Досвід натурних випробувань на стійкість до ударної хвилі віконних блоків різного складу

Заголовок (англійською): 
Experience of Field Tests of Window Units of Various Composition for Shock Wave Resistance
Автор(и): 
Орленко М.О.
Буравченко В.С.
Бісик С.П.
Автор(и) (англ): 
Orlenko M.O.
Buravchenko V.S.
Bisyk S.P.
Ключові слова (укр): 
віконні системи, вибухостійкість, ударна хвиля, натурні випробування
Ключові слова (англ): 
glazing systems, explosion resistance, shock wave, field tests
Анотація (укр): 
У цій роботі розглядається досвід серії практичних випробувань зразків світлопрозорих конструкцій на стійкість до впливу ударної хвилі. Випробування проводилися в 2023-2024 рр. на полігоні поблизу м.Києва на території покинутої промислової будівлі. Зразки мали однаковий розмір, але відрізнялися матеріалом та маркою профілів (ПВХ та алюміній), наявністю додаткового підсилення, типом та товщиною листів скла, маркою фурнітури. Більшість складалася з однієї глухой секції та однієї стулки, розділених центральною стійкою, окрім останніх тестів, де випробувалися зразки інших конфігурацій. За результатами випробувань деяким зразкам було надано класи cтійкості до ударної хвилі EXR1 чи EXR2, що підтверджується протоколами випробувань. Випробування супроводжувалися фотофіксацією зразків до і після тесту та вимірюваннями умов за допомогою датчиків тиску з обох боків від заряду вибухівки. Статистика результатів випробувань показує, що використання ламінованого скла є необхідною передумовою забезпечення класу стійкості та попередження виникнення вторинних вражаючих елементів. При цьому використання захисних плівок та загартованого скла не надає очікуваних переваг. Вікна з профілями з ПВХ товщиною 82 мм здатні забезпечити клас стійкості EXR1, але при більші навантаження призводять до руйнування профілів і проникнення уламків у приміщення. Для забезпечення класу EXR2 потрібне використання алюмінієвих профілів чи ПВХ із підсиленням. При цьому зразок вікна із двома стулками в аналогічних умовах зазнав руйнування. Таким чином результат також залежить не тільки від складу, але й від конфігурації вікна – співвідношення в ньому глухих секцій та стулок. Дослідження цього фактору методами цифрового моделювання та натурних випробувань планується в наступних роботах авторів. Дослідження є важливим, як напрямок зменшення шкоди життю і здоров’ю населення країн, що зазнають руйнувань через воєнні дії.
Анотація (англ): 
This paper reviews the experience of a series of practical tests of samples of translucent structures for resistance to shock wave. The tests were conducted in 2023-2024 at a testing range near Kyiv in the territory of an abandoned industrial building. The samples had the same size, but differed in the material and brand of profiles (PVC and aluminum), the presence of additional reinforcement, the type and thickness of glass sheets, and the brand of fittings. Most consisted of one blind section and one sash, separated by a central rack, except for the last tests, where samples of other configurations were tested. According to the test results, some samples were assigned shock wave resistance classes EXR1 or EXR2, which is confirmed by the test protocols. The tests were accompanied by photos of samples before and after the test and measurements of conditions using pressure free-field (side-on) sensor and reflected target sensor near the specimen. The statistics of the test results show that the use of laminated glass is a necessary prerequisite for ensuring the resistance class and preventing the occurrence of secondary impact elements. At the same time, the use of protective films and tempered glass does not provide the expected advantages. Windows with PVC profiles with a thickness of 82 mm are able to provide the resistance class EXR1, but at higher loads they lead to the destruction of the profiles and the penetration of fragments into the room. To ensure the EXR2 class, it is necessary to use aluminum profiles or PVC with reinforcement. In this case, a sample of a window with two sashes was destroyed under similar conditions. Thus, the result also depends not only on the composition, but also on the configuration of the window - the ratio of blind sections and sashes in it. The study of this factor using digital modeling methods and full-scale tests is planned in the authors' subsequent works. The study is important as a direction for reducing harm to the life and health of the population of countries have suffered damage due to military actions.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2025, номер 115
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of Materials and Theory of Structures, 2025, number 115
Мова статті: 
Українська
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
37-115_orlenko_m.o._buravchenko_v.s._bisik_s.p.pdf
Дата публікації: 
27 Декабрь 2025
Номер збірника: 
115
Університет автора: 
Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ, просп. Повітряних сил, 31, м. Київ. 03680, Національний університет оборони України, Київ, просп. Повітряних сил, 28, м. Київ. 03026
Литература: 
 
  1. Басок Б.І., Недбайло О.М. Стійкість світлопрозорих конструкцій до впливу вибуху боєприпасу. Огляд методів дослідження та аналіз окремих результатів / Теплофізика та теплоенергетика. – 2024 – Вип. 46 (3), С. 69-81.
  2. ДСТУ EN 13123-2:2006. Вікна, двері та жалюзі. Стійкість до вибуху. Класифікація. Частина 2: Полігонне випробування. Київ: Держспоживстандарт України, 2008. 2 с
  3. ДСТУ EN 13124-2:2006. Вікна, двері та жалюзі. Стійкість до вибуху. Метод випробування. Частина 2: Полігонне випробування. Київ: Держспоживстандарт України, 2008. 11 с.
  4. ДСТУ EN 13541:2014. Склопакети. Вибухостійке захисне скління. Випробування та класифікація. Київ: Міністерства економічного розвитку і торгівлі України, 2014. 10 с.
  5. Орленко М.О. Випробування світлопрозорих конструкцій на стійкість до ударної хвилі: аналіз міжнародних стандартів та перспективи їх застосування в Україні // Сучасні проблеми архітктури і містобудування, -Вип. 71 (2025), Київ: КНУБА, 2025, с. 658-669.
  6. Протокол випробування №345-В/2023 вікон вибухотривких від 27 вересня 2023 р. / Науково-випробувальний відділ науково-дослідного центру випробувань, експертизи та сертифікації персональних броньованих засобів Національного університету оборони України. – 10 арк.
  7. Протокол випробування №796-В/2024 вікон вибухотривких від 28 грудня 2024 р. / Науково-випробувальний відділ науково-дослідного центру випробувань, експертизи та сертифікації персональних броньованих засобів Національного університету оборони України. – 9 арк.
  8. Протокол №4317/2023 випробувань вікна, наданого ТОВ «Компанія Вікна-Стар» від 22 травня 2023 р. / ВЛ Товариства з обмеженою відповідальністю «Науково-інженерний центр випробувань виробів та матеріалів захисту». – 5 арк.
  9. AASTP-1. Manual of NATO Safety Principles for the Storage of Military Ammunition and Explosives / NATO International Staff – Defense Investment Division. 588 с.
  10. ASTM F1642/F1642M-17. Standard Test Method for Glazing and Glazing Systems Subject to Airblast Loadings. ASTM International, 2017. 6 с.
  11. ASTM F2248-19. Standard Practice for Specifying an Equivalent 3-Second Duration Design Loading for Blast Resistant Glazing Fabricated with Laminated Glass. ASTM International, 2019. 5 с
  12. Bisyk, S.P., Korbach, V.G., Davydovskyi, L.S. et al. Assessment of the Armor Plate Response to the Blast Action of Differently-Shaped Charges in Air and in a Metallic Container. Strength Mater 52, 900–907 (2020). https://doi.org/10.1007/s11223-021-00243-9
  13. GSA-TS01:2003. Standard test method for glazing and window systems subject to dynamic overpressure loadings. US General Services Administration, 2003. 6 с.
  14. Information Bulletin: Blast Protection for Windows. Publications UN Department of Safety and Security. Division of Specialized Operational Support Physical Security Unit (PSU), 2021. 39 с.
  15. Insulate Ukraine. How to save Ukraine’s broken windows (відео на YouTube) [Електронний ресурс]. – 2024. – Режим доступу: https://www.youtube.com/watch?v=AZ3eprDmUd4, вільний. – Назва з екрана.
  16.  ISO 16933:2007-07. Glass in building — Explosion-resistant security glazing — Test and classification for arena air-blast loading. International Organisation for Standardisation, 2007. 22 с.
  17. Kingery-Bulmash Blast Parameter Calculator: [Електронний ресурс] URL: https://unsaferguard.org/un-saferguard/kingery-bulmash (дата звернення: 20.10.2025)
  18. Zhang X., Hao H. The response of glass window systems to blast loadings: An overview // International Journal of Protective Structures. – 2016. – Vol. 7, iss.1. – P. 123–54.
  19. UFC 4-010-01. United Facilities Criteria. DoD Minimun Antiterrorism Standards for Buildings. Change 3. USA, DoD, 2024. 95 p.
  
References: 
 
  1. Basok B.I., Nedbailo O.M. Stiykist’ svitloprozorykh konstruktsiy do vplyvu vybukhu boyeprypasiv (Resistance of Transparent Structures to Explosion Influences. Overview of Research Methods and Analysis of Individual Results) / Teplofizyka ta Teploenerhetyka – 2024 – Vol. 46 (3), P. 69-81 (in Ukrainian)
  2. DSTU EN 13123-2:2006. Vikna, dveri ta zhalyuzi. Stiykist do vybuchu. Klasyfikatsiya. Chastyna 2: Polihonne vyprobuvannya (Windows, doors and shutters. Resistance to explosion. Classification. Part 2: Field test). Kyiv: Derzhspozhyvstandart Ukrainy, 2008. – 2 p. (in Ukrainian)
  3. DSTU EN 13124-2:2006. Vikna, dveri ta zhalyuzi. Stiykist’ do vybukhu. Metod vyprobuvannya Chast. 2. Plihonne vyprobuvannya [Windows, doors and jalousie. Explosion resistance. Testing method. Part 2. Field test]. Kyiv: Derzhspozhyvstandart Ukrayiny, 2008. 11 p. (in Ukrainian)
  4. DSTU EN 13541:2014. Sklopakety. Vybukhostiyke zakhysne sklinnya. Vyprobuvannya ta klasyfikatsiya [Insulated glass units. Explosion resistant protective glazing. Tests and classification.] Kyiv: Ministry of economical development and trading of Ukraine, 2014. 10 p (in Ukrainian)
  5. Orlenko M. O. Vyprobuvannya svitloprozorykh konstruktsiy na stiykist do udarnoyi khvyli (Testing Translucent Structures for Shock Wave Resistance: Analysis of International Standards and Prospects for their Application in Ukraine) // Suchasni problem arkhitectury i mistobuduvannya (Contemporary problems of architecture and urbanism). – Vyp. 71 (2025), Kyiv: KNUCA, 2025, s. 658-669. (in Ukrainian)
  6. Test protocol №345-V/2023 of blast-resistant windows from September 27th of 2023/ Research and test department of research center for testing, expertise and certification of means of personal protection of National university of defense of Ukraine – 10 p. (in Ukrainian)
  7. Test protocol №796-V/2024 of blast-resistant windows from December 28th / Research and test department of research center for testing, expertise and certification of means of personal protection of National university of defense of Ukraine – 9 p. (in Ukrainian)
  8. Protocol №4317/2024 of the tests of the window submitted by LTD “Kompaniya Vikna-Star” from May 22th 2023 / LTD “Research center for tests of products and materials for protection”  – 5 p. (in Ukrainian)
  9. AASTP-1. Manual of NATO Safety Principles for the Storage of Military Ammunition and Explosives / NATO International Staff – Defense Investment Division. 588 p.
  10. ASTM F1642/F1642M-17. Standard Test Method for Glazing and Glazing Systems Subject to Airblast Loadings. (2017) ASTM International. 6 p.
  11. ASTM F2248-19. Standard Practice for Specifying an Equivalent 3-Second Duration Design Loading for Blast Resistant Glazing Fabricated with Laminated Glass. (2019)  ASTM International. 5 p.
  12. Bisyk, S.P., Korbach, V.G., Davydovskyi, L.S. et al. Assessment of the Armor Plate Response to the Blast Action of Differently-Shaped Charges in Air and in a Metallic Container. Strength Mater 52, 900–907 (2020). https://doi.org/10.1007/s11223-021-00243-9
  13. GSA-TS01:2003. Standard test method for glazing and window systems subject to dynamic overpressure loadings. (2003)  US General Services Administration. 6 p.
  14.  Information Bulletin: Blast Protection for Windows. Publications UN Department of Safety and Security. Division of Specialized Operational Support Physical Security Unit (PSU), 2021. 39 с.  
  15. Insulate Ukraine. How to save Ukraine’s broken windows (YouTube video) [Online resource]. – 2024. – Access link: https://www.youtube.com/watch?v=AZ3eprDmUd4.
  16. ISO 16933:2007-07. Glass in building — Explosion-resistant security glazing — Test and classification for arena air-blast loading. (2007) International Organisation for Standardisation. 22 p.
  17. Kingery-Bulmash Blast Parameter Calculator : [Online resource] URL: https://unsaferguard.org/un-saferguard/kingery-bulmash  (version from 10.20.2025)
  18. Zhang X., Hao H. The response of glass window systems to blast loadings: An overview // International Journal of Protective Structures. – 2016. – Vol. 7, iss.1. – P. 123–54.
  19. UFC 4-010-01. United Facilities Criteria. DoD Minimun Antiterrorism Standards for Buildings. Change 3. USA, DoD, 2024. 95 p.