Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования «Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)»

А.Г. Малофеев, Г.М. Левашов, В.В. Сиротюк

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ

Учебное пособие

Омск • 2018

УДК 625.72:681.5 М19

Рецензенты: д-р техн. наук, проф. А.В. Смирнов (СибАДИ);

канд. техн. наук, доц. А.В. Грико (ООО «Омскдорпроект»)

Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качест-ве учебного пособия.

Малофеев, Анатолий Григорьевич. М19 Проектирование аэродромных покрытий [Электронный ресурс] : учебное пособие / А.Г. Малофеев, Г.М. Левашов, В.В. Сиротюк. – Омск : СибАДИ, 2018. – Режим доступа: http://bek.sibadi.org/fulltext/esd774.pdf, свободный после авторизации. – Загл. с экрана.

Изложены основные принципы проектирования аэродромных одежд жё-сткого и нежёсткого типов с учетом действующих нормативных документов. Приведены расчетные схемы и расчетные нагрузки для их проектирования. Да-ны рекомендации по выбору материалов для покрытий, прочностные и упругие характеристики контруктивных слоев покрытий, естественных и искусственных оснований при новом строительстве. Изложена методика расчета конструкций жёстких и нежёстких одежд по критериям прочности и морозоустойчивости.

Имеет интерактивное оглавление в виде закладок. Рекомендовано обучающимся всех форм обучения направления подготов-

ки бакалавров и магистров «Строительство» дорожных профилей и программ, специальности «Строительство уникальных зданий», изучающих проектирова-ние зданий и сооружений.

Может быть полезно для работников проектных и строительных органи-заций и аспирантам строительного направления.

Работа подготовлена на кафедре «Проектирование дорог».

Текстовое (символьное) издание (2,7 МБ) Системные требования: Intel, 3,4 GHz; 150 Мб; Windows XP/Vista/7;

DVD-ROM; 1 Гб свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов: Adobe Acrobat Reader: Foxit Reader

Редактор И.Г. Кузнецова Техническая подготовка Н.В. Кенжалинова

Издание первое. Дата подписания к использованию 16.11.2018 Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира,5

РИО ИПК СибАДИ. 644080, г.Омск, ул. 2-я Поселковая, 1

ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2018

Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от информа-ции, причиняющей вред их здоровью и развитию» данная про-дукция маркировке не подлежит

СибАДИ

Введение

Аэродромные покрытия предназначены для восприятия нагру-зок от воздушных судов и природных факторов. Аэродромные покры-тия должны обеспечивать безопасность стоянки, руления, взлета и посадки воздушных судов. Одними из существенных качеств аэро-дромных покрытий, определяющих степень такой безопасности, яв-ляются их прочность, устойчивость и долговечность, особенно в сложных гидрогеологических условиях.

Аэродромные покрытия рассчитывают на долговременную службу. В результате воздействия климатических факторов и нагруз-ки от воздушных судов происходит накопления дефектов в основани-ях и покрытиях, снижается их прочность. При увеличении интенсив-ности полетов и появлении новых воздушных судов приходится ре-монтировать покрытия, повышать их несущую способность и пере-страивать отдельные участки [4].

За последние годы наши представления о конструкциях аэро-дромных покрытий, методах их расчета, ремонта и восстановления значительно расширились. Однако некоторые исследования и дости-жения в этой области остались по ряду причин неизвестными широ-кой научной и инженерной общественности, в том числе многим из тех, кто занимается проектированием и эксплуатацией аэродро-мов[14].

В связи с реконструкцией и ремонтом аэродромных покрытий в последние годы разработаны и освоены новые материалы и техноло-гии, обеспечивающие восстановление и увеличение несущей способ-ности аэродромных покрытий посредством создания слоев усиления, а также продление срока их службы.

При проектировании покрытий большое значение придается выбору рациональных конструкций, применению материалов хоро-шего качества и обеспечению устойчивости грунтового основания.

К аэродромным покрытиям предъявляются основные требования: прочность и долговечность; ровность, износостойкость и шероховатость поверхности,

создающие хорошее сцепление колес с покрытием; беспыльность; устойчивость при воздействии эксплуатационных и клима-

тических факторов;

3

СибАДИ

возможность использования местных строительных материа-лов при небольшой дальности их перевозки;

возможность механизированного выполнения всех процессовстроительства, ремонта и круглогодичного содержания;

малые расходы на ремонт и содержание.В последние годы возрастает количество воздушных судов вы-

сокой вместимости пассажиров, увеличивается их грузоподъемность, возрастают нагрузки на опоры самолетов. Это приводит к необходи-мости проектировать аэродромные покрытия на повышенные нагруз-ки, обеспечивать их высокую надежность и долговечность.

При проектировании аэродромных покрытий регламентируется минимальное возвышение поверхности покрытий над уровнем под-земных вод, чтобы исключить дополнительное увлажнение грунта основания в пределах рабочего слоя за счет капиллярного поднятия грунтовых вод [4]. Поэтому процесс проектирования аэродромных покрытий требует тщательного анализа водно-теплового режима и применения методов его регулирования.

Очень важной задачей при этом является конструирование аэро-дромной одежды. В настоящее время пока не предложены методы оценки конструктивных свойств. Имеются общие рекомендации по назначению конструктивных слоев и требований к материалам этих слоев. Проверка несущей способности аэродромной конструкции – задача чисто вычислительная, имеющая проверочный смысл.

Главные свойства аэродромной конструкции закладываются при конструировании покрытий. Вопросы разработки рациональных кон-струкций требуют дальнейших исследований с учетом распределяю-щих свойств материалов слоев и характера воздействий нагрузок как от воздушных судов, так и от климатических факторов – нагревания и охлаждения, высушивания и увлажнения, промерзания и оттаивания.

Требуется прогнозировать изменения несущей способности раз-личных конструкций покрытий как жесткого, так и нежесткого типов и обеспечивать своевременное повышение несущей способности. В нашей стране должныбыть хорошие отечественные воздушные суда и прочные и долговечные аэродромные покрытия, обеспечивающие безопасность воздушных сообщений для страны с территорией пло-щадью свыше 17 млн км2. Необходимо развивать промышленность в восточных и северных регионах, а без авиации этого сделать не уда-стся.

4

СибАДИ

1. РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ

1.1. Термины и определения

Аэродро́ м (от греч. αér – воздух и drómos – бег, место для бега) – земельный или водный участок с воздушным пространством, сооружениями и оборудованием, обеспечивающими взлёт, посад-ку, руление, размещение и обслуживание самолётов, вертолётов и планёров.

Аэродром состоит из лётного поля и комплекса управления воз-душным движением, оборудован одной или несколькими взлётно-посадочными полосами.

В соответствии с руководящими документами Международной организации гражданской авиации (ИКАО) классификация аэродро-мов осуществляется по кодовому обозначению (табл. 1.1) [13].

Кодовое обозначение состоит из двух элементов. Элемент 1 является номером, основанным на длине лётной по-

лосы, а элемент 2 является буквой, соответствующей размаху крыла самолёта и расстоянию между внешними колесами основного шасси в соответствии с табл. 1.1.

Таблица 1.1 Кодовое обозначение аэродромов

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 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

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 соот-ветствует по классификации аэродрому 4С.

Классификация аэродромов в России в последнее время произ-водится по техническим показателям взлетно-посадочных (ВП) полос.

5

СибАДИ

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.

По взлётной массе принимаемых самолётов: вне класса (без ограничения массы) – Ан-124, Ан-225,

А380 и 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 и т. п. 4-го класса (до 10 т) – Ан-2, Ан-3Т, Ан-28, Ан-38, Л-410,

М-101Т и т. п. У аэродромов вне класса длина ВПП составляет обычно 3500 –

4000 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 аэро-

дромам местных воздушных линий (МВЛ). Таким образом, 1-й класс примерно соответствует классу А,

2-й класс – Б, 3-й класс – В и Г, 4-й класс – Д. К классу Е относятся полевые и временные аэродромы, поса-

дочные площадки. Начиная с 1992 г. аэродромная сеть России сократилась на 918

аэродромов: по состоянию на 2008 г. в государственном реестре всего 383 аэродрома. Подавляющее число действующих аэропортов (кроме крупнейших) убыточны. Около 70% взлетно-посадочных полос с ис-кусственными покрытиями были построены более 20 – 30 лет назад, большинство из них нуждается в реконструкции.

В настоящем учебном пособии использованы следующие тер-мины с соответствующими определениями [4]:

Летное поле аэродрома – часть аэродрома, на которой располо-жены одна или несколько летных полос, рулежные дорожки, перро-ны, места стоянок воздушных судов и площадки специального назна-чения.

6

СибАДИ

Летная полоса (ЛП) – часть летного поля аэродрома, включаю-щая взлетно-посадочную полосу и примыкающие к ней спланирован-ные и в отдельных случаях уплотненные, а также укрепленные грун-товые участки, предназначенные для уменьшения риска повреждения воздушных судов, выкатившихся за пределы взлетно-посадочной по-лосы.

Спланированная часть ЛП – часть ЛП, расположенная по обе стороны от оси ВПП, спланированная и подготовленная таким обра-зом, чтобы свести к минимуму риск повреждения ВС при приземле-нии с недолетом или выкатывании за пределы ВПП.

Взлетно-посадочная полоса (ВПП) – часть ЛП, специально под-готовленная и оборудованная для взлета и посадки воздушных судов. ВПП может иметь искусственное покрытие (ИВПП) или грунтовое (ГВПП).

Рулежная дорожка (РД) – часть летного поля аэродрома, спе-циально подготовленная для руления и буксировки воздушных судов. РД могут быть магистральные (МРД), соединительные, вспомога-тельные.

Перрон – часть летного поля аэродрома, предназначенная для размещения воздушных судов в целях посадки и высадки пассажиров, погрузки и выгрузки багажа, почты и грузов, а также других видов обслуживания.

Место стоянки воздушного судна (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, аэродром-ные покрытия, водоотводные и дренажные системы, а также специ-альные площадки и конструкции.

Грунтовые основания – спланированные и уплотненные мест-ные или привозные грунты, предназначенные для восприятия нагру-зок, распределенных через конструкцию аэродромного покрытия.

Аэродромные покрытия – конструкции, воспринимающие на-грузки и воздействия от воздушных судов, эксплуатационных и при-родных факторов, которые включают:

верхние слои (слой), именуемые в дальнейшем «покрытие»,непосредственно воспринимающие нагрузки от колес воздушных су-дов, воздействия природных факторов (переменного температурно-влажностного режима, многократного замораживания и оттаивания,

7

СибАДИ

влияния солнечной радиации, ветровой эрозии), тепловые и механи-ческие воздействия газовоздушных струй авиационных двигателей и механизмов, предназначенных для эксплуатации аэродрома, а также воздействие антигололедных химических средств;

нижние слои (слой), именуемые в дальнейшем «искусствен-ное основание», обеспечивающие совместно с покрытием передачу нагрузок на грунтовое основание, которые помимо несущей функции могут выполнять также дренирующие, противозаиливающие, термо-изолирующие, противопучинные, гидроизолирующие и другие функ-ции.

Водоотводные и дренажные системы – система сооружений, предназначенных для отвода воды с поверхности покрытий и пони-жения уровня подземных вод с целью обеспечения необходимой ус-тойчивости грунтового основания и слоев аэродромного покрытия при восприятии нагрузок в расчетный период наибольшего увлажне-ния грунтов, а также исключения аквапланирования колес самолетов при движении по ИВПП.

1.2. Типы аэродромных покрытий

Аэродромные покрытия по характеру сопротивления, действию нагрузок от воздушных судов подразделяются на жесткие и нежест-кие [4].

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, а давление плиты на грунт мало.

Нежёсткие покрытия воспринимают растягивающие напряже-ния в меньшей мере. Сопротивление нагрузкам обусловливается со-противлением подстилающего грунта сжатию и боковому выжима-нию. Прогибы нежестких покрытий под нагрузкой значительно пре-вышают 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 искус-ственные покрытия разделяются на капитальные и облегченные.

8

СибАДИ

Капитальные типы покрытий применяют на аэродромах, пред-назначенных 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.

Облегченные покрытия применяют на аэродромах, предназна-ченных для эксплуатации средних ВС. К облегченным относятся по-крытия из прочных щебеночных материалов подобранного состава, обработанных органическими вяжущими материалами, покрытия из щебеночных и гравийных материалов с обработкой вяжущими мате-риалами, а также покрытия из грунтов и местных малопрочных мине-ральных материалов, обработанных органическими и неорга-ническими вяжущими.

Капитальные покрытия можно устраивать во всех дорожно-климатических зонах на участках с гидрогеологическими условиями 1-го и 2-го типов по классификации гидрогеологических условий.

Капитальные 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:

покрытия, которое может быть многослойным; искусственного основания; грунтового основания.Жёсткое покрытие может быть: – бетонным, не имеющим армирования;– армобетонным, армированным в одном уровне в продольном

и в поперечном направлениях ненапрягаемой арматурой (металличе-ской сеткой, предназначенной для восприятия температурных напря-жений);

– железобетонным, армированным в одном или двух уровнях впродольном и поперечном направлениях ненапрягаемой арматурой с целью восприятия этой арматурой растягивавших напряжений, воз-никающих при изгибе покрытия под действием эксплуатационной на-грузки, в котором необходимую площадь сечения арматуры опреде-ляют расчетом на прочность и ширину раскрытия трещин;

9

СибАДИ

– предварительно напряженным железобетонным сборным илимонолитным, в котором заранее создаются напряжения сжатия с це-лью увеличения величины растягивающих напряжений, восприни-маемых бетоном до образования трещин;

– асфальтобетонным на цементобетонном основании.Нёжёсткое покрытие может быть: из асфальтобетона; из прочных каменных материалов подобранного состава, об-

работанных органическими вяжущими; из щебеночных и гравийных материалов, грунтов и местных

материалов, обработанных неорганическими или органическими вя-жущими;

из сборных металлических, пластмассовых или резиновыхэлементов.

Аэродромные покрытия должны отвечать требованиям: - безопасности и регулярности выполнения взлетно-посадочных

операций воздушных судов; - прочности, надежности и долговечности конструкции в целом

и составных ее элементов (обеспечиваются расчетом прочности и вы-полнением требований к строительным материалам);

- ровности и шероховатости поверхности; - охраны окружающей среды. По степени капитальности покрытия разделяются на: капитальные (жесткие и асфальтобетонные); облегченные (нежесткие, кроме асфальтобетонных).Искусственные основания аэродромных покрытий могут состо-

ять 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 промерзания-

оттаивания грунтового основания; гидроизолирующие, предотвращающие проникание поверх-

ностных вод в грунт или воздействие засоленных грунтов на материа-лы вышележащих слоев покрытия;

капилляропрерывающие, предотвращающие прониканиегрунтовых вод в вышележащие слои;

10

СибАДИ

противозаиливающие, предотвращающие проникание частицпереувлажненного глинистого или пылеватого грунта в слои крупно-пористых материалов.

1.3. Расчетные нагрузки

Проектирование аэродромных покрытий состоит из двух основ-ных операций:

- конструирования, то есть выбора материалов различных слоев покрытия, установления количества слоев и их размещения по тол-щине конструкции, для жёстких монолитных покрытий – назначения размеров плит покрытия в плане, вида соединения соседних плит друг с другом и т.п.;

- расчета, то есть определения необходимой толщины всех сло-ев покрытия, а для армированных покрытий и определения площади сечения арматуры.

Все покрытия проектируются, как правило, на воздействие нор-мативной нагрузки (табл. 1.2) [4].

Таблица 1.2 Нормативные нагрузки

Категория нормативной

нагрузки

Нормативная нагрузка Fn на основную (услов-ную) 4-колесную опору

самолета, кН

Внутреннее давле-ние воздуха в

пневматиках колес ра, МПа

Основная опора

В/к 850 1,0 Четырехколесная I 700 1,0 II 550 1,0 III 400 1,0 IV 300 1,0 V 80 0,6 Одноколесная VI 50 0,4 Примечания: 1. Расстояния между пневматиками четырехколесной опоры

приняты равными 0,7 м между смежными колесами и 1,3 м между рядами колес. 2. Нормативные нагрузки III и IV категорий допускается заменять нагруз-

ками на одноколесную основную опору и принимать соответственно 170 и 120 кН, а давление в пневматиках колес для нормативных нагрузок V и VI категорий – равным 0,8 МПа.

11

СибАДИ

По степени воздействия нагрузок покрытия аэродромов подраз-деляют на группы участков в соответствии с рис. 1.1 [18].

Рис. 1.1. Схемы деления покрытий аэродрома на группы участков: а – для аэродромов, на которых руление воздушных судов осуществляется по магистральной РД; б – для аэродромов,

на которых руление осуществляется по ИВПП

Группы участков: А – магистральные РД; магистральные пути руления на МС и перронах; концевые участки ИВПП; средняя по ши-рине часть ИВПП, по которой осуществляется систематическое руле-ние воздушных судов; Б – участки ИВПП, запроектированной по схе-ме 1, примыкающие к концевым ее участкам; краевые по ширине уча-стки в средней части ИВПП, запроектированной по схеме 2; вспомо-гательные и соединительные РД, МС, перроны, кроме магистральных путей руления, и другие аналогичные площадки для стоянки воздуш-ных судов; В – средняя часть ИВПП (LВПП/2), запроектированной по схеме 1; Г – краевые по ширине участки в средней части ИВПП (ВВПП/4), запроектированной по схеме 1, за исключением примыкаю-щих к соединительным РД; укрепляемые участки, примыкающие к торцам ИВПП, отмостки.

При расчете прочности покрытий воздействие нагрузок от раз-личных типов воздушных судов следует приводить к эквивалентному воздействию расчетной нагрузки.

12

СибАДИ

В качестве расчетной нагрузки должно приниматься воздушное судно (категория нормативной нагрузки), оказывающее максимальное силовое воздействие на покрытие.

Проектный срок службы капитальных покрытий, обеспечиваю-щих эксплуатацию воздушных судов с заданной интенсивностью, должен быть не менее 20 лет для жёстких покрытий и 10 лет для не-жёстких покрытий и жёстких, усиленных асфальтобетоном. Покрытия облегченного типа должны проектироваться на срок службы не менее 5 лет.

Покрытия аэродромов, включая слои искусственных оснований, рассчитывают по методу предельных состояний на многократное воз-действие вертикальных нагрузок от воздушных судов как многослой-ные конструкции, лежащие на упругом основании.

Асфальтобетонные покрытия, кроме того, следует рассчитывают на восприятие аэродинамических нагрузок от газовоздушных струй авиадвигателей, если скорость струи в зоне контакта с покрытием равна или более 100 м/с.

Покрытия на обочинах ИВПП, РД, МС, перронов, укрепляемых участках, примыкающих к торцам ИВПП, и покрытия концевых по-лос торможения следует предусматривать устойчивыми к воздейст-вию газовоздушных струй от авиадвигателей, а также возможных на-грузок от транспортных и эксплуатационных средств.

В соответствии с заданием на проектирование может быть про-изведен расчет аэродромных покрытий на воздействие нагрузок от самолета конкретного типа.

Для обеспечения проектного срока службы дефекты, возникаю-щие во время эксплуатации (трещины, сколы, шелушение бетона и т.п.), должны устраняться по мере их появления методами текущего ремонта. Поврежденная герметизирующая конструкция в деформаци-онных швах должна восстанавливаться. Также необходимо оценивать работоспособность деформационных швов. При неудовлетворитель-ной оценке следует предусматривать устройство дополнительных компенсационных швов.

Через каждые 5 лет следует определять фактические значения критериев пригодности аэродромных покрытий: прочности, ровности, шероховатости в соответствии с нормативными документами.

Технические решения проектов новых или реконструкции суще-ствующих покрытий аэродромов должны приниматься на основе технико-экономических показателей вариантов конструкции [6].

13

СибАДИ

Выбранный вариант должен обеспечивать: прочность, устойчивость, ровность и шероховатость покрытия; безопасность и регулярность работы авиации;нормативную долговечность покрытий;прочность и устойчивость грунтового и искусственного осно-

ваний; экономное расходование металла и вяжущих материалов в кон-

струкции покрытия; широкое применение местных строительных материалов; возможность дальнейшего расширения и усиления покрытий;минимальный срок строительства покрытий при максимальной

индустриальности и механизации строительных работ; ремонтопригодность конструкции покрытия.При сравнении вариантов должны быть учтены: – класс, назначение и условия эксплуатации аэродрома;– предполагаемая интенсивность работы авиации;– устойчивость покрытий на воздействия колесной нагрузки и

газовых струй от двигателей самолетов; – климатические, инженерно-геологические, гидрогеологиче-

ские и другие условия района строительства. Грунтовое основание – это спрофилированный и уплотненный

до нормативного значения грунт, на котором располагаются вышеле-жащие конструктивные слои покрытия.

Грунтовые основания должны обеспечивать несущую способ-ность аэродромного покрытия независимо от погодных условий и времени года. Проектировать грунтовые основания следует с учетом:

состава и свойств грунтов; типов местности по гидрогеологическим условиям;деления территории на дорожно-климатические зоны; сейсмического воздействия при повышенном уровне ответст-

венности согласно техническому регламенту о безопасности зданий и сооружений;

нагрузки от воздушного судна, оказывающего максимальноесиловое воздействие на покрытие, или категории нормативной на-грузки;

опыта строительства и эксплуатации аэродромов, располо-женных в аналогичных инженерно-геологических, гидрогеологиче-ских и климатических условиях.

14

СибАДИ

1.4. Расчетная схема аэродромного покрытия

Проектирование любого сооружения начинается с составления расчетной схемы. В расчетной схеме следует отражать характеристи-ки элемента, свойств материалов, условия нагружения. Как отмечал академик А.Н. Крылов, какими бы математическими ухищрениями мы не пользовались, невозможно превысить точность, заложенную в теоретических предпосылках. Поэтому рассмотрение условий работы дорожных одежд под воздействием транспортных нагрузок начнем с рассмотрения расчетной схемы.

Аэродромное покрытие имеют большие размеры по длине и значительные в поперечном отношении; можно признать, что одежда представляет конструкцию в плане ограниченных или неограничен-ных размеров, лежащую на основании. Поскольку верхние слои аэро-дромных покрытий капитального и облегченного типов устроены из материалов, способных воспринимать сжимающие, растягивающие и изгибающие нагрузки, то этот слой можно считать плитой [10].

Плита может быть как однослойной, так и многослойной и ле-жит на слоистом упругом основании. Параметры плиты можно харак-теризовать: толщиной hп, модулем упругости Еп, коэффициентом Пу-ассона μп и плотностью материала плиты γп.

В качестве расчетной схемы нагружения конструкции колесом принимается гибкий круговой штамп диаметром D, передающий рав-номерно распределенную нагрузку величиной p.

Упругое основание может дополнительно включать слои специ-ального назначения (теплоизолирующие, гидроизолирующие, дрени-рующие и др.). Характеристиками грунтового основания могут быть: коэффициент постели Кs или модуль упругости Ео, коэффициент Пу-ассона μо и плотность грунта γо.

Расчетные характеристики грунтов (коэффициент постели Ks для жестких покрытий и модуль упругости E для нежестких покры-тий) надлежит устанавливать для однородных грунтов.

Расчетная схема нежесткого покрытия представляет слоистое упругое полупространство [16]. Нагрузка приложена в центре по оси симметрии (рис. 1.2).

15

СибАДИ

D p

h4, E4, µ4, γ4

h3, E3, µ3, γ3

h2, E2, µ2, γ2

h1, E1, µ1, γ1

h0, Кs E0, µ0, γ0

Рис. 1.2. Расчетная схема аэродромных покрытий

Капитальные покрытия представляет монолитный слой из це-ментобетона или асфальтобетона, который работает на изгиб и явля-ется плитой. При изучении работы аэродромных покрытий под на-грузкой важно знать, к какой категории плит они относится по пока-зателю гибкости s [10]:

3

3

1

03hl

EEs , (1.1)

где Е0 и Е1 – соответственно модуль упругости основания и модуль упругости плиты; l – полудлина плиты (расстояние между темпера-турными швами); h – толщина плиты.

Для существующих конструкций жёстких покрытий аэродро-мов Е1 = 30 000 МПа; Е0 = 100 МПа; l = 5,0 м; h =0,3 м.

463,0

500030

1003 3

3s .

Для существующих конструкций нежёстких покрытий Е1 = 6 000 МПа; Е0 = 100 МПа; l = 5,0 м; h =0,3 м.

2313,0

50006

1003 3

3s .

16

СибАДИ

При s < 0,5 плита считается абсолютно жёсткой. При 0,5 < s < 10 плита имеет конечную жёсткость. При s > 10 считают, что плита имеет неограниченные размеры

либо является абсолютно гибкой. Применительно для проектирования аэродромных покрытий

можно считать, что они имеют большие размеры в плане по сравне-нию с толщиной и их можно считать плитой неограниченных разме-ров.

Напряжения растяжения при изгибе плиты определяют при ус-ловии, что плита при изгибе может свободно перемещаться по осно-ванию. Это условие идет в запас прочности плиты при изгибе и тре-ние плиты по основанию снижает растягивающие напряжения в ниж-ней зоне плиты.

Поскольку основная опора существующих воздушных судов имеет 4 колеса, при расчете изгибающего момента учитывают нагруз-ку от всех колес, которые создают положительный изгибающий мо-мент. Отрицательные изгибающие моменты создаваемые колесами ВС, не учитываются.

1.5. Исходные данные для проектирования

Для проектирования покрытий необходимо иметь данные по работе [8]:

воздушным судам, взлетно-посадочные операции которыхпредполагается осуществлять с проектируемого покрытия;

местным условиям района строительства (климатическим,инженерно-геологическим, гидрогеологическим);

характеристикам местных и привозных материалов, исполь-зуемых для устройства покрытия.

В задании на проектирование должна быть указана величина нормативной нагрузки, а при расчете на воздействие конкретного ти-па самолетов должны быть заданы:

стояночная нагрузка на основную опору при максимальной инормальной взлетной массе или расчетной взлетной массе, если она лимитируется;

повторяемость различных взлетных масс для самолетов, ко-торые могут работать с взлетными массами, отличающимися от мак-симальной и нормальной;

распределение нагрузок между колесами опор;

17

СибАДИ

геометрические характеристики основной опоры с расстояни-ем между центрами отпечатков шин;

давление в шинах; расчетное число движений самолетов по покрытию до капи-

тального ремонта (при отсутствии данных по сроку службы он при-нимается равным 20 годам для жестких покрытий и 10 годам для не-жестких) и число движений в сутки.

По условиям месторасположения покрытий в результате изы-сканий должны быть установлены [3]:

– вид грунта (грунтов) естественного основания поГОСТ 25100–2013 с указанием гранулометрического состава и значе-ний влажности в естественном состоянии w, а для глинистых грунтов на границе текучести wL и раскатывания wp ;

– коэффициент пористости грунта при естественном залегании e;– коэффициент пористости грунта после стандартного уплотне-

ния до максимальной плотности emax ; – уровень грунтовых вод или верховодки в предморозный период;– плотность скелета грунта ρd .При проектировании аэродромных покрытий в зоне вечной

мерзлоты в материалах по инженерно-геокриологическим изыскани-ям должны быть:

инженерно-геокриологические условия участка (распростра-нение и залегание вечномерзлых грунтов, их состав, сложение, строе-ние и температурный режим, толщина слоя сезонного оттаивания и промерзания, сведения о мерзлотных процессах, о климатических ус-ловиях района строительства, сведения о гидрогеологических услови-ях и заболоченности участка, сведения о мохорастительном слое, снежном покрове);

результаты полевых и лабораторных исследований и испыта-ний грунтов, включая определения характеристик мерзлых грунтов (суммарная влажность и суммарная льдистость, криогенная текстура, степень заполнения объема пор льдом и незамерзшей водой, объем-ный вес скелета мерзлого грунта, характеристики оттаивающих грун-тов, характеристики грунтов для расчета на действие сил морозного пучения, теплофизические характеристики грунтов: температура на-чала замерзания воды в порах, коэффициент теплопроводности и объ-емная теплоемкость в мерзлом и талом состояниях, засоленность грунта, характеристики агрессивности грунтовых вод).

18

СибАДИ

По характеристикам местных материалов, предназначенных к использованию для устройства покрытия, изысканиями должны быть установлены:

гранулометрический состав песка, песчано-гравийных и пес-чано-щебеночных смесей;

коэффициент фильтрации песка, песчано-гравийных и песча-но-щебеночных смесей;

содержание в песке, ПГС и ПЩС легкорастворимых солей; предел прочности при сжатии исходного скального грунта,

предназначенного для приготовления щебня; морозостойкость гравия и щебня; марка щебня, щебня из гравия и гравия по дробимости и исти-

раемости. При проектировании слоев усиления инженерными изыскания-

ми должны быть установлены: – толщина и тип существующего покрытия;– категория разрушения существующих жёстких покрытий;– марка бетона и процент армирования монолитных железобе-

тонных покрытий или тип плит сборного покрытия; – тип основания, его толщина и характеристика материалов.

1.6. Проектирование грунтовых оснований

Грунтовые основания аэродромных покрытий проектируют ис-ходя из обеспечения долговременной устойчивости конструкций ис-кусственных покрытий с учетом климатических, гидрогеологических, мерзлотных, грунтовых условий участка строительства.

Климатические условия характеризуются температурой воздуха и ее колебаниями в течение года, атмосферными осадками, их коли-чеством и распределением в течение года, продолжительностью сезо-нов года, скоростью ветра и уровнем солнечной радиации. В соответ-ствии с этими факторами территория России разбита на дорожно-климатические зоны [4].

Дорожно-климатические зоны включают в себя следующие гео-графические зоны:

I – тундры, лесотундры и северо-восточную часть лесной зоны с распространением вечномерзлых грунтов;

II – леса с избыточным увлажнением грунтов;

19

СибАДИ

III – лесостепную со значительным увлажнением грунтов в от-дельные годы;

IV – степную с недостаточным увлажнением грунтов; V – пустынную и пустынно-степную с засушливым климатом и

распространением засоленных грунтов. Дорожно-климатическую зону района проектирования устанав-

ливаю по СП 121.13330.2012 «Аэродромы». Гидрогеологические условия характеризуются уровнем грунто-

вых вод, в том числе верховодки, к моменту начала промерзания грунтов и высотой капиллярного поднятия воды в грунте. Тип гидро-геологических условий может быть определен по табл. 1.3.

Таблица 1.3 Гидрогеологические типы местностей

Тип местности Глубина горизонта грунтовых вод к началу промерзания грунта

1

Больше глубины промерзания на: 2,0 м – в глинах и суглинках пылеватых 1,5 м – в суглинках песчанистых и супесях пылеватых 1,0 м – в супесях песчанистых и песках

2 Больше глубины промерзания, но меньше, чем для 1-го типа 3 Меньше глубины промерзания

Примечания: 1. Положение уровня грунтовых вод и глубины промерзания должно определяться с учетом прогноза изменений, возникающих в результате проведения работ по сооружению аэродромных покрытий (вертикальная плани-ровка, водоотвод, дренаж, наличие искусственных оснований и самого покры-тия).

2. Глубина промерзания определяется расчетом для открытой оголеннойместности по климатическим данным и исчисляется от верха проектируемых по-крытий.

3. Глубина горизонта грунтовых вод к началу промерзания грунта исчис-ляется от верха проектируемого покрытия до уровня грунтовых вод, установ-ленного изысканиями, а при наличии дренажа или других водопонижающих устройств до верха депрессионной кривой.

При этом необходимо учитывать изменение параметров гидро-геологических условий в результате проведения строительных работ по сооружению аэродромных покрытий (вертикальная планировка,

20

СибАДИ

устройство покрытий, водоотвод, дренаж, устройство капилляропре-рывающих слоев основания).

К сложным относят участки, имеющие пучинистые, просадоч-ные, набухающие, засоленные, заторфованные, слабые глинистые и вечномерзлые грунты.

При строительстве покрытий на участках с 1-м и 2-м типом ме-стности по увлажнению предусматриваются мероприятия по обеспе-чению отвода поверхностных вод, стекающих на соседние с покры-тиями грунтовые участки летного поля. Устраивают нагорные канав, грунтовые лотки, поглощающие колодцы водоотводной системы и водоотводящие канавы. При 2-м типе местности по увлажнению уст-раивают дренирующие слои основания, если грунты основания суг-линки, глины или пылеватая супесь.

Минимальная толщина дренирующего слоя основания приведе-на в табл. 1.4.

Таблица 1.4 Минимальная толщина дренирующего слоя, см

Грунт основания Дорожно-климатические зоны

I II III IV

Глина, суглинок 35 30 35

20 25 15

Суглинок и супесь пылеватые 50 40 50

30 25

15 20

Примечания: 1. Толщину слоя, указанную перед чертой, следует прини-мать для районов, расположенных в южной части дорожно-климатической зоны, за чертой – в северной части.

2. Толщина дренирующего слоя в конструкции покрытия на пучинистыхгрунтах должна уточняться расчетом на морозное пучение (гл. 4).

3. Для снижения толщины дренирующего слоя допускается использоватьдренирующие геосинтетические прослойки. Толщина дренирующего слоя при этом должна уточняться расчетом.

На участках с 3-м типом гидрогеологических условий следует предусмотреть соответствующие инженерные мероприятия (осуше-ние, понижение уровня грунтовых вод, возведение насыпей и др.) с целью приведения гидрогеологических условий ко 2-му типу.

Грунтовые условия участка строительства характеризуются ви-дом грунтов, коэффициентом постели, модулем упругости (табл. 1.5) [8, 9].

21

СибАДИ

Таблица 1.5 Расчетные характеристики грунтов

Грунт естест-венного осно-вания

Тип гидро- геологиче-ских усло-

вий

Расчетный коэффициент по-стели Кs, МН/м3, для дорож-

но-климатических зон

Модуль упругости Е0 , МПа, для дорожно-климатических зон

I II III IV V I II III IV V Песок гравели-стый крупный - 160 160 160 170 180 130 130 130 130 130

Песок средней крупности

1 120 130 140 150 160 100 120 120 120 120 2 110 120 130 140 150 100 120 120 120 120

Песок мелкий 1 70 80 80 90 100 60 100 100 100 100 2 60 70 70 80 90 60 100 100 100 100 3 50 60 60 70 80 60 100 100 100 100

Песок пылева-тый

1 40 60 80 100 110 30 50 50 50 50 2 30 50 60 70 80 30 50 50 50 50 3 20 40 50 60 70 30 50 50 50 50

Супесь 1 40 60 80 100 110 30 39 42 45 45 2 30 50 60 70 80 30 37 39 42 45 3 20 40 50 60 70 30 35 39 42 42

Глина, сугли-нок песчани-стые

1 40 50 70 80 90 20 28 34 42 60 2 30 40 50 60 80 20 24 28 34 42 3 20 30 40 50 70 20 21 28 34 34

Супесь и суг-линок пылева-тые

1 30 40 50 70 80 18 24 28 34 42 2 20 30 40 50 60 18 21 24 28 34 3 10 30 30 40 50 18 20 24 28 34

Примечания: 1. Значения коэффициентов постели и модулей упругости грунтов для гидрогеологических условий 3-го типа указаны с учетом приведения их ко 2-му типу путем осушения, понижения уровня подземных вод и других инженерных мероприятий.

2. Приведенные значения коэффициентов постели и модулей упругостигрунтов соответствуют естественной плотности их сложения при коэффициенте пористости е, равном 0,5 –0,8; при е >0,8 значения коэффициентов следует по-нижать на 35 %.

3. Значения коэффициентов постели и модулей упругости грунтов (за ис-ключением песчаных) для районов, расположенных восточнее линии, проходя-щей по Волге и Северной Двине, следует повышать на 20%.

22

СибАДИ

Глубина сжимаемой толщины грунтового основания, в пределах которой учитываются состав и свойства грунтов, принимается по табл. 1.6 в зависимости от категории нормативной нагрузки и по табл. 1.7 в зависимости от нагрузки на одно колесо основной опоры конкретного воздушного судна, а для вечномерзлых грунтов ограни-чивается расчетной глубиной сезонного оттаивания.

Таблица 1.6 Глубина сжимаемой толщи грунтового основания в зависимости

от категории нормативной нагрузки

Категория нормативной нагрузки Вк, I II III IV V VI Глубина сжимаемой толщи грунтового основания от верха покрытия, м 6,0 5,0 4,5 4,0 3,0 2,0

Примечание. Вк – внекатегорийная нормативная нагрузка.

Таблица 1.7 Глубина сжимаемой толщи грунтового основания

Число колес на основной опоре воздушного судна

Глубина сжимаемой толщи грунтового основания от верха покрытия, м, при нагрузке на одно колесо ос-

новной опоры, кН 250 200 150 100 50

1 5 4,5 4 3 2 2 6 6 5 4,5 4 4 и более 6 6 6 5 5

Осадки (просадки) грунтов основания, происходящие при про-изводстве земляных работ, а также при дальнейшей консолидации грунтов основания в период эксплуатации покрытия под влиянием природно-климатических факторов, необходимо учитывать, если в грунтовом основании находятся слабые грунты (водонасыщенные глинистые, заторфованные, торф, ил, сапропель), лессовые, засолен-ные и другие просадочные разновидности, а также вечномерзлые грунты просадочные при оттаивании.

При проектировании грунтовых оснований следует предусмат-ривать мероприятия по исключению или уменьшению вредного дей-ствия природных и эксплуатационных факторов, устранению небла-гоприятных свойств грунта под аэродромным покрытием:

23

СибАДИ

- устройство специальных слоев искусственного основания (гидроизолирующих, капилляропрерывающих, термоизоляционных);

- водозащитные мероприятия на площадках, сложенных грунта-ми, чувствительными к изменению влажности (соответствующую го-ризонтальную и вертикальную планировку территории аэродрома, обеспечивающую сток поверхностных вод; устройство водосточно-дренажной сети);

- преобразование строительных свойств грунтов основания (уп-лотнение трамбованием, предварительным замачиванием грунтов; полную или частичную замену грунтов с неудовлетворительными свойствами и др.) на глубину, определяемую расчетом из условия снижения возможной вертикальной деформации основания до допус-каемой величины;

- укрепление грунтов (химическим, электрохимическим, терми-ческим и другими способами).

Расчетные значения вертикальных деформаций основания sd в период эксплуатации покрытия не должны превышать предельных значений us , указанных в табл. 1.8 [4].

Таблица 1.8 Предельные значения вертикальных деформаций

Аэродромное покрытие Предельные значения вертикальных

деформаций основания su, м, для ИВПП МРД МС, РД и др.

Жёсткое: бетонное, армобетонное, железобетонное монолитное 0,02 0,03 0,04

железобетонное сборное 0,03 0,04 0,06 Нежёсткое 0,03 0,04 0,06

В случаях, когда выполнение настоящих требований по техни-ко-экономическим показателям нецелесообразно, в грунтовом осно-вании, сооружаемом во II и III дорожно-климатических зонах, следует предусматривать устройство капилляропрерывающих, а в IV и V до-рожно-климатических зонах гидроизолирующих прослоек, верх кото-рых должен располагаться на расстоянии от поверхности покрытия 0,9 м – для II и III зон и 0,75 м – для IV и V зон. Низ прослоек должен отстоять от горизонта подземных вод не менее чем на 0,2 м.

24

СибАДИ

Возвышение поверхности аэродромного покрытия над расчет-ным уровнем подземных вод следует принимать не менее установ-ленного в табл. 1.9.

Таблица 1.9 Минимальное возвышение поверхности аэродромного покрытия, м

Грунт основания (насыпи) Дорожно-климатические зоны

II III IV V Песок средней крупности 1,1 0,9 0,8 0,7 Песок мелкий, супесь 1,6 1,2 1,1 1,0 Глина, суглинок, песок и супесь пылеватые 2,3 1,8 1,5 1,3

Требуемую степень уплотнения грунтов насыпи следует преду-сматривать исходя из коэффициента уплотнения (отношения наи-меньшей требуемой плотности к максимальной при стандартном уп-лотнении), значения которого приведены в табл. 1.10.

Таблица 1.10 Минимальный коэффициент уплотнения грунтового основания

Грунт

Коэффициент уплотнения грунта основания

для аэродромного покрытия для грунтовой части летного поля и полос безопасности капитального

типа облегченного типа

Песок, супесь 0,98/0,95 0,95/0,95 0,90 Суглинок 1,00/0,95 0,98/0,95 0,95 Глина 1,00/0,98 0,98/0,95 0,95

Примечание. Перед чертой приведены значения коэффициента уплотне-ния грунта в зоне сезонного промерзания, после черты – ниже границы сезонно-го промерзания, а также для насыпей, возводимых в IV и V дорожно-лиматических зонах.

Если под аэродромным покрытием естественная плотность грунта ниже требуемой, следует предусматривать уплотнение грунта до норм, приведенных в табл. 1.9, на глубину 1,2 м для I – III дорож-но-климатических зон и 0,8 м – для IV и V зон, считая от поверхности грунтового основания.

25

СибАДИ

Наибольшая крутизна откосов насыпей должна назначаться из условия обеспечения их устойчивости в зависимости от высоты на-сыпи и вида грунта.

Пучинные свойства грунтов следует учитывать, если глинистые грунты к началу промерзания имеют показатель текучести J > 0 или если уровень подземных вод находится ниже расчетной глубины промерзания, м, менее чем на:

1,0 – для песков мелких; 1,5 – для песков пылеватых, супесей и супесей пылеватых; 2,5 – для суглинков, суглинков пылеватых, крупнообломочных

грунтов с глинистым заполнителем; 3,0 – для глин. Основания на пучинистых грунтах должны удовлетворять условию

sf ≤ su, (1.2)

где sf –равномерная деформация пучения поверхности грунтового ос-нования, определяется расчетом (см. примеры); su – предельное зна-чение вертикальной деформации пучения, принимаемое по табл. 1.7.

Для выполнения условия (1.2) следует предусматривать: понижение уровня подземных вод; устройство в основании стабильного слоя из непучинистых

материалов с применением в отдельных случаях теплоизолирующих материалов для уменьшения глубины промерзания пучинистого грун-та;

мероприятия по уменьшению пучинистости грунтов основа-ния путем обработки их на расчетную глубину солями (NaCl, CaCl2, MgCl2 и др.), понижающими температуру замерзания, органическими и минеральными вяжущими, а также путем электрохимической обра-ботки.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение аэродромных покрытий?2. Что такое аэродром?3. Из каких элементов состоит аэродром?4. Как классифицируют аэродромы по Международным нормам (ИКАО)

гражданской авиации? 5. Что характеизует первый кодовый элемент (число)?6. Что характеризует второй кодовый элемент (буква)?7. Как по длине ВПП классифицируют аэродромы в России?

26

СибАДИ

8. Как классифицируют аэродромы по взлетной массе самолетов?9. Какие аэродромы относятся к местным воздушным линиям (МВЛ)?10. Что такое леиная полоса?11. Для чего служат рулежные дорожки?12. Каково назначение перрона?13. Для чего служат места стоянки воздушных судов?14. Какие различают слои в аэродромных покрытиях?15. Каково назначение искусственного основания ИВПП?16. На какие типы разделяют аэродромные покрытия по характеру сопро-

тивления действию нагрузок от воздушных судов? 17. Какие покрытия относятся к жёстким?18. В чем особенность работы нежёстких покрытий?19. На каких аэродромах применяют капитальные типы покрытий?20. Какие вы знаете типы местности по увлажнению?21. В чем особенность работы предварительно-напряженных покрытий?22. Из каких слоев может состоять искусственное основание?23. Из каких этапов состоит проектирование аэродромных покрытий?24. Какими показателями характеризуются нормативные нагрузки?25. Сколько колес пневматика имеется в нормативной нагрузке?26. На какие группы участков подразделяют покрытия по степени воздей-

ствия нагрузок? 27. Чему равен проектный срок службы капитальных жестких покрытий?28. Что принято в качестве расчетной схемы аэродромного покрытия?29. В какой точке плиты прикладывется нагрузка?30. Какие вы знаете упругие характеристики грунтового основания?31. Может ли плита в расчетной схеме при изгибе свободно перемещаться

по основанию? 32. Какие условия должны учитываться при проектировании грунтового

основания? 33. Сколько дорожно-климатических зон существует в России?34. В чем различие между первым и вторым типами местности?35. По каким показателям можно установить вид грунта?36. Чем регламентируется минимальная толщина дренирующего слоя?37. От чего зависит глубина сжимаемой толщи основания?38. Что такое коэффициент уплотнения грунта?39. От чего завиит требуемый коэффициент уплотнения грунта?40. Что следует предложить, если естественный коэффициент уплотнения

грунта меньше требуемого? 41. Какие факторы вызывают пучинообразование грунтов?42. Какими методами можно снизить пучинистость грунтов?

27

СибАДИ

2. ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ КОНСТРУКТИВНЫХСЛОЕВ

2.1. Нормативные и расчетные характеристики материалов

Нормативные и расчетные характеристики материалов, приме-няемых для устройства слоёв покрытий и искусственных оснований, в том числе грунтовых смесей следует принимать по табл. 2.1 – 2.6 [4].

Таблица 2.1 Классы бетонов для покрытий

Класс бетона по прочности на растяже-ние при из-

гибе Btb

Расчетное сопротивление растя-жению при изгибе, МПа

Начальный модуль упругости бетона Btb, МПа

по прочности Btb

по образованию трещин Btb, ser

тяжелого мелкозерни-стого (песча-

ного) 2,8/35 2,26 - 2,60·104 2,16·104 3,2/40 2,75 - 2,84·104 2,31·104 3,6/45 3,04 3,60 3,04·104 2,45·104 4,0/50 3,43 4,00 3,24·104 2,60·104 4,4/55 3,73 4,40 3,53·104 - 4,8/60 4,10 4,80 3,53·104 - 5,2/65 4,40 5,20 3,73·104 - 5,6/70 4,80 5,60 3,73·104 - 6,0/75 5,10 6,00 3,82·104 - 6,4/80 5,50 6,40 3,82·104 -

Примечания: 1. Перед чертой указан класс бетона по прочности на растя-жение при изгибе Btb, после черты – соответствующая ему при коэффициенте вариации прочности 0,135 марка бетона по прочности на растяжение при изги-бе Рtb.

2. Классы бетона отвечают гарантированной прочности бетона на растя-жение при изгибе с обеспеченностью 0,95.

3. Начальный модуль упругости мелкозернистого бетона приведен для бе-тона естественного твердения, приготовленного из песков с модулем крупности свыше 2,0; для бетона естественного твердения, приготовленного из песков с модулем крупности менее 2,0, табличные значения следует умножать на 0,9.

28

СибАДИ

Таблица 2.2 Классы бетонов для искусственных оснований

Вид бетона для искус-ственных оснований жестких покрытий

Класс бетона по прочности на

растяжение при изгибе Btb

Расчетное сопротивле-ние растяжению, при

изгибе Rtb, МПа

Модуль упругости Eb, МПа

Мелкозернистый (пес-чаный)

1,6/20 1,2 14·102,0/25 1,5 17·102,4/30 1,8 20·10

Шлакобетон 1,6/20 1,2 9,5·10Примечание. Перед чертой указан класс бетона по прочности на растяже-

ние при изгибе Btb, после черты – соответствующая ему марка бетона по прочно-сти на растяжение при изгибе Rtb при коэффициенте вариации прочности 0,135.

Таблица 2.3 Упругие и прочностные характеристики асфальтобетонов

Асфальтобетонные смеси для нежестких покрытий

Сопротивление растяжению при изгибе Rd, МПа, при рас-

четной температуре асфальто-бетона, °С

Модуль упругости Eab, МПа, при расчетной

температуре асфальто-бетона, °С

10 20 30 10 20 30 Плотные марок:

I 2,8/2,4 2,4/2,1 2,1/1,8 1500 1000 700 II 2,2/1,9 2,0/1,7 1,7/1,4 1200 800 500 III 2,1/1,8 1,9/1,6 1,6/1,3 900 600 400

Пористые 1,7/1,4 1,5/1,3 1,3/1,1 900 600 400 Примечания: 1. Перед чертой указаны значения сопротивлений асфальто-

бетона растяжению при изгибе для среднесуточного приведенного числа прило-жений колесных нагрузок расчетных опор по одному следу до 50, после черты – свыше 50.

2. Под расчетной температурой асфальтобетона следует понимать макси-мальную температуру покрытия в период года, когда несущая способность грун-тового основания наименьшая. При отсутствии данных наблюдений за темпера-турой покрытия допускается принимать для I и II дорожно-климатических зон – 10 °С, III зоны – 15 °С, IV – 20 °С, V зоны – 30 °С.

29

СибАДИ

Таблица 2.4 Классы укрепленных грунтов

Материал, применяемый для искусственных оснований

Марка ма-териала по прочности

Расчетное со-противление

растяжению при изгибе Rtb , МПа

Модуль упругости E, МПа, при расчете

покрытий жёстких нежёстких

Пескоцемент и грунтоцемент, приготовленный из опти-мальной грунтовой смеси

40 0,6 2900 460 60 0,8 4000 640 75 1,0 6000 960

Грунтоцемент из супесчаных и суглинистых грунтов

40 0,6 1500 360 60 0,8 2200 530 75 1,0 3700 890

Грунтоцемент из пылеватых супесей и суглинков

40 0,6 1400 340 60 0,8 1900 460

Примечание. Значения модулей упругости и расчетных сопротивлений растяжению при изгибе приведены для материалов, получаемых способом сме-шивания на месте. Для материалов, получаемых путем смешивания в установке, указанные значения Rtb и Е следует повышать на 30%.

Таблица 2.5 Модули упругости укрепленных материалов

Грунты и смеси в искусственных основаниях Модуль упругости Е, МПа, при расчете покрытий жёстких нёжестких

1 2 3 Крупнообломочные грунты, песчано-гравийные, грунтогравийные и грунтощебеночные смеси оп-тимального состава, пески гравелистые, крупные и средней крупности, укрепленные:

– золой уноса или шлаком– то же с добавкой цемента или извести– битумной эмульсией с добавкой цемента

3600/2400 4800/2400 4800/3600

600/400 800/400 800/600

Крупнообломочные грунты, песчано-гравийные, грунтогравийные и грунтощебеночные смеси не-оптимального состава, укрепленные:

– золой уноса или шлаком– то же с добавкой цемента или извести– битумной эмульсией с добавкой цемента или

карбамидной смолы

4000/2700 4800/2400

4800/2400

650/450 800/400

800/400 Песок и супесь с числом пластичности менее 3, укрепленные:

– золой уноса или шлаком– то же с добавкой цемента или извести

3000/1200 4000/1500

500/200 700/250

30

СибАДИ

Окончание табл. 2.5 1 2 3

– битумной эмульсией с добавкой цемента иликарбамидной смолы

4000/2400 700/400

Супеси с числом пластичности 3 и более, укреп-ленные:

– золой уноса или шлаком 3000/1200 500/200 – то же с добавкой цемента или извести 4000/1200 700/200 – битумной эмульсией с добавкой цемента 4000/2400 700/400 – то же карбамидной смолы 4800/2400 800/400

Суглинки, укрепленные золой уноса или шлаком с добавкой цемента или извести 2400/600 400/100 Щебень, обработанный вязким битумом смешива-нием в установке, с пределом прочности при сжа-тии исходной скальной породы, МПа:

– от 100 до 80 4500/3600 700/600 – менее 80 до 60 3600/3000 600/500 – от 60 до 30 3000/1800 500/300

Щебень, обработанный вязким битумом способом пропитки на толщину от 6,5 до 8 см 3600/3000 600/500 Асфальтобетон:

– плотный– пористый

6000 3600

См. табл. 2.3 То же

Примечания: 1. Материалы, применяемые в искусственных основаниях, рассчитываемых на нормативные нагрузки V и VI категории, укрепленные зо-лой-уносом или шлаком с добавками и без них, должны иметь предел прочности при сжатии водонасыщенных образцов от 2 до 4 МПа, а укрепленные битумной эмульсией с добавками цемента или карбамидной смолы либо вязким битумом – от 1,5 до 2,5 МПа при пределе прочности на растяжение при изгибе не менее 0,6 МПа. Материалы, применяемые в искусственных основаниях, рассчитывае-мых на нормативные нагрузки IV категории и выше, должны иметь предел прочности при сжатии водонасыщенных образцов не менее 4 и 2,5 МПа соответ-ственно, предел прочности на растяжение при изгибе водонасыщенных образцов – не менее 1 МПа. Испытания образцов материалов, укрепленных битумнойэмульсией или вязким битумом, должны проводиться при температуре 20 °С.

2. Прочностные характеристики асфальтобетона должны соответство-вать ГОСТ 9128–2013.

3. Максимальные значения модулей упругости грунтов следует приниматьпри приготовлении смесей в смесительных установках и укладке смесей бетоно-укладчиками или при приготовлении смесей однопроходными грунтосмеситель-ными машинами. Минимальные значения модулей упругости следует принимать при обработке грунтов дорожными фрезами.

4. Расчетные значения модулей упругости для грунтов, укрепленных жид-ким битумом с цементом, следует принимать в 1,5 раза меньше значений, ука-занных для грунтов, укрепленных битумной эмульсией с цементом.

31

СибАДИ

5. Большие значения модулей упругости материалов, обработанных орга-ническими вяжущими, относятся к районам с умеренным климатом, меньшие – с мягким климатом.

Таблица 2.6 Грунты, смеси, материалы в искусственных основаниях

Грунты, смеси, материалы в искусственных основаниях жёстких и нежёстких покрытий

Модуль упругости

Е, МПа

Коэффициент постели Кs,

МН/м3 1 2 3

Щебень из природного камня, уложенный способом расклинцовки, с пределом прочности при сжатии, МПа:

100 80 60

450 350 300

450 350 300

Нефракционированный щебень, гравий с пределом прочности при сжатии не менее 60 МПа, содержащие частицы, %:

крупнее 2 мм: св. 85

св. 70 до 85 " 60 " 70 " 50 " 60

мельче 0,05 мм: до 3

св. 3 до 7 " 7 " 10

" 10 " 12

270 210 180 160

270 210 180 160

Щебень, укрепленный пескоцементом способом смеши-вания, при содержании пескоцемента, % к массе щебня:

40 30 20 10

2200 1700 1000 600

1100 850 500 300

Щебень, укрепленный способом пропитки пескоце-ментной смесью с расходом пескоцемента 25% массы щебня

1800 900

Грунтогравийные, грунтощебеночные, песчаногравий-ные, пескощебеночные смеси:

крупнозернистые (частицы крупнее 10 мм св. 50%) среднезернистые (частицы крупнее 2 мм св. 50%) мелкозернистые (частицы 2 мм от 25 до 50%)

280 250 180

280 250 180

Галечниковый грунт (частицы крупнее 10 мм св. 50%) 280 280 Песок:

гравелистый 150 150

32

СибАДИ

Окончание табл. 2.6 1 2 3

крупный средней крупности

130 120

130 120

Кислые металлургические шлаки, уложенные способом расклинцовки 420 420

Основные металлургические шлаки гранулометрическо-го состава:

подобранного: активные малоактивные неподобранного

400 250 170

400 250 170

Дресва: из изверженных горных пород из осадочных известняков

140 90

140 90

Мелкий ракушечник 90 90 Малопрочные песчаники 110 110

Примечание. При назначении расчетных характеристик щебня, укреплен-ного пескоцементом, принято, что пескоцемент содержит цемента марки 400 12% массы песка.

Шлакобетон, керамзитобетон и другие легкие бетоны, приме-няемые для термоизоляционных слоев, должны иметь в мерзлом со-стоянии коэффициент теплопроводности не менее чем в 1.5 раза ниже коэффициента теплопроводности естественного грунта, а их проч-ность на сжатие при максимальном увлажнении после многократного замораживания и оттаивания должна быть не менее 1,5 МПа.

Мягкие климатические условия характеризуются среднемесячной температурой наружного воздуха наиболее холодного месяца от 0 до – 5 °C, умеренные – ниже – 5 до – 15 °C, суровые – ниже – 15 °C.

Эффективные теплоизолирующие материалы (пеностирол, пе-нополиуретан и др.) должны иметь коэффициент теплопроводности менее 0,058 Вт/(м °С).

Материалы, применяемые для дренирующих слоев основания, должны иметь коэффициент фильтрации в уплотненном состоянии при температуре +10 °С не менее 7 м/сутки.

Материалы, применяемые для гидроизоляционных слоев осно-вания, должны обладать водонепроницаемостью при назначенной толщине слоя и давлении 0,1 МПа в течение одних суток.

33

СибАДИ

Материалы, применяемые для капилляропрерывающих слоев основания, должны иметь высоту капиллярного поднятия воды не бо-лее 3/4 высоты слоя.

Материалы, применяемые для противозаиливающих слоев, должны исключить проникание грунта при его увлажнении в слой крупнозернистого материала и не должны сами переходить в пласти-ческое состояние при увлажнении. Противозаиливающие слои уст-раивают из песка, шлака, грунта, обработанного вяжущим, песчано-гравийной смеси и других подобных материалов, а также с использо-ванием синтетических геотекстильных материалов.

Материалы всех слоев основания должны обладать морозостой-костью, соответствующей климатическим условиям района строи-тельства. Требования к морозостойкости даны в табл. 2.7.

Таблица 2.7 Требования по морозостойкости материалов

Наименование материала Климатические условия

суровые уме-ренные мягкие

Щебень и щебень из гравия для устройства основа-ний F 50 F 25 F 15

Гравий F 25 F 15 F 15 Щебень, гравий, пескогравийные, грунтогравийные и грунтощебеночные смеси, укрепленные органиче-скими вяжущими F 25 F 25 F 15 Щебень, обработанный неорганическими вяжущими F 50 F 25 F 15 Гравий, пескогравийные, грунтогравийные и грунто-щебеночные смеси, укрепленные неорганическими вяжущими, пескоцемент и грунтоцемент:

- в верхней части основания - в нижней части основания

F 25 F 15

F 25 F 15

F 15 F 10

Пескогравийные, грунтогравийные и грунтощебеноч-ные смеси F 25 F 15 F 15 Мелкозернистый бетон, керамзитобетон, шлакобетон F 50 F 50 F 25

Примечания : 1. Суровые климатические условия характеризуются среднемесяч-ной температурой самого холодного месяца ниже – 15 °С, умеренные – среднемесячной температурой в пределах от – 5 до – 15 °С, мягкие – выше – 5 °С.

2. К верхней части основания относятся слои, лежащие в пределах верхней поло-вины глубины промерзания участков, оголенных от снега, к нижней части основания, лежащие в пределах нижней половины глубины промерзания, считая от поверхности покрытия.

34

СибАДИ

При выборе конструкции покрытия рекомендуется руководство-ваться табл. 2.8.

Таблица 2.8 Рекомендуемые конструктивные слои

Область применения

Конструкции покрытия

Железо-бе-

тонные

Армобе- тонные

двухслой-ные

Армобе- тонные одно-

слойные

Бетонные одно-

слойные

Сборные из плит

ПАГ

Асфальто-бетонные

(для усиле-ния суще-ствующих)

ИВПП, РД, МС аэро-дромов

III класса

– – – А-Г – А-Г

II класса – – – А-Г А-Г А-Г I класса – – А, Б В, Г А-Г А-Г внеклассных А, Б А, Б В, Г – – А-Г ИВПП, РД, МС для тя-желых вер-толетов

– – А, Б В, Г А-Г А-Г

Средних вер-толетов – – – А-Г А-Г А-Г

Легких вер-толетов – – – А-Г – А-Г

Примечания: 1. Буквы обозначают группы участков покрытия, для которых рекомендуется заданная конструкция.

2. Знак "–" означает нецелесообразность применения конструкции покры-тия данного типа.

3. Переходные полосы разрешается назначать нежёсткой конструкции с по-крытием из асфальтобетона или каменных материалов, укрепленных вяжущими.

Толщины конструктивных слоев основания должны быть не менее: 15 см для песчаного бетона, керамзитобетона, шлакобетона,

тощего бетона, пескоцемента, грунтоцемента, пескогравийных, грун-тогравийных и грунтощебеночных смесей, укрепленных и неукреп-ленных вяжущими, а также щебня и гравия, укладываемых на песок или пескогравийную смесь;

35

СибАДИ

10 см для щебня и гравия, укрепленных вяжущими, а такжещебня и гравия, укладываемых на укрепленный вяжущими слой;

5 см для противозаиливающих слоев основания, но не менееразмера наиболее крупных частиц крупнозернистого материала, за-щищаемого от заиливания.

2.2. Деформационные швы в жёстких покрытиях

Жёсткие монолитные покрытия следует разделять на отдельные плиты деформационными швами [4]. Размеры плит должны устанав-ливаться в зависимости от местных климатических условий; колеи опор от воздушного судна, оказывающего максимальное силовое воз-действие на покрытие; размещения огней системы светосигнального оборудования, а также в соответствии с намеченной технологией производства строительных работ.

Расстояния между деформационными швами сжатия (длина плит) не должны превышать, м:

для монолитных покрытий:бетонных толщиной менее 30 см – 25-кратной толщины слоя

(допускается округление до целых метров); бетонных толщиной 30 см и более – 7,5 м; железобетонных с арматурой в одном уровне – 7,5 м; железобетонных с арматурой в двух уровнях – 20 м; армобетонных:при годовой амплитуде среднемесячных температур, °C: 45 и выше – 10 м; менее 45 – 15 м. Годовую амплитуду среднемесячных температур вычисляют как

разницу средних температур воздуха наиболее жаркого и наиболее холодного месяцев, определяемых в соответствии с требованиями СП 131.13330 «Аэродромы».

В районах со сложными природными условиями расстояния между деформационными швами сжатия для армобетонных и желе-зобетонных покрытий не должны превышать 10 м (рис. 2.1, д,е,ж,з).

В монолитных покрытиях технологические швы, как правило, следует совмещать с деформационными швами. Для смежных полос покрытия одинаковой конструкции поперечные швы следует совме-щать.

36

СибАДИ

К технологическим относятся швы, устройство которых обу-словливается шириной захвата бетоноукладочных машин и возмож-ными перерывами в строительном процессе.

Необходимость устройства швов расширения в жестких моно-литных покрытиях на ИВПП, РД, МС, перронах и расстояние между ними следует обосновывать расчетом с учетом климатических усло-вий и конструктивных особенностей покрытий.

Швы расширения необходимо устраивать при примыкании по-крытий к другим сооружениям, а также при примыкании РД к ИВПП и перрону, криволинейных участков к прямолинейным (рис. 2.1, а, б, в, г).

В сборных покрытиях из предварительно-напряженных плит со стыковыми соединениями, препятствующими горизонтальной под-вижке плит, следует устраивать деформационные швы.

Расстояния между поперечными деформационными швами, а также между продольными деформационными швами сборных покры-тий на перронах, МС и площадках специального назначения не должны превышать при годовой амплитуде среднемесячных температур, °C:

св. 45 – 12 м;от 30 до 45 – 18 м; менее 30 – 24 м. Продольные деформационные швы в сборных покрытиях ИВПП

и РД не устраиваются. Расстояние между деформационными швами в нижнем бетон-

ном слое двухслойных покрытий не должно превышать 10 м. В основаниях из тяжелого бетона низких классов прочности, ке-

рамзитобетона, песчаного (мелкозернистого) бетона, а также шлако-бетона следует устраивать швы сжатия, расстояние между которыми должно быть не более 15 м. Швы в основаниях, как правило, должны совмещаться со швами покрытий.

Если предусматривается перерыв в строительных работах на зимний период, расстояния между деформационными швами в ниж-них слоях двухслойных покрытий и основаниях следует принимать как для бетонных покрытий.

В деформационных швах покрытий применяются стыковые со-единения, обеспечивающие передачу нагрузки с одной плиты на дру-гую и возможность взаимного горизонтального смещения плит в на-правлении, перпендикулярном шву. Вместо устройства стыковых со-единений допускается усиление краевых участков плит армированием или увеличение толщины плиты, обоснованное расчетом.

37

СибАДИ

Рис. 2.1. Схемы конструкций швов: а, б, в и г – швы расширения; д, е, ж и з – швы сжатия (размеры в см);

1 – плита покрытия; 2 – штырь; 3 – подшовная плита; 4 – дощатая прокладка; 5 – герметизирующий материал; 6 – деревянная пробка диаметром 10–15 мм; 7 – колпачок с упругой набивкой; 8 – рабочая арматура; 9 – нижняя прокладка

Двухслойные покрытия можно проектировать с совмещением швов в слоях.

К покрытиям с несовмещенными швами следует относить такие, в которых поперечные и продольные швы между плитами смещены в слоях на величину не менее 2tsup , где tsup – толщина верхнего слоя. Не допускается проектировать покрытия с несовмещением швов только в одном направлении и с совмещением в другом.

Выбор того или другого варианта взаимного расположения швов в двухслойном покрытии осуществляется на основе технико-экономического сопоставления.

Покрытия с совмещением швов рекомендуется проектировать с устройством стыковых соединений в продольных и поперечных швах. Стыковые соединения следует, как правило, устраивать только в

38

СибАДИ

верхнем слое, но параметры их принимать, как для однослойной пли-ты с жесткостью, равной суммарной жесткости слоев.

В двухслойных покрытиях с несовмещенными швами нижнюю зону плит верхнего слоя надлежит армировать над швами нижнего слоя в соответствии с расчетом. Допускается заменять армирование увеличением толщины верхнего слоя.

Деформационные швы жестких покрытий должны быть защи-щены от проникновения поверхностных вод и эксплуатационных жидкостей, а также от засорения их песком, щебнем и другими твер-дыми материалами. В качестве заполнителей швов должны использо-ваться специальные герметизирующие материалы горячего и холод-ного применения, отвечающие ведомственным требованиям деформа-тивности, адгезии к бетону, температуроустойчивости, химической стойкости, липкости к пневматикам авиационных колес и усталост-ным деформациям, соответствующим условиям их применения. Ма-териалы для герметизации швов не должны изменять свои эксплуата-ционные свойства при кратковременном воздействии горячих газо-воздушных струй от авиадвигателей.

Во всех поперечных швах однослойных покрытий, ложных и сквозных (технологических) обязательно устройство стыковых со-единений в виде прямых штырей либо усиление краевых участков плит армированием.

В продольных швах при толщине покрытия 25 см и более уст-раивают стыковое соединение в виде шпунта, при меньшей толщине стыковое соединение не устраивают, а усиливают краевые участки плит армированием.

Между плитами монолитных покрытий и основанием следует предусматривать разделительные прослойки из битуминизированной бумаги, пергамина, пленочных полимерных материалов и т.п.

При конструировании сборных покрытий следует соблюдать следующие требования:

располагать плиты сборных покрытий длинной стороной поосновному направлению движения самолетов;

предусматривать между плитами и всеми типами оснований,кроме песчаных, выравнивающую прослойку из пескоцементной сме-си толщиной 2 – 4 см.

Плиты сборных покрытий объединяются между собой путем сварки стыковых соединений, предусмотренных конструкцией плиты. Пространство между плитами в этом случае заполняют на 2/3 высоты

39

СибАДИ

сухой пескоцементной смесью состава 1:4, верхнюю треть заполняют герметизирующим материалом. В деформационных швах стыковые соединения не сваривают и промежуток между плитами на всю высо-ту заполняют герметизирующим материалом.

Расстояния между поперечными деформационными швами в сборных покрытиях со стыковыми соединениями, препятствующими горизонтальной подвижке плит, принимают согласно табл. 2.9.

Таблица 2.9 Расстояние между швами в сборных покрытиях

Годовая амплитуда среднемесячных температур Δtг Расстояние между швами, м Более 45 °С 12 От 30 до 45 °С 18 Менее 30 °С 24

В сборных покрытиях шириной более 40 м предусматривают устройство продольных деформационных швов на расстоянии ¼ ширины покрытия от его кромки.

В случаях, когда плиты сборных покрытий имеют податливые (в горизонтальном направлении) стыковые соединения, они сварива-ются во всех поперечных швах.

Контрольные вопросы

1. Что такое класс бетона?2. Что понимают под расчетной температурой асфальтобетона?3. Чем объснить, что модули упругости грунтов и грунтовых смесей для

жёстких покрытий выше, чем для нежёстких? 4. Какой должны быть коэффициент фильтрации материалов, используе-

мых в дренирующих слоях? 5. Что понимают под морозостойкостью материала?6. Какие климатические условия относятся к суровым?7. Для чего нужны деформационные швы в жестких покрытиях?8. Какие швы называют технологическими?9. Что такое шов расширения?10. Для чего служат швы сжатия?11. В чем особенность работы стыковых соединений в швах?12. Какое покрытие считается с несовмещенными швами?13. Что используют для заполнения швов?14. В каких случаях предусматривают под сборными плитами выравни-

вающую прослойку из пескоцементной смеси?

40

СибАДИ

3. РАСЧЕТ АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ

3.1. Основные положения расчетов

Расчет аэродромных покрытий производят по методу предель-ных состояний на воздействие вертикальных нагрузок от воздушных судов [9].

Расчетными предельными состояниями жестких аэродромных покрытий являются:

бетонных и армобетонных – по прочности; железобетонных с ненапрягаемой арматурой – по прочности и

раскрытию трещин и давлению на грунтовое основание; железобетонных с напрягаемой арматурой – по образованию

трещин и давлению на грунтовое основание. Расчетными предельными состояниями нежестких аэродромных

покрытий являются: для покрытий капитального типа – предельные состояния по

относительномупрогибу всей конструкции и по прочности слоев из асфальтобетона;

для покрытий облегченного типа – предельное состояние поотносительному прогибу всей конструкции.

Расчет аэродромных покрытий проводят на нормативную на-грузку или на конкретный тип самолета [9]. В последнем случае рас-чет выполняют с учетом заданного распределения взлетных масс, а если оно не задано, расчет ведут на нормальную взлетную массу.

При расчете аэродромных покрытий на прочность коэффициен-ты динамичности kd и разгрузки γf (учитывающий движение воздуш-ных судов по покрытию с большими скоростями) для всех групп уча-стков аэродрома принимают в соответствии с табл. 3.1. Эти же коэф-фициенты распространяются на вертодромы.

41

СибАДИ

Таблица 3.1 Коэффициент динамичности

Группа участков покрытий

Коэффициент разгрузки γf

Коэффициент динамичности kd при давлении в шинах, МПа

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

Примечания: 1. При расчёте нежёстких покрытий для всех участков и дав-лений воздуха в пневматиках колёс коэффициент динамичности принимают равным 1,1.

2. Коэффициенты динамичности и разгрузки для укреплённых обочин и ук-реплённых участков, примыкающих к торцам ИВПП, принимают равными 1.

3.2. Расчет жёстких аэродромных покрытий

При расчете жестких аэродромных покрытий по прочности и образованию трещин должно удовлетворяться условие [4]

md ≤ mu, (3.1)

где md – расчетный изгибающий момент в рассматриваемом сечении плиты покрытия; mu – предельный изгибающий момент в рассматри-ваемом сечении плиты покрытия.

Расчетные значения изгибающих моментов md, кН·м/м, на еди-ницу ширины сечения однослойных жестких покрытий всех типов следует определять по формуле

md = mc,max k ∙ kN∙ kx(y), (3.2)

где mc,max – максимальный изгибающий момент при центральном за-гружении плиты, кН·м/м, который вычисляется как наибольший сум-марный момент, создаваемый колесами опоры воздушного судна в расчетных сечениях плиты, перпендикулярных осям х или у (рис. 3.1).

42

СибАДИ

Рис. 3.1. Расчетная схема параметров загружения плиты опорой воздушного судна

(1, 2, 3 и 4-й номера колес опоры)

При расчете должны быть исключаться ряды колес, дающие в сумме отрицательное значение изгибающего момента в расчетном се-чении,

mc,max =m1+

nk

iiyxm

2)( ; (3.3)

k – переходный коэффициент от изгибающего момента при цен-тральном загружении к моменту при краевом загружении плиты, при-нимаемый равным:

для бетонных и армобетонных покрытий со стыковыми соеди-нениями или конструктивным краевым армированием 1,2;

для бетонных и армобетонных покрытий, устраиваемых безстыковых соединений и краевого армирования плит,1,5;

для сборных покрытий из предварительно напряженных желе-зобетонных 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 вяжущи-ми, а также независимо от вида оснований для участков групп Б (кро-ме 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

СибАДИ

тонных, железобетонных с ненапрягаемой арматурой и предваритель-но-напряженных покрытий с одинаковом двухосным обжатием бето-на Kx(y) = 1; m1 – изгибающий момент от действия колеса, центр отпе-чатка которого совпадает с расчетным сечением, МН · м/м,

m1 = mi∙Fd, (3.4)

здесь mi – единичный изгибающий момент от действия колеса, центр отпечатка которого совпадает с расчетным сечением, определяемый по табл. 3.2 в зависимости от приведенного радиуса

,lR

(3.5)

где R – радиус круга, равновеликого площади отпечатка пневматика колеса, м,

,p

FR d

(3.6)

здесь p – внутреннее давление воздуха в пневматиках колес, МПа; где Fd – расчетная нагрузка на колесо, МН:

,fdk

nd k

nFF (3.7)

где Fd – нагрузка на основную опору расчетного воздушного судна (или нормативная нагрузка), МН; nk – число колес на опоре; γf – коэф-фициенты соответственно динамичности и разгрузки, определяемые по табл. 3.1; R – радиус круга, равновеликого площади отпечатка пневматика колеса, м; l – упругая характеристика плиты, м:

,4

sKBl (3.8)

здесь Ks – эквивалентный коэффициент постели однородного грунто-вого 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 еди-нице ширины ее сечения.

44

СибАДИ

Эквивалентный коэффициент постели естественных оснований, а также искусственных оснований из материалов, для которых не нормировано расчетное сопротивление растяжению при изгибе, оп-ределяется по формуле

.1 32

33221

sssse

RKKК , (3.9)

где ,

)5,06,1(5,06,111

2122 tDt

ttDtr

r

(3.10)

,)5,06,1(

6,15,0

11

221

3 tDtttD

r

r

(3.11)

где Ks1, Ks2, Ks3 – расчетные значения коэффициентов постели, МН/м3, соответственно первого (считая сверху), второго и третьего слоев ес-тественного или искусственного основания из однородных грунтов и материалов в различном состоянии, включая дренирующие и тепло-защитные 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 и 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 ПАГ-18 – 1,75 м.

Для оснований, состоящих из двух слоев, значения t2 и α2 следу-ет 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 учиты-вают 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

СибАДИ

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-печатка которого совпадает с расчетным сечением, m1 – определяе-мый по табл. 3.2 в зависимости от приведенного радиуса.

Таблица 3.2 Единичные изгибающие моменты 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 изгибающий момент в плите принимается наи-больший из изгибающих моментов, определенных для нагрузок, при-ложенный как в центральной зоне плиты (положительный расчетный изгибающий момент), так и у поперечного края (отрицательный рас-четный изгибающий момент).

Предельный изгибающий момент в плите покрытия mu, МН ∙ м/м, на единицу ширины сечения определяют по формулам:

для бетонных и армобетонных покрытий

;6

2

utbcu ktRm (3.13)

для железобетонных предварительно-напряженных плит

),6

(2

, rusertbcu mktRm (3.14)

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 – мо-мент, МН · м/м, равнодействующей усилий NF в нижней и верхней напрягаемых арматурах на единицу ширины сечения относительно

46

СибАДИ

оси, проходящей через ядровую точку, наиболее удаленную от зоны сечения, трещинообразование которой проверяют, определяют по СП 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-тия,

ku = 2 – 0,167·lgUd. (3.15)

Таблица 3.3 Коэффициент условий работы покрытий

Аэродромные покрытия

Коэффициент с условий работы жестких покрытий при расположении аэродромов

севернее 50о северной широты

между 43 и 50о северной широты

южнее 43о северной широ-

тыдля групп участковА Б, В Г А Б, В Г А Б, В Г

Бетонные Армобетонные Железобетонные с нена-прягаемой арматурой Из сборных железобе-тонных предварительно- напряженных плит

0,80 0,90 1,00

1,20

0,90 1,00 1,00

1,30

1,10 1,20 1,30

1,40

0,75 0,85 0,95

1,20

0,85 0,95 0,95

1,30

1,05 1,15 1,25

1,40

0,70 0,80 0,90

1,20

0,80 0,90 0,90

1,30

1,00 1,10 1,20

1,40

Расчетное число приложений нагрузки Ud определяют по формуле

n

ieid UU

1, (3.16)

где Uei – эквивалентное число приложений нагрузки от опоры i-го воздушного судна, приведенное к приложению нагрузки от опоры расчетного воздушного судна.

112lg

10 cd

cii

ci

cd

mmU

mm

ciU , (3.17)

где n – число учитываемых типов воздушных судов; mci и mcd – цен-тральные изгибающие моменты соответственно от нагрузок i-го и

47

СибАДИ

расчетного воздушных судов; Ui =nai∙Ni – число приложений нагрузки от опоры i-го воздушного судна; nai – число осей на основной опоре i-го воздушного судна; Ni – число взлетов i-го воздушного судна за проектный срок службы покрытия.

Если в результате проверки прочности условие (3.1) выполняет-ся, то принимают назначенную первоначально толщину покрытия. Если условие не выполняется, увеличивают толщину покрытия, пока не будет достигнуто выполнение условия прочности.

3.3. Расчет нежёстких аэродромных покрытий

Нежёсткие покрытия устраивают многослойными. Требуемую толщину слоев обосновывают расчетом. Минимально допускаемую толщину конструктивного слоя (в уплотненном состоянии) принима-ют согласно табл. 3.4.

Асфальтобетонные покрытия необходимо устраивать из асфаль-тобетонных смесей, отвечающих требованиям ГОСТ 9128 [2], в том числе из щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей, отвечаю-щих требованиям ГОСТ 31015, и асфальтобетонных смесей на поли-мерно-битумном вяжущем (полимерасфальтобетон), отвечающих требованиям ГОСТ Р 52056.

Общая толщина асфальтобетонных слоев на основаниях из ма-териалов, обработанных неорганическими вяжущими, должна быть не менее приведенной в табл. 3.5 [4].

Верхние слои асфальтобетонных покрытий следует устраивать из плотных смесей, нижние – из плотных или пористых смесей.

Применение пористых асфальтобетонных смесей на основаниях, представляющих собой водоупорный слой, не допускается.

Под нагрузки III нормативной категории и выше в верхних сло-ях нежестких покрытий следует применять плотные асфальтобетон-ные смеси марки I, под нагрузки IV категории – марки не ниже II, под нагрузки V и VI категорий – не ниже марки III по прочности.

48

СибАДИ

Таблица 3.4 Минимальная толщина конструктивных слоев

Материал конструктивного слоя нежесткого покрытия и ис-кусственного основания

Минимальная толщина конст-

руктивного слоя, м

Асфальтобетон при внутреннем давлении воздуха в пневма-тиках колес воздушных судов, МПа: менее 0,6 От 0,6 до 0,7 От 0,7 до 1,0 свыше 1,0

0,05 0,07 0,09 0,12

Щебень, гравий, грунты, обработанные органическими вяжу-щими 0,08 Щебень, обработанный органическими вяжущими по способу пропитки 0,08 Щебень, не обработанный вяжущим и укладываемый на прочное (каменное или укрепленное вяжущими, грунтовое) основание 0,08 Грунты и малопрочные каменные материалы, обработанные минеральными вяжущими 0,15 Щебень или гравий, не обработанный вяжущими и уклады-ваемым на песчаное основание 0,15

Примечания: 1. Максимальный размер зерна крупной фракции, применяемо-го в слое минерального материала, должен быть не менее чем в 1,5 раза меньше толщины конструктивного слоя.

2. Допускается устройство асфальтобетонных слоев толщиной 0,09 – 0,12 мв два слоя из смеси того же качества при условии обеспечения сцепления между ними.

Холодные асфальтобетонные смеси допускается применять при соответствующем технико-экономическом обосновании только на РД, перронах и МС под нагрузки IV категории и ниже.

Под нагрузки IV нормативной категории и выше асфальтобе-тонные покрытия следует устраивать на искусственных основаниях из материалов, обработанных вяжущими. Тип асфальтобетонной смеси и соответствующую марку битума надлежит принимать с учетом кли-матических условий в соответствии с ГОСТ 9128 и ГОСТ 22245.

При расчете нежестких аэродромных покрытий по предельному относительному прогибу всей конструкции должно удовлетворяться условие

λd ≤ γc λu, (3.18)

49

СибАДИ

где λd – расчетный относительный прогиб покрытия от нагрузки,

;9,0cd

ad E

p (3.19)

γc – коэффициент условий работы, принимаемый для групп участков аэродромных покрытий (см. рис. 1.1): А-1; Б и В-1,05; Г-1,1; λu – предельный относительный прогиб покрытия, определяемый в соответствии с рис. 3.2 в зависимости от вида грунта, давления возду-ха в пневматиках колес и приведенной повторяемости приложения нагрузки в течении суток Nr; ра – внутреннее давление воздуха в пневматиках колес, МПа; Еcd – эквивалентный модуль упругости не-жесткой конструкции, включая грунтовое основание, МПа,

Еcd = Еmt ∙ ψk, (3.20)

здесь Еmt – средний модуль упругости, МПа, многослойной конструк-ции (включая покрытие, искусственное основание и насыпь) из n сло-ев в пределах сжимаемой толщи,

;...2211

mt

nnmt t

tEtEtEЕ (3.21)

ψk – коэффициент, определяемый по рис. 3.3,

;;

e

mt

mtk D

tEEf (3.22)

E1, E2, ..., En – расчетные модули упругости отдельных конструктив-ных слоев, МПа; t1, t2, ..., tn – толщины отдельных конструктивных слоев, м; tm = t1 + t2 + t3 + ...+ tn – суммарная толщина конструктивных слоев, м; E – модуль упругости грунта естественного основания, МПа; De – диаметр круга, м, равновеликого площади отпечатка пневматика одноколесной эквивалентной нагрузки.

50

СибАДИ

Рис. 3.2. Графики для определения предельных относительных прогибов нежестких аэродромных покрытий λu:

а – суглинки, глины, супеси (включая грунты с примесью гравия); б – песчаные пылеватые грунты; в – песчаные крупные, средней

крупности и мелкие, галечниковые. Цифры на линиях графика обозначают внутреннее давление воздуха в пневматиках колес воздушного судна, pa , МПа

Таблица 3.5 Минимальная общая толщина асфальтобетонных слоев

Среднемесячная температура воздуха наиболее холодного

месяца, °C

Общая минимальная толщина асфальтобетонных слоев, м, на основаниях из материалов, обработанных неорга-ническими вяжущими, и покрытиях из цементобетона

на ИВПП, магистральной РД

на остальных участках аэродрома

при категории нормативных нагрузок в/к, I, II III, IV V, VI в/к, I, II III, IV V, VI

– 5 и выше 0,09 0,07 0,07 0,09 0,07 0,06 Ниже –5 до –15 0,12 0,09 0,07 0,09 0,07 0,06 Ниже –15 или число переходов температу-ры через 0 °C свыше 50 раз в год

0,16 0,13 0,07 0,12 0,09 0,07

51

СибАДИ

Рис. 3.3. Номограмма для определения коэффициента ψk

52

СибАДИ

При расчете прочности покрытия воздействие нагрузок от раз-личных типов воздушных судов следует приводить к эквивалентному воздействию расчетной нагрузки через приведенную повторяемость приложения нагрузки Nr. При этом учитывают только те воздушные суда, у которых нагрузки на главную опору больше или равны поло-вине величины нагрузки на главную опору расчетного ВС.

Значение приведенной повторяемости приложения нагрузки Nr определяется по формуле

,1n

niaiir knNN (3.23)

где n – число типов воздушных судов, включая расчетное; Ni – сред-несуточное число взлетов i -го воздушного судна; nai – число осей на опоре i -го воздушного судна; в расчете прочности по предельному относительному прогибу nai = 1; kni – коэффициент приведения нагру-зок,

,66,75,5

au

ai

au

aini D

Dppk (3.24)

здесь pai и pau – внутреннее давление воздуха в пневматиках колес со-ответственно i-го и расчетного воздушных судов; Dai и Dau – диамет-ры кругов, равновеликих площадям отпечатков эквивалентных одно-колесных нагрузок, соответственно i-го и расчетного воздушных су-дов.

Величины предельных относительных прогибов, принимаемые по графикам рис. 3.2, следует увеличивать на 20% для покрытий об-легченного типа из прочных каменных материалов подобранного со-става, обработанных органическими или минеральными вяжущими.

Прочность асфальтобетонных слоев нежесткой конструкции аэ-родромного покрытия должна удовлетворять условию

σr ≤ γс∙Rd, (3.25)

где σr – наибольшее растягивающее напряжение при изгибе в рас-сматриваемом слое от расчетной нагрузки, МПа; γc – коэффициент условий работы, принимаемый для групп участков аэродромных по-крытий [см. формулу (3.12)];

53

СибАДИ

σr = σr∙pa, (3.26)

Rd – расчетное сопротивление растяжению при изгибе асфальтобето-на, МПа; σr – удельное растягивающее напряжение при изгибе, опре-деляемое по номограмме рис. 3.3,

σr= ,;

e

ab

e

ab

Dt

EEf (3.27)

где Еab – средний модуль упругости асфальтобетонных слоев, МПа, вычисляемый аналогично формуле (3.15); Е е– эквивалентный модуль упругости основания под асфальтобетоном, включая грунтовое осно-вание, МПа,

Ее = Еm ∙ ψk, (3.28)

здесь Еm – средний модуль упругости слоев оснований под асфальто-бетоном (без учета грунтового основания), МПа; ψk – коэффициент, определяемый по номограмме рис. 3.3, принимая вместо величин Еtm и Еed соответственно величины Еm и Еc,

,;

e

tot

mk D

tEEf (3.29)

где De – диаметр круга, м, равновеликого площади отпечатка пневма-тика одноколесной эквивалентной нагрузки для асфальтобетонного слоя (слоев),

,2a

ee p

FD

(3.30)

здесь Fe – одноколесная эквивалентная нагрузка, МН, заменяющая си-ловое воздействие многоколесной опорной нагрузки, которую прини-мают равной Fd при ttot ≤ a/2, a – минимальное расстояние между ближайшими колесами главной опоры в свету, м.

54

СибАДИ

Рис. 3.3. Номограмма для определения удельных растягивающих напряжений σr при изгибе

в асфальтобетоне

Суммарную толщину ttot принимают равной общей толщине конструкции при расчете прочности по предельному относительному прогибу и суммарной толщине асфальтобетонных слоев при расчете их прочности на растяжение при изгибе. Параметр а находят по фор-муле

,4,1

2a

dt p

Faa

(3.31)

55

СибАДИ

где at и ad – соответственно расстояние между осями ближайших ко-лес в опоре и максимальное расстояние между колесами в основной опоре, м, принимаемые по рис. 3.4 в зависимости от схемы расстанов-ки колес в опоре; ttot – суммарная толщина слоев нежесткой конструк-ции, м, для которых определяется Fe по формуле (3.31).

dtot

d

k Fat

aan

eF

lg2lg4lg

lg

10 . (3.32)

При расчете прочности двух- или трехслойного асфальтобетон-ного покрытия следует рассчитывать на растяжение при изгибе толь-ко нижний слой, предварительно приведя многослойный асфальтобе-тон к однослойному со средним модулем упругости.

Рис. 3.4. Расчетные расстояния a, at и ad между колесами опор воздушных судов

Контрольные вопросы

1. Что понимают под предельным состоянием покрытия?2. Что является предельным состоянием монолитных покрытий?3. Что является предельным состоянием напрягаемых железобетонных по-

крытий? 4. Что является предельным состоянием нежестких покрытий капитально-

го типа?

56

СибАДИ

5. Что является предельным состоянием нежестких покрытий облегченно-го типа?

6. Что учитывает коэффициент динамичности при проектировании покры-тий?

7. Как следует выполнять расчет покрытия, если не задано распределениевзлетных масс между опорами самолета?

8. Почему вычисляемый изгибающий момент в плите имеет размерностькН·м/м?

9. В каком сечении плиты вычисляют изгибающий момент?10. Что понимают под радиус круга, равновеликого площади отпечатка

пневматика колеса? 11. Что понимают под эквивалентный коэффициент постели однородного

грунтового основания? 12. Из каких соображений устанавливается минимальная толщина конст-

руктивных слоев? 13. Из каких смесей следует устраивать верхние слои нежестких покры-

тий? 14. На каких участках покрытий можно применять холодные асфальтобе-

тонные смеси?

4. ОБЕСПЕЧЕНИЕ МОРОЗОУСТОЙЧИВОСТИ ПОКРЫТИЯ

Пучинные свойства грунтов следует учитывать, если в грунто-вом основании одновременно присутствуют три фактора:

- наличие тонкодисперсных грунтов (пылеватых, имеющих большую высоту капиллярного поднятия воды);

- близкое залегание грунтовых вод; - медленное глубокое промерзание грунта. Это возможно, если грунты к началу промерзания имеют пока-

затель текучести IL > 0 или если уровень грунтовых вод находится ниже расчетной глубины промерзания, м, менее чем на:

1,0 – для песков мелких; 1,5 – для песков пылеватых, супесей и супесей пылеватых; 2,5 – для суглинков, суглинков пылеватых, крупнообломочных

грунтов с глинистым заполнителем; 3,0 – для глин. Устранение хотя бы одного из факторов или его снижение влия-

ния приводит к уменьшению неравномерного пучения. При пучении происходит неравномерное поднятие поверхности покрытия и может привести к его растрескиванию и разрушению.

57

СибАДИ

Наиболее радикальный метод устранения пучинообразования – использование непучинистых грунтов. Это задача очень сложная – необходимо возить грунты на большое расстояние, а это значительно повышает стоимость строительства. Возможен путь снижения глуби-ны грунтовых вод. Это связано со строительством дренажных и водо-отводных систем, что также требует больших затрат.

Возможно уменьшение глубины и скорости промерзания грун-тов. Для этого требуется устройство теплоизолирующих слоев, что также связано с большими затратами.

Выбор способа снижения и исключения пучинообразования или как говориться обеспечить морозоустойчивость аэродромных покры-тий следует выбирать на основе технико-экономического обоснова-ния.

При проектировании аэродромных покрытий необходимо обес-печить условие (1.2). Предельная величина вертикальной деформации принимается по табл. 1.8.

Расчет оснований аэродромных покрытий, возводимых на пучи-нистых грунтах, заключается в определении толщины стабильного слоя, обеспечивающего снижение деформации пучения sf до допусти-мого значения su.

Толщину стабильного слоя определяют в такой последователь-ности:

1. Ориентировочно назначается толщина искусственного осно-вания (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Расчетная схема слоистого основания

2. С учетом толщины слоев аэродромной одежды и основанияопределяется высота последнего (n-го) пучащего слоя грунта Hп, м:

58

СибАДИ

,29,11

10

0

m

i fif

iffi

ff

mpffi ttH

, (4.1)

где λf, λfi – коэффициенты теплопроводности соответственно послед-него (n-го) пучащего слоя грунта и i -го слоя аэродромной одежды и основания, Вт/(м·°С); θmp – абсолютная средняя температура на по-верхности покрытия за период промерзания, °С, принимаемая равной средней температуре воздуха tmaх; t0 – температура начала пучения грунта, °С, принимаемая по табл. 4.2; τf =Στj – продолжительность пе-риода отрицательных температур на поверхности покрытия, ч; τf – продолжительность j-го месяца с отрицательной среднемесячной температурой воздуха, ч; i – номер слоя аэродромной одежды и осно-вания; m – число слоев аэродромной одежды и основания; ti – толщи-на i -го слоя аэродромной одежды и основания, м; ηf – количество тепла, выделяемое при фазовых переходах и охлаждении n-го слоя грунта, кДж/м3,

ηf =0,5· θmp ·Cf +ρd(w–ww)334, (4.2)

здесь nfi – количество тепла, выделяемое при фазовых переходах и ох-лаждении i -го слоя аэродромной одежды и основания, кДж/м3:

ηfi =0,5· θmp ·Cfi +ρdi(wi–wwi)334, (4.3)

nf0 – количество тепла, выделяемое при фазовых переходах грунта, расположенного ниже изотермы начала пучения, кДж/м ;

ηf0 =0,5· t0 ·Cf +ρd(w – ww)334, (4.4)

где Cf , Cfi – теплоемкость, кДж/(м3·°С); ρd, ρdi – плотность сухого грунта или материала, кг/м3; w, wi – суммарная влажность, доли еди-ницы; wi, wwi – влажность грунта или материала за счет содержания в них незамерзшей воды, доли единицы, соответственно последнего (n-го) пучащего слоя грунта и i -го слоя покрытия и основания.

Значение ww допускается определять по формуле

ww=kw ∙ wp, , (4.5)

59

СибАДИ

где kw – коэффициент, принимаемый по табл. 4.3; wp – влажность грунта на границе раскатывания, принимаемая по данным инженерно-геологических изысканий.

Таблица 4.1 Температура начала пучения t0

Грунты Температура начала пучения t0 , – °С Пески:

гравелистые и крупные мелкие и пылеватые

0 0,2

Супеси 0,4

Суглинки: мягкопластичные тугопластичные полутвердые

0,6 0,8 1,0

Глины: мягкопластичные тугопластичные полутвердые

1,1 1,3 1,5

Значения ρdi, λfi , Cfi , wi для материалов аэродромной одежды и основания принимают по табл. 4.3, значения λf(i) и Cf(i) для грунтов ес-тественного основания – по табл. 4.4 [4], значения ρd(i), w)i), ww(i) – по данным инженерно-геологических изысканий.

Таблица 4.2 Значения коэффициента kw

Грунты Число пластичности kw Пески и супеси Ip ≤ 0,02 0 Супеси 0,02< Ip ≤ 0,07 0,35

Суглинки 0,07< Ip ≤ 0,13 0,50 0,13< Ip ≤ 0,17 0,55

Глины 0,13< Ip ≤ 0,17 0,65

60

СибАДИ

Таблица 4.3 Теплофизические характеристики материалов аэродромных покрытий

Материал покрытия и искусственного

основания

Плотность сухого ма-териала ρd ,

кг/м3

Суммар-ная влаж-ность W, доли еди-

ницы

Коэффициент те-плопроводности,

Вт/(м·°С)

Объемная теплоемкость,

кДж/(м3·°С)

λt λf Ct Cf

Цементобетон 2300 0,03 1,85 1,90 2010 1675 Асфальтобетон 2200 0,03 1,30 1,40 3685 3390 Пескоцемент 2000 0,05 1,65 1,80 2010 1840 Грунтоцемент 2000 0,05 1,40 1,50 1925 1780 Шлакобетон 1600 0,05 0,65 0,80 1800 1675

1300 0,05 0,45 0,60 1465 1360 1000 0,05 0,35 0,40 1130 1045 900 0,05 0,30 0,35 1005 920

Керамзитобетон 1600 0,05 0,60 0,70 2345 2180 1400 0,05 0,45 0,60 2050 1905 1200 0,05 0,35 0,40 1760 1635

Пенобетон 1200 0,05 0,35 0,45 1510 1405 1000 0,05 0,30 0,40 1255 1170 500 0,10 0,20 0,25 630 565

Песок, супесь и суг-линок, укрепленные:

1900 0,05 1,15 1,40 1925 1780 золой-уноса битумом или би-тумной эмульсией 1800 0,05 0,95 1,15 1840 1675

Галька (щебень) с песком 1800 0,10 1,85 2,20 2260 1885

То же с глиной 1800 0,10 2,00 2,35 2345 1970 Гравий, щебень гра-нитный 1800 0,10 2,00 2,35 1840 1675

Щебень осадочных пород 1600 0,10 1,40 2,05 1760 1590

Шлак 800 0,10 0,30 0,35 1090 985

61

СибАДИ

Таблица 4.4 Теплофизические характеристики грунтов

Плот-ность сухого грунта ρd, кг/м3

Суммар-ная влаж-ность W, доли еди-

ницы

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·°С) Объемная те-плоемкость, кДж/(м3·°С) песка супеси суглинка,

глины

λt λf λt λf λt λf Ct Cf

1400 0,30 - - 1,75 1,80 1,45 1,55 3015 2175 1400 0,25 1,90 2,15 1,55 1,70 1,35 1,50 2765 2050 1400 0,20 1,55 1,85 1,35 1,50 1,10 1,20 2470 1885 1400 0,15 1,40 1,65 1,10 1,30 0,85 1,00 2175 1760 1400 0,10 1,10 1,30 0,95 1,05 0,70 0,75 1885 1740 1400 0,05 0,75 0,80 0,65 0,70 0,45 0,50 1590 1465 1600 0,30 - - 1,85 2,00 1,70 1,80 3495 2470 1600 0,25 2,50 2,75 1,80 1,90 1,50 1,70 3140 2345 1600 0,20 2,15 2,40 1,65 1,75 1,35 1,50 2805 2135 1600 0,15 1,80 2,05 1,45 1,55 1,10 1,20 2470 2010 1600 0,10 1,45 1,65 1,15 1,30 0,85 0,95 2155 1800 1600 0,05 1,05 1,10 0,80 0,85 0,60 0,65 1820 1675 1800 0,20 2,65 2,85 1,85 2,00 1,55 1,80 3160 2405 1800 0,15 2,25 2,60 1,70 1,80 1,40 1,55 2765 2260 1800 0,10 2,00 2,20 1,45 1,55 1,05 1,20 2405 2030 1800 0,05 1,45 1,50 1,00 1,00 0,70 0,75 2030 1885 2000 0,10 2,75 2,90 1,75 1,85 1,30 1,40 2680 2260

Примечания: 1. Значения λt и Ct приведены для грунтов и материалов в та-лом состоянии, λf и Cf – в мерзлом состоянии.

2. Значения теплофизических характеристик крупнообломочных грунтовдопускается определять по настоящей таблице как для песков.

3. Расчетную глубину сезонного промерзания df многослойнойпо глубине конструкции аэродромной одежды и основания следует определять по формуле

.12

9,11

n

i fifi

ffi

f

fmpff td

(4.6)

62

СибАДИ

Обозначения параметров те же, что и в формулах (4.1), (4.2), (4.3) и (4.4).

4. Определяется расчетное значение деформации пучения осно-вания sf, м, согласно расчетной схеме (см. рис. 4.1) по формуле

sf = H1∙mz1∙kf1 + ),( )1(2

ififzi

n

ii kkmH (4.7)

где H1 =df – (Hn+Ho+Hпс)–высота промерзающего слоя грунтового ос-нования за вычетом слоев, лежащих выше пучащегослоя грунта, м; mzi – коэффициент, учитывающий снижение интенсивности пучения по глубине и определяемый по рис. 4.2 в зависимости от отношения Hi /Hf ; Hf – высота промороженной толщи аэродромной одежды и основания до изотермы начала пучения, м; kfi – коэффициент мороз-ного пучения i-го слоя, принимаемый по табл. 4.5.

5. Расчетная величина пучения сравнивается с допускаемымзначением деформации пучения (см. табл. 1.8); в случае невыполне-ния условия (3.5) или если величина пучения меньше допускаемой более чем на 5%, производится корректировка толщины искусствен-ного основания и расчет повторяется.

Рис. 4.2. График для определения коэффициента mz

63

СибАДИ

Таблица 4.5 Коэффициент морозного пучения грунтов kf

Грунты

Коэффициент морозного пучения kf при типе гидрогеологических

условий 1 2 3

Пески: гравелистые крупные средней крупности

0 0 0

0 0,01 0,01

0,01 0,02 0,03

Пески мелкие с содержанием частиц размером ме-нее 0,05 мм, %: до 2 св. 2 до 15 пылеватые

0 0,01 0,02

0,01 0,02 0,05

0,03 0,04 0,10

Супеси: с содержанием песчаных частиц размером от 0,25 до 0,05 мм, %: 20 и менее св. 20 пылеватые

0,01 0,03 0,04

0,03 0,05 0,08

0,10 0,12 0,20

Суглинки: с содержанием глинистых частиц, %: от 10 до 20 св. 20 до 30 пылеватые

0,02 0,03 0,04

0,04 0,05 0,06

0,12 0,14 0,20

Глина 0,03 0,05 0,10 Примечания: 1. Значения расчетного коэффициента пучения для крупно-

обломочных грунтов принимают в зависимости от вида заполнителя (песок, су-песь и т.д.), вводя понижающий коэффициент, равный: 0,5 – при содержании за-полнителя от 10 до 30% массы грунта; 0,7 – при содержании заполнителя от 30 до 50% массы грунта.

2. Наличие в грунтах минералов группы каолинита, новообразований ввиде орштейна, а также прослоек оглеенных и глинистых грунтов в песках по-вышает коэффициент пучения на 0,01 для гидрогеологических условий 1-го и 2-го типов и на 0,02 для гидрогеологических условий 3-го типа. Наличие в грун-тах новообразовании в виде карбонатов, белоглазки, лжемицелия, а также доуп-лотнение грунтов естественного основания до плотности, близкой к максималь-ной при стандартном уплотнении, снижает коэффициент пучения на 0,01 для гидрогеологических условий 1-го и 2-го типов и на 0,02 для гидрогеологических условий 3-го типа.

64

СибАДИ

Контрольные вопросы

1. Какие факторы вызывают пучинообразование грунтов оснований?2. В чем опасность пучинообразования для аэродромных покрытий?3. Когда начинается пучинообразование грунтов?4. Какие грунты имеют наибольшую пучинистость?5. В чём существенное отличие пылеватых грунтов по физическим свой-

ствам? 6. Какие вы знаете способы снижения пучинообразования?7. Как выбирают способ обеспечения морозоустойчивости аэродромных

покрытий? 8. В чем состоит принцип расчет оснований аэродромных покрытий, воз-

водимых на пучинистых грунтах? 9. От чего зависит температура начала пучения грунта?10. От чего зависит допустимая величина пучения?11. Какие нужно знать теплофизические характеристики конструктивных

слоев покрытий? 12. Какие нужно знать теплофизические характеристики подстилающих

грунтов? 13. Как учитывается неоднородность грунта основания при расчетах?14. Как находится расчетная глубина промерзания грунта?15. От чего зависит коэффициент морозного пучения грунта?16. Как устанавливается допустимая величина пучения?

5. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ

Пример 1. Жёсткое аэродромное покрытие.

Требуется запроектировать аэродромное покрытие для аэродро-ма Омск-Западный.

Класс аэродрома – Б, по международной классификации – 4D. Длина ВПП – 3000 м. Расчетная группа участков покрытия – А. Дорожно-климатическая зона – III. Тип местности по увлажнению – 2. Проектный срок службы согласно п. 7.1.5 СП 121–13330.2012

составляет 20 лет. Нормативная нагрузка для аэродрома класса Б – 550 кН.

65

СибАДИ

Таблица 5.1 Состав принимаемых ВС

Тип ВС Взлетная масса, кг

Количе-ство ко-лес на опоре

Давление в пнев-матике,

МПа

Коли-чество рейсов в сутки

Средне-годовое количе-

ство Sukhoi SuperJet 100-95LR

49450 4 1,0 6 2190

Ту-224 103000 4 1,42 4 1460 Booing 737-100 44360 4 0,92 10 3650 Airbus-320-100-1 63000 4 1,28 8 2920

ВСЕГО 10 220

За 20 лет количество взлетов составит 10 220·20 =204 400. При количестве осей на главной опоре ВС 2, количество при-

ложений нагрузки составит 408 800 единиц. Расчетная нагрузка на колесо с учетом коэффициентов дина-

мичности и разгрузки (см. табл. 3.1) по формуле (3.5) составляет

.кН0,1650,12,14

550 fd

k

nd k

nFF

Радиус круга, равновеликого площади отпечатка пневматика ко-

леса, по формуле (3.6) составит

.м229,0100,114,3

101656

3

pFR d

А) Назначим конструкцию жесткого покрытия.

Вариант 1.

30 см, цементобетон класса Btb 4,0/50, Е = 3,24·104 МПа (см. табл. 2.1).

26 см, пескоцемент марки 75, Е =6000 МПа (см. табл. 2.4).

30 см, песок средний Е=120 МПа, Кs = 130МН/м3 (см. табл. 1.4).

Грунт рабочего слоя земляного полотна – суглинок тяжелый, Е = 28 МН/м3. Расчетный коэффициент постели грунта Кs = 50МН/м3 (см.табл. 1.4).

66

СибАДИ

Эквивалентный коэффициент постели естественных и искусст-венных оснований из материалов, для которых не нормировано рас-четное сопротивление растяжению при изгибе, определяется по фор-муле (3.8).

Для основания, состоящих из двух слоев, значения t2 и α2 следу-ет принимать равными нулю.

Dr – условный диаметр круга передачи нагрузки на основание, м, принимаемый равным для монолитных покрытий, рассчитываемых на внеклассную и I категории нагрузки, – 3,6 м, на II – 3,2 м.

Определяем параметр а3 по формуле (3.11):

7,791.

)3,05,02,36,1(3,0)3,02,36,1(5,0

)5,06,1(6,15,0 2

11

221

3

tDtttD

r

r

Эквивалентный коэффициент постели грунтового основания – по выражению (3.9):

.МН/м1,59791,71

791,7501301

3

32

33221

sssse

RKKК

Вычисляем жесткость сечения покрытия по формуле (3.12):

Вп = 0,085 Еb∙t3=0,085∙ 3,24·104 ·0,33 = 74,358 МН·м.

Вычисляем жесткость сечения основания из пескоцемента по формуле (3.11):

Во = 0,085 Еb∙t3=0,085∙ 6000 ·0,263 = 8,964 МН·м.

Суммарная жесткость покрытия и основания составляет

В= Вп+ Во =74,357 + 8,964 = 83,321 МН·м.

67

СибАДИ

По формуле (3.8) вычисляем упругую характеристику покрытия:

.м09,11,59

321,8344

sKBl

Приведенный радиус по формуле (3.6)

.210,009,1229,0

lR

Найдем единичный изгибающий момент от действия колеса, центр отпечатка которого совпадает с расчетным сечением, опреде-ляемым по табл. 3.2: = 0,2026.

Изгибающий момент от колеса 1 (см. рис. 3.1):

m1 = i∙Fd,=0,2026·165,0 = 33,429 кНм/м.

Для колес 2, 3 и 4 найдем их координаты (см. рис. 3.1), приве-денные расстояния ξ= уi/l и η= хi/l, где уi и хi координаты приложения силы Fd. Расстояния приведены в примечании к табл. П.А.1.

Расстояния между пневматиками четырехколесной опоры при-няты равными 0,7 м между смежными колесами и 1,3 м между ряда-ми колес.

По табл. П.А.1 прил. А найдем единичные изгибающие моменты в зависимости от приведенных расстояницй. Затем по единичным моментам вычислим расчетные изгибающие моменты в покрытии.

Результаты расчетов приведены табл. 5.2. Таблица 5.2

Единичные изгибающие моменты в покрытии

Номера колес

Координаты Приведенные расстояния

Единичные изгбающие моменты

хi yi η ξ mxi myi 2 0,7 0 0 0,642 0,0288 0,8965 3 0,7 1,3 1,193 0,642 0,0226 0,0101 4 0 1,3 1,193 0 0,0417 - 0,0094

Σ 0,0931 0,8972

xim

xim

68

СибАДИ

Максимальный изгибающий момент по формуле (3.3)

mc,max =m1+

nk

iiyxm

2)( = 33,429 + 0,0931·165,0= 48,79 кН·м/м.

Вычисляем коэффициент, учитывающий число Ud приложе-ний колесных нагрузок за проектный срок службы покрытия, при Udравном сумме прохождения осей всех нагрузок за срок службы по-крытия:

ku = 2 – 0,167·lgUd =2 – 0,167 · lg 408 800 = 1,063.

Предельный изгибающий момент в плите покрытия mu, МН · м/м, на единицу ширины сечения определяют по формуле (3.12) для бетонных и армобетонных покрытий

м/м.кН024,51063,1630,0100,48,0

66

2 utbcu ktRm

.046,179,48

024,51max,

c

uпр m

mК

Поскольку коэффициент прочности больше 1,0, прочность по-крытия обеспечена.

Б) Проверка морозоустойчивости покрытия.

Расчет оснований аэродромных покрытий, возводимых на пучи-нистых грунтах, заключается в определении толщины стабильного слоя, обеспечивающего снижение деформации пучения sf до допусти-мого значения su.

Толщину стабильного слоя определяют в такой последователь-ности:

1. Ориентировочно назначается толщина искусственного осно-вания. В нашем случае принято искусственное основание из пескоце-мента толщиной 26 см.

2. С учетом толщины слоев аэродромной одежды и основания(см. рис. 4.1) определяется высота последнего (n-го) пучащего слоя грунта Hп, м:

69

СибАДИ

,29,11

10

0

m

i fif

iffi

ff

mpffп ttH

где λf – коэффициенты теплопроводности последнего (n-го) пучащего слоя грунта и i-го слоя аэродромной одежды и основания, Вт/(м·°С), по табл. 4.4 для суглинка при суммарной влажности W=0,3 и плотно-сти сухого грунта 1600 кг/м3 λf = 1,8; λfi – коэффициенты теплопровод-ности i-го слоя аэродромной одежды и основания, Вт/(м·°С); для бе-тонного покрытия по табл. λfп =1,9, для пескоцементного основания λfо=1,8; tп – толщина покрытия, tп = 0,3 м, tо – толщина пескоцементно-го основания, tо =0,26 м; θmp – абсолютная средняя температура на по-верхности покрытия за период промерзания, °С, принимаемая равной средней температуре воздуха tma; по табл. 3.1, СП 131.13330.2012 «Строительная климатология», для г. Омска средняя температура воздуха холодного периода (<0 оС) составляет – 11,9 оС; t0 – темпера-тура начала пучения грунта, °С, принимаемая по табл. 4.1, для суг-линка мягкопластичного t0 = 0,6 °С; τf =Στj – продолжительность пе-риода отрицательных температур на поверхности покрытия, по табл. 3.1 СП 131.13330.2012 составляет 165 суток, τf =165·24 = 3960 ч; ηf – количество тепла, выделяемое при фазовых переходах и охлажде-нии n-го слоя грунта, кДж/м3,определяем по формуле (4.3):

ηf =0,5· θmp ·Cf +ρd(w–ww)334,

здесь Cf – теплоемкость грунта, кДж/(м3·°С), по табл. 4.3 Cf = 2470; ρd – плотность сухого грунта, кг/м3, ρd =1600.

Показатель влажности ww находим по зависимости (4.6):

ww=kw ∙ wp,

где kw – коэффициент, принимаемый по табл. 4.2 для суглинка при 0,13< Ip ≤ 0,17 kw 0,55; wp – влажность грунта на границе раскатывания, принимаемая по данным инженерно-геологических изысканий; для суглинка принимаем wp = 0,12;

ww=0,55·0,12 = 0,066.

70

СибАДИ

Найдем

ηf =0,5·11,9·2470 + 1600·(0,3 – 0,066)·334 =139746,1 кДж/м3.

Количество тепла, выделяемое при фазовых переходах и охлаж-дении бетонного покрытия nfб и основания nfо, кДж/м3, находим по формуле (4.4).

Cfб – теплоемкость бетона по табл. 4.2, Cfб =1675 кДж/(м3·°С); Cfб – теплоемкость пескоцемента, Cfб =1840 кДж/(м3·°С); ρdб – плотность бетона по табл. 4.2, ρdб =2300 кг/м3; ρdо – плотность пескоцемента по табл. 4.2, ρdб =2000 кг/м3; w – ww – суммарная влажность, доли единицы, принимаем по

табл. 4.3: для бетона 0,03; для пескоцемента 0,05;

ηf =0,5· 11,9 ·(1675+1840) +(2300·0,03+2000·0,05)·334= =77360,2 кДж/м3.

3. Расчетную глубину сезонного промерзания df многослойнойпо глубине конструкции аэродромной одежды и основания следует определять по формуле (4.7):

м.05,2

)33405,0160034959,115,0(2241659,118,1130,0

)33405,0200034959,115,0(8,1241659,118,1126,0

)33403,0230034959,115,0(85,1241659,118,1130,0

334)0066,03,0(160034959,115,0241659,118,129,1

12

9,11

n

i fifi

ffi

f

fmpff td

Определяем расчетное значение деформации пучения основа-ния sf, м, согласно расчетной схеме (см. рис. 4.1) по формуле (4.8) при высоте промороженной толщи аэродромной одежды и основания до изотермы начала пучения, Hf =df =2,05 м;

71

СибАДИ

H1 =df – (Hn+Ho+Hпс)=2,05 – (0,30+0,26+0,30)=1,19 м.

Отношение Н1/Нf= 1,19 / 2,05 =0,58. По рис. 4.2 находим значение коэффициента mz =0,63. Коэффициент морозного пучения слоя грунта принимается по

табл. 4.5 с учетом примечания. При доуплотнении грунтов естест-венного основания до плотности, близкой к максимальной при стан-дартном уплотнении, снижают коэффициент пучения на 0,01 для гид-рогеологических условий 1-го и 2-го типов.

Находим фактическую величину пучения принятой конструкции аэродромной одежды:

sf =1,19∙0,63∙0,04=0,030 м.

Допустимая величина пучения (см. табл. 1.7) для бетонных покрытий ИВПП составляет su =0,02.

Фактическая величина пучения превышает допустимую. Требуется изменить конструкию для повышения её морозоустойчивости.

Предлагается увеличить толщину песчаного слоя до 58 см и повторим расчет.

Вычисляем

H1 =df – (Hn+Ho+Hпс)=2,05 – (0,30+0,26+0,58)=0,92 м.

По отношению Н1/Нf= 0,92 / 2,05 =0,448 и рис. 4.2 находим зна-чение коэффициента mz =0,556.

В этом случае величина пучения составит

sf =0,92∙0,556∙0,04=0,020 м.

Величина пучения не превышает допустимой величины, условие морозоустойчивости выполняется: конструкция морозоустойчива.

Вывод. Предложенная конструкция жеткого покрытия ИВПП имеет достаточную прочность и морозоустойчива.

72

СибАДИ

Пример 2. Нежесткое аэродромное покрытие.

В соответствии с требованиями табл. 3.3 и 3.4 назначим конструкцию аэродромной одежды для условий примера 1.

Требуется запроектировать аэродромное покрытие для аэродро-ма Омск-Западный.

Класс аэродрома – Б, по международной классификации – 4D. Длина ВПП – 3000 м. Расчетная группа участков покрытия – А. Дорожно-климатическая зона – III. Тип местности по увлажнению – 2. Проектный срок службы согласно п. 7.1.5 СП составляет 10 лет. Нормативная нагрузка – II КНН – 550 кН. Состав принимаемых ВС – по табл. 5.1. Количество взлетов в сутки Nсут – 28. За 10 лет количество взлетов составит

10 220·10 =102 200 единиц.

При количестве осей на главной опоре ВС 2, количество прило-жений нагрузки составит 204 400 единиц.

Расчетная нагрузка на колесо по формуле (3.5) составляет

.кН0,1650,12,14

550 fd

k

nd k

nFF

Расстояние между пневматиками четырехколесной опоры (см. рис. 3.4) а = 0,7 м.

.м48,13,17,0 22 da

Найдем по формуле (3.30) расстояние:

. м313,0100,114,34,1

1016527,04,1

2 6

3

a

dt p

Faa

73

СибАДИ

По формуле (3.12) найдем значение Fe:

кН13,35610

165lg313,0

8,02lg

313,048,14lg

4lg

eF .

Диаметр круга, м, равновеликого площади отпечатка пневмати-ка одноколесной эквивалентной нагрузки для асфальтобетонного слоя (слоев), находится по формуле (3.30):

0,674 м.100,114,3

71,31522 3

a

ee p

FD

А) Назначим конструкцию нежесткого покрытия.

5 см – асфальтобетон плотный тип А марки 1 на битуме БНД 60/90, Е5= 1250 МПа. 10 см – асфальтобетон пористый крупнозернистый марки 1 на битуме БНД 60/90. 14 см – асфальтобетон высокопоритый крупнозернистый марки 1 на битуме БНД 60/90.

48 см – суглинитый грунт, укрепленный цементом класса 75, Е2=890 МПа.

30 см – песок среднезернистый, содержание пылевато-глинистых частиц 0%, Е1=120 МПа.

Грунт – суглинок легкий, Е0=28 МПа.

В оответствии с табл. 1.5 при расчетной нагрузке II КНН размер сжимаемой толщи грунтового основания составляет 5,0 м.

Средний модуль упругости, МПа, многослойной конструкции (включая покрытие, искусственное основание и насыпь) из n слоев в пределах сжимаемой толщи определяем по формуле (3.21):

159,09МПа .0,530,048,014,010,005,0

0,52830,012048,0890)14,010,005,0(1250

mtЕ

74

СибАДИ

Отношение модуля упругости грунта к среднему модулю упру-гости конструкции Е/Еmt =28/159,09 равно 0,176.

Отношение суммарной толщины конструктивных слоев 30,048,014,010,005,0 =1,07 к диаметр круга, м, равновеликого

площади отпечатка пневматика одноколесной эквивалентной на-грузки De =0,674, составляет 1,59.

По рис. 3.3 находим по осям отношение Е/Еmt =0,176 и отноше-ние ttot /De = 1,59, определяем коэффициент k =0,60.

Эквивалентный модуль упругости нежесткой конструкции, включая грунтовое основание по формуле (3.20),

Еcd = 159,09 · 0,60 = 95,45 МПа.

Расчетный относительный прогиб покрытия от нагрузки опреде-ляют по формуле (3.19):

.0094,045,970,19,0 d

Предельный относительный прогиб покрытия λu принимают по рис. 3.2 в зависимости от вида грунта, давления воздуха в пневмати-ках колес и приведенной повторяемости приложения нагрузки Νr, оп-ределяемой по формуле (3.23).

kni – коэффициент приведения нагрузок,

,66,75,5

au

ai

au

aini D

Dppk

где pai и pau – внутреннее давление воздуха в пневматиках колес соот-ветственно i-го и расчетного воздушных судов, pai = МПа; pau =1,0 МПа; Dai и Dau – диаметры кругов, равновеликих площадям отпечатков эквивалентных одноколесных нагрузок, соответственно i-го и расчетного воздушных судов.

Расчет приведен в табл. 5.3:

Nr= Nсут∙nа∙kni= 4,06·2=8,12.

75

СибАДИ

Величина предельного относительного прогиба покрытия со-ставляет 7,2·10-3 .

Относительный упругий прогиб превышает допустимый, нужно повысить прочность конструкции.

Таблица 5.3 Коэффициенты приведения различных типов ВС к расчетной нагрузке

Тип ВС Давление в пнев-матике,

МПа

Диаметр отпечат-ка De, м

Коэффи-циент

приведе-ния kni

Коли-чество рейсов в сутки

Приве-денное

количест-во

Sukhoi SuperJet 100-95LR

1,0 0,517 0,025 6 0,151

Ту-224 1,42 0,627 0,75 4 2,99 Booing 737-100 0,92 0,511 0,014 10 0,144 Airbus-320-100-1 1,28 0,516 0,096 8 0,767 II-КНН 1,0 0,837 1,0 - -

ИТОГО 4,06

Б) Корректировка конструкции нежесткого покрытия.

6 см – асфальтобетон плотный, тип А марки 1 на битуме БНД 60/90, Е5= 1250 МПа. 12 см – асфальтобетон пористый крупнозернистый марки 1 на битуме БНД 60/90. 14 см – асфальтобетон высокопористый крупнозернистый мар-ки 1 на битуме БНД 60/90. 80 см – суглинистый грунт, укрепленный цементом класса 75 в утанове (с учетом примечания к табл. 2.4) Е2=1100 МПа. 25 см – песок среднезернистый, содержание пылевато-глини-стых частиц 0%, Е1=120 МПа.

Грунт – суглинок легкий, Е0=28 МПа.

В оответствии с табл. 1.5 при расчетной нагрузке II КНН размер сжимаемой толщи грунтового основания составляет 5,0 м.

Средний модуль упругости, МПа, многослойной конструкции (включая покрытие, искусственное основание и насыпь) из n слоев в пределах сжимаемой толщи определяем по формуле (3.21):

.МПа6,2270,525,080,014,012,006,0

0,52825,012080,01100)14,012,006,0(1250

mtЕ

76

СибАДИ

Отношение модуля упругости грунта к среднему модулю упру-гости конструкции Е/Еmt =28/227,6 равно 0,123.

Отношение суммарной толщины конструктивных слоев 25,08,014,012,006,0 =1,37 к диаметр круга, м, равновеликого

площади отпечатка пневматика одноколесной эквивалентной на-грузки De =0,674, составляет 2,0.

По номограмме рис. 3.3 находим по осям отношение Е/Еmt =0,123 и отношение ttot /De = 2,0, определяем коэффициент k =0,56.

Эквивалентный модуль упругости нежесткой конструкции, включая грунтовое основание по формуле (3.20),

Еcd = 227,6 · 0,56 = 127,47 МПа.

Расчетный относительный прогиб покрытия от нагрузки опреде-ляют по формуле (3.19):

.00706,047,127

0,19,0 d

Предельный относительный прогиб покрытия λu принимают по рис. 3.2 в зависимости от вида грунта, давления воздуха в пневмати-ках колес и приведенной повторяемости приложения нагрузки Νr, оп-ределяемой по формуле (3.23):

Nr= Nсут∙nа∙kni= 4,06·2=8,12.

Величина предельного относительного прогиба покрытия со-ставляет 7,2·10-3, или 0,0072.

Коэффициент прочности по относительному прогибу

.02,100706,00072,0

прk

Прочность нежесткого покрытия по относительному упругому прогибу обеспечена.

77

СибАДИ

В) Проверка конструкции на изгиб асфальтобетонных слоев.

Прочность асфальтобетонных слоев нежесткой конструкции аэ-родромного покрытия должна удовлетворять условию (3.25).

Средний модуль упругости асфальтобетонных слоев принятой конструкции составляет 1250 МПа.

Средний модуль упругости слоев оснований под асфальтобето-ном (без учета грунтового основания) составляет по формуле (3.21)

.МПа2,95625,080,014,012,006,0

25,012080,01100)14,012,006,0(1250

m

Е

Величина одноколесной эквивалентной нагрузки при расчете асфальтобетона на растяжение при изгибе будет равна расчетной на-грузке на колесо Fd = 165 кН.

Диаметр круга, равновеликого площади отпечатка пневматика одноколесной эквивалентной нагрузки для асфальтобетонного слоя (слоев):

100,114,316522 3

a

ee p

FD

0,46 м.

Cуммарная толщина асфальтобетонных слоев t1 + t2 + t3= 0,32 м. Отношение среднего модуля упругости конструкции к среднему

модулю упругости асфальтобетонных слоев Е/Еmt =956,2/1250 равно 0,765.

Отношение суммарной толщины конструктивных слоев асфаль-тобетона 0,32 к диаметр круга, м, равновеликого площади отпечатка пневматика одноколесной эквивалентной нагрузки De =0,46, состав-ляет 0,696.

По номограмме рис. 3.3 находим по осям отношения Е/Еmt =0,765 и ttot /De = 0,698, определяем коэффициент k =0,475. Ко-эффициент k =0,84.

Эквивалентный модуль упругости основания под асфальтобе-тонными слоями определяем по формуле (3.28):

Ее =956,2∙0,877=838,59 МПа.

78

СибАДИ

Отношение Ее к Еab =1250 / 838,59 = 1,49. По рис. 3.3 находим удельное растягивающее напряжение при

изгибе σr = 0,53. Наибольшее растягивающее напряжение при изгибе в рассмат-

риваемом слое от расчетной нагрузки составляет по формуле (3.26)

σr = 0,53∙1,0 = 0,53 МПа.

Допустимые напряжения по формуле (3.25)

σr ≤ γсRd,

где Rd – расчетное сопротивление растяжению при изгибе асфальто-бетона, по табл. 2.3 Rd =2,6 МПа.

σr = 1,0∙2,6 = 2,6 МПа.

Поскольку фактическое растягивающее напряжение при изгибе асфальтобетона меньше допустимого, то прочность обеспечена.

Г) Проверка нежесткого покрытия на морозоустойчивость.

Основания на пучинистых грунтах должны удовлетворять усло-вию (4.1)

sf ≤ su,

где sf – равномерная деформация пучения поверхности грунтового основания; su – предельное значение вертикальной деформации пуче-ния, принимаемое по табл. 1.7.

Расчет оснований аэродромных покрытий, возводимых на пучи-нистых грунтах, заключается в определении толщины стабильного слоя, обеспечивающего снижение деформации пучения sf до допусти-мого значения su.

1. Ориентировочно назначается толщина искусственного осно-вания. В нашем случае принято искусственное основание из пескоце-мента толщиной 26 см.

2. С учетом толщины слоев аэродромной одежды и основания (см.рис. 4.1) определяется высота последнего (n-го) пучащего слоя грун-та Hп, м, аналогично как на с. 68 и далее по приведенному примеру.

79

СибАДИ

Находим расчетную глубину сезонного промерзания df много-слойной по глубине конструкции аэродромной одежды и основания по формуле (4.7):

м.04,2

)33405,0160034959,115,0(2241659,118,1125,0

)33405,0200034959,115,0(8,1241659,118,1180,0

)33403,0220033909,115,0(3,1241659,118,1132,0

334)0066,03,0(160034959,115,0241659,118,129,1

12

9,11

n

i fifi

ffi

f

fmpff td

Находим фактическую величину пучения принятой конструкции аэродромной одежды:

sf =0,67∙0,52∙0,05=0,0017 м.

Допустимая величина пучения (см. табл. 1.7) для асфальто-бетонных покрытий ИВПП составляет su =0,03.

Величина пучения не превышает допустимой величины. Условие морозоустойчивости выполняется – конструкция морозоустойчива.

Вывод. Предложенная конструкция нежесткого покрытия ИВПП имеет достаточную прочность по относительному упругому прогибу и морозоустойчива.

В прил. Б приведена методика расчета возможности эксплуа-тации воздушных судов на аэродроме по методу "ACN-PCN".

80

СибАДИ

Библиографический список

1. ГОСТ 20276–2012. Межгосударственный стандарт. Грунты. Методыполевого определения характеристик прочности и деформируемости. – Введ. 2013–01–07. – М ., 2012.

2. ГОСТ 9128–2013. Смеси асфальтобетонные, полимерасфальтобетонные,асфальтобетон, полимерасфальтобетон для автомобильных дорог и аэродромов. – Введ. 2014–11–01. – М ., 2014.

3. СП 47.13330.2012. Инженерные изыскания для строительства.Основные положения : актуализированная редакция СНиП 11–02–96. – Введ. 2013–01–07. – М ., 2013.

4. СП 121.13330.2012. Аэродромы. – Введ. 2013–01–01. – М ., 2013.5. СП 131.13330.2012. Строительная климатология : актуализированная ре

дакция СНиП 23–01–99*. – Введ. 2013–01–-01. – М ., 2013. 6. Технический регламент о безопасности зданий и сооружений : федераль

ный закон № 384 ФЗ от 29 декабря 2009 г. [Электронный ресурс]. URL: http://files.stroyinfoinf/ru (дата обращения: 30.10.2018).

7. Жесткие покрытия аэродромов и автомобильных дорог / Г. И. Глушков,В.Ф. Бабков, И.А. Медников [и др.]. – М. : Транспорт, 1987. – 255 c.

8. Пособие по расчету и конструированию аэродромных покрытий. Ут-верждено Заместителем начальника строительства и расквартирования войск Министерство обороны РФ. – М., 2002 г. –120 с.

9. Руководство по проектированию аэродромных покрытий. –М. : Госу-дарственный проектно-изыскательский институт «Аэропроект», 1983. –307 с.

10. Горбунов-Посадов, М.И. Расчет конструкций на упругом основании /М.И. Горбунов-Посадов, Т.А. Маликова. –2-е изд., перераб. и доп. – М. : Строй-издат, 1973. – 627 с.

11. Изыскания и проектирование аэродромов : учебник для вузов /Г.И. Глушков, В.Ф. Бабков, В.Е. Тригони ; под ред. Г.И. Глушкова. –М. : Транс-порт, 1992. – 463 с.

12. Кульчицкий, В.А. Аэродромные покрытия. Современный взгяд. – М. :Физико-математическая литература, 2002. – 528 с.

13. Романенко, В.А. Аэродромы, аэропорты, авиакомпании : конспектлекций / В.А. Романенко. – Самара, 2013.

14. Сабуренкова, В.А. Методические указания по реконструкции аэро-дромов. – М., 2003. – 36 с.

15. Сабуренкова, В.А. Методы расчета конструкций аэродромных покры-тий / В.А. Сабуренков, В.А. Макагонов, Н.Б. Васильев, А.Н. Чеков, Н.И. Роман-ков. – М., 2015. – 128 с.

16. Смирнов, А.В. Расчет дорожных и аэродромных конструкций на ди-намическое воздействие : монография. – Омск : СибАДИ, 2008. – 52 с.

81

СибАДИ

Приложение А Таблица П.А.1

Таблица единичных изгибающих моментов в плите

η(ξ) Значения и при ξ(η) в расчетном сечении плиты аэродромного жесткого покрытия

от воздействия i-го колеса опоры воздушного судна 0 0,5 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,2 1,3 1,4

0 - 0,2558 0,1916 0,1280 0,0916 0,0665 0,0478 0,0334 0,0219 0,0126 0,0050 0,0011 -0,0098 -0,0133 -0,0158 0,05 0,3221 0,2578 0,2015 0,1283 0,0950 0,0697 0,0493 0,0335 0,0223 0,0128 0,0054 0,0011 -0,0098 -0,0132 -0,0155 0,1 0,2578 0,2410 0,1937 0,1323 0,1000 0,0745 0,0526 0,0340 0,0235 0,0138 0,0054 0,0011 -0,0098 -0,0132 -0,0155 0,2 0,1938 0,1754 0,1723 0,133 0,0945 0,0725 0,0529 0,0355 0,0252 0,0148 0,0067 0,0013 -0,0098 -0,0128 -0,015 0,3 0,1567 0,1489 0,1365 0,1192 0,0925 0,0707 0,0524 0,0467 0,0254 0,0156 0,0084 0,0015 -0,0083 -0,0114 -0,0144 0,4 0,1308 0,1297 0,1247 0,1119 0,0883 0,0692 0,0523 0,0424 0,0285 0,0173 0,0093 0,0028 -0,0070 -0,0105 -0,0132 0,5 0,1111 0,1012 0,1007 0,0975 0,0824 0,0659 0,0512 0,0386 0,0275 0,0184 0,0105 0,0041 -0,0060 -0,0094 -0,0123 0,6 0,0953 0,0887 0,0858 0,0850 0,0722 0,0606 0,0492 0,0379 0,0274 0,0189 0,0111 0,0055 -0,0046 -0,0081 -0,011 0,7 0,0824 0,0821 0,0818 0,0765 0,0666 0,0578 0,0462 0,0366 0,0272 0,0192 0,0121 0,0061 -0,0032 -0,0059 -0,0098 0,8 0,0715 0,0710 0.0700 0,0660 0,0601 0,0516 0,0434 0,0344 0,0264 0,0195 0,0124 0,0069 -0,0027 -0,0050 -0,0087 0,9 0,0623 0,0619 0,0610 0,0579 0,053 0,0469 0,0389 0,0323 0,0250 0,0188 0,0127 0,0075 -0,0014 -0,0048 -0,0078 1,0 0,0543 0,0542 0,0540 0,0504 0,0472 0,0425 0,0366 0,0300 0,0235 0,0175 0,0126 0,0076 -0,0006 -0,0038 -0,0058 1,1 0,0475 0,0476 0,0474 0,0456 0,0408 0,0372 0,0330 0,0272 0,0220 0,0167 0,0121 0,0077 0 -0,003 -0,0047 1,2 0,0414 0,0412 0,0389 0,0380 0,0372 0,0332 0,0288 0,0245 0,0205 0,0158 0,0112 0,0074 0,0006 -0,0023 -0,0044 1,3 0,0362 0,0360 0,0360 0,0340 0,0325 0,0290 0,0259 0,0221 0,0190 0,0146 0,0106 0,0069 0,0010 -0,0018 -0,0042 1,4 0,0316 0,0313 0,0311 0,0303 0,0283 0,0260 0,0228 0,0199 0,0165 0,0131 0,0099 0,0067 0,0010 -0,0012 -0,0037 1,5 0,0275 0,0272 0,0272 0,0264 0,0247 0,0225 0,0203 0,0175 0,0148 0,0118 0,0092 0,0062 0,0020 -0,0006 -0,0029 1,6 0,0240 0,0239 0,0239 0,0230 0,0221 0,0201 0,0181 0,0159 0,0133 0,0107 0,0082 0,0057 0,0018 -0,0003 -0,0025 1,7 0,0208 0,0208 0,0208 0,0193 0,0192 0,0177 0,0162 0,0137 0,0118 0,0096 0,0072 0,0056 0,0018 -0,0002 -0,0024 1,8 0,0181 0,0179 0,0178 0,0172 0,0166 0,0153 0,0150 0,0121 0,0104 0,0087 0,0067 0,0050 0,0017 -0,0004 -0,0017 1,9 0,0156 0,0156 0,0156 0,0150 0,0143 0,0132 0,0130 0,0115 0,0095 0,0082 0,0062 0,0048 0,0012 -0,0004 -0,0016 2,0 0,0135 0,0135 0,0134 0,0132 0,013 0,0126 0,0121 0,0106 0,0081 0,0074 0,0059 0,0040 0,0009 0 -0,0015

xim yim

82

СибАДИ

Окончание прил. А

η(ξ) Значения и при ξ(η) в расчетном сечении плиты аэродромного жесткого покрытия

от воздействия i-го колеса опоры воздушного судна 0 0,5 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,2 1,3 1,4

2,1 0,0116 0,0116 0,0116 0,0114 0,0112 0,0108 0,0104 0,0101 0,0069 0,0063 0,0054 0,0032 0,0005 0 -0,0014 2,2 0,0099 0,0096 0,0096 0,0095 0,0095 0,0092 0,0088 0,0084 0,0059 0,0053 0,0046 0,0025 0,0003 -0,0004 -0,0004 2,4 0,0072 0,0072 0,0072 0,0070 0,0069 0,0062 0,0060 0,0059 0,0041 0,0037 0,0031 0,0017 0 -0,0007 -0,0007 2,6 0,0051 0,0051 0,0051 0,0050 0,0049 0,0047 0,0044 0,0042 0,0038 0,0024 0,0020 0,0007 0 -0,0009 -0,0015 2,8 0,0035 0,0034 0,0034 0,0033 0,0032 0,0030 0,0028 0,0026 0,0020 0,0014 0,0011 0,0005 -0,0004 -0,0008 -0,0013 3,0 0,0023 0,0022 0,0022 0,0022 0,0021 0,0020 0,0019 0,0017 0,0015 0,0008 0,0006 0 -0,0006 -0,0009 -0,0013 3,2 0,0014 0,0014 0,0014 0,0013 0,0013 0,0012 0,0011 0,0011 0,0008 0,0005 0 0 -0,0006 -0,0009 -0,0012 3,4 0,0008 0,0008 0,0008 0,0007 0,0007 0,0006 0,0005 0,0004 0,0003 0 0 0 -0,0008 -0,0009 -0,0011 3,6 0,0003 0,0003 0,0003 0,0003 0 0 0 0 0 0 0 -0,0005 -0,0007 -0,0009 -0,0009 3,8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,0005 -0,0007 -0,0008 -0,0009 4,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,0005 -0,0007 -0,0007 -0,0008

xim yim

83

СибАДИ

Приложение Б

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ НА АЭРОДРОМЕ ПО МЕТОДУ «ACN-PCN»

Руководство по эксплуатации гражданских аэродромов Российской Федерации (РЭГА РФ-94)

Возможность эксплуатации воздушных судов на искусственном покрытии определяется путем сопоставления классификационного числа PCN с классификационными числами воздушных судов ACN при одной и той же категории прочности основания [15].

1. Классификационные числа PCN и ACN определяются по фор-муле

PCN (ACN) = 2M, (П.Б.1) где М – масса в тоннах нагрузки на покрытие, приложенной через од-ноколесную опору с давлением в шине колеса 1,25 МПа.

2. Классификационные числа ВС (ACN) рассчитываются наЭВМ по стандартным программам ИКАО.

Значения ACN рассчитываются и публикуются изготовителями ВС.

Значения ACN основных ВС приведены в табл. П.Б.1. 3. Классификационные числа покрытий PCN элементов аэро-

дрома определяются расчетно-теоретическим методом на основе дан-ных проектной документации, обследования и испытания покрытий в соответствии с МОС НГЭА.

Если техническую оценку выполнить нет возможности, то оцен-ку можно основывать на опыте эксплуатации ВС. Для этого значения ACN расчетного ВС, регулярно эксплуатируемого на данном покры-тии, приравнивают к значению PCN при одной категории прочности основания.

Полученное таким образом PCN означает, что на данном покры-тии могут эксплуатироваться другие ВС, если они не предъявляют более жестких требований по сравнению с эксплуатируемым воздуш-ным судном.

4. Информация о несущей способности искусственного покры-тия, предназначенного для эксплуатации ВС массой более 5700 кг, должна содержать следующие данные:

84

СибАДИ

Продолжение прил. Б

- классификационное число покрытия PCN; - тип покрытия; - прочность основания; - максимально допустимое давление в шине колеса главной опо-опоры воздушного судна; - метод оценки прочности покрытия.

Таблица П.Б.1

Классификационные числа ACN воздушных судов Тип

воздушного судна

Масса ВС, кг, максимальная

пустого

Нагрузка на основную опору, %

Давление в шинах,

МПа

ACN при категории прочности основания

Жесткие покрытия R

Нежесткие покрытия F

А В С D А В С D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 10 11

Ил -62М 168000 71400

47,0 1,08 43 16

52 17

62 19

71 22

50 17

57 18

67 20

83 26

Ил-62 162600 66400

47,0 1,08 42 14

50 15

60 18

69 20

47 16

54 16

64 18

79 24

Ил-96 231000 111800

31,7 1,08 35 15

43 16

52 19

61 23

42 17

46 18

57 20

76 26

Ил-76Т 171000 83800

23,5 0,588 29 10

32 13

29 15

33 14

24 9

27 10

34 12

45 16

Ил-76ТД 191000 87200

23,5 0,686 35 12

36 14

35 16

40 15

29 10

32 11

40 13

53 17

Ил-86 216600 110700

31,2 0,932 26 14

31 15

38 17

46 20

34 16

36 17

44 19

61 23

Ил-18 64500 33600

47,0 0,92 16 7

20 8

24 10

27 11

18 8

19 8

24 9

31 13

Ил-114 22750 14500

47,5 0,588 11 6

12 7

13 8

14 8

9 5

11 6

13 7

15 9

Ту-204 93600 54970

45,4 1372 23 12

27 14

32 16

37 18

25 13

28 14

33 15

43 20

Ту-154 96000 53600

45,1 0,932 19 8

25 10

32 13

38 17

20 10

24 11

30 13

38 18

Ту-134 47800 29350

45,6 0334 11 7

13 8

16 9

19 10

12 7

13 8

16 9

21 12

Як-40 16000 9700

44,0 039 9 6

9 6

10 6

10 6

7 4

9 5

11 7

13 8

Як-42 58500 31800

47,0 0,88 13 6

16 7

20 9

23 10

15 7

16 8

20 9

26 11

85

СибАДИ

Окончание табл. П.Б.1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 10 11

Ан-225 800000 254000

47,5 1,18 41 16

56 16

84 19

122 25

55 17

64 19

81 22

110 30

Ан-124 398000 180000

47,9 1,08 36 16

49 16

74 19

101 25

50 17

58 19

73 22

100 30

Ан-22 228000 118500

45,9 0,49 25 12

27 14

27 15

37 15

28 12

36 15

43 18

61 24

Ан-12 61000 32000

46,0 0,74 13 7

17 7

20 8

23 10

16 7

18 7

21 9

26 11

Ан-72 34800 19000

45,9 0,491 2 6

13 7

14 7

16 8

9 5

12 6

14 7

16 8

Ан-32 27000 19000

46,7 0,49 12 8

13 9

14 9

15 10

9 6

12 8

14 9

17 11

Ан-26 24000 16000

46,6 039 9 5

10 5

12 6

13 7

7 4

9 5

12 7

15 8

Ан-24 21000 13400

46,6 0,49 9 5

10 6

11 7

12 7

7 4

9 5

11 6

14 8

Представление перечисленных данных осуществляется при по-мощи следующих кодом:

Для обозначения типа покрытия: R – жесткие покрытия, усиленные или не усиленные асфальто-

бетоном; F – нежесткие покрытия. Жесткие покрытия, перекрытые асфальтобетоном, кодируются

дополнительным кодом «смешанное». Для характеристики прочности оснований применяют четыре

кода в соответствии с табл. П.Б.2. Таблица П.Б.2

Характеристики прочности оснований Код

основания Категория прочности основания

Коэффициент постели оснований жестких покрытий К, МП/м3

Модуль упругости грунтово-го основания нежестких по-

крытий Е, МПа А Высокая Более 120 Более 130 В Средняя 120...60 130...60 С Низкая <60 ...≥25 <60... ≥40 D Очень низкая Менее 25 Менее 40

86

СибАДИ

Продолжение прил. Б Для обозначения максимально допустимого давления в шинах

колес ВС: W – высокое давление (более 1,50 МПа); X – среднее давление (до 1,50 МПа); Y – низкое давление (до 1,00 МПа); Z – очень низкое давление (до 0,50 МПа).

Для метода оценки прочности покрытия: Т – техническая оценка, полученная на основании специальных

исследований характеристик прочности покрытия, включая теорети-ческие методы;

U – использование опыта эксплуатации воздушных судов, когда известно, что данное покрытие при регулярных полетах удовлетвори-тельно выдерживает нагрузку от ВС определенного типа и массы.

5. Максимально допустимое давление в шинах колес ВС длянежестких покрытий принимается но табл. П.Б.3 в зависимости от суммарной толщины асфальтобетонных слоев покрытия.

Для жестких покрытий с маркой бетона по прочности на сжатие верхнего слоя не ниже М 400 давление в шинах колес не ограничива-ется (код W); для покрытий с маркой бетона верхнего слоя М 250, М 350 и покрытия, усиленных асфальтобетоном, допустимое давле-ние следует принимать до 1,50 МПа (код X).

Таблица П.Б.3 Максимально допустимое давление в шинах колес

Суммарная толщина асфальтобетонных слоев,

см

Максимально допустимое дав-ление в шинах колес ВС,

МПа

Код максимально допустимого

давления Более 25 Более 1,50 W 16 - 25 До 1,50 X

7-15 До 1,00 Y 5 и менее До 0,50 Z

6. Информация о несущей способности покрытий представляет-ся в следующем виде:

PCN80/R/B/X/T – для жестких покрытий; PCN80/R/B/X/T смешанное – для жестких покрытий, усиленных

асфальтобетоном; PCN80/F/B/Y/T – для нежестких покрытий,

где цифрой (в данном случае 80) обозначается классификационное число покрытия PCN.

87

СибАДИ

Продолжение прил. Б

7. Информация о несущей способности искусственного покры-тия, эксплуатируемого ВС с массой 6700 кг и менее, представляется в следующем виде:

4000 кг/0,50 МПа.

Указываются максимально допустимая масса ВС и допустимое давление в шинах колес (в данном примере соответственно 4000 кг и 0,50 МПа).

8. Покрытие может эксплуатироваться ВС без ограничения, есливыполняется условие

ACN ≤ PCN . (П.Б.2)

Если условие (П.Б.2) не выполняется, необходимо ввести огра-ничения массы ВС или интенсивности его движения.

9. Ограничения массы ВС назначается путем линейной интерпо-ляции значений ACN (см. табл. П.Б.1) между массой пустого ВС и максимальной массой. При этом значение PCN приравнивается к зна-чению ACN при одной категории прочности основания но формуле

,)((

21

1211 ACNACN

PCNACNmmmm ДОП

(П.Б.3)

где mдоп – масса, с которой допускается эксплуатация ВС; m1 – макси-мальная масса ВС; m2 – масса пустого ВС; ACN1 – классификационное число ВС с максимальной массой; ACN2 – классификационное число пустого ВС.

Экстраполяция значений ACN не допускается. 10. Ограничения по интенсивности движения ВС определяются

специалистами в области эксплуатационной оценки прочности аэро-дромных покрытий по результатам обследования (испытаний) покры-тий и анализа интенсивности и состава движения ВС за прошедший срок службы покрытий.

На жестких покрытиях ограничения назначаются по соотноше-нию PCN/ACN в соответствии с рис. П.Б.1; для нежестких покрытий вводятся ограничения в суточной интенсивности движения. Для этого выполняется расчет покрытий с учетом их эксплуатационно-технического состояния на нагрузку от ВС, у которых ACN >PCN.

88

СибАДИ

Продолжение прил. Б

11. Если выполнить обследование покрытий нет возможности,ограничения в интенсивности движения вводятся по соотношению PCN/ACN. На жестких покрытиях для ВС, имеющих соотношение 1>PCN/ACN ≥0,85, среднегодовую суточную интенсивность рекомен-дуется ограничить десятью самолето-вылетами в сутки; при 0,85 >PCN/ACN ≥ 0,8 – двумя; при 0,8 > PCN/ACN ≥ 0,75 – одним са-молето-вылетом в сутки. На нежестких покрытиях для ВС, имеющих соотношение 1>PCN/ACN ≥0,8, суммарную интенсивность рекомен-дуется ограничить двадцатью самолето-вылетами в сутки; при 0,8 > PCN/ACN ≥ 0,7 – пятью самолето-вылетами.

Разовые (аварийные) посадки ВС допускается выполнять при PCN/ACN ≥ 0,5.

12. При полетах с перегрузкой, когда ACN превышает PCN на10–25%, следует регулярно проверять состояние покрытий. В случае обнаружения повреждений, вызванных перегрузкой покрытий, поле-ты с перегрузкой необходимо отменить до завершения работ по уси-лению покрытий.

Пример. Определить допустимую массу самолета Ил-62М для регулярной эксплуатации на искусственном покрытии, несущая спо-собность которого представлена следующей информацией:

PCN 47/R/B/X/T.

Решение. В табл. П.Б.1 в графе 6 («Жесткие покрытия ®», кате-гория прочности основания В) находим значения ACN самолета Ил-62М для максимальной массы 168 000 кг и массой пустого ВС 71 400 кг. Значения ACN соответственно равны 62 и 17.

Линейной интерполяцией по формуле (П.Б.3) определяем до-пустимую массу самолета при PCN = ACN = 47.

кг.2001541752

)4752()40071000168(000168

ДОПm

89

СибАДИ

Окончание прил. Б

Рис. П.Б.1. График для назначения режима ограниченной летной эксплуатации по условию прочности покрытия жесткого типа

90

СибАДИ