Civil engineering

Model for Selecting Window Structures in Building Design with Consideration of the Security Situation

Authors

H. S. Ratushnyak
Vinnytsia National Technical University ROR
V. V. Pankevych
Vinnytsia National Technical University ROR
О. D. Pankevych
Vinnytsia National Technical University ROR
A. Ye. Humenchuk
Vinnytsia National Technical University ROR
DOI https://doi.org/10.31649/1997-9266-2025-180-3-17-25

Keywords

design factor window construction blast wave safety situation energy efficiency functionality reliability mathematical model multi-criteria selection decision-making Saaty method

Abstract

The problem of choosing a window structure for the residential buildings on the basis of multicriteria analysis is considered. The analysis of mathematical methods that can be used to develop a model of multicriteria selection of window construction option is carried out. To evaluate the values of the criteria, it is proposed to use the Saaty method of pairwise comparisons (hierarchy analysis method). The task of choosing a rational variant of window construction from a set of solution options at the design stage is put forward. The stages in the process of applying the method of pairwise comparisons in the decision-making model for choosing window structures are determined. To develop a decision-making model for choosing a rational variant of a window structure, the factors and criteria influencing the decision-making process are identified and formalized. Decision-making is takes place when each alternative (window construction option) meets all the requirements for the design of window structures according to building codes. At the same time, one alternative does not prevail over the others by all criteria. The article proposes a decision-making model that allows systematic and reasonable selection of a window structure, taking into account key parameters and the security factor. The model includes five main evaluation criteria: energy efficiency, architectural attractiveness and functionality, market price, burglary protection and blast resistance. The blast resistance criterion is an innovative one for decision-making, regarding the choice of window construction. The process of evaluating the values of the criteria for the alternatives is carried out expertly on the basis of information on the values of the criteria using the Saaty pairwise comparison method. To take into account the influence of the defined criteria, the method of linear convolution of weighted partial criteria is used, which allows to formalize the selection process and choose a rational design option when any alternative is an absolute leader in all parameters.

413 147

How to Cite

[1]
“Model for Selecting Window Structures in Building Design with Consideration of the Security Situation”, Вісник ВПІ, no. 3, pp. 17–25, Jun. 2025, doi: 10.31649/1997-9266-2025-180-3-17-25.

Author Biographies

H. S. Ratushnyak, Vinnytsia National Technical University

 Cand. Sc. (Eng.), Professor, Head of the Department of Engineering Systems in Civil Engineering

V. V. Pankevych, Vinnytsia National Technical University

PhD, Assistant Professor of the Chair of Engineering Systems in Civil Engineering

О. D. Pankevych, Vinnytsia National Technical University

Cand. Sc. (Eng.), Associate Professor, Associate Professor of the Chair of Engineering Systems in Civil Engineering

A. Ye. Humenchuk, Vinnytsia National Technical University

Student of the Department of Civil Engineering, Civil and Environmental Engineering

References

ДСТУ-Н Б В.2.6-146:2010. Настанова щодо проектування і улаштування вікон та дверей. Київ, Україна, 2010. 106 с.
ДБН В.2.6-31:2021. Теплова ізоляція та енергоефективність будівель. Київ, Україна, 2022, 27 с.
ДБН В.2.2-15:2019. Житлові будівлі. Основні положення. Зі зміною № 1. Київ, Україна, 2022, 43 с.
ДСТУ EN 13126-8:2022 (EN 13126-8:2017 IDT). Будівельна фурнітура. Обладнання для вікон та балконних дверей. Вимоги та методи випробувань. Київ, Україна, 2022, 17 с.
ДСТУ EN 14608:2021. (EN 14608:2004, IDT). Вікна. Визначення стійкості рами. Київ, Україна, 2021.
Як захистити вікна від вибухової хвилі. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://tvoemisto.tv/news/yakyy_zahyst_vberezhe_vas_ulamkiv_skla_pry_vybuhah_151722.html. Дата звернення 02.01.2025
Вікна: стійкість до вибуху. [Електронний ресурс]. Режим доступу: 02.01.2025. https://okna.ua/ua/library/vikna-stiykist-do-vybukhu . Дата звернення 02.01.2025.
Г. С. Ратушняк, і В. В. Панкевич, «Визначальні чинники впливу на безпеку віконних конструкцій,» Міжнародна науково-технічна конференція Енергоефективність в галузях економіки України-2023, Вінниця, 2023. https://conferences.vntu.edu.ua/index.php/egeu/egeu2023/paper/view/19061 .
J. D. Van der Woerd, M. Wagner, et al., “Design methods of blast resistant façades, windows, and doors in Germany: a review,” Glass Struct Eng no. 7, pp. 693-710, 2022. https://doi.org/10.1007/s40940-022-00213-w .
Г. С. Ратушняк, і В. В. Панкевич, «Ідентифікація факторів, які визначають безпеку вікон при дії вибухової хвилі,» Сучасні технології, матеріали і конструкції в будівництві, вип. 35, т. 2, с. 42-48, 2023. https://doi.org/10.31649/2311-1429-2023-2-42-48 .
Ziyuan Li, and Yapeng Wang, “Experiment and Simulation of Critical Parameters for Building Windows under Thermal Explosion,” Case Studies in Thermal Engineering, vol. 26, pp. 101014, Published, Apr 25, 2021. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214157X21001775 .
Blast protection for windows. UN Department of Safety and Security, Division of Specialized Operational Support Physical Security Unit. PSU Information Bulletin (pdf). [Electronic resource]. Available: https://www.unicef.org/jordan/media/5951/file/LRFP-2021-9166373-Annex_4-Blast_Protection_for_Windows.pdf .
Attia Mohamed, M. A. Hossain Khandaker, et al., “Enhancing the performance of anti-blast windows through the use of carbon nanotube reinforced polymer gaskets,” Journal of Building Engineering, vol. 78, 2023. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2023.107634 .
Suwen Chen, Xing Chen, et al., “Towards blast safety of glass facades: research advances and prospects, ” Thin-Walled Structures, vol. 212, 2025. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0263823125003076 .
Ataei, and J. C. Anderson, “Mitigating the injuries from flying glass due to air blast,” Engineering, Environmental Science, Jan 18, 2012. https://api.semanticscholar.org/CorpusID:138632606 .
Р. А. Івченко, і А. І. Купін, «Дослідження методів багатокритеріальної оптимізації для вибору обладнання або деталей на виробництві,» Інформатика, обчислювальна техніка та автоматизація, т. 32 (71), ч. 1, № 1, 2021. https://doi.org/10.32838/2663-5941/2021.1-1/11 .
С. Д. Штовба, і А. В. Галущак, Ідентифікація багатофакторних залежностей за допомогою баз знань. Лабораторний практикум. Вінниця, ВНТУ, 2015.
І. С. Романченко, М. M. Потьомкін, і О. С. Сирський, «Метод трикритеріального евклідового ранжування та його використання для багатокритеріального порівняння альтернатив,» Сучасні інформаційні технології у сфері безпеки та оборони, № 1(34), с. 59-63. Травень, 2019. http://dx.doi.org/10.33099/2311-7249/2019-34-1-59-63 .
О. Міхно, І. Патракеєв, і Н. Левінськова, «Багатокритеріальний вибір альтернатив на основі методу аналізу ієрархій,» Вісник. Військово-спеціальні науки, т. 56, вип. 4(56), с. 57-63, Груд 2023. https://doi.org/10.17721/1728-2217.2023.56.57-63 .