Отечественный нормативный метод расчета нежестких аэродромных покрытий

Под действием самолетной нагрузки в нежестком аэродромном покрытии возникает прогиб, характеризующий его общую деформативную способность или жесткость.

Расчет покрытия заключается в определении такой толщины его конструктивных элементов, при которой относительный упругий прогиб от действия расчетной нагрузки не превысит предельной величины.

При назначении в первом приближении толщин конструктивных слоев предполагаемой конструкции нежесткого покрытия и искусственного основания исходят из минимально допустимых величин слоев, представленных в табл. 1 (СНиП 2.05.08-85 – табл. 24 стр.16).

Прочность нежесткого покрытия по критерию относительного упругого прогиба считается обеспеченной при выполнении условия

λ_d £ γ_c λ_u, (1)

Рис. 10.1. Схемы деления покрытий аэродрома на группы участков: схема 1 — для аэродромов, на которых руление воздушных судов осуществляется по магистральной РД; схема 2 — для аэродромов, на которых руление осуществляется по ИВПП; А — магистральные РД; концевые участки ИВПП; средняя по ширине часть ИВПП, по которой осуществляется систематическое руление воздушных судов; Б — участки ИВПП, запроектированной по схеме 1, примыкающие к концевым ее участкам; краевые по ширине участка в средней части ИВПП, запроектированные по схеме 2; вспомогательные и соединительные РД; МС, перроны и другие аналогичные площадки для стоянки воздушных судов; В — средняя часть ИВПП, запроектированной по схеме 1; Г — краевые по ширине участки в средней части ИВПП, запроектированной по схеме 1, за исключением примыкающих к соединительным РД

где — расчетное значение относительного прогиба нежесткого покрытия от нагрузки; — коэффициент условий работы, принимаемый для групп участков аэродромных покрытий по СНиП 2.2…….. (рис. 10.1): А — 1,0; Б и В — 1,05; Г — 1,1; — предельное значение относительного прогиба нежесткого покрытия.

Расчетный относительный прогиб покрытия от нагрузки определяют по формуле

(3)

где р_а внутреннее давление воздуха в пневматиках колес;

— эквивалентный модуль упругости нежесткой конструкции, включая грунтовое основание.

Граничные условия и условия однородности требуют, чтобы между слоями был непрерывный контакт, а верхний слой не испытывал срезывающих и нормальных напряжений за пределами нагруженной площадки. Многослойная конструкция нежесткого аэродромного покрытия приводится к двухслойной системе, в которой верхний слой с модулем упругости Emt и толщиной htot лежит на бесконечном слое с модулем упругости Е, нагрузка равномерно распределена по площади круга диаметром de. Модуль упругости верхнего слоя двухслойной системы Emt принимают равным средневзвешенной величине модулей упругости отдельных конструктивных слоев:

(3)

где Е₁, Е₂,...,Е_п - расчетные модули упругости отдельных конструктивных слоев;

h₁, h₂, …,h_n - значения толщины отдельных конструктивных слоев;

h_tot - суммарная толщина конструктивных слоев.

Диаметр круга D_ei, через который нагрузка от колес реальной опоры воздушного судна передается на покрытие, определяют путем замены нагрузки от многоколесной опоры, эквивалентной по воздействию одноколесной при одном и том же давлении в пневматиках, вводя при этом поправку на влияние смежных колес.

Далее выполняется расчет эквивалентной одноколесной нагрузки F_e принимают равной:

(4)

если суммарная толщина слоев h_tot нежесткой конструкции, для которой определяется F_e, находится в пределах а/2 < h_tot < 2a_d.

Суммарную толщину слоев нежесткой конструкции h_toi, для которой определяется величина эквивалентной нагрузки F_e, принимают равной:

- общей толщине конструкции htot — при расчете прочности по предельному относительному прогибу;

- суммарной толщине асфальтобетонных слоев hab — при расчете их прочности на растяжение при изгибе.

Диаметр круга D_ei, равного по площади отпечатку пневматика одноколесной эквивалентной нагрузки, вычисляют по формуле

(5)

Зная значения входных параметров E_mt, h_tot, E и Dei, по номограмме (рис. 10.2) определяют значение коэффициента = E_ea/E_mt и искомое значение эквивалентного модуля упругости покрытия:

E_ed ⁼ E_mt Ψ_k;

Далее по формуле (2) можно определить расчетное значение относительного прогиба покрытия

Значение предельного относительного прогиба покрытия принимают по графикам (рис. 10.5) в зависимости от вида грунта, давления в пневматиках авиаколес и приведенной суточной повторяемости приложения расчетной на- грузки N_r. Для нежестких покрытий приведенную повторяемость нагрузки определяют из условия накопления усталостных деформаций от многократного воздействия колесных нагрузок различной величины по формуле

где Ni — среднесуточное число взлетов г-го воздушного судна, принимаемое для последнего года проектного срока службы покрытия, равного 10 годам;

Рис. 10.5. Графики для определения предельных относительных прогибов нежестких аэродромных покрытий, устраиваемых на грунтах: а — суглинках, глинах, супесях (включая грунты с примесью гравия); б—песчаных пылеватых; в — песчаных крупных, средней крупности и мелких, галечников; цифры на линиях графика обозначают внутреннее давление воздуха в пневматиках колес воздушного судна, ра, МПа

n_j — число типов воздушных судов, включая расчетное;

n_a — число осей в опоре расчетного воздушного судна; в расчете прочности по предельному относительному прогибу принимают па = 1;

к_n — коэффициент приведения нагрузок, определяемый по номограмме обязательного приложения 10 в зависимости от отношений

При определении приведенной повторности нагрузок учитывают только воздушные суда, у которых нагрузка на главную опору больше или равна половине величины нагрузки на главную опору расчетного воздушного судна. В соответствии со СНиП [239] для конструкции, рассчитанной по критерию относительного упругого прогиба, необходимо выполнить проверку прочности асфальтобетонных слоев на растяжение при изгибе. Прочность асфальтобетонных слоев нежесткой конструкции аэродромного покрытия должна удовлетворять условию

(6)

где — наибольшее растягивающее напряжение при изгибе в рассматриваемом слое от расчетной нагрузки;

— коэффициент условий работы для асфальтобетона, принимаемый равным для групп участков аэродромных покрытий (рис. 10.1): А — 1,0; Б и В —1,1;Г —1,2;

Rd — расчетное сопротивление растяжению при изгибе асфальтобетона (табл. 10.2).

Наибольшее растягивающее напряжение в слое асфальтобетона от расчетной нагрузки определяют по формуле

(7)

где — удельное растягивающее напряжение при изгибе, определяемое по номограмме (рис. 10.7), разработанной на основе зависимости М.Б. Корсунского для наибольшего растягивающего напряжения в верхнем монолитном слое двух-

слойной системы под действием равномерно распределенной по площади круга нагрузки [119] (случай, когда не обеспечено сцепление покрытия с основанием):

E_e = E_m Ψ_k;

Е_m — средний модуль упругости конструктивных слоев под асфальтобетоном без учета грунтового основания, определяемый аналогично Emt по формуле (10.4);

— коэффициент, который находят по номограмме (рис. 10.2), где вместо величин Emt и Ееd принимают соответственно величины

d_ei — диаметр круга, равного по площади отпечатку пневматика одноколесной эквивалентной нагрузки для асфальтобетонного слоя (слоев), определяемый по формуле (10.9).

Дата добавления: 2014-01-04