Приклад 5. Розрахунок асфальтобетонного покриття

Вихідні дані

Клас аеродрому за СНиП – В, за ІСАО 4D. Типи літаків, які будуть експлуатуватися на аеродромі: В757-200, Ту-204, Ан-72. Розрахункові характеристики літаків (додаток 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 – щебінь з природного каменю з граничною міцністю при стисканні 80 МПа; гравелистий пісок.

Розрахунок

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

1 Згідно з нормами [1, п. 5.65] робимо висновок, що при розрахунку покриття літак Ан-72 не повинен враховуватися, оскільки навантаження на його основну опору F_n3 = 140,8 кН менше половини найбільшого навантаження F_n1 = 484,7 кН від літака В757-200 (F_n3 / F_n1 = 140,8 / 484,7 = 0,29 < 0,5). При розрахунку потрібно враховувати навантаження від літаків В757-200 і Ту-204 (для літака Ту-204 F_n2 / F_n1 = 421,0 /484,7 = 0,87 > 0,5).

2. Згідно з нормами [1, п.п. 5.6, 5.34-5.36] призначаємо конструкцію покриття (рисунок 7). З норм [1, табл. 2, 5 і 6 дод. 9] приймаємо розрахункові характеристики матеріалів: щільного асфальтобетону марки І Е_ab1 = 12,5×10² МПа товщиною 120 мм і пористого асфальтобетону Е_ab2 = 7,5×10² МПа товщиною 120 мм (при розрахунковій температурі асфальтобетону плюс 15° С у III дорожньо-кліматичній зоні); щебеню з природного каменю з граничною міцністю при стисканні 80 МПа, обробленого в’язким бітумом способом змішування в установці товщиною 100 мм, Е₃ = 7×10² МПа (для району з помірним кліматом у III дорожньо-кліматичній зоні); щебеню з природного каменю з граничною міцністю при стисканні 80 МПа, укладеного способом розклинювання товщиною 250 мм. Е₄ = 3,5×10² МПа: гравелистого піску товщиною 250 мм Е₅ = 1,5×10² МПа. Модуль пружності суглинку в грунтовій основі приймаємо за даними норм [1, дод. 4 і п. 5.60]

Е = 28 МПа.

Сумарна товщина шарів призначеної конструкції покриття

= 0,12 + 0,12 + 0,10 + 0,25 + 0,25= 0,84 м.

Згідно з норм [1, п. 5.64] обчислюємо значення одноколісного еквівалентного навантаження F_е для літака В757-200. який має найбільше нормативне навантаження на основну опору F_n і можливо є розрахунковим для покриття. Для цього виконуємо такі проміжні обчислення.

Розрахункове навантаження на колесо основної опори за формулою (1):

кН.

Мінімальну відстань між найближчими колесами основної опори (у проміжку) а визначаємо з урахуванням геометричних ха­рактеристик опори взятих з норм [1, креслення 10 дод. 10]:

; (15)

м.

Максимальна відстань між колесами основної опори (між центрами їхніх відбитків):

; (16)

м.

Рисунок 7. Конструкція асфальтобетонного покриття:

1- щільний асфальтобетон із суміші марки І типу А;

2 - пористий асфальтобетон із суміші марки II типу Б;

3 - щебінь з граничною міцністю при стисканні 80 МПа оброблений бітумом

змішуванням в установці;

4 - щебінь з граничною міцністю при стисканні 80 МПа укладений способом

розклинювання;

5 - гравелистий пісок; 6 – суглинок.

Максимальна відстань між колесами основної опори (між центрами їхніх відбитків):

; (16)

м.

За умови виконання

м > м і м < м

значення одноколісного еквівалентного навантаження F_е потрібно визначити згід­но з нормами [ 1. п. 5.64] за формулою

(17)

яка рівнозначна = 10^с,

де . (18)

Для літака В757-200 .

Тоді = 10^2,41 = 263,6 кН.

4. Аналогічно (як це було зроблено для літака В757-200) визначаємо = 223,0 кН для літака Ту-204 Переконуємося, що роз­рахунковим типом літака для даного покриття, як і передбачалося є літак В757-200, оскільки він має більше одноколісне еквівалентне навантаження (263,6 кН > 223,0 кН).

Примітка. В пояснювальній записці до виконання курсового проекту обчислення значень для всіх літаків, які враховуються, потрібно описува­ти повністю (як це показано вище для літака В757-200).

Перевірка прогину покриття

5. За формулою [1, формула 28] визначаємо діаметр круга, рівновеликого площі відбитка одноколісного еквівалентного навантаження від розрахункового типу літака,

; (19)

м.

6. Середній модуль пружності багатошарової конструкції по­криття, включаючи штучну основу,

; (20)

=518 МПа.

7. Обчисливши відношення

і ,

з номограми [1, креслення 7 дод. 10] визначаємо коефіцієнт = 0,34.

Далі знаходимо еквівалентний модуль пружності нежорсткої конструкції покриття (включаючи штучну основу) і грунтової основи

; (21)

МПа.

8. За формулою [1. формула 26] визначаємо розрахунковий відносний прогин покриття від одноколісного еквівалентного наван­таження

; (22)

.

9. Використовуючи дані про інтенсивність руху літаків В757-200 і Ту-204 (які включені у розрахунок), згідно з нормами [1, п. 5.65] знаходимо приведену повторюваність прикладань розрахункового навантаження. Значення визначається за форму­лою [1, формула 29]:

, зл/добу; (23)

зл/добу,

де = 2 означає кількість типів літаків, які враховуються, а і — по­рядковий номер літака. В розрахунках нежорстких покриттів на відносний прогин слід приймати п_а= 1.

Результати проміжних обчислень записуємо у табличній

формі (таблицю 6). Зазначимо, що табличні величини і відносяться до розрахункового типу літака (В757-200).

Таблиця 6