- •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
3. РАСЧЕТ АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ
3.1. Основные положения расчетов
Расчет аэродромных покрытий производят по методу предельных состояний на воздействие вертикальных нагрузок от воздушных судов [9].
Расчетными предельными состояниями жестких аэродромных покрыт й являются:
бетонных |
армобетонных – по прочности; |
железобетонных с ненапрягаемой арматурой – по прочности и |
|
С |
давлению на грунтовое основание; |
раскрыт ю трещ |
Расчетнымижелезобетонных с напрягаемой арматурой – по образованию трещ н бАдавлен ю на грунтовое основание.
предельными состояниями нежестких аэродромных
покрыт й являются:
для покрыт й капитального типа – предельные состояния по относ тельномупрог у всей конструкции и по прочности слоев из асфальтобетона;
для покрытий о легченного типа – предельное состояние по относительному проги у всей конструкции.
Расчет аэродромных покрытий проводят на нормативную нагрузку или на конкретный типДсамолета [9]. В последнем случае расчет выполняют с учетом заданного распределения взлетных масс, а если оно не задано, расчет ведут на нормальную взлетную массу.
При расчете аэродромных покрытий на прочность коэффициенты динамичности kd и разгрузки γf (учитывающий движение воздушных судов по покрытию с большими скоростямиИ) для всех групп участков аэродрома принимают в соответствии с табл. 3.1. Эти же коэффициенты распространяются на вертодромы.
41
Коэффициент динамичности
Группа |
Коэффициент |
Коэффициент динамичности kd при |
|||
давлении в шинах, МПа |
|
||||
участков покрытий |
разгрузки γf |
|
|||
1,0 и менее |
св.1,0 до 1,5 |
св.1,5 |
|||
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
А |
1,0 |
1,2 |
1,25 |
1,3 |
|
|
|
|
|
|
|
Б |
1,0 |
1,1 |
1,15 |
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
В и Г |
0,85 |
1,1 |
1,1 |
1,1 |
СПр мечан я: 1. При расчёте нежёстких покрытий для всех участков и даввоздуха в пневматиках колёс коэффициент динамичности принимают
равным 1,1.
2. Коэфф ц енты д намичности и разгрузки для укреплённых обочин и ук-
реплённых участков, пр мыкающих к торцам ИВПП, принимают равными 1. |
|
лений |
|
3.2. Расчет жёстких аэродромных покрытий |
|
При расчете жестких аэродромных покрытий по прочности и |
|
образованию трещин должно удовлетворяться условие [4] |
|
md ≤ mu, |
(3.1) |
бА |
|
где md – расчетный изгибающий момент в рассматриваемом сечении плиты покрытия; mu – предельный изгибающий момент в рассматриваемом сечении плиты покрытия.
Расчетные значения изгибающих моментов md, кН·м/м, на еди-
ницу ширины сечения однослойных жестких покрытий всех типов |
|
следует определять по формулеД |
|
md = mc,max k ∙ kN∙ kx(y), |
(3.2) |
где mc,max – максимальный изгибающий моментИпри центральном загружении плиты, кН·м/м, который вычисляется как наибольший суммарный момент, создаваемый колесами опоры воздушного судна в расчетных сечениях плиты, перпендикулярных осям х или у (рис. 3.1).
42
С
ПриР с. 3.1. Расчетная схема параметров загружения плиты опорой воздушного судна
k – переходныйбАкоэффициент от изгибающего момента при центральном загружении к моменту при краевом загружении плиты, при-
(1, 2, 3 и 4-й номера колес опоры)
расчете должны ыть исключаться ряды колес, дающие в сумме отр цательное значение изгибающего момента в расчетном се-
чении,
nk |
|
mc,max =m1+ mx(y)i ; |
(3.3) |
i 2 |
|
нимаемый равным:
для бетонных и армобетонныхДпокрытий со стыковыми соединениями или конструктивным краевым армированием 1,2;
для бетонных и армобетонных покрытийИ, устраиваемых без стыковых соединений и краевого армирования плит,1,5;
для сборных покрытий из предварительно напряженных железобетонных плит –1,0; kN – коэффициент, учитывающий накопление остаточных прогибов в основании из материалов, не обработанных вяжущими, и принимаемый равным 1,1 для участков группы А и МС (см. рис. 1.1); для оснований из материалов, обработанных вяжущими, а также независимо от вида оснований для участков групп Б (кроме МС), В и Г следует принимать kN =1,0;
kx(y) – коэффициент, учитывающий перераспределение внутренних усилий в ортотропных плитах покрытий с различной жесткостью Вх и Ву в продольном и поперечном направлениях. Для бетонных, армобе-
43
тонных, железобетонных с ненапрягаемой арматурой и предваритель- но-напряженных покрытий с одинаковом двухосным обжатием бетона Kx(y) = 1; m1 – изгибающий момент от действия колеса, центр отпечатка которого совпадает с расчетным сечением, МН · м/м,
m1 = |
mi |
∙Fd, |
(3.4) |
здесь mi – ед н чный изгибающий момент от действия колеса, центр отпечатка которого совпадает с расчетным сечением, определяемый
по табл. 3.2 в зав с |
от приведенного радиуса |
|
|||||||||||
С |
|
|
|
R |
, |
|
|
|
(3.5) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
||
где R – рад ус круга, равновеликого площади отпечатка пневматика |
|||||||||||||
колеса, м, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мости |
|
|
|
|
|
Fd |
|
|
|
|
|||
|
|
R |
|
|
|
|
, |
|
(3.6) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|||||
здесь p – внутреннее давление воздуха в пневматиках колес, МПа; |
|||||||||||||
где Fd – расчетная нагрузка на колесо, МН: |
|
||||||||||||
|
F |
Fn |
k |
d |
|
, |
(3.7) |
||||||
|
|
||||||||||||
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
||
бАn |
|
||||||||||||
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
где Fd – нагрузка на основную опору расчетного воздушного судна |
|||
(или нормативная нагрузка), МН; nk – число колес на опоре; γf – коэф- |
|||
|
|
|
И |
фициенты соответственно динамичности и разгрузки, определяемые |
|||
по табл. 3.1; R – радиус кругаД, равновеликого площади отпечатка |
|||
пневматика колеса, м; l – упругая характеристика плиты, м: |
|||
l 4 |
B |
, |
(3.8) |
|
|||
|
Ks |
|
здесь Ks – эквивалентный коэффициент постели однородного грунтового основания, МН/м3. Для многослойного грунтового основания, а также для искусственного основания, не обработанного вяжущим, в расчет вводится значение эквивалентного коэффициента постели; B – жесткость сечения плиты покрытия, МН·м2 /м, отнесенная к единице ширины ее сечения.
44
Эквивалентный коэффициент постели естественных оснований, а также искусственных оснований из материалов, для которых не нормировано расчетное сопротивление растяжению при изгибе, определяется по формуле
Кse |
|
Ks1 Ks2 2 Rs3 3 |
, |
(3.9) |
||||
|
|
|||||||
СибАДИ |
||||||||
. |
|
|
|
1 2 3 |
|
|
||
где |
|
|
t2 1,6Dr t1 0,5t2 |
|
|
|
||
2 |
|
|
, |
(3.10) |
||||
|
|
|
|
t1(1,6Dr |
0,5t1) |
|
|
|
0,51,6Dr |
t1 t2 2 |
, |
(3.11) |
|||||
|
3 |
|
|
t1(1,6Dr 0,5t1) |
|
|
где Ks1, Ks2, Ks3 – расчетные значения коэффициентов постели, МН/м3, соответственно первого (считая сверху), второго и третьего слоев естественного или искусственного основания из однородных грунтов и материалов в различном состоянии, включая дренирующие и теплозащитные слои; t1, t2 – толщина соответственно первого и второго слоев основания, м; Dr – условный диаметр круга передачи нагрузки на основание, м, принимаемый равным для монолитных покрытий, рассчитываемых на внеклассную I категории нагрузки, – 3,6 м, на
II – 3,2, на III – 2,9, на IV – 2,4, на V и VI – 2,2 м, для сборных покры-
тий из плит ПАГ-14 – 1,4 м, из плит П Г-18 – 1,75 м.
Для оснований, состоящих из двух слоев, значения t2 и α2 следует принимать равными нулю.
Жесткость сечений плит определяют по формуле |
|
В = 0,085 Еb∙t3, |
(3.12) |
где Еb – модуль упругости бетона, МПа; t – толщина плиты, м. Поскольку каждая опора самолета состоит из нескольких колес,
то при проектировании аэродромных покрытий жёсткого типа учитывают усилия, создаваемые каждым колесом [F1, F2, F3, F4 в точках плиты (рис. 3.1)].
Единичные изгибающие моменты, действующие в расчетном сечении плиты, от воздействия i-го колеса опоры воздушного судна,
45
|
m xi и m yi |
– определяемые по табл. 1-П прил. А в зависимости от ко- |
|||||||||||||||||||||||||
|
ординат ξ= уi/l и η= хi/l, где уi |
и хi – координаты приложения силы Fd, |
|||||||||||||||||||||||||
|
считая за начало координат пересечение рассматриваемых сечений, |
||||||||||||||||||||||||||
|
находят единичные изгибающие моменты для осей х и у от каждого |
||||||||||||||||||||||||||
|
колеса. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Единичный изгибающий момент от действия колеса, центр от- |
|||||||||||||||||||||||
СибАДИ6 (3.14) |
|||||||||||||||||||||||||||
|
печатка которого совпадает с расчетным сечением, m1 – определяе- |
||||||||||||||||||||||||||
|
мый по табл. 3.2 в зависимости от приведенного радиуса. |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Единичные изгибающие моменты |
|
|
Таблица 3.2 |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
mi |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
α |
0,10 |
0,12 |
0,14 |
0,16 |
|
|
,018 |
|
|
0,20 |
0,22 |
|
0,24 |
0,26 |
|
||||||||||
|
|
mi |
0,271 |
0,2542 |
0,2399 |
0,2276 |
|
0,2167 |
0,2070 |
0,1982 |
0,1902 |
0,1829 |
|
||||||||||||||
|
|
α |
0,28 |
0,30 |
0,32 |
0,34 |
|
|
,0,36 |
|
|
0,38 |
0,40 |
|
0,42 |
0,44 |
|
||||||||||
|
|
mi |
0,1761 |
0,1698 |
0,1639 |
0,1584 |
|
0,1532 |
0,1483 |
0,1437 |
|
0,1393 |
0,1351 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
За расчетный |
зги ающий момент в плите принимается наи- |
||||||||||||||||||||||
|
больш й |
з |
зг ающих моментов, |
определенных для нагрузок, |
при- |
||||||||||||||||||||||
|
ложенный как в центральной зоне плиты (положительный расчетный |
||||||||||||||||||||||||||
|
изгибающий момент), так |
у поперечного края (отрицательный рас- |
|||||||||||||||||||||||||
|
четный изгибающий момент). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
mu, |
||||||||
|
|
|
|
Предельный |
изги ающий |
|
|
момент в плите |
покрытия |
||||||||||||||||||
|
МН ∙ м/м, на единицу ширины сечения определяют по формулам: |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
для бетонных армобетонных покрытий |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
R |
t2 |
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
(3.13) |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
u |
|
|
c |
|
tb |
6 |
|
u |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
для железобетонных предварительно-напряженных плит |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
c |
(R |
|
|
|
|
k |
u |
m ), |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
u |
|
|
tb,ser |
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
где γс – коэффициент условий работы покрытий, принимаемый по табл. 3.3; Rtb и Rtb,ser – расчетные сопротивления бетона растяжению при изгибе, МПа, принимаемые по табл. 2.1, Rtb = 3,43 МПа; mr – момент, МН · м/м, равнодействующей усилий NF в нижней и верхней напрягаемых арматурах на единицу ширины сечения относительно
46
оси, проходящей через ядровую точку, наиболее удаленную от зоны сечения, трещинообразование которой проверяют, определяют по П 63.13330; ku – коэффициент, учитывающий число Ud приложений
|
колесных нагрузок за проектный срок службы покрытия при Ud , рав- |
||||||||||||||||||
|
ном сумме прохождения осей всех нагрузок за срок службы покры- |
||||||||||||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
тия, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ku = 2 – 0,167·lgUd. |
|
|
|
|
|
|
(3.15) |
|
||||||||
Коэффициент |
условий работы покрытий |
|
Таблица 3.3 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
Коэффициент с условий работы жестких покрытий |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
при расположении аэродромов |
|
|
|
|||||||||
|
|
бА |
между 43 и 50о |
|
южнее 43о |
|
|||||||||||||
|
Аэродромные покрыт я |
севернее 50о |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
северной широты |
|
северной широты |
северной широ- |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
для групп участков |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
Б, В |
Г |
|
|
|
Б, В |
Г |
|
|
А |
Б, В |
Г |
|
||
|
Бетонные |
|
0,80 |
|
0,90 |
|
1,10 |
|
0,75 |
0,85 |
1,05 |
|
0,70 |
|
0,80 |
1,00 |
|
||
|
Армобетонные |
0,90 |
|
1,00 |
|
1,20 |
|
0,85 |
0,95 |
1,15 |
|
0,80 |
|
0,90 |
1,10 |
|
|||
|
Железобетонные с нена- |
1,00 |
|
1,00 |
|
1,30 |
|
0,95 |
0,95 |
1,25 |
|
0,90 |
|
0,90 |
1,20 |
|
|||
|
прягаемой арматурой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Из сборных железобе- 1,20 |
|
1,30 |
|
1,40 |
1,20 |
1,30 |
1,40 |
1,20 |
1,30 |
1,40 |
|
|||||||
|
тонных предварительно- |
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
напряженных плит |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетное число приложений нагрузкиUd определяют по формуле |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
И |
||||||||||
|
|
|
|
|
Ud |
Uei, |
|
|
|
|
|
|
|
(3.16) |
|
i 1
где Uei – эквивалентное число приложений нагрузки от опоры i-го воздушного судна, приведенное к приложению нагрузки от опоры расчетного воздушного судна.
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
mcd |
|
|
|
|||||
|
lgUi |
|
mci |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
12 |
|
|
|
|||||
m |
|
m |
|
|
, |
(3.17) |
|||
Uci 10 ci |
|
cd |
|
|
где n – число учитываемых типов воздушных судов; mci и mcd – центральные изгибающие моменты соответственно от нагрузок i-го и
47