Аналіз методик розрахунку проникної дії основних видів боєприпасів та осколкового ураження конструкцій захисних споруд
DOI:
https://doi.org/10.32347/2522-4182.17.2025.168-178Ключові слова:
Engineering methodology, debris, ammunition, UAV, missileАнотація
У поточних реаліях, що склалися внаслідок повномасштабної збройної агресії рф проти України, а також з огляду на стрімкий технологічний розвиток високоефективних засобів ураження, проблематика забезпечення надійності та стійкості фортифікаційних і захисних споруд набула безпрецедентної актуальності. Критичним завданням інженерного захисту стає протидія широкому спектру загроз, що включає проникну дію куль стрілецької зброї, кумулятивних струменів, бронебійних снарядів, а також руйнівний вплив осколково-фугасних боєприпасів.
Вплив цих факторів не обмежується лише локальними пошкодженнями, такими як пробиття чи відкол елементів конструкції. Він визначає загальну живучість об'єкта — його здатність зберігати цілісність, несучу здатність та основні функціональні характеристики безпосередньо під час інтенсивного вогневого впливу. Для прогнозування поведінки споруд використовується широкий спектр методик: від аналітичних та емпіричних підходів до складного чисельного моделювання.
Достовірність та точність таких прогнозів напряму залежать від комплексного врахування вхідних параметрів. По-перше, це кінематичні характеристики вражаючих елементів: їхня маса, вектор швидкості, кут зустрічі з перешкодою та форма. По-друге, вирішальну роль відіграють фізико-механічні властивості матеріалів самої перешкоди, зокрема динамічна міцність, гранична пластичність, ударна в’язкість та ступінь гетерогенності структури (наприклад, у залізобетоні). По-третє, важливими є геометрія та конструктивні рішення захисних елементів, такі як багатошаровість або наявність рознесеного бронювання.
У практичній площині існує чіткий розподіл застосування методів розрахунку. Емпіричні формули, завдяки своїй простоті, є незамінними на етапах ескізного проєктування для отримання швидких, хоча й наближених оцінок. Натомість сучасні чисельні методи, що реалізуються через метод скінченних елементів (МСЕ) дозволяють з високою точністю відтворити механізми взаємодії снаряду з конструкцією у часі та просторі.
Посилання
Bobro, D. H. (2015). Determination of assessment criteria and threats to critical infrastructure. Stratehichni priorytety. Seriia Ekonomika, 4(37), 83–93. [in Ukraine]
Ministerstvo rozvytku hromad, terytorii ta infrastruktury Ukrainy. (2023). DBN V.2.2-5:2023. Civil defense protective structures. Kyiv. [in Ukraine].
Krishna Chaitanya, M. (2015). Progressive collapse of structures. International Journal of Mechanical, Civil and Control Engineering, 23–29. [in English]
Mykhailovskyi, D. V., Bilyk, A. S., & Skliarov, I. O. (2024). Calculation of building structures for the effects of main air strike damage factors [Monograph], 92 р. [in Ukrainian]
Mykhailovskyi, D., & Skliarov, I., (2023). Methods of calculation and engineering protection of critical infrastructure objects and other strategic facilities against long-range projectiles. Strength of materials and theory of structures. (111), 155-171. [in English]
https://doi.org/10.32347/2410-2547.2023.111.155-171
Mykhailovskyi, D., Skliarov, I., Khomik, M., Vavilova, N., & Skliarova, T. (2024). Аnalysis of methods for calculating the penetrating effect of the main types of missiles and fragmentation damage to the structures of protective constructions. Strength of materials and theory of structures: (113), 171-182. [in English]
https://doi.org/10.32347/2410-2547.2024.113.171-182.
.Cormie, D., Mays, G., & Smith, S. (2020). Blast effects on buildings, third edition, London, 320 Р. (ISBN 978-0-7277-6147-7) [in English]
.Khadid et Al. (2007), BLast loaded stiffened plates Journal of Engineering and Applied Sciences,VOL. 2(2), 456-461. [in English]
Bounds, W.L. (2010) Design of blast-resistant buildings in petrochemical facilities; asce publications: Reston, VA, USA,. 300 Р. [in English]
.Ministry of Construction of Ukraine. (2006). *DBN V.1.2-2:2006 System of reliability and safety of construction objects. Loads and impacts [in Ukrainian].
Harlin W.J., Cicci David A. (2007). Ballistic missile trajectory prediction using a state transition matrix / Applied Mathematics and Computation 188 pp.1832–1847 [in English]
Hakan Hansson (2011) Warhead penetration in concrete protective structures. Licentiate thesis in civil and architectural Engineering. Stockholm, Sweden ISSN 1103-4270 – 126 p. appendix – 47 p. [in English]
Brode, H. (1995). Numerical solution of spherical blast waves. Journal of Applied Physics, BD. 26(6),. 766 – 775. [in English]
Mays, G., & Smith, P. (HG.): (1995). Blast effects on buildings – design of buildings to optimize resistance to blast loading. Thomas Telford, London,.121. [in English]
Henrych, J. (1979). The dynamics of explosion and its use. Elsevier, Amsterdam, 558 P. [in English]
Korenev, B., & Rabinovič, I. (1985). Structural dynamics – Structures under special effects. Berlin: Veb Verlag für Bauwesen. [in German]
Kinney, G., Graham, K., (1985) Explosive shocks in air. Springer, New York, 269 P. ISBN 978-3-642-86682-1. [in English]
U.S. Army Corps of Engineers, Naval Facilities Engineering Command, Air Force Civil Engineer Support Agency (2017). UFC 4-023-07. Unified Facilities Criteria. Design to Resist Direct Fire Weapons Effects. Change 1. 66 p. [in English].
U.S. Army Corps of Engineers, Naval Facilities Engineering Command, Air Force Civil Engineer Support Agency (2016). UFC 4-023-03. Design of Buildings to Resist Progressive Collapse. Change 3. 227 p. [in English].
Kosenko, V. S., Voloshchenko, O. I., & Kushnirenko, M. H. (2022). Determination of the resistance of closed-type field fortification structures to a nuclear blast wave. Strength of Materials and Theory of Structures, 109, 387–402. [in Ukrainian].
Pokrowski, G. I. (1985) Explosion und Sprenung. Kleine Naturwissenschaftliche Bibliothek, Leipzig. – 293 p. [in English]
Babych, Ye. M., Dvorkin, L. Y., Kochkariov, D. M., et al. (2018). Recommendations for the design of reinforced concrete fortification structures. Rivne: NUVHP. 173 p. [in Ukrainian]
ISBN 978-966-327-398-3.
Ministry for Communities, Territories and Infrastructure Development of Ukraine (2011). DBN V.2.6-98:2009. Structures of buildings and works. Concrete and reinforced concrete structures. Main provisions. Kyiv. 71 p. [in Ukrainian].
Koliakova, V., Dumych, A., & Sumak, A. (2024, January). Stress-strain state of shelter structures under the action of air shock wave. Sworld-Us Conference Proceedings, 1(usc22-01), 49–56. [in Ukrainian]
https://doi.org/10.30888/2709-2267.2024-22-00-020
Romashkina, M., Pisarevskyi, B., & Zhuravlyov, O.. (2024). Analysis of the building on the air shock wave by direct dynamic method (with LIRA-FEM soft-ware) . Building Constructions. Theory and Practice, (14), 147–160.
