- •Введение
- •1. РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ
- •1.1. Термины и определения
- •1.2. Типы аэродромных покрытий
- •1.3. Расчетные нагрузки
- •1.4. Расчетная схема аэродромного покрытия
- •1.6. Проектирование грунтовых оснований
- •2. ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ КОНСТРУКТИВНЫХ СЛОЕВ
- •2.1. Нормативные и расчетные характеристики материалов
- •2.2. Деформационные швы в жёстких покрытиях
- •3. РАСЧЕТ АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ
- •3.1. Основные положения расчетов
- •3.2. Расчет жёстких аэродромных покрытий
- •3.3. Расчет нежёстких аэродромных покрытий
- •Библиографический список
- •Приложение А
- •Приложение Б
1. РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ
1.1. Термины и определения
Аэродро́(мот греч. αér – воздух и drómos – бег, место для бега) – |
|
С |
пространством, |
земельный или водный участок с воздушным |
|
сооружениями и оборудованием, обеспечивающими |
взлёт, посад- |
ку, рулен е, размещение и обслуживание самолётов, |
вертолётов и |
планёров.
Аэродром состоит из лётного поля и комплекса управления воздушным дв жен ем, оборудован одной или несколькими взлётнопосадочными полосами.
В соответств с руководящими документами Международной
|
орган зац |
гражданской авиации (ИКАО) классификация аэродро- |
||||||
|
мов осуществляется по кодовому обозначению (табл. 1.1) [13]. |
|||||||
|
Кодовое |
состоит из двух элементов. |
|
|
|
|||
означение |
|
|
|
|
||||
|
Элемент 1 является номером, основанным на длине лётной по- |
|||||||
|
лосы, а элемент 2 является уквой, соответствующей размаху крыла |
|||||||
|
самолёта и расстоянию между внешними колесами основного шасси в |
|||||||
|
соответствии с та л. 1.1. |
|
|
|
Таблица 1.1 |
|||
|
|
Кодовое о означение аэродромов |
||||||
|
|
|
|
|
||||
|
бА |
|
|
|
||||
|
Кодовый элемент 1 |
Кодовый элемент 2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер |
Длина ВПП |
|
Буква |
Размах крыла |
Колея основ- |
|
|
|
|
|
|
|
|
ного шасси |
|
|
|
1 |
< 800 м |
|
А |
< 15 м |
< 4,5 м |
|
|
|
2 |
800 – 1200 м |
|
В |
15 – 24 м |
4,5 – 6 м |
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
3 |
1200 – 1800 м |
|
С |
24 – 36 м |
6 – 9 м |
|
|
|
4 |
> 1800 м |
|
D |
36 – 52 м |
9 – 14 м |
|
|
|
|
|
|
Е |
52 – 60 м |
9 – 14 м |
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример. Самолёт Ил-62М с расчётной длиной взлёта при стандартных атмосферных условиях 3 280 м, размахом крыла 43,2 м и расстоянием между внешними колесами основного шасси 8,0 м соответствует по классификации аэродрому 4С.
Классификация аэродромов в России в последнее время производится по техническим показателям взлетно-посадочных (ВП) полос.
5
По длине ВПП и несущей способности покрытия
аэродромы разделяются на 6 классов:
|
А – 3200 х 60; |
Г – 1300 х 35; |
|
Б – 2600 х 45; |
Д – 1000 х 28; |
|
В – 1800 х 42; |
Е – 500 х 21. |
С |
|
|
По взлётной массе принимаемых самолётов: |
||
|
вне класса (без |
ограничения массы) – Ан-124, Ан-225, |
А380 |
т. п. |
|
|
1-го класса (75 т и более) – Ил-62, Ил-76, В-720, В-737 и т. п. |
|
2-го класса (от 30 до 75 т) – Ан-12, Як-42, А-320 и т. п. |
||
|
3-го класса (от 10 до 30 т) – Ан-24, Ан-26, Ан-72, Ан-140, |
|
Як-40 |
т. п. |
|
4-го класса (до 10 т) – Ан-2, Ан-3Т, Ан-28, Ан-38, Л-410, |
||
|
бА |
|
М-101Т т. п. |
|
|
У аэродромов вне класса длина ВПП составляет обычно 3500 – |
||
и4000 м, |
|
1-го класса – 3000 – 3200 м; 2-го класса – 2000 – 2700 м; 3-го класса – 1500 – 1800 м; 4-го класса – 600 – 1200 м.
Гражданские аэродромы 3-го и 4-го классов относятся к аэродромам местных воздушных линий (МВЛ).
Таким образом, 1-й классДпримерно соответствует классу А, 2-й класс – Б, 3-й класс – В и Г, 4-й класс – .
К классу Е относятся полевые и временные аэродромы, посадочные площадки.
Начиная с 1992 г. аэродромная сеть России сократилась на 918 аэродромов: по состоянию на 2008 г. в государственномИреестре всего 383 аэродрома. Подавляющее число действующих аэропортов (кроме крупнейших) убыточны. Около 70% взлетно-посадочных полос с искусственными покрытиями были построены более 20 – 30 лет назад, большинство из них нуждается в реконструкции.
В настоящем учебном пособии использованы следующие термины с соответствующими определениями [4]:
Летное поле аэродрома – часть аэродрома, на которой расположены одна или несколько летных полос, рулежные дорожки, перроны, места стоянок воздушных судов и площадки специального назначения.
6
Летная полоса (ЛП) – часть летного поля аэродрома, включающая взлетно-посадочную полосу и примыкающие к ней спланированные и в отдельных случаях уплотненные, а также укрепленные грунтовые участки, предназначенные для уменьшения риска повреждения воздушных судов, выкатившихся за пределы взлетно-посадочной полосы.
планированная часть ЛП – часть ЛП, расположенная по обе стороны от оси ВПП, спланированная и подготовленная таким образом, чтобы свести к минимуму риск повреждения ВС при приземлении с недолетом ли выкатывании за пределы ВПП.
Взлетно-посадочная полоса (ВПП) – часть ЛП, специально под- |
||||
С |
|
|||
готовленная |
|
о орудованная для взлета и посадки воздушных судов. |
||
ВПП может |
меть |
скусственное покрытие (ИВПП) или грунтовое |
||
(ГВПП). |
|
|
|
|
Рулежная дорожка (РД) – часть летного поля аэродрома, спе- |
||||
|
подготовленная для руления и буксировки воздушных судов. |
|||
циально |
||||
РД могут |
|
маг стральные (МРД), соединительные, вспомога- |
||
тельные. |
|
|
|
|
Перрон – часть летного поля аэродрома, предназначенная для |
||||
размещения воздушных судов в целях посадки и высадки пассажиров, |
||||
|
быть |
|||
погрузки и выгрузки |
агажа, почты и грузов, а также других видов |
|||
обслуживания. |
А |
Место стоянки воздушногоДсудна (МС) – часть перрона или площадки специального назначения аэродрома, предназначенная для стоянки воздушного судна с целью его обслуживания и хранения.
Аэродромные сооружения – сооружения, включающие в себя грунтовые элементы летного поля, грунтовые основания, аэродромные покрытия, водоотводные и дренажныеИсистемы, а также специальные площадки и конструкции.
Грунтовые основания – спланированные и уплотненные местные или привозные грунты, предназначенные для восприятия нагрузок, распределенных через конструкцию аэродромного покрытия.
Аэродромные покрытия – конструкции, воспринимающие нагрузки и воздействия от воздушных судов, эксплуатационных и природных факторов, которые включают:
верхние слои (слой), именуемые в дальнейшем «покрытие», непосредственно воспринимающие нагрузки от колес воздушных судов, воздействия природных факторов (переменного температурновлажностного режима, многократного замораживания и оттаивания,
7
влияния солнечной радиации, ветровой эрозии), тепловые и механические воздействия газовоздушных струй авиационных двигателей и механизмов, предназначенных для эксплуатации аэродрома, а также воздействие антигололедных химических средств;
нижние слои (слой), именуемые в дальнейшем «искусственное основание», обеспечивающие совместно с покрытием передачу нагрузок на грунтовое основание, которые помимо несущей функции могут выполнять также дренирующие, противозаиливающие, термоизол рующ е, прот вопучинные, гидроизолирующие и другие функ-
СВодоотводные дренажные системы – система сооружений,
ния грунтовбА, а также исключения аквапланирования колес самолетов
ции.
предназначенных для отвода воды с поверхности покрытий и пони-
жен уровня подземных вод с целью обеспечения необходимой устойч вости грунтового основания и слоев аэродромного покрытия
при воспр ят нагрузок в расчетный период наибольшего увлажне-
при дв жен по ИВПП.
1.2. Типы аэродромных покрытий
Аэродромные покрытия по характеру сопротивления, действию нагрузок от воздушных судов подразделяются на жесткие и нежест-
кие [4]. |
Д |
|
|
Жёсткие покрытия обладают способностью воспринимать рас- |
|
тягивающие напряжения, вызываемые действием нагрузки от ВС и |
природными факторами. Покрытие под нагрузкой работает как плита
на упругом основании; деформации покрытия, как правило, упругие, И
а давление плиты на грунт мало.
Нежёсткие покрытия воспринимают растягивающие напряжения в меньшей мере. Сопротивление нагрузкам обусловливается со-
противлением подстилающего грунта сжатию и боковому выжиманию. Прогибы нежестких покрытий под нагрузкой значительно превышают прогибы жестких покрытий. В периоды весеннего и осеннего ослабления конструкций за счет увеличения влажности грунтовых оснований давление от подвижных нагрузок на грунт значительно возрастает. Это способствует накоплению остаточных деформаций покрытий и ухудшению их эксплуатационных показателей.
В зависимости от срока службы и степени совершенства искусственные покрытия разделяются на капитальные и облегченные.
8
Капитальные типы покрытий применяют на аэродромах, предназначенных для эксплуатации дальних магистральных воздушных судов (ВС). Они допускают большое количество взлетно-посадочных операций и имеют большой срок службы. К капитальным покрытиям
относятся все жесткие и асфальтобетонные покрытия.
Собработанных орган ческими вяжущими материалами, покрытия из щебеночных грав йных материалов с обработкой вяжущими материалами, а также покрытия из грунтов и местных малопрочных минеральных матер алов, о ра отанных органическими и неорга-
Облегченные покрытия применяют на аэродромах, предназначенных для эксплуатации средних ВС. К облегченным относятся по-
крыт я з прочных щебеночных материалов подобранного состава,
|
ми вяжущ ми. |
|
Кап тальные покрытия можно устраивать во всех дорожно- |
||
климат ческ х зонах на участках с гидрогеологическими условиями |
||
1-го |
2-го т пов по классификации гидрогеологических условий. |
|
ническ |
|
|
Кап тальные покрытия в гидрогеологических условиях 3-го ти- |
||
па местности по условиям увлажнения не применяются. При необхо- |
||
димости строительства покрытий на участках с 3-м типом гидрогео- |
||
логических условий предусматривают специальные инженерные ме- |
||
роприятия (осушение, понижение уровня грунтовых вод, возведение |
||
насыпей) с целью приведения имеющихся условий ко 2-му типу. |
||
Аэродромные покрытия состоят из следующих конструктивных |
||
слоев: |
бА |
|
|
||
покрытия, которое может быть многослойным; |
||
|
искусственного основания; |
|
|
грунтового основания. |
|
Жёсткое покрытие может быть: |
|
|
– бетонным, не имеющимДармирования; |
||
– армобетонным, армированным в одном уровне в продольном |
||
и в поперечном направлениях ненапрягаемой арматурой (металличе- |
||
ской сеткой, предназначенной для восприятия температурных напря- |
||
|
|
И |
жений);
– железобетонным, армированным в одном или двух уровнях в продольном и поперечном направлениях ненапрягаемой арматурой с целью восприятия этой арматурой растягивавших напряжений, возникающих при изгибе покрытия под действием эксплуатационной нагрузки, в котором необходимую площадь сечения арматуры определяют расчетом на прочность и ширину раскрытия трещин;
9
– предварительно напряженным железобетонным сборным или монолитным, в котором заранее создаются напряжения сжатия с целью увеличения величины растягивающих напряжений, воспринимаемых бетоном до образования трещин;
– асфальтобетонным на цементобетонном основании. |
|
С |
|
Нёжёсткое покрытие может быть: |
|
|
из асфальтобетона; |
|
з прочных каменных материалов подобранного состава, об- |
работанных орган ческими вяжущими;
безопасностиз щебеночных и гравийных материалов, грунтов и местных
матер алов, обработанных неорганическими или органическими вяжущ ми;
|
сборных металлических, пластмассовых или резиновых |
|
бА |
элементов. |
|
Аэродромные покрытия должны отвечать требованиям: |
|
- |
регулярности выполнения взлетно-посадочных |
операц й воздушных судов; |
|
- прочности, надежности и долговечности конструкции в целом |
и составных ее элементов (о еспечиваются расчетом прочности и выполнением тре ований к строительным материалам);
- ровности и шероховатости поверхности;
- охраны окружающей среды. Д
По степени капитальности покрытия разделяются на: капитальные (жесткие и асфальтобетонные); облегченные (нежесткие, кроме асфальтобетонных).
Искусственные основания аэродромных покрытий могут состоять из одного или нескольких слоев, которые по своему назначению подразделяются на:
упрочняющие, повышающие несущую способность покрытия;
дренирующие, отводящие воду из-под покрытия;
термоизоляционные, уменьшающие глубину промерзанияоттаивания грунтового основания;
гидроизолирующие, предотвращающие проникание поверхностных вод в грунт или воздействие засоленных грунтов на материалы вышележащих слоев покрытия;
капилляропрерывающие, предотвращающие проникание грунтовых вод в вышележащие слои; И
10