Адаптація принципів сейсмостійкості для забезпечення вибухостійкості висотних будівель
DOI:
https://doi.org/10.32347/2522-4182.17.2025.55-64Ключові слова:
висотні будівлі, вибухостійкість, в’яжучі зусилля (tie force), прогресуючий обвал (ПО), деформативністьАнотація
Проаналізовано стратегічну необхідність та інженерні механізми адаптації принципів сейсмостійкого проєктування для забезпечення вибухостійкості багатоповерхо-вих будівель в умовах війни в Україні. Ключовою метою є запобігання прогресуючому обвалу (ПО) конструкцій, спричиненому локалізованими імпульсивними навантаженнями, які радикально відрізняються від циклічних сейсмічних впливів, але, як і вони, вимагають залучення пластичної (пост-граничної) поведінки матеріалів в будівельних конструкціях.
В умовах триваючого військового конфлікту в Україні проєктування висотних будівель вимагає кардинальної перебудови, зміщуючи фокус із традиційних гравітаційних та сейсмічних навантажень (ДБН В.1.1-12:2014, ДБН В.2.2-41-2019) на екстремальні імпульсивні навантаження від вибухів. Основна загроза – прогресуючий обвал (ПО), що виникає після локального руйнування ключового елемента. Згідно з європейськими стандартами (Eurocode EN 1991-1-7), інженерна мета змінюється: не запобігання пошкодженню, а запобігання його непропорційному поширенню.
Введення нових ДБН В.2.2-5:2023, які радикально підвищили розрахунковий тиск вибуху до 100 кПа для захисних споруд, неявно змушує інженерів використовувати методи нелінійного динамічного аналізу (NDA). У статті обґрунтовується, що принципи сейсмостійкого проєктування – дуктильність та надмірність – є критичною основою для підвищення вибухостійкості, незважаючи на відмінності у частотних характеристиках навантажень.
Ключовим рішенням є гібридизація національних вимог з міжнародними методиками протидії ПО, зокрема методами альтернативного шляху навантаження (AP) та впровадження в’яжучих зусиль (Tie Force, TF), які забезпечують структурну цілісність після видалення вертикальної опори, реалізуючи катанійну дію плит. Це вимагає адаптації критеріїв прийнятності ASCE 41 та використання інноваційних матеріалів, як-от Ультрависокопродуктивний сталефібробетон (UHPFRC), для ефективного посилення конструкцій.
Дослідження підсумовує необхідність гібридизації українських вимог до локальних захисних споруд з міжнародними методиками загальної структурної стійкості для забезпечення комплексної та високорівневої безпеки висотних будівель.
Посилання
Getun, G. V., Kulikov, P. M., Ploskyi, V. O., et al. (2023). Structures of Buildings and Facilities: Textbook: In 2 Books. Book 2. Non-Residential Buildings. Kamianets-Podilskyi: Ruta Printing House. 900. [in Ukrainian]
ISBN 978-617-8221-06-5.
Getun, G. V., Koliakova, V. M., Solomin, A. V., & Bezklubenko, I. S. (2022). Features of the design of steel earthquake-resistant structures of high-rise buildings. Building Constructions. Theory and Practice, (11), 18-31. [in Ukrainian]
https://doi.org/10.32347/2522-4182.11.2022.18-31
Getun, G. V., Koliakova, V. M., Solomin, A. V., & Bezklubenko, I. S. (2023). Structural Solutions for Blast-Resistant Buildings with Civil Protection Premises. Building Constructions. Theory and Practice, (13), 41-50. [in Ukrainian]
https://doi.org/10.32347/2522-4182.13.2023.41-50
Getun, G., Butsenko, Y., Balina, O., Bezklubenko, I., & Solomin, A. (2019). Diffusion processes with accumulative characteristics during building exploitation. Strength of materials and theory of structures, (102), 243-251. [in Ukrainian]
https://doi.org/10.32347/2410-2547.2019.102.243-251
Getun, G., Butsenko, Y., Labzhinsky, V., Balina, O., Bezklubenko, I., & Solomin, A. (2020). Situations forecasting and decision-making optimization based on markovs finite chains in areas with industrial pollutios. Strength of materials and theory of structures, (104), 164-174. [in English]
https://doi.org/10.32347/2410-2547.2020.104.164-174
DBN V.1.1-7-2016. (2017). Tekhnichni normy, pravyla i standarty. Pozhezha bezpeka obiektiv budivnytstva. Zahalni vymohy [Technical Norms, Rules and Standards... Fire Safety of Construction Objects. General Requirements]. Kyiv: Minbud Ukrainy. [in Ukrainian]
DBN V.1.1-12:2014. (2014). Tekhnichni normy, pravyla i standarty... Budivnytstvo u seimichnykh raionakh Ukrainy [Technical Norms, Rules and Standards... Construction in Seismic Regions of Ukraine]. Kyiv: Minrehionbud Ukrainy. [in Ukrainian]
DBN V.1.2-2:2006. (2007). Tekhnichni normy, pravyla i standarty... Navantazhennia i vplyvy. Normy proektuvannia [Technical Norms, Rules and Standards... Loads and Impacts. Design Norms]. Kyiv: Minbud Ukrainy. [in Ukrainian]
DBN V.1.2-14:2018. (2018). Tekhnichni normy, pravyla i standarty. Zahalni pryntsypy zabezpechennia nadiinosti ta konstruktyvnoi bezpeky budivel... [Technical Norms, Rules and Standards... General Principles for Ensuring Reliability and Structural Safety of Buildings]. Kyiv: Minbud Ukrainy. [in Ukrainian]
DBN V.2.2.5:2023. (1923). Tekhnichni normy, pravyla i standarty... Zakhysni sporudy tsyvilnoho zakhystu [Technical Norms, Rules and Standards... Civil Protection Protective Structures]. Kyiv: Ministry for Communities, Territories and Infrastructure Development of Ukraine. [in Ukrainian]
DBN V.2.2-41-2019. (2019). Tekhnichni normy, pravyla i standarty... Vysotni budivli. Osnovni polozhennia [Technical Norms, Rules and Standards... High-Rise Buildings. Basic Provisions]. Kyiv: Minrehionbud Ukrainy. [in Ukrainian]
DBN V.2.6-98:2009. (2011). Tekhnichni normy, pravyla i standarty... Betonni ta zalizobetonni konstruktsii. Osnovni polozhennia [Technical Norms, Rules and Standards... Concrete and Reinforced Concrete Structures. Basic Provisions]. Kyiv: Minrehionbud Ukrainy. [in Ukrainian]
DSTU B V.2.6-156:2010. (2011). Technical Norms, Rules and Standards... Concrete and Reinforced Concrete Structures from Heavy Concrete. Design Rules. Kyiv: Minrehionbud Ukrainy. [in Ukrainian]
Ivanchenko, H. M., Getun, G. V., Bezklubenko, I. S., & Solomin, A. V. (2023). Features of Designing and Calculating Complex Reinforced Concrete Frames of Buildings. Strength of materials and theory of structures, (110), 108-117. [in Ukrainian]
https://doi.org/10.32347/2410-2547.2023.110.108-117
Ivanchenko, H. M., Getun, G. V., Bezklubenko, I. S., & Solomin, A. V. (2023). Impact of Blast Loads on Buildings and Structures for Civil Protection. Strength of materials and theory of structures, (111), 39-48. [in Ukrainian]
https://doi.org/10.32347/2410-2547.2023.111.39-48
Kulikov, P. M., Ploskyi, V. O., & Getun, G. V. (2020). Architecture of Buildings and Facilities: Textbook: In 5 Books. Book 5: Industrial Buildings. Kamianets-Podilskyi: Lira-K, Ruta Printing House. 820 p. [in Ukrainian]
ISBN 978-966-2771-82-4.
Kulikov, P. M., Ploskyi, V. O., & Getun, G. V. (2021). Structures of Buildings and Facilities: Textbook: In 2 Books. Book 1. Kamianets-Podilskyi: Lira-K, Ruta Printing House. 880 p. [in Ukrainian]
ISBN 978-617-520-089-6.
Lysenko, Ye. F., & Getun, G. V. (1989). Design of Steel Fibre Reinforced Concrete Structures: Study Guide. Kyiv, UMK VO. 184 [in Russian].
Ploskyi, V. O., & Getun, G. V. (2017). Architecture of Buildings and Facilities: Textbook: In 5 Books. Book 2. Residential Buildings. (3rd ed., revised and augmented). Kamianets-Podilskyi: Ruta. 736 [in Ukrainian]
ISBN 978-966-2771-82-4.
Ploskyi, V. O., Getun, G. V., Martynov, V. L., et al. (2018). Architecture of Buildings and Facilities: Textbook: In 5 Books. Book 4. Technical Operation and Reconstruction of Buildings. Kamianets-Podilskyi: Ruta Printing House. 750 [in Ukrainian]
ISBN 978-966-2771-82-4.
Report on damages to infrastructure from the destruction caused by Russia’s military aggression against Ukraine as of January 2024. Kyiv School of Economics (KSE).
https://kse.ua/wp-content/uploads/2024/05/Eng_01.01.24_Damages_Report.pdf.
EN 1991-1-7 Eurocode 1 Accidental Actions. European Commission. Joint Research Centre.
https://eurocodes.jrc.ec.europa.eu/sites/default/files/2022-06/EN1991_7_Vrouwenvelder.pdf.
Shyiko, O., Kropyvnytska, T., Volianiuk, A., & Romaniuk, A. (2024). Resistance of Structural Elements of Civil Protection Buildings and Structures to the Impact of an Explosion. Journal of Theoretical and Applied Physics, 6(1), 92–99.
https://doi.org/10.23939/jtbp2024.01.092
U.S. Army Corps of Engineers, Naval Facilities Engineering Command, Air Force Civil Engineer Support Agency. (2024). Unified Facilities Criteria (UFC) Design of buildings to resist progressive collapse. UFC 4-023-03 (Change 4, 10 June 2024). Retrieved from https://www.wbdg.org/FFC/DOD/UFC/ufc_4_023_03_2009_c4.pdf.
Yankelevsky, D. Z., Karinski, Y. S., & Feldgun, V. R. (2023). Damage and Failure of a Column-Supported RC Flat Slab Subjected to Impulsive Loading. Applied Sciences, 13(3): 1933.
DOI: 10.3390/app13031933.
Bandara, S., Wijesundara, K., & Rajeev, P. (2023). Ultra-High-Performance Fibre-Reinforced Concrete for Rehabilitation and Strengthening of Concrete Structures: A Suitability Assessment. Buildings, 13(3): 614.
DOI:10.3390/buildings13030614.
American Society of Civil Engineers. (2017). ASCE/SEI 41-17: Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings. Reston, Virginia. ISBN 978-0-7844-1485-9.
