книги из ГПНТБ / Сельскохозяйственные аэродромы

Наиболее распространенными покрытиями для сельскохозяйст­

венных аэродромов являются: дерновые, из грунтов оптимального

состава; грунтогравийные и грунтощебеночные, как обработанные вяжущими, так и необработанные; щебеночные; из грунтов, укреп­

ленных неорганическими вяжущими (цементом или известью) ; из грунтов, укрепленных органическими вяжущими (битумом, битум­ ной эмульсией, дегтем). Целесообразность применения асфальто­ бетонных и других капитальных типов покрытий в каждом кон­ кретном случае должна быть обоснована технико-экономическими расчетами.

§ 15. РАСЧЕТ НЕЖЕСТКИХ ПОКРЫТИЙ

Принятую конструкцию покрытия проверяют расчетом на

прочность. Толщины его конструктивных элементов должны быть такими, при которых деформация, вызываемая действием расчет­ ной нагрузки, не превышала предельно допустимой величины для данного типа покрытия.

Расчет конструкции аэродромных покрытий нежесткого типа, согласно CH 120-70 [47], производят по методу предельных состоя­ ний по деформациям на стадии условно прочного сопротивления покрытия нагрузке, когда в нем еще сохраняется значительная прочность, но возможно образование деформации сдвига и появ­ ление трещин.

Обычно считают, что грунтовое основание лимитирует проч­

ность всей конструкции, поэтому расчет и конструирование покры­ тия производят по периоду наименьшей прочности грунтового

основания. При этом необходимую прочность конструкции покры­ тия целесообразно увеличивать не за счет усиления верхних более дорогих слоев, а за счет укрепления грунтового основания и недо­ пущения снижения его прочности. Требования обеспечения кругло­

годичной эксплуатации аэродромов не дают права допускать рез­ кого ослабления прочности покрытия в отдельные короткие

периоды года. Годовое колебание прочности покрытия сглаживает­

ся за счет усиления наиболее изменчивых по прочности элементов конструкции — нижних слоев и грунтового основания, т. е. актив­ ное конструирование требует повышения жесткости покрытия в сравнительно короткие периоды ослабления прочности грунтово­ го основания [8].

Аэродромные покрытия рассчитывают как конструкции, ле­ жащие на упругом основании, на воздействие вертикальных самолетных нагрузок. За расчетную нагрузку для покрытий сель­ скохозяйственных аэродромов принимается вес, приходящийся на одно колесо самолета Ан-2 при полной его загрузке. Одноколесная

сельхозавиации в будущем в аэродром местных воздушных линий класса Е, то за расчетную нагрузку принимают нормативную од­

100

нагрузка на основную опору равна 1500 кгс, а давление в пневма­ тиках •— <7 = 4 кгс/см2.

C учетом перспективы увеличения взлетного веса вертолетов

для выполнения авиахимработ расчетную нагрузку на одно колесо можно принять равной Ppc4 = 2000 кгс.

Основные расчетные параметры и характеристики назначают в зависимости от величины нормативной нагрузки, а также кли­

матических, гидрогеологических и грунтовых условий района стро­ ительства и вида применяемых в конструкции покрытия мате­

риалов.

Нежесткие аэродромные покрытия рассчитывают исходя из обеспечения условия

где йэкв — эквивалентная толщина предварительно назначенной конструкции нежесткого покрытия; ЯОсн— требуемая толщина однослойного покрытия из ма­ териала основного слоя. За основной принимают слой, материал которого имеет среднее в данной конструкции значение модуля деформации.

Эквивалентную толщину принятой конструкции определяют по формуле ___

где /¡осн и Боен — толщина и модуль деформации материала основного слоя; hi и Ei-—толщина и модуль деформации материала і-го слоя; /ɪ— коэффициент,

Ei I

учитывающий влияние нижележащих слоев, При——' < 4 коэффициент ti прини- T-OCH

мают равным 1,0.

Так как нежесткие аэродромные покрытия конструируют исхо­ дя из условия, что модуль деформации каждого конструктивного

слоя не должен превышать значение модуля деформации нижеле­ жащего слоя более чем в 3 раза, формулу для определения haKB можно записать следующим образом:

Требуемую толщину однослойного покрытия из материала ос­

101

Рис. 4.1. Графики для определения ко­ эффициента а для материалов, обрабо­ танных:

Í — цементом; 2 — органическими вяжущими

где: а — коэффициент, характеризующий жесткость материала и определяемый по

вертолета, кгс/см2; α∏ — коэффициент пе­ рехода к деформациям, вызывающим на­ чало разрушения покрытия, определяе­ мый по графику (рис. 4.2) в зависимости от значения R; ⅛∏ — коэффициент, учи­ тывающий характер движения и прини­ маемый по CH 120-70 равным 1,5 — для магистральных РД и концевых участков ВПП и 1,3 — для остальных участков по­ крытий.

Конструкции покрытий сельскохозяйственных аэродромов рас­ считывают на малую расчетную нагрузку (самолет Ан-2) и, как правило, их устраивают облегченных типов. Поэтому для упро­ щения технологии производства работ конструкцию покрытия на

всех элементах аэродрома целесообразно принимать одинаковой

толщины. Таким образом, при проектировании искусственных по­ крытий на сельскохозяйственных аэродромах коэффициент kn

можно принять для всех участков покрытия одинаковым и рав­ ным 1,5.

Двухслойные нежесткие покрытия (рис. 4.3) рассчитывают в такой последовательности:

Рис. 4.2. График для определения коэффициента a1

102

предназначены для определения толщины однослойных нежестких покрытий и построены на основании расчетов, выполненных мето­ дом предельных деформаций на стадии условнопрочного сопротив­ ления нагрузки по формуле (3). При пользовании номограммами для определения толщины однослойного покрытия надо знать ве­

личины расчетной нагрузки, модулей деформаций материалов по­ крытия и подстилающего грунта.

Примеры расчета конструкций покрытий нежесткого типа

Пример № 1 расчета аналитическим способом. Определить толщину однослойного покрытия из грунтоцемента на аэродроме сельскохозяйст­

дельные периоды года, предполагается устройство грунтового основания в насы­ пи; местный грунт укрепляется цементом М-300 в количестве 12% от массы су­ хого грунта; перемешивание смеси — фрезами Д-530 на месте.

1.Расчетный модуль деформации грунтового основания по табл. 4.3 с учетом исходных данных принимаем fo=100 кгс/см2.

2.Коэффициент, учитывающий характер движения, ⅛∏ = 1,5.

давление в пневматике — 3,0 кгс/см2; эксплуатационное удельное давление на по­ крытие p=3,15 кгс/см2.

6. Радиус площади передачи нагрузки

У р

P = 0,565 у — =0,565

103

из цементогрунта под расчетную на­ грузку от самолета Ан-2

Рис. 4.5. Номограмма для определе­ ния толщины однослойного покрытия из цементогрунта под расчетную одноколесную нагрузку Pskb =5 тс

104

7. Определяем значения

где απ=l,59 (см. рис. 4.2).

105

9. Толщина однослойного покрытия из грунтоцемента по формуле (3) ; пола­

Принимаем H1 = 16,0 см.

Пример №2 расчета аналитическим способом. Определить толщину конструкции асфальтобетонного покрытия на щебеночном основании для аэродрома сельскохозяйственной авиации в Днепропетровской обл.

1300 кгс/см2.

1. Радиус площади передачи нагрузки

s"o'565 iA⅛--o'5β5 ∕τ≡-"i9'5c"∙

отсюда α∏ = l,46 (см. рис. 4.2).

2.Назначаем конструкцию покрытия: асфальтобетон толщиной 5 см; осно­ вание из щебня толщиной 14 см.

3.Эквивалентная толщина назначенной конструкции покрытия, принятая за основной слой из щебня

14 + 5

4. Требуемая толщина однослойного покрытия из материала основного слоя

делить толщину однослойного грунтоцементного покрытия для следующих исход­ ных данных: расчетная нагрузка — самолет Ан-2; модуль деформации грунтоце­ мента— £1 = 1500 кгс/см2 и подстилающего грунта — E0= 150 кгс/см2.

106

По номограмме (см. рис. 4.4) по оси абсцисс находим точку, соответствующую значению f0=125 кгс/см2, затем восстанавливаем из этой точки перпендикуляр до

искомое значение толщины грунтоцементного покрытия, т. е. //=17,1 см. Принимаем H=Xl см.

Пример №4 расчета графическим способом. Требуется опре­ делить толщину однослойного покрытия из черного щебня для следующих исход­ ных данных: расчетная нагрузка-—самолет Ан-2; модуль деформации покрытия — £і=2000 кгс/см2 и подстилающего грунта — £0=125 кгс/см2.

По номограмме (см. рис. 4.8) на оси абсцисс находим точку, соответствующую значению E0= 125 кгс/см2, затем восстанавливаем из этой точки перпендикуляр до пересечения с кривой значений модулей деформации материала покрытия Ei = = 2000 кгс/см2. Точку пересечения переносим на ось ординат и на ней находим искомое значение толщины покрытия из черного щебня //=10,8 см.

Принимаем //=11 см.

§ 16. ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЖЕСТКИХ И СБОРНО­ РАЗБОРНЫХ ПОКРЫТИЙ НА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ АЭРОДРОМАХ

В современном дорожном и аэродромном строительстве широко применяют покрытия жесткого типа, которые выполняют из более долговечных и дорогостоящих материалов, чем нежесткие покры­ тия из укрепленных грунтов и местных материалов. Разновидно­ сти [55] конструкции аэродромных покрытий жесткого типа: моно­ литные предварительно напряженные железобетонные, сборные из предварительно напряженных железобетонных плит, армобетон-

ные, бетонные и обычные железобетонные. Для устройства таких

плуатируемых тяжелыми самолетами с нагрузкой на колесо 8 тс и более. Применение возможно и на аэродромах сельхозавиации, особенно на совмещенных аэродромах, используемых одновремен­ но для местных воздушных линий и для выполнения авиационно­

химических работ. Для аэродромов сельхозавиации наиболее при­ емлемыми из числа жестких покрытий являются сборные и сборно-разборные покрытия.

Вопрос о целесообразности применения искусственных покры­ тий из индустриальных изделий на аэродромах сельхозавиации новый и дискуссионный. Новый потому, что нет практического опыта применения их на аэродромах сельхозавиации ни в СССР, ни за рубежом. Дискуссионный потому, что известные в настоящее время сборные и сборно-разборные конструкции, используемые в дорожном и аэродромном строительстве, как правило, нецелесо­ образны по экономическим причинам для применения на сельхозаэродромах. Однако поиск экономических и облегченных покрытий индустриального изготовления для аэродромов сельхозавиации за­ служивает серьезного внимания, так как в наибольшей степени отвечает специфическим условиям эксплуатации сельхозаэро-

дромов.

107

Сборно-разборные покрытия применяют в случае необходимо­ сти обеспечения работы на временных аэродромах в течение огра­

ниченного срока в периоды распутицы.

Выбор и разработка конструкций аэродромных покрытий с применением тех или иных высокопрочных жестких материалов должны обосновываться с учетом свойств применяемых материа­ лов, оптимальных конструктивных форм, присущих данному мате­ риалу, способов изготовления и монтажа сборных и сборно-раз­

борных изделий, различающихся между собой многообразием размеров, а также способов соединения сборных элементов в еди­ ное монолитное покрытие. Покрытия могут быть сооружены из крупноразмерных в плане прямоугольных плит размером 6,0×2,0 м и более, плит средних размеров длиной до 3 м, мелких плит массой

до 150 кг, из балочного настила, решетчатых щитов, рулонов и т. д. Для изготовления индустриальных покрытий сельскохозяйст­ венных аэродромов и вертодромов могут применяться самые раз­ нообразные материалы, в том числе обычный и высокопрочный цементобетон [31], высокопрочный керамзитобетон [35], силикатобе­ тон [34], стеклошлакобетон [31], древесина, сталь и дюралюминие­

вые сплавы, резиновые и полимерные материалы.

На основе материалов в ГПИиНИЙ ГА «Аэропроект» по

разработке экономичных и облегченных индустриальных конструк­ ций покрытий аэродромов сельхозавиации можно сделать следую­

щие предварительные рекомендации, требующие тео­

ретических и экспериментальных уточнений в ближайший период:

1.Конструкцию покрытия нужно разрабатывать в соответствии

сее функциональным назначением.

Поскольку на аэродроме сельхозавиации искусственные покры­ тия устраиваются на различных участках (на ВПП, РД, MC, за­

грузочных площадках и подъездных дорогах, то целесообразно,

чтобы на всех этих участках применялось одно и то же индустри­ альное изделие для покрытий. В качестве расчетной можно при­ нять нагрузку на колесо, равную 3,0 тс, что удовлетворяет экс­ плуатационной нагрузке от самолетов Ап-2 и автомобилей с нагрузкой на ось 6 тс.

Индустриальное изделие должно быть годным для постоянных и для временных аэродромов. Для постоянных аэродромов можно' рекомендовать сборные железобетонные плиты из числа освоенных в настоящее время промышленностью, а также облегченных, про­ шедших опытную проверку. Для временных сельхозаэродромов целесообразны покрытия сборно-разборные щитовые (например,

из антисептированных брусков в решетчатых настилах) или свер­ тываемо-развертываемые конструкции из рулонных материалов.

2. Способ укладки сборных плит покрытий на аэродромах сель­

хозавиации должен быть простым. Этому условию отвечает мон­

таж с применением автомобильных кранов грузоподъемностью до 5 т. Желательно, чтобы масса плиты была меньше максимальной

грузоподъемности крана в 2 раза. Это даст возможность работать автокрану с необходимой устойчивостью на обычном грунте.

108

3. Основания под искусственные покрытия на аэродромах сель­ хозавиации должны быть облегченными и, как правило, естествен­ ными для покрытий ВПП, РД, MC и других участков, выровнен­ ными по уклонам и уплотненными катками или другим способом до требуемой плотности. Для сборных покрытий постоянных аэро­

дромов основание надо подготавливать непосредственно перед укладкой плит. Для временных аэродромов планировочные работы

надо выполнять заранее, а уплотнение грунта катками-или про­

ходом автотранспортных машин — перед укладкой сборно-разбор­ ных элементов покрытия. В отдельных случаях (при неблагопри­ ятных гидрогеологических условиях участка) может оказаться целесообразным устройство оснований с применением лаг или свай.

4. Номенклатура материалов для изготовления сборных желе­ зобетонных покрытий сельхозаэродромов должна быть широкой. Одно и то же по размерам изделие (плита) должно изготовляться из обычного бетона, керамзитобетона, силикатобетона, легкого бе­ тона на основе термозита, стеклошлакобетона, пескобетона, пласт-

бетона и т. д. Армирование целесообразно предусмотреть сварны­ ми сетками и каркасами, а также высокопрочной сталью. Могут

оказаться целесообразными предварительно напряженные из­

делия.

5. Размеры элементов сборных покрытий должны быть укруп­

ненными и унифицированными. Они должны быть запроектирова­ ны с учетом существующей технологической оснастки заводов по производству сборного железобетона, а также отвечать требова­

томобильных кранов, применяемых на монтаже.

C учетом действующих в настоящее время модульных систем

в жилищном и промышленном строительстве можно рекомендовать

длина — 600, 480, 450, 360 и 300 см.

При большей ширине и длине изделий их транспортирование по­ требует специальных трейлеров и монтажных кранов большой гру­ зоподъемности, что для сельских условий неприемлемо по экономи­ ческим соображениям.

6. Форма поперечных и продольных сечений изделий (элемен­ тов) должна быть такой, чтобы можно было обеспечивать макси­ мальную жесткость и минимальный вес искусственного покрытия. Этому условию в наибольшей степени отвечают ребристые плиты.

Плиты сплошные тонкие, в том числе предварительно напряжен­ ные, толщиной 8 см и меньше не целесообразны для облегченных грунтовых оснований из-за малой жесткости; плиты сплошные толстые (12 см и более) не экономичны по расходу бетона; плиты

с пустотами более трудоемки при укладке их кранами, поскольку

требуют более тщательного выравнивания основания под всей

площадью плиты, чем ребристые плиты. Для балочных элементов

109