Приклад 3. Розрахунок одношарового бетонного покриття на грунтоцементній штучній основі

Вихідні дані

Клас аеродрому – Б. Код аеродрому 4 D. Типи літаків, які будуть експлуатуватися на аеродромі: В757-200, Ту-204, Ан-72. Розрахункові характеристики літаків (дод. 3):

Літак В757-200: F_n = 484,7 кН, п_к = 4; а_T = 0,86 м; = 1,14 м; п_а = 2; р_а = 1,17 МПа.

Літак Ту-204: F_n = 421,0 кН, п_к = 4; а_T = 0,782 м; = 1,4 м; п_а = 2; р_а = 1,372 МПа.

Літак Ан-72: F_n = 140,8 кН, п_к = 2; а_T = 0 м; = 1,3 м; п_а = 2; р_а = 0,65 МПа.

Середньорічна кількість зльотів літаків за типами: для В757-200 N₁ = 3000 зл/р; для Ту-204 N₂ = 5500 зл/р; для Ан-72 N₃ = 7000 зл/р.

Дорожньо-кліматична зона III, на північ від 50° північної ши­роти. Тип гідрогеологічних умов – 2. Ґрунт природної основи по­криття – суглинок природного залягання (е = 0,52).

Місцеві будівельні матеріали – гравелистий пісок.

Розрахунок

Виконуємо розрахунок покриття на ділянках групи А [1, п. 5.48].

1. Для літака В757-200, який має найбільше навантаження на опру за формулою (1 та 2) знаходимо навантаження на колесо та радіус круга рівновеликого за площею відпечатка:

= 484,7 кН, відповідно:

кН.

м.

2. Призначаємо конструкцію покриття (рис. 4). Передбачаємо використання бетону проектних класів В_btb4,0 і В30 з розрахунковими характеристиками R_btb = 3,43 МПа; Е_b = 3,24×10⁴ МПа і ґрунтоцементу (суглинку) класу за міцністю на стискання 40, одержаного способом змішування на місці, для якого з норм [1, табл. 4 дод. 9] приймаємо модуль пружності Е_гц= 15×10² МПа.

3. За даними норм [1, дод. 4] для суглинку природного заляган­ня з коефіцієнтом пористості е = 0,52 при другому типі гідрогеоло­гічних умов приймаємо = 50 МН/м³.

Рисунок 4. Конструкція одношарового бетонного покриття:

1 – бетон проектного класу В_btb4,0 і В30); 2 – два шари пергаміну;

3 – грунтоцемент М40; 4 – пісок гравелистий, 5 – суглинок

4. За вказівкою норм [1, п. 1 дод. 11] з використанням формули [1, формула 12] обчислюємо сумарну жорсткість плити покриття і ґрунтоцементної штучної основи:

кН · м²/м,

де за формулою (5) Н·м²/м = 118,1×10³ кН·м²/м

Н·м²/м = 0,4×10³ кН·м²/м.

5. Відповідно до завдання місцевість відноситься до гідрогеологічних умов ІІ типу. Підстеляючий грунт – суглинки. Відповідно до [1. п. 5.26] необхідно запроектувати дренуючий шар основи товщиною не менше 25 см. В якості дренуючої основи прийнятий гравелистий пісок товщиною 250 мм. За даними [1, табл. 6 дод. 9] визначаємо коефіцієнт постелі насипного середньозернистого піску = 1,2×10² МН/м³. Враховуючи наявність шару штучної основи з насипного середньозернистого піску, який підстеляється масивом суглинку, за вказівками [1. п. 2 дод. 5] визначаємо еквівалентний коефіцієнт по­стелі у межах стискуваної товщі грунтової основи. При цьому приймаємо: = 25 см (товщина шару піску); = 0.

Примітка: Якщо за умовами І тип гідрогеологічних умов, або підселяючий мінеральний грунт має дренувальні властивості – створення шару основи, не обробленої в’яжучим, не обов’язкове. В цьому випадку K_se = K_s грунту в природному стані.

Потім з норм [1, табл. дод. 4] з урахуванням другого типу гідрогео­логічних умов, коефіцієнта пористості ґрунту е = 0,52 та розташу­вання району будівництва у III дорожньо-кліматичній зоні (в межах України) приймаємо для суглинку в природному стані коефіцієнт постелі = 50 МН/м³.

Рисунок 5. Розрахункова схема опори літака В757-200

За формулою (3) обчислюємо значення ек­вівалентного коефіцієнта постелі:

МН/м³,

де: α₃ визначена за формулою (4):

.

В наведених обчисленнях умовний діаметр передачі наванта­ження на основу D_r приймався рівним 3,2 м, оскільки літак В757-20 відповідає IІ категорії нормативного навантаження (1, табл.)

6. Пружна характеристика плити за формулою (7)

= 1,20 м

З урахуванням геометричних характеристик основної опори літака В757-200 (рисунок 5) обчислюємо значення і наведено в таблицю 3

Таблиця 3

Проміжні результати розрахунку покриття

Колесо		f(a)
Перше Друге Третє Четверте	0,165 - - -	0,2251 - - -	- 0,70 0,70	- 0,95 0,95	- 0,0219 0,0243 0,0033	- 0,0824 0,0091 0,0582

7. Визначаємо максимальні згинальні моменти при центральному навантаженні плити за формулами (7 та 8):

кН∙м/м;

кН∙м/м;

8. Приймаємо як більше з одержаних значень і :

= = 54,50 кН м/м.

Далі аналогічним чином визначаємо для літаків ТУ-204 і АН-72:

для ТУ-204 = 52,50 кН м/м;

для АН-72 = 22,82 кН м/м.

Переконуємося, що розрахунковим типом літака для даного покриття, як і передбачалося, є літак В-757-200, оскільки він дає найбільше значення (54,50 > 52,50 > 22,82 кН м/м).

9. Згідно з нормами [1, п. 1 дод. 11] визначається параметр :

. (12)

10. За даними норм [1, графіка 1 дод. 11] при = 116 знаходимо значення = 0,14. Після цього обчислюємо параметр :

; (13)

.

11. За формулою [1, формула 1 дод. 11] визначаємо розрахункове значення моменту для одношарового покриття з сумарною жорсткістю кН м/м.

; (14)

прийнявши = 54,50 кН · м/м і :

кН · м/м.

12. За формулою (10) обчислюємо граничний зги­нальний момент для плити

кН · м/м.

Використаний тут коефіцієнт = 1,16 визначено за методикою, яку викладено у прикладі 1. Проміжні результати обчислень наведено в таблиці 4.

13. Перевіряємо міцність покриття:

= 63,69 кН м/м < = 64,99 кН м/м (на 2,0 %).

Прийнята конструкція покриття відповідає умовам міцності.

14. Згідно з нормами [1, п.п. 5.27 і 5.28] відстань між поздовжніми технологічними швами стискання приймаємо 7,5 м (при ширині ЗПС аеродрому класу В або коду 4D, що дорівнює 45 м, передбачаємо застосу­вання бетоноукладальних машин із шириною захвату 7,5 м). Враховуючи, що товщина бетону > за 24 см, ці шви слід влаштовувати шпунтовими [2, рис. 15.4, шов за типом II].

Відстань між поперечними швами стиснення приймаємо 7,5 м (з урахуванням того, що t = 35 см > 30 см). Ці шви слід влаштовувати за типом І "б” (несправжній шов стискання зі штирями) Приймаємо штирі діаметром 22 мм завдовжки 50 см з кроком установки 35 см [2, табл. 15.5].

Таким чином, плити на ЗПС в плані мають розміри 7,5×7,5 м.

Мінімальна ширина РД для аеродрому коду 4D – від 18 до 23 м. Доцільно використовувати бетоноукладчик з шириною робочого органа 7,5 м (3×7,5 = 22,5 м). Конструкція швів залишається такою самою як на ЗПС. Розміри плит на РД в плані 7,5 ×7,5 м.

Таблиця 4