Запрос газеты "Армия Защитников Отечества" №11 от 07.05.2023

1.

Запрос газеты "Армия Защитников Отечества" № 11 от 07.05.2023 [email protected]
Расчет в SCAD конструкций противоснарядной защиты укрытия, для повышения взрывостойкости, за счет
энергопоглощающего слоя землянки , при взрывных нагрузках, при взаимодействии блиндажа с геологической
средой Землянка в три наката из древневайнаховской фигурной кладки и утилизированных авто покрышек, гасителей
динамических нагрузок [email protected]
[email protected] [email protected]
Доц ПГУПС ЕГОРОВА О.А. инж. Богданова И.А. През ОО "Сейсмофон".Мажиев Х Н , патентовед .КОВАЛЕНКО Е.И ОО «СЕЙСМОФОНД» и др
1

2.

Запрос газеты "Армия Защитников Отечества" № 5 от 01.05.2023
[email protected]
Численное моделирования в механике сплошной сред SCAD 21 по усилению перекрытий бомбоубежища, для
повышения демпфированности укрытия , путем увеличения врывостойкости перекрытия подвала, при
динамических и взрывных нагрузках , при взаимодействии конструкций здания, с геологической средой Землянка
в три наката из утилизированных авто покрышек, гасителей динамической нагрузки
2

3.

Доц ПГУПС ЕГОРОВА О.А. инж. Богданова И.А. зам През ОО "Сейсмофон" . КОВАЛЕНКО А.И., патентовед .КОВАЛЕНКО Е.И ОО «СЕЙСМОФОНД»
Спец воен вестник «Армия Защитников Отечество" № 11 07.05.2023
3

4.

Сборник тезисов докладов аннотация для Всероссийского съезда фундаментальных проблем теоретической и прикладной механике в Политехническом Университете Организация
"Сейсмофонд" ОГРН: 1022000000824 ИНН" 2014000780 т/ф (812) 694-78-10 т (911) 175-84-65, (951) 644-16-48 , (921) 962-67-78 [email protected] тел [email protected]
[email protected]
Тезисы
доклада на XIII всероссийском съезда по фундаментальным проблемам теоретической прикладной механике 21 - 25 августа 2023 в Политехническом Университете Докладчик
Президент "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ Мажиев Х Н [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] 8921062677
Особенности расчета противоснарядной защиты покрытий, перекрытий , укрытий, землянок в три
энергопоглощающих наката, на взрывные воздействия в среде SCAD 21 (Фортификация пехоты)
Зам.Президента общественной организации «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ А.И.Коваленко
[email protected] (921) 962-67-78 , редактора газеты «Армия Защитников Отечества» инж –
механик Е.И.Коваленко [email protected] [email protected] [email protected]
ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»
Аннотация. Статья посвящена способам расчета сооружений на взрывные воздействия методом
конечных элементов в среде SCAD.
Приведена классификация взрывов и рассмотрены особенности их воздействия на сооружения.
4

5.

Описаны методы расчета конструкций на взрывные воздействия. Рассмотрены вопросы определения
параметров ударных волн при их дифракции с сооружением.
https://engstroy.spbstu.ru/userfiles/files/2014/1(45)/03.pdf
Показан процесс задания импульсных нагрузок от ударных волн в SCAD. Представлен вариант
использования модуля «Прямое интегрирование уравнений движения» в SCAD для решения задач
динамики взрывов. Проведен анализ напряженно-деформированного состояния сооружения при его
расчете в SCAD по различным методикам. Сделаны выводы о преимуществах и недостатках
описанных методов, а также функциональных возможностях SCAD при решении задач динамики
взрывов.
5

6.

Ключевые слова: виды взрывов; динамика сооружений; квазистатический метод; импульсное
воздействие; прямое интегрирование; дифракция волны; конечно-элементный расчет; SCAD
Введение
Расчетный анализ любой конструкции начинается с попытки установить, что в рассматриваемом
случае является существенным, а чем можно смело пренебречь. Общая тенденция видна в том, чтобы
учесть лишь немногие важнейшие эффекты и получить наиболее простую модель. Цель инженерарасчетчика - найти разумный компромисс между требованиями к полноте и точности модели и
располагаемыми вычислительными возможностями [1].
При построении расчетной модели сооружения одной из важнейших процедур является идеализация
нагрузок. Более трудным становится моделирование нагрузок, изменяющихся во времени, ведь
принятые инженером-расчетчиком решения могут в значительной мере повлиять на динамическое
поведение модели конструкции, точность и достоверность результатов расчета.
При проектировании зданий и сооружений, входящих в состав комплексов опасных нефтехимических
производств и предприятий атомной энергетики, а также сооружений гражданской обороны, в
отечественной [2, 3] и мировой практике [4-7] предусматривается выполнять расчет строительных
конструкций на взрывное воздействие с помощью норм.
Аварийный внешний взрыв - экстремальное воздействие, которое обязательно должно
приниматься во внимание при проектировании объектов повышенной ответственности [8-11].
1. Обзор литературы
Под взрывом понимается быстрое выделение большого количества энергии, вызванное внезапным
изменением состояния вещества или его параметров [12]. Результатом взрыва являются
6

7.

распространяющиеся в пространстве воздушные ударные волны (ВУВ) и волны сжатия в грунте,
взаимодействующие с препятствиями, зданиями и сооружениями. Физике процесса взрыва,
определению его параметров и воздействия на живых существ и сооружения посвящено множество
исследований [13-16].
Методики определения нагрузок от взрывов в различных отраслях промышленности иногда не
совпадают, а сами нагрузки зависят от многих факторов: вида и агрегатного состояния вещества, типа
окружающего пространства и др. [2-4, 7].
При классификации взрывов выделяют два основных типа - детонационный и дефлаграционный
(вспышка, мгновенное возгорание [5]). Первый тип характерен для концентрированных взрывчатых
веществ, а также возможен в облаках газо- и паровоздушных смесей (ГПВС) при распространении
горения со сверхзвуковой скоростью. Второй тип наблюдается только в облаках ГПВС, как правило,
при скоростях горения ниже скорости звука [17].
Важным обстоятельством является то, что сразу предсказать, какой из типов взрывного
воздействия более опасен для конкретного сооружения, не представляется возможным, так как
требуется оценка динамических характеристик проектируемого сооружения [18, 19].
В современной практике расчетов сооружений существуют различные методы моделирования
особой нагрузки от взрыва. Каждый из них в разной степени является приближенным описанием
реальной картины взаимодействия ударной волны и сооружения, обладает различной точностью и
достоверностью и требует различных вычислительных ресурсов.
В связи со стремительным развитием информационных технологий и численных методов расчета
становится возможным создание более сложных моделей и алгоритмов, учитывающих значительно
большее количество факторов и условий, тем самым приближая модель к реальности и увеличивая
точность и достоверность результатов [20-25]. Производительная способность современных
персональных компьютеров (ПК) позволяет проводить относительно быстро динамические расчеты
пространственных схем большой размерности.
7

8.

Рынок современного программного обеспечения для расчета строительных конструкций предлагает
значительное количество вычислительных комплексов, различающихся по специфике и сложности
решаемых задач, потребности в вычислительных ресурсах и стоимости. Одной из наиболее
популярных и доступных систем прочностного анализа строительных конструкций в России является
интегрированная система прочностного анализа и проектирования конструкций Structure CAD Office
(SCAD), позволяющая решать задачи большой размерности как при статических, так и при
динамических воздействиях [26-28].
2. Постановка задачи
Цель исследования - провести анализ напряженно-деформированного состояния строительных
конструкций сооружения при действии особой нагрузки от ударной волны, смоделированной по
различным методикам, определить их достоинства и недостатки при решении задач динамики
взрывов.
В качестве иллюстративного примера выбрано отдельно стоящее полузаглубленное обвалованное
убежище гражданской обороны на атомной станции. Нагрузки от ударной волны вычислены в
соответствии с требованиями норм проектирования защитных сооружений гражданской обороны и
объектов атомной промышленности [2, 3]. Для определенности рассматривался случай нормального
отражения ударной волны при детонационном взрыве в неограниченном пространстве [17].
3. Квазистатический метод расчета конструкций
Характер воздействия взрывов двух указанных типов различен (см. рис. 1). Нагрузка при
детонационном взрыве характеризуется мгновенным приложением и малым временем действия, чем
определяется ее динамический характер. При дефлаграции действие нагрузки ближе к статическому.
Рисунок 1. Изменение избыточного давления во фронте волны при: а) детонационном взрыве б)
дефлаграционном взрыве [17]
8

9.

При расчете сооружений на динамические нагрузки зачастую на практике нет необходимости
устанавливать характер движения конструкции и определять внутренние усилия в любой момент
действия нагрузки. Как правило, требуется определить максимальные перемещения и усилия в
элементах конструкций сооружения, которые можно найти посредством упрощенных
квазистатических расчетов, то есть с помощью коэффициентов динамичности.
Квазистатический метод расчета основан на схематизации конструкции как системы с одной
степенью свободы (эквивалентного линейного осциллятора) и задании приближенного закона
перемещений системы с точностью до одного неизвестного параметра, зависящего от времени
(эквивалентной координаты). Динамический прогиб в любой момент времени пропорционален
прогибу при статическом действии максимальной нагрузки [29-30]. Коэффициентом
пропорциональности является искомый коэффициент динамичности, зависящий от времени.
Такой подход наиболее часто используют при упрощенных квазистатических расчетах
конструкций на импульсивные и ударные нагрузки. Однако стоит отметить, что точность результатов
при таких расчетах сильно зависит от принятого закона перемещений системы и его близости к
действительному, при этом сама система не должна быть слишком велика по сравнению с «пятном»
нагрузки. Предположение о том, что динамические и статические перемещения системы
пропорциональны во все моменты времени действия нагрузки, окажется близким к истине только в
том случае, если имеют место нагрузки достаточно длительные и медленно нарастающие по
сравнению с периодом первого тона колебаний системы.
В рассматриваемом примере убежища динамические нагрузки от ударной волны и коэффициенты
динамичности были определены в соответствии с действующими нормами проектирования защитных
сооружений гражданской обороны [2].
При квазистатическом расчете сооружения приняты следующие предпосылки:
• сооружение рассматривается полностью погруженным в ударную волну, то есть динамические
нагрузки действуют на все элементы сооружения одновременно;
9

10.

• нагрузки имеют максимальные значения;
• нагрузки равномерно распределены по площадям;
• нагрузки приложены нормально к поверхностям конструкций.
Нагрузки от ударной волны в общем случае зависят от вида и количества взрывчатых веществ,
класса сооружения, типа конструкции, степени герметизации, инженерно-геологических и
гидрогеологических условий, уклонов откосов обвалования и площади проемов в наружных
ограждающих конструкциях [2, 17, 31].
Безусловным достоинством квазистатических методов является сведение расчета на динамическое
воздействие к решению относительно простой статической задачи [17, 25]. Отклик конструкций
сооружения может быть определен с использованием простейших конечно- элементных программ, не
позволяющих производить строгий динамический расчет.
Однако квазистатическим методам расчета присущ ряд недостатков. Так, например, для
получения максимального отклика необходимо вычислить и сложить модальные отклики
конструкции (изгибающие моменты, поперечные силы), но при квазистатических расчетах вообще
невозможно говорить о векторе максимальных суммарных откликов, так как в разных точках
конструкции максимумы сдвинуты во времени [17]. Поэтому для суммирования модальных откликов
и получения максимального отклика необходимо прибегать к специальным формулам (суммирование
по модулю, метод «корень квадратный из суммы квадратов» (ККСК), метод «Ten percent rule», метод
«Complete quadratic combination» (CQC) и др.) [33-35]. Также важно, что при квазистатическом методе
невозможно оценить «упругую отдачу» конструкции, из-за чего, например, может быть ошибочно
произведен расчет армирования.
4. Импульсное воздействие
Как было сказано выше, нагрузки на сооружения при детонационном взрыве имеют ярко
выраженный динамический характер, поэтому колебания и прочность конструкций часто можно
определять по теореме импульсов [36, 37].
10

11.

В рассматриваемом примере избыточное давление во фронте ударной волны является заданной
нормами [38] величиной, а продолжительность действия нагрузки 0 определена по нормам
проектирования объектов атомной промышленности [3].
При решении задачи в более общей постановке параметры волны могут быть определены по
методикам, описанным во многих источниках [12, 39-41].
В процессе обтекания сооружения ударной волной выделяют фазы сжатия и разрежения.
Удельный импульс i и продолжительность фазы разрежения т существенно меньше, чем в фазе
сжатия, поэтому ими часто пренебрегают.
Удельный импульс фазы сжатия i+ численно равен площади под кривой давления в этой фазе.
Считая эпюру давления в фазе сжатия треугольной, удельный импульс может быть приближенно (с
запасом) вычислен по формуле:
Арф. 2
Часто также в запас продолжительность действия нагрузки принимают равной
продолжительности фазы сжатия, т. е. в = т+.
https://studopedia.info/5-88837.html
11

12.

12

13.

ительности фазы сжатия, т. е. в = т+.
https://studopedia.info/5-88837.html
5. Прямое интегрирование уравнений движения
Параметры волны, определенные, например, согласно [12, 39-41], при ее контакте и обтекании
сооружения сильно изменяются во времени, и именно эти параметры требуется знать для расчетов
прочности и колебаний строительных конструкций [44, 45]. Действительные законы изменения
параметров ударных волн при дифракции сложны [46].
В практике при динамическом расчете сооружения реальные законы изменения нагрузок во
времени заменяют упрощенными, расчетными. Наиболее часто используемые законы изменения
нагрузки во времени приведены в работах [1, 12, 17, 31].
Стадии дифракции ударной волны и графики изменения давления на строительные конструкции
представлены на рисунке 2.
Рисунок 2. Дифракция ударной волны.
Графики изменения давления во фронте волны
Как было сказано выше, рассматривается случай нормального отражения ударной волны при
детонационном взрыве в неограниченном пространстве [17]. Распространение ударной волны в
пространстве горизонтальное [3].
i+ =
Для определения характерных точек графиков изменения давления на строительные конструкции
сооружения необходимо определить следующие величины:
• скорость распространения фронта ударной волны Бф, зависящая от давления во фронте Арф [МПа]:
Бф = 340^1 + 8.3Арф, м / с ;
13

14.

• отраженное давление при падении ударной волны на фронтальную стену сооружения,
складывающееся из собственно отраженного давления и давления скоростного напора воздуха:
6(Арф )2
Аротр = 2Арф +
, МПа (при площади проемов в стене менее 10%);
р ф Арф + 0.72
2.5(Арф )2
Аротр = Арф + -— , МПа (при площади проемов в стене более 10%);
romp гф Арф + 0.72
• время от начала отражения до установления режима обтекания:
tобт ~ п , с; иф
• момент времени t6OK :
t6oK = n , с; иф
• время от t6OK до tmbUl (выбирается наименьшее:)
4h 2b
tmbm = , с, или tmbrn , с
Пф Пф
Уравнения движения конечно-элементной модели представлены в виде:
Mx(t) + C&(t) + Kx(t) = f (t)
< x(0) = xo ,
x(0) = xo
где К, M - соответственно матрица жесткости и матрица масс;
C - матрица демпфирования, определяемая исходя из гипотезы Релея C = aM + вК .
„ = 2т1т2(^1т2 -^2т1) и в = 2(^2т2 -^1т1) 2 2 и Р 2 2 ,
g>2 - т>1G>2 - т>1
где т1,т2,^1,^2 - первые две собственные циклические частоты [рад/с] и модальное демпфирование
для первой и второй собственных частот (в долях от критического демпфирования).
14

15.

1. а и в - коэффициенты пропорциональности Релея, отвечающие за затухание по низким модам и
по высоким модам соответственно.
2. В модуле реализован безусловно устойчивый вариант метода пошагового интегрирования
Ньюмарка [47].
T
3. Весь временной интервал разбивается на конечное число шагов Nstep = ^ d+ ^, где
Tdur = tend - tstart. Шаг интегрирования At в пределах одной постановки задачи постоянен. Запись
результатов (перемещений, усилий) осуществляется в определенные моменты времени, совпадающие
с точками интегрирования.
Шаг интегрирования рекомендуется принимать в пределах (0.01 - 0.001) T1, где T1 - период
первого тона колебаний сооружения.
6. Ход и результаты расчета
Автоматизированный расчет выполнялся в SCAD (версия 11.5), реализующем метод конечных
элементов. На рисунке 3 представлена расчетная схема сооружения в SCAD; планировка помещений
убежища условно не показана.
Конструктивная схема убежища - одноэтажное трехпролетное сооружение из монолитного
железобетона с жесткими узлами, образованными наружными и внутренними стенами, внутренними
колоннами, фундаментной плитой, балками и плитой покрытия.
Рассматривается упругая стадия работы конструкций, не допускающая развития остаточных
деформаций.
Характеристики грунтового основания вычислены в программе КРОСС, использующей билинейную
модель основания, и экспортированы в SCAD. Методом последовательных итераций произведено
сведение моделей основания и фундамента, чем и реализована совместная работа системы
«сооружение - основание».
15

16.

Рисунок 3. Расчетная схема в SCAD
Расчет на действие ударной волны в SCAD выполнен по трем методикам, описанным выше.
Схема загружения сооружения ударной волной при квазистатическом методе расчета
представлена на рисунке 4. Обозначения эквивалентной статической нагрузки на различные
конструкции сооружения приняты согласно [2].
Рисунок 4. Схема приложения нагрузки от ударной волны (квазистатический метод)
Для учета кратковременных и мгновенных нагрузок в SCAD предусмотрено задание импульсных
загружений в модуле «Динамика» [42, 43] (см. рисунок 5).
Рисунок 5. Ввод параметров динамической нагрузки. Импульсное воздействие
При задании импульсного загружения необходимо указать форму и направление воздействия, а
также его параметры (вес массы в узле, значение импульса или амплитуду силы воздействия,
продолжительность воздействия, период и количество повторений) (см. рисунок 6).
Рисунок 6. Параметры импульсного воздействия в SCAD
Для моделирования переменной особой нагрузки от ударной волны в среде SCAD использовался
встроенный модуль «Прямое интегрирование уравнений движения» (см. рис. 7). Учет инерционных
характеристик реализуется преобразованием статических загружений в массы с соответствующими
коэффициентами.
Рисунок 7. Модуль «Прямое интегрирование уравнений движения» в SCAD
Результаты расчета сооружения получены в виде перемещений узлов и усилий в элементах
расчетной модели в SCAD.
16

17.

Результаты расчета сооружения по трем методикам удобно представить в таблице 1.
Таблица 1. Анализ результатов расчета сооружения в SCAD
^Метод расчета Позиция сравнения
Квазистатический метод
(по СНиП 11-11-77*)
Импульсное воздействие
Прямое
интегрирование уравнений движения
%
%
%
Максимальное перемещение Z плиты покрытия, мм
11.08
100
19.22
173
6.38
58
Максимальное продольное усилие Nmax в колоннах, кН
16577.62
100
18607.59
112
10814.82
17

18.

65
Максимальный изгибающий момент Mу max в колоннах, кН*м
164.51
100
2667.84
1622
312.64
190
Максимальный изгибающий момент Mz max в колоннах, кН*м
735.72
100
5872.25
798
2195.59
298
Минимальный изгибающий момент M min в колоннах, кН*м
-2597.27
100
-501.86
19
Минимальный изгибающий момент Mz min в колоннах, кН*м
-733.14
100
18

19.

-3203.88
437
Максимальная поперечная сила Qz_max в колоннах кН
337.33
100
1916.34
568
234.97
70
Максимальная поперечная сила
Qy _max в колоннах кН
464.3
100
3977.96
857
2686.1
578
Минимальная поперечная сила
Qz _min в колоннах кН
-3064.85
100
-479.94
16
19

20.

Минимальная поперечная сила
Qy _min в колоннах кН
-290.34
100
18.32
7
Максимальный изгибающий момент M_ max в плите покрытия, кН*м/м
529.82
100
1183.78
223
459.15
87
Максимальный изгибающий момент Mу max в плите покрытия, кН*м/м
527.31
100
1104.61
209
325.76
62
Минимальный изгибающий момент Mx min в плите покрытия, кН*м/м
-645.83
100
20

21.

-620.19
96
Минимальный изгибающий момент M min в плите покрытия, кН*м/м
-609.39
100
-387.83
64
Максимальная поперечная сила Qy max в плите покрытия, кН/м
767.03
100
1218.27
159
589.33
77
Максимальная поперечная сила Qx max в плите покрытия, кН/м
747.59
100
1118.31
150
462.83
62
Минимальная поперечная сила Qy min в плите покрытия, кН/м
-732.08
21

22.

100
-600.91
82
Минимальная поперечная сила Qx min в плите покрытия, кН/м
-802.95
100
--492.46
61
Расчет по трем методикам позволяет сделать следующие выводы.
1. Максимальный прогиб конструкций покрытия не превышает предельно допустимых значений
при расчете по трем методикам; условие ограничения деформаций выполнено.
22

23.

23

24.

2. Железобетонные конструкции сооружения обладают достаточными размерами сечений для
восприятия поперечных сил; усилия, полученные в результате расчета сооружения, могут быть
использованы в качестве основания для расчета армирования и конструирования строительных
конструкций сооружения.
24

25.

3. Расчет сооружения при задании особой нагрузки от ударной волны в виде импульсного загружения
показал завышенные значения перемещений узлов и внутренних усилий в элементах модели. Это
25

26.

объясняется тем, что продолжительность фазы сжатия, принятая в запас и равная длительности
воздействия импульсной нагрузки, т+=в = 1с [2, 3, 17], можно охарактеризовать как большую (не
малую) величину, вследствие чего нагрузка от ударной волны не имеет ярко выраженного
динамического характера, а ее действие ближе к статическому. В рассматриваемом случае
моделирование динамической нагрузки от ударной волны в виде импульсного воздействия приводит
к неправдоподобным результатам.
26

27.

27

28.

4. Перемещения и усилия в стенах и плитах при более точном и строгом динамическом расчете
сооружения с использованием модуля «Прямое интегрирование уравнений движения» значительно
меньше, чем при расчете по нормативной методике. Увеличившиеся значения изгибающих моментов
и поперечных сил в колоннах объясняются отсутствием взаимной компенсации эквивалентных
статических нагрузок (см. рисунок 3), имеющей место при квазистатическом методе расчета.
28

29.

29

30.

ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА СООРУЖЕНИЙ НА ВЗРЫВНЫЕ
ВОЗДЕЙСТВИЯ В СРЕДЕ SCAD
ЧЕРНУХА НИКИТА АНТОНОВИЧ1
1
Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
Тип: статья в журнале - научная статья Язык: русский
Номер: 1 (45) Год: 2014
Страницы: 12-22
ЖУРНАЛ:
ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ
Учредители: Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
ISSN: 2071-4726eISSN: 2071-0305
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
ВИДЫ ВЗРЫВОВ, ДИНАМИКА СООРУЖЕНИЙ, КВАЗИСТАТИЧЕСКИЙ
МЕТОД, ИМПУЛЬСНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ, ПРЯМОЕ
ИНТЕГРИРОВАНИЕ, ДИФРАКЦИЯ ВОЛНЫ
АННОТАЦИЯ:
Статья посвящена способам расчета сооружений на взрывные воздействия методом
конечных элементов в среде SCAD. Приведена классификация взрывов и рассмотрены
особенности их воздействия на сооружения. Описаны методы расчета конструкций на
взрывные воздействия. Рассмотрены вопросы определения параметров ударных волн
при их дифракции с сооружением. Показан процесс задания импульсных нагрузок от
ударных волн в SCAD. Представлен вариант использования модуля «Прямое
интегрирование уравнений движения» в SCAD для решения задач динамики взрывов.
Проведен анализ напряженно-деформированного состояния сооружения при его расчете
в SCAD по различным методикам, а также сделаны выводы о преимуществах и
недостатках описанных методов, а также функциональных возможностях SCAD при
решении задач динамик
https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=rwxkll
https://engstroy.spbstu.ru/userfiles/files/2014/1(45)/03.pdf
Заключение
На основании анализа результатов расчета можно сделать следующие выводы.
30

31.

1. Очевидным преимуществом квазистатического расчета является его относительная простота и
высокая скорость выполнения, что полезно на ранних этапах вариантного проектирования с целью
выбора наиболее удачного технического решения.
2. Допущения и абстракции, принимаемые при квазистатическом расчете, рекомендованном [2],
приводят к значительному запасу прочности несущих стен и плит и перерасходу материалов в
строительных конструкциях.
3. Рассматривалась упругая стадия работы конструкций, не допускающая развития остаточных
деформаций. Модальный анализ, являющийся частным случаем динамического метода, не применим
при нелинейном динамическом анализе.
4. Избыточное давление во фронте ударной волны, действующее по поверхностям боковых стен,
плит фундамента и покрытия и изменяющееся по координате и по времени, в SCAD следует задавать
дискретными загружениями. Каждому загружению соответствует свой график изменения значений и
время запаздывания.
5. SCAD позволяет учесть относительное демпфирование к коэффициентам Релея только для
первой и второй собственных частот, что приводит к завышению демпфирования и занижению
отклика для частот возмущения выше второй собственной. Данное обстоятельство может привести к
ошибочным результатам при расчете сложных механических систем при высокочастотных
возмущениях (например, взрыв).
6. Динамические расчеты сооружений на взрывное воздействие, выполняемые в модуле «Прямое
интегрирование уравнений движения» SCAD, позволят снизить расход материалов и сметную
стоимость строительства.
31

32.

7. Остается открытым вопрос внедрения рассмотренной инновационной методики в практику
проектирования и ее регламентирования в строительных нормах.
32

33.

33

34.

34

35.

35

36.

Литература
1. Кабальнов Ю.С., Кузьмина Е.А. Моделирование как основной метод решения задач на компьютере
// Вестник Московского городского педагогического университета. Серия: Информатика и
информатизация образования. 2007. №10. С. 15-29.
2. Защитные сооружения гражданской обороны: СНиП II-11-77*. М.: ЦИТП Госстроя СССР,
1987. Чернуха Н.А. Особенности расчета сооружений на взрывные воздействия в среде SCAD
3. Нормы строительного проектирования АС с реакторами различного типа: ПиН АЭ-5.6. М.:
Минатомэнерго СССР, 1986.
4. Eurocode 1: Actions on structures. Pt. 1-4: General actions - Wind actions. BS EN 1991-1-4:2005.
Brussels: CEN / European Committee for Standardization. April 2005.
5. External Human-Induced Events in Site Evaluation for Nuclear Power Plants. IAEA Safety Standards
Series. Safety Guide No.NS-G-3.1 / International Atomic Energy Agency. Vienna, 2002.
6. External Events Excluding Earthquakes in the Design of Nuclear Power Plant. IAEA Safety Standards
Series. Safety Guide No. NS-G-1.5 / International Atomic Energy Agency. Vienna, 2003.
7. Eurocode No. 2. Design of Concrete Structures. Pt. 1: General Rules and Rules for Buildings (Revised
Final Draft). October 1990.
8. Скоробогатов С.М. Место человеческого фактора в классификации техногенных катастроф
железобетонных сооружений // Академический вестник УРАПНИИПРОЕКТ РААСН. 2008. №1. С.
94-97.
9. Назаров В.П., Коротовских Я.В. Компьютерные технологии прогнозирования
пожаровзрывоопасности производственных объектов // Технологии техносферной безопасности.
2010. №5. С. 21-26.
36

37.

10. Ефремов К.В., Писанов М.В., Софьин А.С., Самусева Е.А., Сумской С.И., Кириенко А.П. Расчет
зон разрушения зданий и сооружений на опасных производственных объектах // Безопасность труда в
промышленности. 2011. №9. С. 70-77.
11. Yan S., Wang J.-H., Wang D., Zhang L. Mechanism analysis on progressive collapse of RC frame
structure under blast effect // Gongcheng Lixue - Engineering Mechanics. 2009. № 26 (SUPPL. 1). Pp. 119123, 129.
12. Барштейн М.Ф., Бородачев Н.М., Блюмина П.Х. Динамический расчет сооружений на
специальные воздействия. М.: Стройиздат, 1981. 215 с.
13. Chen H.L., Xia Z.C., Zhou J.N., Fan H.L., Jin F.N. Dynamic responses of underground arch structures
subjected to conventional blast loads: Curvature effects // Archives of Civil and Mechanical Engineering.
2013. Vol. 13. Issue 3. Pp. 322-333.
14. Lu Y., Wang Z., Chong K. A comparative study of buried structure in soil subjected to blast load using
2D and 3D numerical simulations // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2005. Vol. 25. Issue 4. Pp.
275-288.
15. Jayasooriya R., Thambiratnam D.P., Perera N.J., Kosse V. Blast and residual capacity analysis of
reinforced concrete framed buildings / // Engineering Structures. 2011. Vol. 33. Issue 12. Pp. 3483-3495.
16. Yin X., Gu X., Lin F., Huang Q., Kuang X. Numerical simulation for collapse responses of RC frame
structures under blast loads // Proceedings of the 8th International Conference on Shock and Impact Loads on
Structures. 2009. Pp. 739-745.
17. Бирбраер А.Н., Роледер А.Ю. Экстремальные воздействия на сооружения. СПб.: Изд-во Политехн.
ун-та, 2009. 594 с.
18. Копаница Д.Г., Капарулин С.П., Васильева Е.В. Влияние жесткости колонн на динамические
параметры пространственного железобетонного каркаса в процессе ремонта // Вестник ТГАСУ. 2006.
№1. С. 164-169.
19. Kabantsev O., Perelmuter A. Modeling transition in design model when analyzing specific behaviors of
structures // Procedia Engineering. 2013. No. 57. Pp. 479-488.
37

38.

20. Фиалко С.Ю. Прямые методы решения систем линейных уравнений в современных МКЭкомплексах. М.: Изд-во СКАД СОФТ, 2009. 160 с.
21. Фиалко С.Ю. Применение многофронтального метода в программе SCAD для анализа
большеразмерных расчетных моделей зданий и сооружений // Бюллетень строительной техники. 2005.
№9. С. 61-63.
22. Перельмутер А.В., Фиалко С.Ю. Прямые и итерационные методы решения большеразмерных
конечно-элементных задач строительной механики // ХХ международная конференция
«Математическое моделирование в механике сплошных сред. Методы граничных и конечных
элементов». 24 - 26 сентября, Санкт-Петербург. Санкт-Петербург, 2003.
23. Фиалко С.Ю. Применение современных вычислительных технологий к расчету многоэтажных
зданий SCAD // Вестник одесской государственной академии строительства и архитектуры. 2003. №9.
С. 189-193.
24. Фиалко С.Ю. Агрегатный многоуровневый метод конечных элементов для анализа больших задач
- моделей строительных зданий и сооружений // Вестник одесского национального морского
университета. 2003. №10. С. 112-118.
25. Карпиловский В.С., Криксунов Э.З., Фиалко С.Ю. Блочный метод Ланцоша со спектральными
трансформациями для решения больших МКЭ задач собственных колебаний // Вестник одесского
национального морского университета. 2003. №10 С. 93-99.
26. Фиалко С.Ю. О методах решения большеразмерных задач строительной механики на
многоядерных компьютерах // Инженерно-строительный журнал. 2013. №5(40). С. 116-124.
27. Fialko S. Iterative methods for solving large-scale problems of structural mechanics using multi-core
computers // Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2014. №14(1). Pp. 190-203.
28. Fialko S. Parallel finite element solver for multi-core computers // 2012 Federated Conference on
Computer Science and Information Systems, FedCSIS 2012. Art. no. 6354298. Pp. 525-532.
38

39.

29. Anderson C.E., Baker W.E., Wauters D.K., Morris B.L. Quasi-static pressure, duration, and impulse for
explosions (e.g. HE) in structures // International Journal of Mechanical Sciences. 1983. Vol. 25. Issue 6. Pp.
455-464.
30. Nassr A.A., Razaqpur A.G., Tait M.J., Campidelli, M. Foo S. Strength and stability of steel beam
columns under blast load // International Journal of Impact Engineering. 2013. Vol. 55. Pp.34-48.
31. Котляревский В.А., Ганушкин В.И., Костин А.А. Убежища гражданской обороны: Конструкции и
расчет. М.: Стройиздат, 1989. 606 с.
32. Клаф Р., Пензиен Дж. Динамика сооружений. М.: Стройиздат, 1979. 320 с.
33. Бирбраер А.Н. Расчет конструкций на сейсмостойкость. СПб.: Наука, 1998. 255 с.
34. Hashin Z. Expanding the Capabilities of the Ten-Percent Rule for Predicting the Strength of FibrePolymer Composites // Composites Science and Technology. 1980. Vol. 62. No. 12-13. Pp. 1515-1544.
35. Xi-Yuan Zhou, Rui-Fang Yu, Liang Dong. The complex-complete-quadratic-combination (CCQC)
method for seismic responses of non-classically damped linear mdof system // 13th World Conference on
Earthquake Engineering. Vancouver, B.C., Canada. 2004. Paper No.848.
36. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. М.: Высшая школа, 1995. 416 с.
37. Маркеев А. П. Теоретическая механика. М.: ЧеРО, 1999. 572 с.
38. Инженерно-технические мероприятия гражданской обороны: СНиП 2.01.51-90. М.: ЦИТП
Госстроя СССР, 1985.
39. Бейкер У., Кокс П., Уэстайн П. Взрывные явления. Оценка и последствия. М.: Мир, 1986. 319 с.
40. Попов Н.Н. Расчет конструкций специальных сооружений. М.: Стройиздат. 1974. 194 с.
41. Шамин В.М. Расчет защитных сооружений на действие взрывных нагрузок. М.: Стройиздат. 1989.
71 с.
42. Карпиловский В.С., Криксунов Э.З., Маляренко А.А., Перельмутер А.В., Перельмутер М.А. SCAD
Office. Вычислительный комплекс SCAD М.: Издательство СКАД СОФТ, 2011. 656 с.
39

40.

43. Перельмутер А.В., Криксунов Э.З., Карпиловский В.С., Маляренко А.А. Интегрированная система
для расчета и проектирования несущих конструкций зданий и сооружений SCAD OFFICE. Новая
версия, новые возможности // Инженерно-строительный журнал. 2009. №2. С. 10-12.
44. Копаница Д. Г., Гринкевич М.А. Динамика железобетонной модели пространственного
сооружения, заглубленной в песчаный грунт // Вестник ТГАСУ. 2007. №1. С. 126-136.
45. Гринкевич М.А. Собственные колебания модели пространственного железобетонного сооружения
в деформируемой среде // Вестник ТГАСУ. 2007. №2. С. 157-160.
46. Сушков Ю.В., Данилов В.Л. Влияние геологических и климатических условий на прочность
транспортных тоннелей при сейсмовзрывных воздействиях // Наука и техника транспорта. 2008. №3.
С. 31-41.
47. Юдаков А.А., Бойков В.Г. Численные методы интегрирования уравнений движения
многокомпонентных механических систем, основанные на методах прямого интегрирования
уравнений динамики метода конечных элементов // Вестник Удмуртского университета. 2013. Вып. 1.
С. 131-144.
Никита Антонович Чернуха, Санкт-Петербург, Россия Тел. моб.: +7(906)225-2579; эл. почта:
[email protected]
© Чернуха Н.А., 2014
doi: 10.5862/MCE.45.3
Structural Analysis of Buildings at Explosive Actions in SCAD
N.A. Chernukha
Saint-Petersburg State Polytechnical University, Saint-Petersburg, Russia
+7(906)225-2579; e-mail: [email protected]
Key words
types of explosions, structural dynamics, quasi-static method, impulse action, direct integration, wave
diffraction, FEM, SCAD
Abstract
40

41.

This article deals with the methods of structural analysis of buildings and structures at explosive actions.
In introduction, there is a review of types of explosions and the features of their action on structures. In the
theoretical part of the study the main issue was to present different methods of structural analysis of buildings
at explosions.
Determination of wave parameters and process of wave diffraction are presented. Impulse loading of
building structures in SCAD is described. The article also shows how module «Direct integration of motion
equations» in SCAD can be used for solving problems of explosion dynamics. In the empirical part of the
study the main concern was to compare stress-strain condition of building structures at explosions, using
different methods of structural analysis. Automatic analysis was performed in SCAD, which implements
finite element method (FEM). The results of the study demonstrate the advantages and disadvantages of
described methods, as well as the functional abilities of SCAD, when solving the problems of explosion
dynamics.
References
1. Kabalnov Yu.S., Kuzmina Ye.A. Vestnik Moscow city teacher training university. Series "Informatics and
Information of Education". 2007. No.10. Pp. 15-29. (rus)
2. Zashchitnyye sooruzheniya grazhdanskoy oborony [Civil defense structures]: SNiP II-11-77*. Moscow:
TslTP Gosstroya SSSR. 1987. (rus)
3. Normy stroitelnogo proyektirovaniya AS s reaktorami razlichnogo tipa [Rules for designing nuclear power
plants with different reactors]: PiN AE-5.6. Moscow: Minatomenergo SSSR, 1986. (rus)
4. Eurocode 1: Actions on structures. Pt. 1-4: General actions - Wind actions. BS EN 1991-1-4:2005.
Brussels.: CEN / European Committee for Standardization. April 2005.
5. External Human-Induced Events in Site Evaluation for Nuclear Power Plants. IAEA Safety Standards
Series. Safety Guide No.NS-G-3.1 / International Atomic Energy Agency. Vienna, 2002.
6. External Events Excluding Earthquakes in the Design of Nuclear Power Plant. IAEA Safety Standards
Series. Safety Guide No. NS-G-1.5 / International Atomic Energy Agency. Vienna, 2003.
41

42.

7. Eurocode No. 2. Design of Concrete Structures. Pt. 1: General Rules and Rules for Buildings (Revised
Final Draft). October 1990.
8. Skorobogatov S.M. AKADEMICHESKIJ VESTNIK URALNIIPROEKT RAASN. 2008. No.1. Pp. 94-97.
(rus)
9. Nazarov V.P., Korotovskikh Ya.V. Tekhnologii tekhnosfernoy bezopasnosti. 2010. No. 5. Pp. 21-26. (rus)
10. Efremov K.V. [et al]. Bezopasnost truda v promyshlennosti. 2011. No. 9. Pp. 70-77. (rus)
11. Yan S., Wang J.-H., Wang D., Zhang L. Mechanism analysis on progressive collapse of RC frame
structure under blast effect. Gongcheng Lixue/Engineering Mechanics. 2009. No.26 (SUPPL. 1). Pp. 119123, 129.
12. Barshteyn M.F., Borodachev N.M., Blyumina L.Kh. Dinamicheskiy raschet sooruzheniy na spetsialnyye
vozdeystviya [Dynamic analysis of structures on special actions]. Moscow: Stroyizdat, 1981. 215 p. (rus)
13. Chen H.L., Xia Z.C., Zhou J.N., Fan H.L., Jin F.N. Dynamic responses of underground arch structures
subjected to conventional blast loads: Curvature effects. Archives of Civil and Mechanical Engineering.
2013. Vol. 13. Issue 3. Pp. 322-333.
14. Lu Y., Wang Z., Chong K. A comparative study of buried structure in soil subjected to blast load using
2D and 3D numerical simulations. Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2005. Vol. 25. Issue 4. Pp.
275-288
15. Jayasooriya R., Thambiratnam D. P., Perera N. J., Kosse V. Blast and residual capacity analysis of
reinforced concrete framed buildings. Engineering Structures. 2011. Vol. 33. Issue 12. Pp. 34833495.
16. Yin X., Gu X., Lin F., Huang Q., Kuang X. Numerical simulation for collapse responses of RC frame
structures under blast loads. Proceedings of the 8th International Conference on Shock and Impact Loads on
Structures. 2009. Pp. 739-745.
17. Birbraer A.N., Roleder A.J. Ekstremalnyye vozdeystviya na sooruzheniya [Extreme Actions on
Structures]. Saint-Petersburg: Izd-vo Politekhn. un-ta, 2009. 594 p. (rus)
18. Kopanitsa D.G., Kaparulin S.L., Vasilyeva Ye.V. VESTNIK of Tomsk State University of Architecture
and Building. 2006. No.1. Pp. 164-169. (rus)
42

43.

19. Kabantsev O., Perelmuter A. Modeling transition in design model when analyzing specific behaviors of
structures. Procedia Engineering. 2013. No.57. Pp. 479-488.
20. Fialko S.Yu. Pryamyye metody resheniya sistem lineynykh uravneniy v sovremennykh MKEkompleksakh [Direct methods of solving sets of linear equations in modern FEM complexes]. Moscow: Izdvo SKAD SOFT, 2009. 160 p. (rus)
21. Fialko S.Yu. Byulleten stroitelnoy tekhniki. 2005. No.9. Pp. 61-63. (rus)
22. Perelmuter A.V., Fialko S.Yu. ЛХ mezhdunarodnaya konferentsiya "Matematicheskoye modelirovaniye
v mekhanike sploshnykh sred. Metody granichnykh i konechnykh elementov" [XX International conference
"Mathematical modeling in mechanics of continua. Boundary element and finite element method]. SaintPetersburg, 2003. (rus)
23. Fialko S.Yu. Vestnik odesskoy gosudarstvennoy akademii stroitelstva i arkhitektury. 2003. No.9. Pp.
189-193. (rus)
24. Fialko S.Yu. Vestnik odesskogo natsionalnogo morskogo universiteta. 2003. No. 10. Pp. 112-118. (rus)
25. Karpilovskiy V.S., Kriksunov E.Z., Fialko S.Yu. Vestnik odesskogo natsionalnogo morskogo
universiteta. 2003. No.10. Pp. 93-99. (rus)
26. Fialko S.Yu. Magazine of Civil Engineering. 2013. No.5(40). Pp. 116-124. (rus)
27. Fialko S. Iterative methods for solving large-scale problems of structural mechanics using multi-core
computers. Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2014. No.14(1). Pp. 190-203.
28. Fialko, S. Parallel finite element solver for multi-core computers. 2012 Federated Conference on
Computer Science and Information Systems, FedCSIS 2012. Art. no. 6354298. Pp. 525-532.
29. Anderson C.E., Baker W.E., Wauters D.K., Morris B.L. Quasi-static pressure, duration, and impulse for
explosions (e.g. HE) in structures. International Journal of Mechanical Sciences. 1983. Vol. 25. Issue 6. Pp.
455-464.
30. Nassr A.A., Razaqpur A.G., Tait M.J., Campidelli M., Foo S. Strength and stability of steel beam
columns under blast load. International Journal of Impact Engineering. 2013. Vol. 55. Pp. 34-48.
43

44.

31. Kotlyarevskiy V.A., Ganushkin V.I., Kostin A.A. Ubezhishcha grazhdanskoy oborony: Konstruktsii i
raschet [Civil defense shelters: Structures and analysis]. Moscow: Stroyizdat, 1989. 606 p. (rus)
32. Clough R. W., Penzien J. Dinamika sooruzheniy [Dynamics of structures]. Moscow: Stroyizdat, 1979.
320 p.
33. Birbraer A.N. Raschet konstruktsiy na seysmostoykost [Seismic Analysis of Structures]. SaintPetersburg: Nauka, 1998. 255 p. (rus)
34. Hashin Z. Expanding the Capabilities of the Ten-Percent Rule for Predicting the Strength of FibrePolymer Composites. Composites Science and Technology. 1980. Vol. 62. No. 12-13. Pp. 15151544.
35. Xi-Yuan Zhou, Rui-Fang Yu, Liang Dong. The complex-complete-quadratic-combination (CCQC)
method for seismic responses of non-classically damped linear mdof system. 13th World Conference on
Earthquake Engineering. Vancouver, B.C., Canada. 2004. Paper No.848.
36. Targ S.M. Kratkiy kurs teoreticheskoy mekhaniki [Short course of theoretical mechanics]. Moscow:
Vysshaya shkola, 1995. 416 p. (rus)
37. Markeyev A.P. Teoreticheskaya mekhanika [Theoretical mechanics]. Moscow: CheRO, 1999. 572 p.
(rus)
38. Inzhenerno-tekhnicheskiye meropriyatiya grazhdanskoy oborony [Engineering activities of civil defense]:
SNiP 2.01.51-90. Moscow: TsITP Gosstroya SSSR, 1985. (rus)
39. Beyker U., Koks P., Uestayn P. Vzryvnyye yavleniya. Otsenka i posledstviya [Explosion Hazards and
Evaluation]. Moscow: Mir, 1986. 319 p. (rus)
40. Popov N.N. Raschet konstruktsiy spetsialnykh sooruzheniy [Structural analysis of special structures].
Moscow: Stroyizdat, 1974. 194 p. (rus)
41. Shamin V.M. Raschet zashchitnykh sooruzheniy na deystviye vzryvnykh nagruzok [Structural analysis of
defense structures on explosive loads]. Moscow: Stroyizdat, 1989. 72 p. (rus)
42. Karpilovskiy V.S., Kriksunov E.Z., Malyarenko A.A., Perelmuter A.V., Perelmuter M.A. SCAD Office.
Vychislitelnyy kompleks SCAD [Computing complex SCAD]. Moscow: Izdatelstvo SKAD SOFT, 2011. 656
p. (rus)
44

45.

43. Perelmuter A.V., Kriksunov E.Z., Karpilovskiy V.S., Malyarenko A.A. Magazine of Civil Engineering.
2009. No.2. Pp. 10-12.
44. Kopanitsa D.G., Grinkevich M.A. VESTNIK of Tomsk State University of Architecture and Building.
2007. No.1. Pp. 126-136. (rus)
45. Grinkevich M.A. VESTNIK of Tomsk State University of Architecture and Building. 2007. No.2. Pp.
157-160. (rus)
46. Sushkov Yu.V., Danilov V.L. Science and Technology in Transport. 2008. No.3. Pp. 31-41. (rus)
47. Yudakov A.A., Boykov V.G. Bulletin of Udmurt University. 2013. No.1. Pp. 131-144. (rus)
Full text of this article in Russian: pp. 12-22
Инженерно-строительный журнал, №1, 2014 РАСЧЕТЫ
CALCULATIONS Magazine of Civil Engineering, №1, 2014
12
Чернуха Н.А. Особенности расчета сооружений на взрывные воздействия в среде SCAD
Чернуха Н. А. Особенности расчета сооружений на взрывные воздействия в среде SCAD
13
Инженерно-строительный журнал, №1, 2014 РАСЧЕТЫ
Инженерно-строительный журнал, №1, 2014 РАСЧЕТЫ
Чернуха Н.А. Особенности расчета сооружений на взрывные воздействия в среде SCAD
Чернуха Н.А. Особенности расчета сооружений на взрывные воздействия в среде SCAD
45

46.

CALCULATIONS Magazine of Civil Engineering, №1, 2014
CALCULATIONS Magazine of Civil Engineering, №1, 2014
Чернуха Н. А. Особенности расчета сооружений на взрывные воздействия в среде SCAD
13
Чернуха Н. А. Особенности расчета сооружений на взрывные воздействия в среде SCAD
19
Инженерно-строительный журнал, №1, 2014 РАСЧЕТЫ
CALCULATIONS Magazine of Civil Engineering, №1, 2014
22
Чернуха Н.А. Особенности расчета сооружений на взрывные воздействия в среде SCAD
Чернуха Н. А. Особенности расчета сооружений на взрывные воздействия в среде SCAD
21
Инженерно-строительный журнал, №1, 2014 РАСЧЕТЫ
20
Инженерно-строительный журнал, №1, 2014 РАСЧЕТЫ
46

47.

CALCULATIONS Magazine of Civil Engineering, №1, 2014
Chernukha N.A. Structural analysis of buildings at explosive actions in SCAD
106
Chernukha N.A. Structural analysis of buildings at explosive actions in SCAD
105
Инженерно-строительный журнал, №1, 2014 РАСЧЕТЫ
Chernukha N.A. Structural analysis of buildings at explosive actions in SCAD
104
47

48.

Блиндаж укрытие
48

49.

49

50.

50

51.

51

52.

52

53.

53

54.

54

55.

55

56.

56

57.

57

58.

58

59.

59

60.

60

61.

61

62.

62

63.

63

64.

64

65.

65

66.

66

67.

67

68.

68

69.

69

70.

70

71.

71

72.

72

73.

73

74.

74

75.

75

76.

76

77.

77

78.

78

79.

79

80.

80

81.

81

82.

82

83.

83

84.

84

85.

85

86.

86

87.

87

88.

88

89.

89

90.

90

91.

91

92.

92

93.

93

94.

94

95.

95

96.

96

97.

97

98.

98

99.

99

100.

100

101.

101

102.

102

103.

103

104.

104

105.

105

106.

106

107.

107

108.

108

109.

109

110.

110

111.

111

112.

112

113.

113

114.

114

115.

115

116.

116

117.

117

118.

118

119.

119

120.

120

121.

121

122.

122

123.

123

124.

124

125.

125

126.

126

127.

127

128.

128

129.

129

130.

130

131.

131

132.

132

133.

133

134.

134

135.

135

136.

136

137.

137

138.

138

139.

139

140.

140

141.

141

142.

142

143.

143

144.

144

145.

145

146.

146

147.

147

148.

148

149.

149

150.

150

151.

151

152.

152

153.

153

154.

154

155.

155

156.

156

157.

157

158.

158

159.

159

160.

160

161.

161

162.

162

163.

163

164.

164

165.

165

166.

166

167.

167

168.

168

169.

169

170.

170

171.

Особенности расчета сооружений на взрывные воздействия
в среде SCAD
Аспирант Н.А. Чернуха,
ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский
государственный
политехнический
университет»
Аннотация. Статья посвящена способам расчета сооружений на взрывные воздействия методом конечных
элементов в среде SCAD.
Приведена классификация взрывов и рассмотрены особенности их воздействия на сооружения. Описаны
методы расчета конструкций на взрывные воздействия. Рассмотрены вопросы определения параметров ударных
волн при их дифракции с сооружением.
Показан процесс задания импульсных нагрузок от ударных волн в SCAD. Представлен вариант использования
модуля «Прямое интегрирование уравнений движения» в SCAD для решения задач динамики взрывов. Проведен
анализ напряженно-деформированного состояния сооружения при его расчете в SCAD по различным методикам.
Сделаны выводы о преимуществах и недостатках описанных методов, а также функциональных возможностях
SCAD при решении задач динамики взрывов.
Ключевые слова: виды взрывов; динамика сооружений; квазистатический метод; импульсное воздействие;
прямое интегрирование; дифракция волны; конечно-элементный расчет; SCAD
Введение
Расчетный анализ любой конструкции начинается с попытки установить, что в рассматриваемом случае
является существенным, а чем можно смело пренебречь. Общая тенденция видна в том, чтобы учесть лишь
немногие важнейшие эффекты и получить наиболее простую модель. Цель инженера-расчетчика - найти
разумный компромисс между требованиями к полноте и точности модели и располагаемыми вычислительными
возможностями [1].
При построении расчетной модели сооружения одной из важнейших процедур является идеализация
нагрузок. Более трудным становится моделирование нагрузок, изменяющихся во времени, ведь принятые
инженером-расчетчиком решения могут в значительной мере повлиять на динамическое поведение модели
конструкции, точность и достоверность результатов расчета.
При проектировании зданий и сооружений, входящих в состав комплексов опасных нефтехимических
производств и предприятий атомной энергетики, а также сооружений гражданской обороны, в отечественной
[2, 3] и мировой практике [4-7] предусматривается выполнять расчет строительных конструкций на взрывное
воздействие с помощью норм.
Аварийный внешний взрыв - экстремальное воздействие, которое обязательно должно приниматься во
внимание при проектировании объектов повышенной ответственности [8-11].
1. Обзор литературы
Под взрывом понимается быстрое выделение большого количества энергии, вызванное внезапным изменением
состояния вещества или его параметров [12]. Результатом взрыва являются распространяющиеся в
171

172.

пространстве воздушные ударные волны (ВУВ) и волны сжатия в грунте, взаимодействующие с препятствиями,
зданиями и сооружениями. Физике процесса взрыва, определению его параметров и воздействия на живых
существ и сооружения посвящено множество исследований [13-16].
Методики определения нагрузок от взрывов в различных отраслях промышленности иногда не совпадают, а
сами нагрузки зависят от многих факторов: вида и агрегатного состояния вещества, типа окружающего
пространства и
Фигуры Конструкция противоснарядной защиты
.
Фиг. 1
Конструкция противоснарядной защиты
Фиг. 2
Конструкция противоснарядной защиты
172

173.

Фиг. 3
Конструкция противоснарядной защиты
173

174.

Фиг. 4
Конструкция противоснарядной защиты
174

175.

175

176.

Фиг. 5
Конструкция противоснарядной защиты
Фиг. 6
Конструкция противоснарядной защиты
176

177.

Фиг. 7
Конструкция противоснарядной защиты
177

178.

Фиг. 8
Конструкция противоснарядной защиты
178

179.

Фиг. 9
Конструкция противоснарядной защиты
179

180.

Фиг. 10
Конструкция противоснарядной защиты
Фиг. 11
Конструкция противоснарядной защиты
180

181.

Фиг. 12
Конструкция противоснарядной защиты
181

182.

Фиг. 13
Конструкция противоснарядной защиты
182

183.

Фиг. 14
Конструкция противоснарядной защиты
183

184.

Фиг. 15
Конструкция противоснарядной защиты
184

185.

Фиг. 16
Конструкция противоснарядной защиты
185

186.

186

187.

Фиг. 17
Конструкция противоснарядной защиты
Реферат заявка на изобретение полезная модель Конструкция противоснарядной защиты
Конструкция противоснарядной защиты энергопоглощающая многослойное покрытие , убежище ,
землянка, бомбоубежище предназначена для защиты населения, военных, оборудования ,
сооружений, объектов, зданий от взрывных нагрузок , неравномерных воздействий за счет
использования энергопоглощающих покрытий , демпфирующего основания из утилизированных
автопокрышек , "отбрасывающих снаряд " и покрытие из кирпича в виде "елочки» на глиняном
растворе податливых и энергопоглощающих соединений с целью повышения надежности
укрытия , покрытия, настил, накат, сооружение, путем, за счет обеспечения многокаскадного
энергопоглощения , при взрывных, динамических, вибрационных, нагрузках при обстрелах
тяжелыми снарядами и импульсных растягивающихся нагрузках , без локальных разрушений
покрытия, укрытия, землянки, сооружения, здания .
Конструкция противоснарядной защиты , многослойная , содержащая несколько
энергопоглощающих слоев , в виде одной или ленты упругопластичных "елочки»" с ослабленными
на глине креплении, в шахматном порядке , уложены на глиняный раствор . По верху уложены
утилизованные покрышки соединенных на болтовых соединениях в виде демпфирующих и
энергопоглощающих соединения отличающийся тем, что покрытие, укрытие, бомбоубежище,
сооружение , землянка, выполнено из энергопоглощающих слоев по всей площади укрытия
187

188.

бомбоубежища , а по энергопоглощающей кирпичной кладке «елочка» , уложены амортизирующие
утилизированные автимобильные покрышки на верхней части укрытия, покрытия , бомбоубежища,
землянки, при этом «елочка» составная уложена на глине , а автопоекрышки скреплены ботовыми
соединениями , уложенные по «елочке», выполненным в из энергопоглощающих материалаос
Энергопоглощающая - "гармошка" представляют собой энергопоглощающий слой для создания
упругоплатичных деформаций .
Энергопоглащающаяся кирпичная "елочка" , это энергопоглотитель пиковых ускорений (ЭПУ), с
помощью которого, поглощается взрывная, энергию. Фрикци-болт соединяющий автопоурышки ,
снижает на 2-3 раза импульсные, растягивающие нагрузки при землетрясений и от ударной
воздушной взрывной волны.
Фрикци –болт повышает надежность работы бомбоубежища , и поглощает энергию от усиливащих
колонн и стоек, сохраняет каркас здания, бомбоубежища, землянки , за счет упругопластичной
работы, "елочки» «гармошки"-опоры и создание платического шарнира , работающие на маятниковое
качение, на фрикци- ботах, установленные в длинные овальных отверстиях, с контролируемым
натяжением с забитым медным обожженным смянаемым клином, в пропиленный паз, латунной
шпильки . ( ТКП 45-5.04-274-2012 (02250) п. 10.3.2 стр. 74 , Минск, 2013, СП 16.13330.2011,СНиП II23-81* п. 14.3- 15.2).
188

189.

ob ispolzovanii opita yaponskoy firmi kawakinct.co.jp po primineniyu mayatnikovikh
seismoizoliruyuschikh opor prezident Shinkichi Suzuki 78 str
https://cloud.mail.ru/home/ob_ispolzovanii_opita_yaponskoy_firmi_%20kawakinct.co.jp_%20po_primineniy
u_mayatnikovikh_seismoizoliruyuschikh_opor_prezident_Shinkichi_Suzuki_78_str.doc
https://cloud.mail.ru/home/ob_ispolzovanii_opita_yaponskoy_firmi_%20kawakinct.co.jp_%20po_primineniy
u_mayatnikovikh_seismoizoliruyuschikh_opor_prezident_Shinkichi_Suzuki_78_str.docx
https://yadi.sk/i/Brdt_7u-3YyaV6 https://yadi.sk/i/Vr0fPFkx3YyaVB
Ссылка для скачивания файла: http://fayloobmennik.cloud/729385
Ссылка для скачивания файла: http://fayloobmennik.cloud/7293854
Ссылка для скачивания файла: http://fayloobmennik.cloud/7293855
ob_ispolzovanii_opita_yaponskoy_firmi_ kawakinct.co.jp_
po_primineniyu_mayatnikovikh_seismoizoliruyuschikh_opor_prezident_Shinkichi_Suzuki_78_str.doc на
сервис www.fayloobmennik.net!
Ссылка для скачивания файла: http://fayloobmennik.cloud/7293852
http://depositfiles.com/files/k3zmmm9ld http://depositfiles.com/files/nfr4q6mk8
https://drive.google.com/drive/my-drive?ths=true
189

190.

https://drive.google.com/file/d/1PFs8XsBE9LBRwZmqWUxg7U711bY8Y96r/view?ths=true
Заявка на изобретение полезная модель Конструкция противоснарядной
защиты
Богданова Ирина Александровна
Коваленко Александр Иванович
Уздин Александр Михайлович
Егорова Ольга Александровна
Елисеев Владик Кирилловна
Елисеева Яна Кирилловна
Коваленко Елена Ивановна
Е04Н9/02
Конструкция противоснарядной защиты
190

191.

Предлагаемое техническое решение предназначено конструкции для противоснарядной защиты
землянок, зданий , сооружений, объектов и оборудования от бомбежек воздействий снарядов за
счет использования энергопоглощающих покрытий Известны конструкции противопультноснарядной защиты для защиты объектов от бомбежек и обстрелов . Известно, например
«Конструкция противопультно-противоснарядной защиты» № 116988 , США № 4889.750 ,
EUROPEN PATENT № 0209395 Conduktive…
Конструкция противоснарядной защиты содержит энергопоглощающий слой из утилизированных
покрышек соедиенные на болтовых соединениях и кирпичной клаки уложенной под 45 градусов в
идее елочки, выполненных пословна на глиняном растворе .
С увеличением обстрелов снарядами происходит энергопоглощение и смятие и демпфирование
автопокрышек и крошение кирпичей уложенных под уклоном на жирной глине , ослабленных
пропилом - в шахматном порядке обеспечивая поглощение взрывной энергии ( см. изобретение №
2382151 "Узел соединения" и " 2208098 "Узел соединения колонный с ригелем каркаса
сейсмостойкого здания (варианты) ) и согласно изобретениям №№ 1143895 F16 B5/02, 1168755 F16,
1174616 F16 B5/02, 1154506 Е04В 1/92, 154506 Е04 B1/92, 165076 Е04Н 9/02, 2010136746 Е04С2/00,
СН 471-75, НП-031-01, СП 12.13130.2009, заявка на изобретение № 2016119967/20( 031416) E04H 9/02
"Опора сейсмоизолирующая маятниковая", № 2018105803/ 20(008844) F16L 23/02
"Антисейсмическое фланцевое фрикционно-подвижное соединение для трубопроводов" серийный
выпуск, закрепленные на основании фундамента с помощью фрикционно-подвижных соединений
191

192.

(ФПС), выполненных согласно изобретениям №№ 1143895,1174616, 1168755 SU, 4094111 US,
TW201400676,RU 2010136746, RU 165076, заявка на изобретение № 2018105803/ 20(008844) от
27.02.2018 "Антисейсмическое фланцевое фрикционно-подвижное соединение для трубопроводов"
Изобретение направлено на увеличение энергопоглощающей способности и сохраняемости
подвижной конструкция противоснарядной защиты , существующих покрытий и находящихся в
аварийном состоянии перед разрушением без привлечения перемещений , обеспечивающих
несущую убежища , перекрытия, сооружения здания . с использованием энергопогложения и
демпфированности , описанного в изобретении № 167977 "Устройство для гашения ударных и
вибрационных воздействий"
Взаимное смещение конструкций энергопоглощающих противоснарядных конструкций защиты,
происходит до локального изгиба без разрушения при бомбежках при растягивающих нагрузках при
многокаскадном демпфировании
Недостатками известного являются: ограничение энергопоглощения по направлению воздействия
только по горизонтали; а также неопределенности при расчетах из-за разброса по энергопоглощению
и упругопластическая работа бомбоубежища .
Известно также Устройство для поглощения взрывной энергии по Патенту TW201400676(A)-201401-01. Restraint anti-wind and anti-seismic friction damping device, E04B1/98, F16F15/10.
192

193.

Конструкция противоснарядной защиты
содержит базовое основание, поддерживающее
защищаемый объект, нескольких сегментов бомбоубежища и многослойная вставка
энергопоглощающая конструкция . Конструкция противоснарядной защиты
укрытия выполнены продольные многослойной с прокладкой соломы , покрышек кирпичь на
глиняном растворе уложен елочкой
Энергопоголощение создается между по слоям подвала перекрытия , кровли , и наружными
поверхностями опорами их кирпича , плитняка по наклоном . Перпендикулярно вертикальной
колонны на опоры демпфирующие , через пазы, проходят запирающие болтами , которые
фиксируют подвижную опору, для поглащения энергии от бомбежек . Кроме того, запирающие
элементы проходят через подвижную опору с одной или двумя пластинами -"гармошками", через
паз сегмента.
Таким образом получаем конструкцию подвижной, сейсмоизолирующие опору -"гармошку" –
поглотитель энергии , которая выдерживает сейсмические нагрузки но, при возникновении
динамических , импульсных растягивающих нагрузок, взрывных и сейсмических нагрузок,
превышающих расчетные силы энергопоглощения и смятия в шахматном порядке пропилов, которые
смещается от своего начального положения, при этом сохраняет конструкцию опоры подвижной , без
разрушения.
193

194.

Недостатками конструкции противоснарядной защиты
Японское энергопоглощающие опоры, типа: Netis registration number kt 070026 a ( см
(http://www.kawakinct.co.jp/english/bridges/b_d02.html, Японской фирмы kawakinct.co.jp по
применению и конструкций противоснарядной защиты
Используется энергопоглощающая сейсмоизолирующих опор типа, марки NETIS Registration
number KT-070026-A Vibration Control Shear Panel Stopper for Seismic Response Control по названию
в интернете
ob ispolzovanii opita yaponskoy firmi kawakinct.co.jp po primineniyu mayatnikovikh
seismoizoliruyuschikh opor prezident Shinkichi Suzuki 78 str,
https://www.youtube.com/watch?v=VRTV59EfbS4
https://rutube.ru/video/ceb7da9cb57860929c605509ca26cf27/
https://www.youtube.com/watch?v=IExrAQcmiTM
ob ispolzovanii opita yaponskoy firmi kawakinct.co.jp po primineniyu mayatnikovikh seismoizoliruyuschikh
opor prezident Shinkichi Suzuki 78 str
https://cloud.mail.ru/home/ob_ispolzovanii_opita_yaponskoy_firmi_%20kawakinct.co.jp_%20po_primineniy
u_mayatnikovikh_seismoizoliruyuschikh_opor_prezident_Shinkichi_Suzuki_78_str.doc
https://cloud.mail.ru/home/ob_ispolzovanii_opita_yaponskoy_firmi_%20kawakinct.co.jp_%20po_primineniy
u_mayatnikovikh_seismoizoliruyuschikh_opor_prezident_Shinkichi_Suzuki_78_str.docx
https://yadi.sk/i/Brdt_7u-3YyaV6 https://yadi.sk/i/Vr0fPFkx3YyaVB
Ссылка для скачивания файла: http://fayloobmennik.cloud/729385 Ссылка для скачивания файла:
194

195.

http://fayloobmennik.cloud/7293854
Ссылка для скачивания файла: http://fayloobmennik.cloud/7293855
Вы загрузили файл ob_ispolzovanii_opita_yaponskoy_firmi_ kawakinct.co.jp_
po_primineniyu_mayatnikovikh_seismoizoliruyuschikh_opor_prezident_Shinkichi_Suzuki_78_str.doc на
сервис www.fayloobmennik.net!
https://cloud.mail.ru/home/ob_ispolzovanii_opita_yaponskoy_firmi_%20kawakinct.co.jp_%20po_primineniy
u_mayatnikovikh_seismoizoliruyuschikh_opor_prezident_Shinkichi_Suzuki_78_str.doc
https://cloud.mail.ru/home/ob_ispolzovanii_opita_yaponskoy_firmi_%20kawakinct.co.jp_%20po_primineniy
u_mayatnikovikh_seismoizoliruyuschikh_opor_prezident_Shinkichi_Suzuki_78_str.docx
https://yadi.sk/i/Brdt_7u-3YyaV6 https://yadi.sk/i/Vr0fPFkx3YyaVB
Ссылка для скачивания файла: http://fayloobmennik.cloud/729385
Ссылка для скачивания файла: http://fayloobmennik.cloud/7293854
Ссылка для скачивания файла: http://fayloobmennik.cloud/7293855
Вы загрузили файл ob_ispolzovanii_opita_yaponskoy_firmi_ kawakinct.co.jp_
po_primineniyu_mayatnikovikh_seismoizoliruyuschikh_opor_prezident_Shinkichi_Suzuki_78_str.doc на
сервис www.fayloobmennik.net!
Сохраните данное письмо, если желаете в дальнейшем управлять загруженным файлом.
Вы загрузили файл ob_ispolzovanii_opita_yaponskoy_firmi_ kawakinct.co.jp_
po_primineniyu_mayatnikovikh_seismoizoliruyuschikh_opor_prezident_Shinkichi_Suzuki_78_str.doc на
сервис www.fayloobmennik.net!
Сохраните данное письмо, если желаете в дальнейшем управлять загруженным файлом.
195

196.

Ссылка для скачивания Файла:http://fayloobmennik.cloud/7293852
http://www.kawakinct.co.jp/english/bridges/b_d02.html
что являются: сложность конструкции противоснарядной защиты
и сложность расчетов из-за не использования фрикционно-подвижных соединений и фрикци-болты,
на которых "зависает" опора
Целью предлагаемого решения является упрощение конструкция противоснарядной защиты
конструкции, а также повышение сейсмостойкости , вибрастойкости, взрывостойкости при
использования ослабленных сечений, и платического шарнира в опоре "гармошке" на фрикциболтовых демпфирующих податливых креплений. для квадратных маятниковых. Для
"подвешивания" подвижных сейсмоизолирующих опор на обожженных медных клиньях, для
создания эффекта "качения", за счет смятия медных клиньев , забитых в пропиленный паз латунной
шпильки .
Сущность предлагаемого решения заключается в том, что для противоснарядной защиты
необходимо подвижная энергопоглощающая опора выполнена как этажерка, причем, нижнейкорпуса, закрепленного на фундаменте с помощью подвижного смянаемого фрикци –болта с
196

197.

пропиленным пазом в который забит медный обожженный клин с бронзовой втулкой ( гильзой) и
свинцовой шайбой и верхней и нижней, для установленной возможности перемещаться, и качаться,
по линии нагрузки с возможностью ограничения перемещения, за счет деформации "гармошки" до
этого ослабленных центрально или двух П -образных "гармошек" для "тяжелых" пролетных
строений
В корпусе опоры , вставлены две или одна или многослойной обожженная медной "гармошки"
вставлена по линии нагрузки для упругопластичной работы с запирающий элемент стопорный
фрикци-болт в нижней части опоры, а сам опора укладывается на свинцовый тонки лист с верху и
снизу сейсмоизолирующего пояса, с болтами с контролируемым натяжением с забитым медным
смянаемым клином в пропиленный паз латунной шпильки и бронзовой или латунной втулкой (
гильзой) с тонкой свинцовой шайбой с низу для ремонта существующих пролетных строений
аварийных мостов, магистральных газотрубопроводов .
Кроме того в коробчато- квадратной, подвижной опоры , параллельно центральной оси,
устанавливаются выполнены восемь или десяти латунных шпилек со сямянаемым медным
обожженным клином - , которые обеспечивает опоре "гармошке" возможность деформироваться за
счет протяжных соединения с фрикци- болтовыми демпфирующими креплениями в направлении
нагрузки ( фиг 6, фиг 7) .
197

198.

В подвижной опоры , установленной на фрикци- болтах , которая соответствует заданному
перемещению квадратной опоры. Продольные протяжные пазы с контролируемым натяжением
фрикци-болта с забитым медным клином в пропиленный паз стальной шпильки , которые
обеспечивают возможность деформации опоры корпуса и «переход» сопряжения из состояния
возможного перемещения, в состояние «гармошки» с возможностью перемещения только под
сейсмической по линии нагрузкой, вибрационной, взрывной и от ударной воздушной волны.
Сущность предлагаемой конструкции поясняется чертежами, где
на фиг.1 изображен общий вид, конструкция противоснарядной защиты подвижная квадратная
опора, типа: энергопоглощающая кирпичная "елочка" деформирующая по линии нагрузки с одной
вставкой "елочка кирпичная на глине " уложенные в шахматном порядке для деформирования по
линии обстрела снарядами
на фиг.2 изображена энергопоглощающая кладки в виде «елочки» на глиняном растворе ,
демпфирующая , демпфирующих или энергопоглощающих по линии обстрела снарядами
198

199.

; на фиг.3 изображены квадратная энергопоглощающая подвижная ( маятниковая) опора –упор на
фрикционных соединениях с устройствами для гашения ударных и вибрационных воздействий по
изобретению № 167971 " или " 165076 "Опора сейсмостойкая" (телескопическая )
;на фиг.4 изображены квадратная сейсмоизолирующая подвижная ( маятниковая) опора с
пластическим шарниром ( см № 2208098"Узел соединеия колонны сс ригелем каркаса
сейсмостойкого здания (варианты ) на фрикционных соединениях с устройствами для гашения
ударных и вибрационных воздействий по изобретению № 167971 со сдвинутой
энергопоглощающей вставкой типа "елочка»"
на фиг.5 изображен подвижная квадратная опора, типа: "елочка" по линии нагрузки с одной
вставкой "скользящая" и ослабление подпилов в стенах бомбоубежищах , опыт США на английском
языке
на фиг. 6 изображен усиленные упоры на опорах -"Андреева , Коваленко " вид с боку с длинными
овальными отверстиями для протяжных соединений ; ослаблением, с 8 овальными отверстиями , для
фрикцы -болта
на фиг 7 изображена накат из бревен
199

200.

фиг 8 изображена передвижная половая мастерская -лаборатория обеспечения энергопоглощения
фиг 9 изображена передвижная половая мастерская -лаборатория обеспечения энергопоглощения
фиг 10 изображена передвижная половая мастерская -лаборатория обеспечения энергопоглощения
фиг 11 изображена
опора из покрышек с установленными устройствами для гашения ударных
и вибрационных воздействий с двух сторон по изобретению № 167971, вид с боку , без
перемещения .
фиг 12 изображена конструкция противоснарядной защиты
200

201.

фиг 13 изображена конструкция землянки с накатом из энергопоглощающих конструкций из
покрышек с установленными устройствами для гашения ударных и вибрационных воздействий с
двух сторон по изобретению № 167971, вид с боку , без перемещения .
фиг 14 изображена конструкция землянки с накатом из энергопоглощающих конструкций из
покрышек с установленными устройствами для гашения ударных и вибрационных воздействий с
двух сторон по изобретению № 167971, вид с боку , без перемещения .
фиг 15 изображена конструкция землянки с накатом из энергопоглощающих конструкций из
покрышек с установленными устройствами для гашения ударных и вибрационных воздействий с
двух сторон по изобретению № 167971, вид с боку , без перемещения .
фиг 16 изображена конструкция землянки , бомбоубежище США без наката, из
энергопоглощающих конструкций из покрышек с установленными устройствами для гашения
ударных и вибрационных воздействий с двух сторон по изобретению № 167971, вид с боку , без
перемещения .
201

202.

Конструкция противоснарядной защиты состоит из энергопоглощающих противоснарядных
перекрытий из утилизированных покрышек
Конструкция противоснарядной защиты и демпфирующих опора установленная на свинцовом
листе с верху и снизу закреплена на фланцево –фрикционо подвижном соединениях (ФПС) к
нижнему и верхнему поясу оборудования, сооружению, зданию, мосту , которая начинает
поглощать сейсмическую, вибрационную, взрывную, энергию фрикционно- подвижными
соединениями, и состоит из демпферов сухого трения, с энергопоглощающей гофрой и свинцовыми
(возможен вариант использования латунной втулки, свинцовых шайб ) поглотителями сейсмической
и взрывной энергии за счет "гармошки" , которые обеспечивают смещение опорных частей
фрикционных соединений на расчетную величину при превышении горизонтальных сейсмических
нагрузок от сейсмических воздействий или величин, определяемых расчетом на основные сочетания
расчетных нагрузок, а сама опора раскачиваться, за счет вылезания или смянания обожженным
медных клиньев , которые предварительно забиты в пропиленный паз латунной шпильки-ножки ,
для легкой опоры 8 , для тяжелой -усиленной по десять латунных "ножек" -шпилек.
одатливая конструкция противоснарядной защиты энергопоглощающая и упругоплатичная
демпферы - "елочка из кирпича»и" ( одна или две с двух сторон -усиленная) представляют собой
ослабленные в шахматном порядке, со стабильным коэффициент смянаемости, которые создают
"пастический шарнир" в опоре "елочка", за счет крошения камня , выполненного , в шахматном
порядке, многослойной , спрессованной глине на специальной смазке , и работающей при взрыве
фрикционно -подвижное соединение с крошением камня ( см статью НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ
ФРИКЦИОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ВЫСОКОПРОЧНЫХ БОЛТАХ д.т.н. Кабанов Е.Б., к.т.н.
202

203.

Агеев В.С., инж. Дерновой А.Н., Паушева Л.Ю., Шурыгина М.П. (Научно-производственный центр
мостов, г. Санкт-Петербург) http://www.npcmostov.ru/downloads/summa.pdf
Сама составная конструкция противоснарядной защиты опора выполнена наклонной (состоит из
двух П-образных и смянаемых пластин, упругоплатичного типа, энергопоглощающих с
ослабленных и смянаемых "гаромошек" с ослаблением на фрикционно - подвижных соединениях (
Файбишенко В.К металлические конструкции . М .Стройиздат , 1984, с 75, рис 52в)
Сжимающее усилие конструкции противоснарядной защиты создается многослойными кирпичной
кладкой «елочка»
Количество кирпичей противоснарядной защиты определяется с учетом воздействия собственного
веса ( массы) оборудования, сооружения, здания, моста и расчетные усилия рассчитываются по СП
16.13330.2011 ( СНиП II -23-81* ) Стальные конструкции п. 14.4, Москва, 2011, ТКТ 45-5.04-2742012 (02250), «Стальные конструкции» Правила расчет, Минск, 2013. п. 10.3.2
Конструкция противоснарядной защиты является многослойная энергопоглощающая ,
ослабленная с помощью подпилом болгаркой , в шахматном порядке , платина является
энергопоглотителем пиковых ускорений (ЭПУ), с помощью глины которого, поглощается
взрывная, ветровая, сейсмическая, вибрационная энергию самой опорой и пролетными пазами для
203

204.

смятия "елочки" и медных обожженных клиньев , забитых в пропиленные пазы латунной шпильки в
опорах под колонны-стойки усиленные .
Конструкция противоснарядной защиты к которым крепится сам опора энергопоглощающаяся и
подвижная , снижает на 2-3 балла нагрузка, за счет импульсных растягивающих напряжений, при
землетрясений и взрывной ударной воздушной волны.
Конструкция противоснарядной защиты и фрикци –болт повышает надежность работы землянки,
укрытия, опоры демпфирующей подвижной , маятниковой типа "елочка", сохраняет укрытие ,
строение, за счет уменьшения пиковых ускорений, и за счет эергопоглощения за счет «улочки»,
покрышек и протяжных фрикционных соединений, работающие на растяжением на фрикциботах, установленные в длинные овальных отверстиях, с контролируемым натяжением в протяжных
соединениях. ( ТКП 45-5.04-274-2012 (02250) п. 10.3.2 стр. 74 , Минск, 2013, СП 16.13330.2011,СНиП
II-23-81* п. 14.3- 15.2).
Конструкция противоснарядной защиты для колонны- усиление перекрытия бомбоубежища и колонн
используется втулка (гильза) фрикци-болта, нагреваясь до температуры плавления за счет трения, а
свинцовая шайба расплавляется, поглощает пиковые ускорения взрывной, энергопоглощающей
энергии, и исключает разрушения укрытия , землянки .
204

205.

Надежность опоры энергопоглощающей подвижной -маятниковой типа "елочка" с friction-bolt на
опорах сейсмоизолирующих маятниковых, достигается, путем обеспечения многокаскадного
демпфирования, при динамических нагрузках, преимущественно при импульсных растягивающих
нагрузках на мост, сооружение, оборудование, здание, которое устанавливается на маятниковых
сейсмоизолирующих опорах, на фланцево-фрикционно- подвижных соединениях (ФПС) по
изобретению "Опора сейсмостойкая" изобретение г. № 165076 Авт. Андреев. Б.А. Коваленко А.И,
проф ПГУПС дтн Уздин А.М №№ 1143895, 1174616, 1168755
В основе энергопоглощения и противоснарядной защиты подвижной опоры на фрикционно подвижных о соединениях , основана на поглощении сейсмической энергии, лежит принцип
который, на научном языке называется "рассеивание", "поглощение" сейсмической, взрывной,
вибрационной энергии упругоплатичными материалами.
Использования
фрикционно - подвижных соединений (ФПС), с фрикци-болтом в протяжных
соединениях с демпфирующими узлами крепления (ДУК с тросовым зажимом), имеет пару
структурных элементов, соединяющей эти структурные элементы со скольжением
энергопоглащиющихся соединение, разной шероховатостью поверхностей, обладающие
значительными фрикционными характеристики, с многокаскадным рассеиванием сейсмической,
взрывной, вибрационной энергии. Совместное скольжение, включает зажимные средства на основе
friktion-bolt ( аналог американского Hollo Bolt ), заставляющие указанные поверхности,
205

206.

проскальзывать, при применении силы, стремящейся вызвать такую, чтобы движение большой
величины.
Устройство опора "гармошка", для гашения ударных и вибрационных воздействий работает
следующим образом. Устройство размещается между источником ударных и вибрационных
воздействий и защищаемой конструкцией, к которым жестко прикрепляются многослойная
ослабленная медная ослабленная пластина, как "пластический" шарнир , по изобртению № 2208098
Благодаря наличию пропиленных пазов в шахматном порядке , гасится вибрационные и ударные,
воздействия ориентированы по линии нагрузки моста, трубопровода, сооружения.Если воздействия
имеют двухосное направление, так как энергопоглотитель работает как "елочка" с боковыми
демпферами по изобртению: № 167977 "Устройство для гашения ударных и вибрационных
воздействий"
При внешних воздействиях, различных по величине в противоположных направлениях, медная
обожженная многослойная "гармошка" , может иметь различную жесткость и ослабления за счет
распила и ослабления болгаркой по линии нагрузки.
Работа рамного узла опоры происходит следующим образом. В момент сейсмического толчка опора
стремится повернуться по отношению к пролетному строению , чему препятствуют фрикционное
соединения . В одной из части опоры , возникают существенные сжимающие напряжения, которые
206

207.

на участке опоры- "елочкаи" , вызывают потерю местной устойчивости с проявлением пластических
деформаций, поглощающих энергию колебаний, самой опоры .
Пластические деформации проявляются, вне зоны концентраторов напряжений, чем достигается
увеличение энергопоглощающей способности и сохраняемости опоры . Отсоединение "гармошки" от
стенки опоры, не приводит к снижению его несущей способности при изгибе в горизонтальной
плоскости, по линии нагрузки и потому не требует введения в сейсмоизолирующею опору
дополнительных распорок.
В результате взрыва, вибрации при землетрясении, происходит сминаемость "елочки",
энергопоглощающая «елочка» опора и три наката и (фрагменты опоры) со скольжением по
свинцовому листу, продольному длинным овальном отверстиям, нижней сейсмоизолирующей
опоры, что повышает надежность опоры -"гармошка" так как в Японской опоре
( и фирмы kawakinct.co.jp по применению маятниковых сейсмоизолирующих опор типа NETIS
Registration number KT-070026-A Vibration Control Shear Panel Stopper for Seismic Response Control )
отсутствует фрикци- соединения, спрессованных многослойных медных ослабленных
демпфирующих платин и медные -"ножки", смянаемые медные обожженные клинья, которые
забиваются в пропиленный паз болгаркой , латунные шпильки, позволяющие раскачиваться как
маятник опоре, до начала работы "пластического" шарнира в самой опоре -"гармошка".
207

208.

Происходит поглощение энергии, за счет сжатия и расжатия "гормощки" при обстрелах ,
взрывной нагрузки, что позволяет перемещаться и раскачиваться сейсмоизолирующей маятниковой
, подвижной , опоре с оборудованием, зданием, мостом, сооружением на расчетное допустимое
перемещение.
Сейсмоизолирующая опора рассчитана на одну, два землетрясения или взрывные, вибрационные
нагрузки, либо на одну взрывную нагрузку от ударной взрывной волны.
Податливые демпферы опоры- "елочка " , представляют собой ослабленные , с одной или двумя
вставками, имеющую стабильный коэффициент энергопоглащения , установленный на свинцовом
листу в нижней и верхней части сейсмоизолирующих поясов и вставкой свинцовой шайбы и
латунной гильзой в работе с фрикци-болтами соединением для создания энергопоглощения и
создание "пластического" шарнира в самой опоре "елочка"
После взрывной или сейсмической нагрузки, необходимо заменить смятую , энергопоглощающеюся
медную , многослойную "гармошку" и заменить свинцовые смятые шайбы, в паз шпильки
демпфирующего узла крепления забивается внизу, новые стопорные обожженные медные клинья, с
помощью домкрата поднять и выровнять опору моста , оборудование, сооружение, здание, и
затянуть болты на проектное натяжение, фрикционное соединение, работающие как "пластический
шарнир" на растяжение как "пластичным" шарниром на протяжных о соединениях.
208

209.

В результате взрыва, вибрации при землетрясении происходит перемещение (скольжение)
фрагментов фрикционно-подвижного соединения (ФПС) опора -"гармошка" (фрагменты опоры
скользят по продольному овальному отверстию опоры), происходит поглощение энергии, за счет
смятия "гармошки" сейсмической, ветровой, взрывной нагрузки, что позволяет перемещаться
сейсмоизолирующей опоре с оборудованием на расчетное перемещение.
Конструкция противоснарядной защиты опора «елочка» рассчитана на обстрелы , и на взрывную
нагрузку. После взрывной или сейсмической нагрузки необходимо заменить и выбить смятую
"гармошку", в паз шпильки демпфирующего узла крепления забить новую "гармошку" и новые
стопорные медные клинья, с помощью домкрата поднять опору и затянуть болты на проектное
натяжение и заменить свинцовые листы, свинцовые шайбы в латунной шпильке и заменить смятые
медные расплющенные гильзы - втулки с латунной шпильки.
При воздействии взрывных , вибрационных нагрузок превышающих силы трения в сопряжении в
квадратной «елочке» опоре , укрытия происходит смятие "елочки" , в пределах квадратной опоры ,
по линии взрыва с перемещением квадратной «елочки», опоры , без разрушения конструкции
укрытия , сооружения, бомбоубежища
Формула Конструкция противоснарядной защиты
209

210.

Формула изобретения
1. Конструкция противоснарядной защиты, включающая внешний слой, выполненный из
утилизированных автопокрышек средний слой из кирпичной кладет по углом 45 градусов на
глиняном растворе , отличающаяся тем, что срединный слой выполнен из пены
энергопоглощающей кирпичной кладки в виде «елочки» на глиняном растворе, а соотношение
толщин внешнего, срединного и тыльного слоев составляет :1:1.
2. Конструкция защиты по п.1, отличающаяся тем, что слои соединены между собой на глиняном
растворе армированного стекловолокнами ,.
3. Конструкция защиты по п.1, отличающаяся тем, что внешний слой утилизиованный автопокрышек
скрепленных на болтовых соединениями и покрытый армированной сеткой с нанесением с двух
сторон глинным раствором
4 Толщина энергопоглощающего слоя перекрытия, укрытия , определяется с учетом воздействия
взрывной нагрузки на сооружения, здания, расчетные усилия рассчитываются по СП 16.13330.2011
( СНиП II -23-81* ) Стальные конструкции п. 14.4, Москва, 2011, ТКТ 45-5.04-274-2012 (02250),
«Стальные конструкции» Правила расчет, Минск, 2013. п. 10.3.2, а размеры подвижной
демпфирующей для усиливающей подпорки, для укрытия подвального помещения и усиления
перекрытия, опоры ( патент №165076 «Опора сейсмостойкая» , № 2010136746 «Способ защиты
здании и сооружений при взрыве..», №№ 1143895, 1168755, 1174616 про дтн ПГУПС А.М.Уздина) ,
210

211.

принимаются согласно типового проекта № 3.501-35 "Литы опоры части под металлические
пролетные строения железнодорожных мостов . взамен типового проекта инв № 7250 . Рабочие
чертежи Гипротрансмост , Москва 1975 г https://dwg.ru/dnl/9949
Заявка на изобретение Конструкция противоснарядной
защиты
F 41 H 5 /04
(21) РЕГИСТРАЦИОННЫЙ №
ДАТА ПОСТУПЛЕНИЯ
(дата регистрации)
ВХОДЯЩИЙ №
оригиналов документов заявки
(85) ДАТА ПЕРЕВОДА международной заявки на национальную фазу
АДРЕС ДЛЯ ПЕРЕПИСКИ (почтовый адрес, фамилия и инициалы
или наименование адресата)
(86)
(регистрационный номер международной заявки
и дата международной подачи, установленные
получающим ведомством)
(87)
(номер и дата международной
международной заявки)
публикации
ЗАЯВЛЕНИЕ
о выдаче патента Российской Федерации
на полезную модель
197371, Санкт-Петербург, а/я газета "Земля РОССИИ"
Телефон: +7 (812) 694-78-10 Факс 812) 694-78-10? (911) 175-84-65
Телефон: (921) 962-67-78 E-mail: [email protected]
[email protected] [email protected]
В Федеральную службу по интеллектуальной собственности
Бережковская наб., 30, корп.1, Москва, Г-59, ГСП-3, 125993
Российская Федерация
(54) НАЗВАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Конструкция противоснарядной защиты
211

212.

(71) ЗАЯВИТЕЛЬ (фамилия, имя, отчество (последнее – при наличии) физического
лица или наименование юридического лица (согласно учредительному документу),
место жительства или место нахождения, название страны и почтовый индекс)
ИДЕНТИФИКАТОРЫ
ЗАЯВИТЕЛЯ
197371, Санкт-Петербуг, а/я газета "Земля РОССИИ"
т/ф (812) 694-78- 10,
тел ( 921) 962-67-78 [email protected]
ОГРН 1022000000824
КПП 2011401001
полезная модель создана за счет средств федерального бюджета
ИНН 2014000780
Заявитель является: ВАСИЛЬЕВ ПЕТР ИВАНОВИЧ
СНИЛС___________
Богданова Ирина Александровна
ДОКУМЕНТ (серия, номер)
___________________
Коваленко Александр Иванович
Уздин Александр Михайлович
Егорова Ольга Александровна
Елисеев Владик Кирилловна
КОД страны по стандарту
Елисеева Яна Кирилловна
ВОИС ST. 3
Коваленко Елена Ивановна
ИНН 7826131730 КПП 783801001
государственным заказчиком
муниципальным заказчиком,
ОГРН 1027810280255
исполнитель
работ_________________________________________________________
(указать наименование)
исполнителем работ по:
государственному контракту
муниципальному
212
[email protected]
[email protected]

213.

контракту
[email protected]
заказчик работ
____________________________________________________________
(указать наименование)
Контракт от _________________________ №
_________________________________________
патентный поверенный
(74) ПРЕДСТАВИТЕЛЬ (И) ЗАЯВИТЕЛЯ
представитель по доверенности
(указываются фамилия, имя, отчество (последнее – при наличии) лица, назначенного
заявителем
своим представителем
ведения дел по получению патента от его
Фамилия,
имя, отчество
(последнее – придля
наличии)
имени в Федеральной службе по интеллектуальной собственности или являющегося
таковым в силу закона)
Богданова Ирина Александровна
представитель по закону
Тел./факс: (812) 694-78-10
E-mail:[email protected]
Коваленко Александр Иванович
Уздин Александр Михайлович
Егорова Ольга Александровна
[email protected]
Елисеев Владик Кирилловна
Елисеева Яна Кирилловна
Коваленко Елена Ивановна
Адрес для переписки:
197371, Санкт-Петербург, а/я газета "Земля РОССИИ"
197371, Спб, пр. Королева дом 30 , корп 1 пом 135
213

214.

Срок представительства
Регистрационный
(если к заявлению приложена доверенность представителя заявителя, срок может неномер патентного
указываться)
поверенного ______
тво (последнее – при наличии)
Адрес места жительства, включающий официальное наименование страны и ее код
по стандарту ВОИС ST. 3
дровна
197371, СПб, пр. Королева дом 30/1 пом 135
нович
вич
вна
197371, СПб, а/я газета «Земля РОССИИ»
(72)
на
[email protected]
[email protected]
_______________________________________________________________________
(фамилия, имя, отчество (последнее – при наличии)
ть меня (нас) как автора (ов) при публикации сведений о выдаче патента
иты
оснарядной защиты
минать его (их) при публикации прилагается
ри подаче заявки в электронном виде)
214

215.

Количество
листов
в экз.
АГАЕМЫХ ДОКУМЕНТОВ
Количество экз.
и
11
2
и
1
2
алы
10
2
1
2
1
1
1
1
гаемые для публикации с рефератом 9 фиг
(указать)
ждающего уплату патентной пошлины (пошлин) (представляется по
ителя)
ении права на уплату патентной пошлины в уменьшенном размере Приложена
войны
нционного приоритета)
й язык
аявителя на обработку его персональных данных
минать его(их) при публикации
наименование документа)
настоящему заявлению
215

216.

(описание, формула полезной модели, чертежи (если имеются) и реферат) на
_________________________
(указать вид носителя)
ТЕТ (заполняется
при испрашивании
приоритета
более
раннего,
чем дата подачи заявки)
окументов
заявки только
на машиночитаемом
носителе
является
точной
копией
х на бумажном носителе.
тет полезной модели по дате Конструкция противоснарядной защиты
осударстве-участнике Парижской конвенции по охране промышленной собственности (п.1 ст.1382 Кодекса)
ьных материалов к более ранней заявке (п.2 ст. 1381 Кодекса)
вки (п.3 ст.1381 Кодекса)
начальной заявки (п. 4 ст. 1381 Кодекса), из которой выделена настоящая заявка
Дата испрашиваемого
приоритета на основании
указанной заявки
Код страны подачи
(при испрашивании конвенционного приоритета)
l.com
l.com
ЛЯ Конструкция противоснарядной защиты
дународной заявки ранее установленного срока (п.1 ст. 1396 Кодекса)
п. ___ приложения к Положению о пошлинах.
п. ___ приложения к Положению о пошлинах.
216

217.

фамилия, имя, отчество (последнее – при наличии) физического лица или наименование юридического лица)
щика, указываемые в документе, подтверждающем уплату пошлины:
4
Для юридических лиц:
ИНН 20140000780
КПП 201401001
КИО
23177385
товеряющего личность плательщика паспорт Коваленко Александра Ивановича т/ф (812) 694-78-10 моб (911) 175-84-65, ( 921) 962-67-78 заполняется, если копия
го уплату патентной пошлины, не прилагается к настоящему заявлению)
, что в соответствии с подпунктом 4 пункта 1 статьи 6 Федерального закона от 27 июля 2006 г. № 152-ФЗ «О персональных данных» Федеральная служба
твенности осуществляет обработку персональных данных субъектов персональных данных, указанных в заявлении, в целях и объеме, необходимых для
нной услуги.
что у заявителя имеются согласия авторов и других субъектов персональных данных, указанных в заявлении, на обработку их персональных данных, приведенных
едеральной службе по интеллектуальной собственности в связи с предоставлением государственной услуги. Согласия оформлены в соответствии со статьей 9
юля 2006 г. № 152-ФЗ «О персональных данных».
лями по российским заявкам).
информацией о состоянии делопроизводства, в том числе о направленных заявителю документах, можно ознакомиться на сайтах Роспатента (www.rupto.ru) и
Интернет.
ть информации, приведенной в настоящем заявлении.
217

218.

дровна
нович
вна
Уздин Александр Михайлович
на
ство (последнее – при наличии) заявителя или представителя заявителя, или иного уполномоченного лица, дата подписи (при подписании от имени юридического лица
ого уполномоченного на это лица удостоверяется печатью при ее наличии).
Дата поступления F41 H 5/04
явке на полезную модель Антисейсмическое фланцевое
На
ДАТАЙСТВО О зачете и ПРИНЯТИИ ОПЛАТЫ Государственному эксперту по интеллектуальной собственности 1 категории отдела формальной экспертизы заявок на
2018
бретение О В Коляскиной 8(499) 240-34-86. 123993, М, Бережковская
наб 30, к
заявки на полезную модель Антисейсмическое фланцевое фрикционно -
вижное соединение трубопроводов Авторы изобретения Авторы
ретения Богданова Ирина Александровна
аленко Александр Иванович
ин Александр Михайлович
рова Ольга Александровна
Заявитель физические лица ,
Заявка № заявки на полезную модель Конструкция противоснарядной
Изобретение F 41 Н 5/04
инициатор изобретения общ. орг «Сейсмофонд» ОГРН 1022000000824,
сеев Владик Кирилловна
сеева Яна Кирилловна
аленко Елена Ивановна
218
ИНН 2014000780
защиты

219.

едставитель: Коваленко Александр Иванович адрес: 197371, Санкт-Петерубург, пр. Королева дом 30, 1 пом 135 или 197371, СПб, а/я «Газета Земля России» Т/ Ф: (812) 694-78-10 ОБЩИЙ
ЕДСТАВИТЕЛЬ (полное имя одного из заявителей) Телефон: моб: (911)175-84-65 Телекс: моб: 89219626778
Факс: ( 812) 694-78-10
рес для переписки: 197371, Санкт-Петербург, а/я газета «Земля РОССИИ» + 7 (981) 886-5742, (981) 276-49-92, т/ф (812) 694-78-10
НОЙ ПРЕДСТАВИТЕЛЬ (полное имя, местонахождение)
ефон: моб: 89117626150
Телекс: моб: 89218718396
Приложение(я) к заявлению:
Факс: 3780709
Кол- во
документ об уплате пошлины
листы для продолжения
Кол-во
1
1
экз.
стр.
1
1
заменяющие листы Заявления о выдаче патента
Ходатайство (указать):
пись ПАТЕНТНЫЙ ПОВЕРЕННЫЙ на общественных началах (полное имя, регистрационный номер, местонахождение)
аленко Александр Иванович адрес: 197371, Санкт-Петерьубург, а/я «Газета Земля России»
ефон : Факс: 812 694-78-10 Факс: 812 694-78-10
ксандр Иванович Дата 05.05.2023
Редактор нациоанл -патриотической , военно -полевой газеты "Земля России" орган ИА "КРЕСТЬЯНинформАГЕНТСТВО", военкор , Коваленко
КОНСТРУКЦИЯ ПРОТИВОПУЛЬНО ПРОТИВОСНАРЯДНОЙ ЗАЩИТЫ 116988
(19)
RU
(11)
116988
219

220.

(13)
U1
(51)
МПК
F41H 5/04(2006.01)
F41H 5/00(2006.01)
(21)(22)
Заявка:
2011154342/11, 2011.12.30
(24)
Дата начала отчета срока действия патента: 2011.12.30
(22)
Дата подачи заявки: 2011.12.30
(45)
Опубликовано: 2012.06.10
(72)
220

221.

Авторы:
Арцруни Арташес Андреевич (RU)
Цургозен Леонид Александрович (RU)
Яньков Виктор Петрович (RU)
Скорняков Владимир Ильич (RU)
Пономарев Александр Валерьевич (RU)
Купрюнин Дмитрий Геннадиевич (RU)
(73)
Патентообладатели:
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт стали" (ОАО "НИИ
стали") (RU)
Открытое акционерное общество "Каменск-Уральский металлургический завод" (ОАО
"КУМЗ") (RU)
Реферат
Полезная модель относится к области броневых конструкций, в частности к средствам
прпотивопульно-противоснарядной защиты. Конструкция противопульнопротивоснарядной защиты включает внешний слой, выполненный из высокопрочного
металла или керамики, срединный энергопоглощающий слой - из пены алюминиевого
сплава и тыльный слой - из стали или алюминиевого сплава. Срединный
221

222.

энергопоглощающий слой выполнен из пены термоупрочняемого алюминиевого сплава, а
соотношение толщин внешнего, срединного и тыльного слоев составляет 0,5-1:1:1-5.
Обеспечивается противопульно-противоснарядная защита для объектов
легкобронированной техники, обладающей повышенной стойкостью к воздействию
бронебойных пуль калибром 7,62-14,5 мм и снарядов калибром до 57 мм. 1 фиг.
Формула изобретения
1. Конструкция противопульно-противоснарядной защиты, включающая внешний слой,
выполненный из высокопрочного металла или керамики, срединный энергопоглощающий
слой - из пены алюминиевого сплава и тыльный слой - из стали или алюминиевого сплава,
отличающаяся тем, что срединный слой выполнен из пены термоупрочняемого
алюминиевого сплава, а соотношение толщин внешнего, срединного и тыльного слоев
составляет 0,5-1:1:1-5.
2. Конструкция защиты по п.1, отличающаяся тем, что слои соединены между собой клеем,
крепежными элементами, пайкой или сваркой.
3. Конструкция защиты по п.1, отличающаяся тем, что внешний слой керамики выполнен
из плиток керамического материала, выбранного из группы: корунд, карбиды кремния,
222

223.

титана или вольфрама.
Описание
223

224.

Полезная модель относится к области броневых конструкций, в частности, к броневым
конструкциям для защиты от воздействия высокоскоростных средств поражения (пули,
снаряды, осколки).
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату
является трехслойная конструкция баллистической защиты, включающая внешний слой из
высокопрочного материала (металл или керамика), энергопоглощающий слой из
металлической пены (алюминий и его сплавы) и тыльный слой из дефомируемого металла
(сталь, титан или алюминий) при соотношении толщин слоев 1:1:1. Пена из алюминия и
сплавов плотностью 0,5-1 г/см3и пористостью свыше 80 объ. % может быть получена
различными способами, в частности, способами порошковой металлургии.
(WO0055567 А1, F41H 5/04, F41H 5/00, опубл. 2000.09.21)
Недостатком известного технического решения является ограниченность применения
известной трехслойной конструкции для защиты существующих и перспективных
бронированных объектов от современных высокоскоростных средств поражения (пуля,
снаряд, осколки).
Задачей и техническим результатом полезной модели является создание конструкции
противопульно-противоснарядной защиты для объектов легкобронированной техники,
обладающей повышенной стойкостью к воздействию бронебойных пуль калибром 7,62-14,5
мм и снарядов калибром до 57 мм.
Технический результат достигается тем, что конструкция противопульнопротивоснарядной защиты включает внешний слой, выполненный из высокопрочного
224

225.

металла или керамики, срединный энергопоглощающий слой - из пены алюминиевого
сплава и тыльный слой - из стали или алюминиевого сплава, причем срединный
энергопоглощающий слой выполнен из пены термоупрочняемого алюминиевого сплава, а
соотношение толщин внешнего, срединного и тыльного слоев составляет 0,5-1:1:1-5.
Технический результат также достигается тем, что срединный энергопоглощающий слой
дополнительно снабжен оболочкой из металла; слои соединены между собой клеем,
крепежными элементами, пайкой или сваркой; внешний слой керамики выполнен из плиток
керамического материала, выбранного из группы: корунд, карбиды кремния, титана или
вольфрама.
Полезная модель проиллюстрировано рисунком, представленным на фиг.1. Согласно
рисунку конструкция противопульно-противоснарядной защиты состоит из следующих
элементов:
1 - внешний слой;
2 - срединный энергопоглощающий слой;
3 - тыльный слой;
4 - оболочка из металла.
Слой пены из термоупрочняемого алюминиевого сплава получали способом порошковой
металлургии. В металлический порошок термоупрочняемого алюминиевого сплава
добавляли 1-2 мас.% гидрида титана, перемешивали и прессовали в виде плоской галеты
(прекурсора). Полученный прекурсор нагревали до температуры плавления алюминиевого
225

226.

сплава (590-630 С°). Процесс плавления алюминиевого сплава сопровождается
разложением гидрида титана с выделением газообразного водорода, который вспучивает
прекурсор до 5-20 крат от начальной толщины. Тело поры металлической пены является
алюмо-титановым интерметаллидом с диаметром поры от 0,1 до 10 мм, наполненным
водородом с внутренним давлением более 1 атм. Плотность слоя находится в пределах от
0,2 до 0,8 г/см3. Формирование энергопоглощающего слоя металлической пены может
осуществляться в оболочке из металла, задающей конечные размеры продукта.
Полученный слой пены алюминиевого сплава охлаждали, а затем закаливали в воду после
выдержки при температуре 450-470 С° в течение до 0,5 часа. Использование порошков
термоупрочняемых алюминиевых сплавов типа Д16, 1901, 1903 обеспечивает получение
после закалки слой пены, обладающей требуемыми механическими характеристиками и
энергопоглощением. Полученный слой металлической пены (включая слой пены в
металлической оболочке) прокатывали при малых степенях обжатия до требуемой
толщины и соединяли в конструкции противопульной противоснарядной защиты с
внешними и тыльными слоями или клеем, или крепежными элементами, или пайкой или
сваркой.
Сравнительным испытаниям (путем обстрела пулями Б32 калибром 12,7 мм под углом к
нормали 0° или снарядами калибром 30 мм под углом к нормали 30°) подвергали
конструкцию противопульно-противоснарядной защиты, внешний слой которой толщиной
10 мм был выполнен из высокопрочной стали 2П, срединный энергопоглощающий слой
толщиной 20 мм - из пены алюминиевого сплава Д16, а тыльный слой толщиной 60 мм - из
226

227.

стали при соотношение толщин внешнего, срединного энергопоглощающего и тыльного
слоев составляет 0,5:1:3. При испытаниях конструкции с внешним слоем из керамики
использовали плитки из корунда толщиной 10 мм.
Испытания показали, что конструкция по полезной модели обеспечивает достижение
поставленного технического результата: повышению стойкости к воздействию
бронебойных пуль и снарядов.
https://yandex.ru/patents/doc/RU116988U1_20120610
Владелец патента: Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт
стали" (ОАО "НИИ стали") (RU)
Открытое акционерное общество "Каменск-Уральский металлургический завод" (ОАО
"КУМЗ") (RU)
Автор: Арцруни Арташес Андреевич (RU)
Начало действия: 2011.12.30
Публикация: 2012.06.10
Подача: 2011.12.30
Язык документа: Русский
Конструкция противопульно-противоснарядной защиты включает внешний слой,
выполненный из высокопрочного металла или керамики, срединный энергопоглощающий
227

228.

слой - из пены алюминиевого сплава и тыльный слой - из стали или алюминиевого сплава.
Срединный энергопоглощающий слой выполнен из пены термоупрочняемого
алюминиевого сплава, а соотношение толщин внешнего, срединного и тыльного слоев
составляет 0,5-1:1:1-5.
228

229.

229

230.

230

231.

231

232.

232

233.

233

234.

234

235.

235

236.

236

237.

237

238.

238

239.

239

240.

240

241.

241

242.

242

243.

243

244.

244

245.

245

246.

246

247.

247

248.

248

249.

249

250.

250

251.

251

252.

252

253.

253

254.

254

255.

255

256.

256

257.

257

258.

258

259.

259

260.

260

261.

261

262.

262

263.

263

264.

264

265.

265

266.

266

267.

267

268.

268

269.

269

270.

270

271.

271

272.

272

273.

273

274.

274

275.

275

276.

276

277.

277

278.

278

279.

279

280.

280

281.

281

282.

282

283.

283

284.

284

285.

285

286.

286

287.

287

288.

288

289.

289

290.

290

291.

291

292.

292

293.

293

294.

294

295.

295

296.

296

297.

297

298.

298

299.

299

300.

300

301.

301

302.

302

303.

303

304.

304

305.

305

306.

306

307.

307

308.

308

309.

309

310.

310

311.

311

312.

312

313.

313

314.

Министерство строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации
Федеральное автономное учреждение «Федеральный центр нормирования, стандартизации и оценки
соответствия в строительстве»
Методическое пособие
РУКОВОДСТВО ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ НОВЫХ И ПРИСПОСОБЛЕНИЮ СУЩЕСТВУЮЩИХ
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
ПОД УКРЫТИЯ
Москва 2017 г.
Содержание
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Область применения 4
2 Термины и определения 5
3 Общие положения 8
4 Конструктивные и объемно-планировочные требования к подвалам и цокольным этажам,
приспосабливаемым под укрытия 13
4.1 Требования к строительным конструкциям 13
4.2 Требования к инженерным системам жизнеобеспечения подвалов и цокольных этажей 15
5 Обследование подвалов и цокольных этажей существующих зданий и оценка возможности
приспособления их под укрытия 17
5.1 Общие положения по организации обследования 17
5.2 Требования пригодности подвалов и цокольных этажей существующих зданий под укрытия.. 19
5.3 Обследование подвалов и цокольных этажей зданий
20
5.4 Обследование инженерно-технических систем зданий, подвалы и цокольные этажи которых
планируется приспособить под укрытия 32
5.5 Пожарно-техническое обследование подвалов и цокольных этажей зданий, приспосабливаемых
под укрытие 36
314

315.

5.6 Подготовка исходных данных для проектирования приспособления подвала (цокольного этажа)
здания под укрытие 44
6 Оценка защитных характеристик подвалов и цокольных этажей существующих зданий от
поражающих факторов 46
6.1 Общие положения 46
6.2 Расчет несущих конструкций на фугасное действие обычных средств поражения и действия
обломков при разрушении конструкций вышерасположенных этажей 47
7 Основные положения по усилению конструкций подвалов и цокольных этажей, приспосабливаемых
под укрытия 49
7.1 Общие положения по усилению конструкций 49
7.2 Усиление перекрытий подвалов и цокольных этажей 53
7.3 Способы усиления стен, колонн и фундаментов подвалов и цокольных этажей 53
7.4 Основные положения по усилению несущих конструкций подвальных и цокольных этажей
композитным материалом на основе углеволокна 56
8 Основные требования пожарной безопасности к укрытиям, расположенным в приспособленных
подвалах и цокольных этажах существующих зданий 58
Список литературы 62
Приложение А
66
Приложение Б
71
Приложение В
88
ВВЕДЕНИЕ
«Руководство по проектированию новых и приспособлению существующих зданий и сооружений
под укрытия гражданской обороны» является методическим документом и содержит основные
положения по проектированию новых и приспособлению существующих подвалов и цокольных
этажей зданий и сооружений под укрытия гражданской обороны, а также по организации и
проведению обследования подвалов и цокольных этажей существующих зданий и сооружений с целью
315

316.

определения возможности их приспособления под укрытия, оценки их защитных характеристик от
расчетных поражающих факторов современных средств поражения и рекомендации по усилению
несущей способности конструкций до уровня заданной защиты и обеспечению противопожарной
безопасности.
Руководство разработано в развитие положений СП 88.13330.2014 «Защитные сооружения
гражданской обороны. Актуализированная редакция СНиП П-11-77*», СП 165.1325800.2014
«Инженерно-технические мероприятия по гражданской обороне. Актуализированная редакция
СНиП 2.01.51-90», а также постановления Правительства Российской Федерации от 29 ноября
1999 г. № 1309 «О порядке создания убежищ и иных объектов гражданской обороны».
«Руководство по проектированию новых и приспособлению существующих зданий и сооружений
под укрытия гражданской обороны» разработано авторским коллективом ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ)
в составе: д.т.н., проф. Г.П. Тонких, Н.Н. Посохов, Р.А. Бузин, А.С. Халимова.
1 Область применения
«Руководство по проектированию новых и приспособлению существующих зданий и сооружений
под укрытия гражданской обороны» предназначено для научно- исследовательских, проектных
организаций всех форм собственности, имеющими право на обследование и проектирование
защитных сооружений ГО, экспертных организаций, федеральных органов исполнительной власти,
их территориальных органов; органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации и
местного самоуправления с целью повышения рациональности, надежности и эффективности
использования существующего подземного пространства городов и других населенных пунктов,
оптимизации процесса проектирования, строительства и эксплуатации укрытий.
Настоящее Руководство рекомендуется применять при проектировании новых и существующих
зданий и сооружений в случае принятия решений о приспособлении подвальных и цокольных этажей
под укрытия гражданской обороны.
2 Термины и определения
316

317.

Аварийное состояние: категория технического состояния строительной конструкции или здания
и сооружения в целом, включая состояние грунтов основания, характеризующаяся повреждениями и
деформациями, свидетельствующими об исчерпании несущей способности и опасности обрушения и
(или) характеризующаяся кренами, которые могут вызвать потерю устойчивости объекта.
Гражданская оборона: система мероприятии по подготовке к защите и по защите населения,
материальных и культурных ценностей на территории Российской Федерации от опасностей,
возникающих при военных конфликтах или вследствие этих конфликтов, а также при чрезвычайных
ситуациях природного и техногенного характера.
Заглубленные и другие помещения подземного пространства: помещения с отметкой пола ниже
планировочной отметки земли.
Защитное сооружение гражданской обороны (ЗС ГО): специальное сооружение, предназначенное
для защиты населения, личного состава сил гражданской обороны, а также техники и имущества
гражданской обороны от воздействий средств нападения противника.
Нормативное техническое состояние: категория технического состояния, при котором
количественные и качественные значения параметров всех критериев оценки технического
состояния строительных конструкций зданий и сооружений, включая состояние грунтов основания,
соответствуют установленным в проектной документации значениям с учетом пределов их
изменения.
Обследование технического состояния здания (сооружения): комплекс мероприятий по
определению и оценке фактических значений контролируемых параметров, характеризующих
работоспособность объекта обследования и определяющих возможность его дальнейшей
эксплуатации, реконструкции или необходимость восстановления, усиления, ремонта и включающий
в себя обследование грунтов основания и строительных конструкций на предмет оценки
технического состояния грунтов, деформационных повреждений, дефектов несущих
и ограждающих конструкций и определения их фактической несущей способности.
317

318.

Обычное средство поражения: вид оружия, не относящийся к оружию массового поражения,
оснащенный боеприпасами, снаряженными взрывчатыми или горючими веществами.
Ограниченно-работоспособное техническое состояние: категория технического состояния
строительной конструкции или здания и сооружения в целом, включая состояние грунтов основания,
при которой имеются крены, дефекты и повреждения, приведшие к снижению несущей
способности, но отсутствует опасность внезапного разрушения, потери устойчивости или
опрокидывания, и функционирование конструкций и эксплуатация здания или сооружения возможны
либо при контроле (мониторинге) технического состояния, либо при проведении необходимых
мероприятий по восстановлению или усилению конструкций и (или) грунтов основания и
последующем мониторинге технического состояния (при необходимости).
Оценка технического состояния: установление степени повреждения и категории технического
состояния строительных конструкций или зданий и сооружений в целом, включая состояние грунтов
основания, на основе сопоставления фактических значений количественно оцениваемых признаков со
значениями этих же признаков, установленных проектом или нормативным документом.
Поверочный расчет: расчет существующей конструкции и (или) грунтов основания по
действующим нормам проектирования с введением в расчет полученных в результате обследования
или по проектной и исполнительной документации: геометрических параметров конструкций,
фактической прочности строительных материалов и грунтов основания, действующих нагрузок,
уточненной расчетной схемы с учетом имеющихся дефектов и повреждений.
Работоспособное техническое состояние: категория технического состояния, при которой
некоторые из числа оцениваемых контролируемых параметров не отвечают требованиям проекта
или норм, но имеющиеся нарушения требований в конкретных условиях эксплуатации не приводят к
нарушению работоспособности, и необходимая несущая способность конструкций и грунтов
основания с учетом влияния имеющихся дефектов и повреждений обеспечивается.
Укрытие: защитное сооружение гражданской обороны, предназначенное для защиты
укрываемых от фугасного и осколочного действия обычных средств поражения, поражения
318

319.

обломками строительных конструкций, а также от обрушения конструкций вышерасположенных
этажей зданий различной этажности.
Усиление: комплекс мероприятий, обеспечивающий повышение несущей способности и
эксплуатационных свойств строительной конструкции или здания и сооружения в целом, включая
грунты основания, по сравнению с фактическим состоянием или проектными показателями.
Фугасное действие: действие боеприпасов, при котором цель поражается продуктами взрыва
разрывного заряда и образующейся ударной волной.
3 Общие положения
3.1 Укрытие населения городов и сельских районов обеспечивается за счет комплексного
использования подземного пространства, в том числе подвалов и цокольных этажей существующих
зданий и сооружений, а также других помещений подземного пространства на территории
Российской Федерации.
3.2 Укрытия создаются:
319

320.

320

321.

321

322.

322

323.

323

324.

324

325.

325

326.

326

327.

327

328.

328

329.

329

330.

330

331.

331

332.

332

333.

333

334.

334

335.

335

336.

336

337.

337

338.

338

339.

339

340.

340

341.

341

342.

342

343.

343

344.

344

345.

345

346.

346

347.

347

348.

348

349.

349

350.

350

351.

351

352.

352

353.

353

354.

354

355.

355

356.

356

357.

357

358.

358

359.

359

360.

360

361.

361

362.

362

363.

363

364.

364

365.

365

366.

366

367.

367

368.

368

369.

369

370.

370

371.

371

372.

372

373.

373

374.

374

375.

375

376.

376

377.

377

378.

378

379.

379

380.

380

381.

381

382.

382

383.

383

384.

384

385.

385

386.

386

387.

387

388.

388

389.

389

390.

390

391.

391

392.

392

393.

393

394.

394

395.

395

396.

396

397.

397

398.

398

399.

399