У монографії розкрито основні теоретичні, методологічні та практичні засади розрахунку конструкцій будівель і споруд на дії основних факторів ураження засобів повітряного нападу.

У роботі систематизовано розглянуті питання розрахунку основних елементів на дії основних факторів ураження засобів повітряного нападу. У методичному відношенні вивчення дії основних факторів ураження засобів повітряного нападу дає змогу інженерам оволодіти загальними принципами розрахунку та проектування будівельних конструкцій на особливі навантаження.

Призначено для широкого кола інженерно-технічних працівників проектних та будівельних організацій, здобувачів вищої освіти та науковців.

За достовірність викладених фактів, цитат та інших відомостей відповідальність несуть автори.

ЗМІСТ

УМОВНІ ПОЗНАКИ .................................................................................... 5

ТЕРМІНИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ ПОНЯТЬ ................................................. 9

ВСТУП ........................................................................................................... 12

РОЗДІЛ 1. ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ПРО ВИБУХ ТА ЙОГО ВПЛИВ ........................................................................................................... 15

1.1 Поняття про вибух та його види ............................................ 15

1.2 Дія вибуху на будівельні конструкції ................................... 20

РОЗДІЛ 2. ЗАСОБИ ПОВІТРЯНОГО НАПАДУ ПРОТИВНИКА ... 23

2.1 Типологія та характеристика загроз від засобів повітряного нападу рф ........... 23

2.2 Засоби надводного та підводного нападу противника ........ 33

РОЗДІЛ 3. ВИМОГИ ДО СИСТЕМ ІНЖЕНЕРНОГО ЗАХИСТУ ПЕРШОГО РІВНЯ ........... 36

3.1 Вимоги до систем інженерного захисту першого рівня .... 36

3.2 Вимоги до систем інженерного захисту другого рівня ........ 37

3.3 Вимоги до систем інженерного захисту третього рівня .... 42

РОЗДІЛ 4. РОЗРАХУНОК ЗАХИСНИХ КОНСТРУКЦІЙ ПРИ УРАЖЕННІ ЗАСОБАМИ ПОВІТРЯНОГО НАПАДУ ПРОТИВНИКА ........ 47

4.1 Визначення радіусу руйнування та глибини проникнення боєприпасу ............ 47

4.2 Розрахунок проникної дії та осколкове (уламкове) ураження. .......... 51

4.3 Наближені саперні розрахунки. ....................... 64

4.4 Визначення інерційної сили удару боєприпасу під час зіткнення з конструкцією ........ 66

РОЗДІЛ 5. РОЗРАХУНОК ЗАХИСНИХ КОНСТРУКЦІЙ НА ДІЮ ВИБУХОВО-УДАРНОЇ ХВИЛІ ......... 67

5.1 Класифікація вибухів для визначення навантажень від вибухово-ударних хвиль ......... 67

5.2 Розрахунки вибухово-ударної хвилі ........... 67

5.3 Методи розрахунку будівельних конструкцій на дію вибухово-ударної хвилі...72

РОЗДІЛ 6. РОЗРАХУНОК ЧАСТКОВО ПРОНИКНИХ ЕКРАНІВ . 74

РОЗДІЛ 7. ВИМОГИ ЩОДО АРМУВАННЯ МОНОЛІТНИХ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ ЗАХИСНИХ КОНСТРУКЦІЙ ........ 80

Додаток 1 ....................................................................................... 84

ХАРАКТЕРНІ ОДИНИЦІ ВИМІРУ ................................................ 84

Додаток 2 ....................................................................................... 85

ЕКВІВАЛЕНТ МАСИ ТРОТИЛУ ЗГІДНО UFC-3-340-02 .............. 85

Додаток 3 ....................................................................................... 86

ПРОЄКТНІ ЗАГРОЗИ ВІД ЗПНП ................................................... 86

Література ....................................................................................... 89

ВСТУП

Збройна агресія рф складає найбільший виклик для національної безпеки України за весь час її самостійності Внаслідок атак на території України вже уражено дуже велику кількість різноманітних об’єктів, в тому числі і об’єктів критичної інфраструктури (далі ‒ ОКІ). Дуже довгий час головною загрозою можливого воєнного часу для національної безпеки вважалися фактори дій ядерних ударів на певній відстані від захисних споруд, при цьому системи захисту були сфокусовані насамперед на убезпеченні населення та працівників від дії іонізуючого випромінювання та тиску ударної хвилі. Після початку воєнних дій рф супроти нашої держави у 2014 році, основними типами загроз стали вважатися терористичні акти, диверсії, саботаж та кібернетичні атаки, що викликало відповідні зміни у архітектурі безпеки та стійкості України.

Повномасштабне вторгнення рф на територію України у лютому 2022 року, в додаток до описаних вище, принесло новітні загрози, насамперед такі, як застосування високоточних засобів повітряного нападу противника (далі ‒ ЗПНП) – ракет та безпілотних літальних апаратів (далі ‒ БпЛА). Ключовими характеристиками високоточних засобів повітряного нападу є їх різнотипність та інтенсифікація застосування; вибіркове ураження боєприпасами найбільш важливих об’єктів або їх елементів; мінлива комбінована тактика застосування їх країною-агресором, спроби введення у оману тощо. Воєнна агресія рф має ознаки тривалої, а перемога України у війні означає не тільки повернення усіх загарбаних територій, але і створення системи безпеки, що мінімізує фактори виникнення можливих загроз в майбутньому.

Враховуючи наявні масштаби та різноманіття об’єктів які потребують зведення захисних споруд, кількість та потужність атак на них, а вони не мають аналогів за масштабами, демонструючи тенденції та виклики війн майбутнього, можна впевнено стверджувати, що задача захисту національної інфраструктури в Україні має загальносвітове значення. З перших днів повномасштабного вторгнення, над її вирішенням працюють різноманітні установи, організації, визначені відповідальні органи, створені відповідні робочі групи тощо. Очевидно, що неминуча відбудова країни, як в умовах воєнного стану, так і після нашої перемоги – відбуватиметься з урахуванням вимог із забезпечення максимального збереження ключових функцій ОКІ в умовах перманентних воєнних загроз – як прямих, так і опосередкованих. Такі виклики вимагають асиметричних відповідей, довгострокової візії та системних безпекових програм на державному рівні. Вбачається, що побудова ефективної системи

захисту є пріоритетним завданням держави. Вирішення питання захисту на національному рівні безперечно має бути комплексним і включати в себе як активний, так і пасивний захист.

Найкращі системи активного захисту, протиповітряної оборони (далі ‒ ППО), розроблені до цього часу в Світі, мають технологічний поріг ефективності свого застосування при знешкодженні високоточних, далекобійних і потужних ЗПНП. Не менш важливим, з цієї позиції, є і пасивний захист, який має включати не лише фізичний захист об’єктів, але й їх децентралізацію, дублювання пунктів керування та обов’язкове резервування. Під цим розуміється сукупність заходів з інженерного обладнання об’єктів з метою підвищення їх живучості, безпеки персоналу та стійкого функціонування держави в інтересах забезпечення життєвих потреб суспільства.

Відповідно до актуальних викликів розроблено нову концепцію побудови перспективної системи інженерного захисту ОКІ – Концепція “Країна-фортеця” 27, яка покликана забезпечити інтегральний захист території, об’єктів, громадян та суспільства в цілому від ЗПНП, стати складовою національної безпеки України. В практичній площині це означає, насамперед, прикриття ОКІ, цивільний захист, стійкість систем життєзабезпечення, безпеку міського середовища тощо. Концепція побудови перспективного інженерного захисту ОКІ ґрунтується на розумінні явищ та процесів застосування противником ЗПНП та містить сукупність поглядів щодо характеру, обсягів і послідовності організації та виконання заходів із захисту найбільш важливих елементів ОКІ.

Загальні принципи інженерного захисту та розрахункові методики, розроблені під час воєнного стану – лишаться актуальними протягом багатьох років і можуть бути застосовані не лише для зведення споруд інженерного захисту (далі ‒ СІЗ) ОКІ але і при проєктування інших СІЗ, фортифікаційних та інших захисних споруд.

Згідно Концепції “Країна-фортеця” інженерний захист ОКІ від факторів ураження ЗПНП поділяються на три рівні:

перший рівень – захист від поодиноких непрямих влучань БпЛА на відстані понад 5 метрів від СІЗ та поодиноких непрямих влучань ракети на відстані понад 15 метрів від СІЗ, а для об’єктів морської та річкової критичної інфраструктури (далі – ОМРКІ) додатково від поодиноких непрямих влучань безпілотних плавучих апаратів (далі – БпПА) та торпед на відстані понад 5 м від СІЗ;

другий рівень – захист від поодиноких прямих влучань БпЛА та поодиноких непрямих влучань ракети на відстані понад 15 метрів від СІЗ, а для ОМРКІ додатково від поодиноких прямих влучань БпПА та торпед;

третій рівень – захист від поодиноких прямих влучань БпЛА та поодиноких прямих влучань ракети у СІЗ, а для ОМРКІ додатково від поодиноких прямих влучань БпПА та торпед.

Аналогічно до ДБН В.1.2-14 [1], визначено три категорії відповідальності елементів ОКІ:

категорія А – конструкції та елементи ОКІ, відмова яких може призвести до повної непридатності до експлуатації ОКІ або значної його частини, а відновлення триває понад 3 тижні;

категорія Б – конструкції та елементи ОКІ, відмова яких може призвести до ускладнення нормальної експлуатації ОКІ або до відмови інших елементів ОКІ, які не належать до категорії А, а їх відновлення триває 1-3 тижні;

категорія В – конструкції та елементи, відмови яких не призводять до порушення основної функції ОКІ функціонування інших конструкцій або їх елементів, а відновлення триває до 1 тижня.

Категорії відповідальності елементів споруди слід приймати наступними: основні несучі елементи каркасу для споруд третього рівня захисту, внутрішні ядра-оболонки та основні несучі конструкції для споруд другого рівня, інші найбільш відповідальні конструкції забезпечення основної функції споруди – категорія А; захисні розподільчі елементи, конструкції зовнішніх оболонок та тюфяків для споруд третього рівня захисту, предетонаційні екрани для споруд другого рівня, другорядні конструкції забезпечення основної функції споруди – категорія Б.

Рівні інженерного захисту та категорії відповідальності елементів ОКІ для СІЗ можуть бути імплементовані і для інших фортифікаційних і захисних споруд різноманітного признечення.

Розрахунковий термін експлуатації (далі – РТЕ) конструкцій СІЗ першого рівня повинен бути не менший, ніж 5 років. Захисні споруди другого рівня повинні мати РТЕ не нижче нормативного терміну експлуатації елемента ОКІ. Захисні споруди третього рівня повинні мати РТЕ без урахування влучань – не нижче 100 років.