилі, до збору і прикладання динамічних навантажень на елементи конструкції для виконання розрахунку прямим динамічним методом. Одним із ключових аспектів статті є визначення основних параметрів вибухової хвилі, які впливають на величину та природу дії навантажень від вибуху. До таких параметрів належать піктиску, тривалість дії вибухової хвилі, імпульс вибухово хвилі, а також форма фронту хвилі. У статті розглядаються типові значення цих параметрів в залежно від умов вибуху, таких як тип вибухової речовини та відстань до епіцентру вибуху. Надано перевагу моделюванню дії вибухових навантажень на конструкцію як динамічний вплив. Такий вплив може призводити до значних деформацій конструкцій та відкрити додаткові особливості роботи конструкції. У статті також описано послідовність розрахунку конструкцій на вибухові навантаження, яка включає кілька етапів. Першим кроком є визначення типу вибухового пристрою та його параметрів, а також відстань від епіцентру вибуху до конструкції. Далі обчислюються величини статичного навантаження (тиску) від вибухової хвилі та прикладають до елементів конструкції. Наступним кроком є задання динамічних параметрів вибухової хвилі, що визначаються за допомогою спеціальних методик або нормативних документів. На завершальному етапі виконуються розрахунки з використанням модуля «Динаміка в часі» програмного комплексу LIRA-FEM, що дозволяє враховувати динамічні ефекти та оцінювати поведінку конструкції в процесі дії вибухової хвилі.
Анотація (англ): 
The article is devoted to the issues of automation of modelling of blast wave loads and analysis of structures of protective structures under the influence of blast loads. Several methods of building analysis for explosive dynamic loads are proposed. The analysis of the nature of blast wave propagation and impact on buildings, as well as methods of their finite element modelling in the LIRA-FEM with consideration of the time factor in the ‘Time history analysis’ module are performed.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2024, номер 113
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of Materials and Theory of Structures, 2024, number 113
Мова статті: 
English
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
26.pdf
Дата публікації: 
26 Декабрь 2024
Номер збірника: 
113
Університет автора: 
National aviation university, Kyiv; LIRA-SAPR LTD; National university of life and environmental sciences of Ukraine, Kyiv; Kyiv national university of construction and architecture, Kyiv
References: 
  1. Barabash M.S. Kompiuternoe modelyrovanye protsessov zhyznennoho tsykla obektov stroytelstva: Monohrafyia. (Computer modeling of life cycle processes of construction projects: Monograph.) – K.: Yzd-vo «Stal», 2014. – 301 p.
  2. Barabash M.S. Gorodetskiy A.S. Nekotorie aspekti rascheta zdanii na ustoichivost k progressiruyushchemu razrusheniyu (Some aspects of calculation of buildings for resistance to progressive destruction). ‑ Stroitelstvo. Materialovedenie. Mashinostroenie. Seriya: Innovatsionnie tekhnologii zhiznennogo tsikla obektov zhilishchno-grazhdanskogo, promishlennogo i transportnogo naznacheniya. - 2009. - Vip. 50. - P. 157-162. - Link: http://nbuv.gov.ua/UJRN/smmit_2009_50_27.
  3. Maksymenko, V.P., Barabash, M.S., Kostyra, N.O., Barmin, I.V. Modeliuvannia dynamichnykh navantazhen vybukhovoho typu v zadachakh doslidzhennia mitsnosti budivelnykh konstruktsii z vykorystanniam PK LIRA-SAPR (Modeling of dynamic loads of the explosive type in the tasks of researching the strength of building structures using PC LIRA FEM). ‑ Nauka ta budivnytstvo, 2024. – Vyp.38(4). – P. 20-27. DOI: https://doi.org/10.33644/2313-6679-4-2023-3.
  4. Romashkina, M.A., Pisarevskyi, B.Iu., Zhuravlov, O.V. Rozrakhunok budivli na vplyv dii povitrianoi udarnoi khvyli priamym dynamichnym metodom z vykorystanniam PK LIRA-SAPR (Calculation of the building on the impact of the action of the air shock wave by the direct dynamic method using PC LIRA FEM). Budivelni konstruktsii. Teoriia I praktyka, 2024. – Vyp.14. – P. 147–160. DOI: https://doi.org/10.32347/2522-4182.14.2024.147-160.
  5. Henzerskyi Yu.V, Barabash M.S., Trusov I.O., Pervushova L.F. Metodyka otsinky seismostiikosti budivelnykh konstruktsii ta sporud atomnykh elektrostantsii v PK Lira SAPR (Methodology for assessing the seismic resistance of building structures and structures of nuclear power plants in PC Lira FEM). ‑ Opir materialiv i teoriia sporud: nauk.-tekhn. zbirnyk – K.:KNUBA, 2023. – Vyp. 111. – P. 125-139. DOI: https://doi.org/10.32347/2410-2547.2023.111.125-139.
  6. Bilyk S., Bashynska O., Bashynskyi O. Determination of changes inthermal stress state of steel beams in LIRA-SAPR software. ‑ Strength of materials and theory of structures. 2022. – №108. – P. 189-202. DOI: https://doi.org/10.32347/2410-2547.2022.108.189-202.
  7. Perelmuter A.V. Udar padaiuchykh ulamkiv po zalizobetonnii plyti (Impact of falling debris on reinforced concrete slab). Opir materialiv i teoriia sporud: nauk.-tekhn. zbirnyk. – K.: KNUBA, 2023. – Vyp. 110. – P. 36-46.DOI: https://doi.org/10.32347/2410-2547.2023.110.36-46.
  8. Maksymenko V.P., Barabash M.S., Pysarevskyi B.Iu. Metodyka otsinky napruzheno-deformovanoi struktury konstruktsii na osnovi metodu Pidsystemy (Methodology for assessing the stress-strain structure of the structure based on the Subsystem method). ‑ Budivelne Vyrobnytstvo. 2021. – Vyp. 71. – P. 40-46. DOI: https://doi.org/10.36750/2524-2555.71.40-46.
  9. Nemchynov Yu.I. Budivnytstvo ta zabezpechennia seismichnoi bezpeky v Ukraini z urakhuvanniam rekomendatsii Yevrokodiv (Construction and provision of seismic safety in Ukraine, taking into account the recommendations of Eurocodes). ‑ Nauka I budivnytstvo, 2021. – Vyp. 29(3). – P. –3–14. DOI: https://doi.org/10.33644/2313-6669-14-2021-12
  10. Nemchynov Yu.I., Mariienkov N.H., Khavkin A.K., Babik K.M. Proektuvannia budivel iz zadanym rivnem seismostiikosti (Design of buildings with a given level of seismic resistance). Kyiv: Hudymenko S. V. (2012).
  11. Emelyanov, S., Nemchinov, Y., Kolchunov, V., Yakovenko, I. Details of large-panel buildings seismic analysis. Enfoque UTE, 7(2), 2016, - pp. 120 – 134. DOI: https://doi.org/10.29019/enfoqueute.v7n2.100
  12. Klovanych S.F., Malyshko L., Maksymenko V.P. Teoriia plastychnosti v budivelnomu proektuvanni (Theory of plasticity in construction design). – Odesa: ONMU, 2017. – 154 p.
  13. Graham Powell. Progressive Collapse: Case studies Using Nonlinear Analysis: Structures Congress: Metropolis and Beyond. 2005.
  14. J. R. Gilmour and K. S. Virdi. Numerical Modeling of the Progressive Collapse of Framed Structures as a Result of Impact or Explosion. 2nd International PhD Symposium in Civil Engineering, 1998.
  15. G. Kaewkulchai and E. B. Williamson. Beam Element Formulation and Solution Procedures for Dynamic Progressive Collapse Analysis. Computers and Structures, Vol. 82, No. 7-8, 2004, pp. 639-651. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruc.2003.12.001.
  16. A. J. Pretlove, M. Ramsden and A. G. Atkins. Dynamic Effects in Progressive Failure of Structures. International Journal of Impact Engineering, Vol. 11, No. 4, 1991, pp. 539-546.
  17. DBN V.2.2-5:2023. Zakhysni sporudy tsyvilnoho zakhystu (DBN V.2.2-5:2023. Protective structures of civil defense). –Kyiv: MinrehionUkrainy, 2023. – 112 p.
  18. European Standard EN 1991-1-7 (Ievrokod 1 "Diia nakonstruktsii. Chastyna 1-7: Zovnishnivplyvy. Vybukhy").
  19. American Society of Civil Engineers (ASCE): ASCE/SEI 59-11 "Blast Protection of Buildings".
  20. USA Department of Defense (DoD), UNIFIED FACILITIES CRITERIA (UFC) 3-340-02: Structures to Resist the Effects of Accidental Explosions, 2008.
  21. Kingery C.N., Bulmash G. Technical report APBRL-TR-02555: air blast parameters from TNT spherical air burst and hemispherical burst. 1984. AD-B082, Aberdeen Providing Ground, MD: U.S. Army ballistic Research Laboratory.