COMPARISON OF OVERPRESSURE ON FLOOR SLABS UNDER BLAST LOADING AT SMALL DISTANCES FROM THEIR SURFACE

Abstract

Стаття присвячена дослідженню надлишкового тиску, що діє на перекриття будівель у разі вибуху, який відбувається на малих відстанях від його поверхні. Актуальність роботи зумовлена тим, що чинні нормативні методики та розрахункові залежності, зокрема положення стандарту UFC 3-340-02 та формул М. А. Садовського, орієнтовані переважно на більші відстані від епіцентру вибуху й не враховують локальний характер навантаження, що виникає у випадку близького підриву. Це потенційно призводить до значних похибок при оцінюванні реального рівня вибухового впливу на елементи конструкцій. Метою дослідження є побудова та апроксимація реалістичної залежності пікового надлишкового тиску від відстані до поверхні перекриття та маси вибухової речовини для вибухів на висоті до 2 м. Для досягнення цієї мети виконано серію числових експериментів із використанням програмного комплексу Ansys. Розрахункова модель представляє збірне сталезалізобетонне перекриття розміром 12×6 м по металевих балках з перфорованою стінкою, спочатку з урахуванням усіх конструктивних елементів, а в подальшому - у спрощеному вигляді з різною товщиною плити. Розглянуто вибухи тротилового еквіваленту масою 50, 75 та 100 кг на відстанях 0,5; 1,0; 1,5 і 2,0 м від поверхні. Отримані результати показали, що нормативні методики суттєво завищують значення пікового тиску при малих відстанях: за UFC 3-340-02 - у 4–9 разів, за формулами М. А. Садовського - у 2–5 разів порівняно з числовим моделюванням. Виявлено істотний вплив жорсткості перекриття на величину тиску. Встановлено, що залежність тиску від відстані має виражений нелінійний характер, тоді як залежність від маси вибухової речовини є майже лінійною. На основі отриманих даних запропоновано нові аналітичні залежності для оцінювання пікового надлишкового тиску, зокрема узагальнену формулу через параметр відносної відстані, адаптовану до малих дистанцій. Запропоновані вирази пройшли перевірку за серіями числових експериментів і можуть використовуватися для інженерної оцінки вибухового навантаження на перекриття при близьких підривах. Додатково проаналізовано характер руйнування конструкції та визначено основні напрями її підсилення: збільшення товщини плити та удосконалення анкерування сталевих балок з метою запобігання відриву.