Розрахункова оцінка функціональної придатності захисних споруд (укриттів) модульного типу під час застосування засобів повітряного нападу противника

Abstract

Вступ. Важливим фактором, що визначає ефективність захисних споруд у будівельних об’єктах міської забудови, є здатність їхніх огороджувальних конструкцій зберігати свої огороджувальні функції в умовах бойових дій, блокувати вплив уражаючих факторів з причини авіаційних, ракетних та артилерійських обстрілів, а також захищати людей від ураження уламками та осколками будівельних конструкцій. Актуальною проблемою сьогодні в умовах повномасштабного вторгнення країни-агресорки є захист критичної інфраструктури, зокрема, енергооб’єктів, енергокомунікацій тощо. Для здійснення цього захисту застосовуються спеціально облаштовані захисні споруди, переважно зведені із залізобетонних монолітних огороджувальних конструкцій. Мета дослідження. Обґрунтування загального розрахунково-теоретичного підходу до методів розрахункового оцінювання захисної здатності укриттів модульного типу, узгодженого із нормами, чинними в Україні, зокрема ДБН В.2.2-5:2023 «Захисні споруди цивільного захисту. Будинки і споруди» під час впливу ударної хвилі вибуху. Методи дослідження. Аналіз руйнування тіл з врахуванням відповідних теорій пластичності та міцності. Для здійснення розрахунку використані сучасні обчислювальні технології, засновані на використанні сучасного програмного забезпечення та числових алгоритмах. Використані обчислювальні алгоритми на базі явного методу інтегрування рівнянь динаміки за часом, методу скінченних елементів, опис контактної взаємодії на основі методу штрафних функцій, а також математичних моделей матеріалів в умовах швидкісного деформування з врахуванням їхніх нелінійних властивостей та критеріїв їхнього руйнування, базованих на відповідних теоріях міцності. Результати дослідження. Встановлено закономірності взаємозв’язку між параметрами вибуху та стійкістю конструктивних елементів споруд (зокрема стін з бетонних лего-блоків), що має важливе значення для оцінки їх залишкової захисної здатності. Використання сучасних методів числового моделювання (метод скінченних елементів, явний метод інтегрування рівнянь динаміки, моделі контактної взаємодії та нелінійні моделі матеріалів) дало змогу отримати уявлення щодо механізмів руйнування та показників втрати цілісності захисних конструкцій внаслідок вплив вибуху із максимально небезпечним поєднанням параметрів вибуху із тротиловим еквівалентом заряду m (TNT) = 718,2 кг. Досліджено механізми руйнування або втрати цілісності конструкцій укриття і встановлено взаємозв’язок цих аспектів із забезпеченням виконання його захисних функцій в умовах впливу вибуху із максимально небезпечним поєднанням параметрів вибуху із тротиловим еквівалентом заряду m (TNT) = 30 кг, та мінімальною дистанцією від епіцентру вибуху до поверхні огородження укриття L = 0,5 м. Отримано розподіли пластичних деформацій після прикладення тиску від вибухової хвилі до поверхні конструкції укриття з бічної сторони, з торцевої сторони (ближче до дверей) та над верхньою горизонтальною поверхнею укриття посередині.