ТОВЩИНИ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ ПЛИТ ПО КРИТЕРІЮ ПРОБИТТЯ ВІД ВИБУХУ НА МАЛИХ ВІДСТАНЯХ ПРИ СТАНДАРТНИХ РІВНЯХ АРМУВАННЯ

Анотація

У статті досліджено вибухову стійкість залізобетонних плит перекриттів за дії близького вибуху зарядів масою 50, 75 та 100 кг у тротиловому еквіваленті. Актуальність роботи зумовлена необхідністю врахування визначених аварійних ситуацій під час проєктування будівельних конструкцій в умовах підвищених ризиків вибухових впливів. Основну увагу приділено локальному пошкодженню, пробиттю та визначенню мінімальної товщини плит. Аналіз досліджень показує, що реакція конструкцій залежить від маси заряду, відстані до плити, її товщини, властивостей бетону та армування [1, 2]. При близьких вибухах визначальними є локальні механізми руйнування, зокрема відколювання, розшарування, фрагментація та пробиття [3, 4, 5].

Дослідження виконано методом чисельного моделювання у програмному комплексі ANSYS. Розглянуто плити розміром 6×6 м із бетону C35/45 та арматури B500B. Основна серія моделей передбачала двошарове армування стержнями діаметром 10 мм із кроком 150 мм в обох напрямках. Досліджено товщини плит 150–500 мм, заряди 50, 75 і 100 кг та відстані від точки детонації до поверхні 0,5; 1,0; 1,5 та 2,0 м. Порівняння Ейлерівської та Лагранжівської постановок показало перевагу Ейлерівської моделі для відтворення вибухової хвилі та локального руйнування. Встановлено, що двостороннє армування є значно ефективнішим для збереження цілісності плити.

За результатами моделювання визначено мінімально рекомендовані товщини плит, що забезпечують відсутність пробиття. Для зарядів 50, 75 та 100 кг при відстані 0,5 м вони становлять відповідно 250, 300 та 350 мм; при 1,0 м — 200, 200 та 250 мм; при 1,5 м — 150, 200 та 200 мм. Для відстані 2,0 м достатньою є товщина 150 мм для всіх досліджених зарядів. Основними критеріями відмови по матеріалу прийнято граничні відносні деформації 0,0035 для бетону та 0,05 для арматурної сталі. Водночас відсутність пробиття не виключає локального розтріскування, викришування та деформування плити.

Отримані результати можуть бути використані для попереднього вибору товщини залізобетонних плит при проєктуванні конструкцій, що мають сприймати близькі вибухові впливи. Результати також планується застосувати як вихідні параметри для подальшого дослідження комбінованих перекриттів по сталевих балках із перфорованими стінками при дії ударно-вибухового впливу [6, 7].