ПЕРСПЕКТИВЫ УСИЛЕНИЯ АЭРОДРОМНОГО ПОКРЫТИЯ АРМИРОВАННЫМИ ПЛИТАМИ

THE PROSPECTS OF ENHANCING AIRFIELD COVERING REINFORCED SLABS

Lubov Petrenko

ph. D., Assoc., associate Professor of the Department of construction management

Academia building and construction Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

Magomet Izmailov

3rd year student Academia building and construction Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

Yury Nikonov

3rd year student Academia building and construction Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

Dmitry Kolesnikov

3rd year student Academia building and construction Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

Приведены результаты исследования экспериментально-теоретическими методами эксплуатационной пригодности существующего аэродромного покрытия. Результаты экспериментального исследования позволили получить полную картину деформирования поверхности покрытия при нагрузке и определить величины интегральных показателей деформируемости конструкции Описание сути эксперимента, выполнявшегося в течение длительного времени исследовательским центром при Центральном аэрогидродинамическом институте имени профессора Н.Е. Жуковского, позволяет понять принципы предлагаемых инноваций.

ABSTRACT

The results of investigation of experimental and theoretical methods of serviceability of the existing airfield pavement. The results of experimental studies provide a complete picture of deformation of the coating surface under load and determine the values of integral indices of construction are distinguished deformability problematic aspects, carried out their analysis, are possible solutions. Recommendations to improve the quality of airfield pavements. The methods and techniques to improve the reliability and security of the reconstructed objects. Description of the nature of an experiment performed for a long time the research center at the Central Aerohydrodynamic Institute named after Professor N.E. Zhukovsky, allows us to understand the principles of the proposed innovation.

Ключевые слова: аэродромы, искусственные покрытия, эксплуатационная пригодность, экспериментально-теоретические методы.

Keywords: airfields, artificial turf, operational availability, experimental and theoretical methods.

Развитие и совершенствование сети аэропортов, ввод в эксплуатацию новых типов воздушных судов значительно повышают требования к наземной базе гражданской и военной авиации. Научно-исследовательским центром при Центральном аэрогидродинамическом институте имени профессора Н.Е. Жуковского в 1998–1999 и 2011–2012 гг. был проведен ряд экспериментов, призванных установить степень износа и разрушения плит аэродромного покрытия в условиях интенсивной эксплуатации [1; 3]. Целью исследования становились не только результаты износа, но и выработка вероятного решения, позволяющего реконструировать аэродромные покрытия надлежащим образом с минимально возможными затратами. Тогда результаты этого эксперимента не получили достаточного освещения и не были систематизированы и обобщены в единой описательной и рекомендательно базе. В настоящей статье делается попытка свести данные экспериментов воедино и предложить практический результат применения полученных данных.

При высокой стоимости строительства новых транспортных узлов актуальной задачей становится повышение эффективности существующей системы аэродромных сооружений. Особое значение при этом имеют прочность искусственных покрытий, состояние их поверхности, определение остатка ресурса для обеспечения нужного уровня безопасности эксплуатации воздушных судов и наземных сооружений [4].

Основная проблема проектирования реконструкции заключается в том, что многолетняя эксплуатация аэродромов, которая сопровождается локальными ремонтами и усилениями, приводит к образованию различных по длине и толщине конструкций, имеющих различные прочностные и деформационные условия. Из практики проведения экспериментально-теоретических исследований существующих аэродромных сооружений известна многослойная конструкция, образованная бетонными плитами, которая в процессе реконструкции неоднократно усиливалась асфальтобетоном [2]. Массивность асфальтобетонной составляющей – 2/3 от толщины конструкции покрытия. Поэтому часто невозможно точно определить, к какому типу – жесткого или нежесткой – оно принадлежит, что стало основной причиной привлечения экспериментальных методов к оценке ее эксплуатационной пригодности.

Традиционно устройство слоев усиления осуществляется в том случае, если несущую способность существующего покрытия:

• недостаточная для восприятия нагрузок от воздушных судов, эксплуатация которых планируется на этом аэродроме;
• достаточна для эксплуатации, но ремонт покрытия с заменой отдельных плит и участков полотна менее экономичен, чем укладка сплошного нового слоя усиления.

Методика расчета аэродромных покрытий жесткого типа является совокупным результатом аналитических и экспериментальных исследований, его инженерный характер отражает существующий подход, применяемый в практике стран СНГ [5].

Использование нормативной методики для оценки эксплуатационной пригодности существующих сооружений вследствие упрощенных исходных положений – тонкая однослойная плита, гипотеза прямых нормалей и т. д. приводит в основном к искажению реального характера напряженно деформированного состояния конструкций, которые исследуются. Поэтому возникает потребность в использовании специальных методик, учитывающих особенности эксплуатации покрытий, а также методы экспериментальных исследований, которые позволяют оценивать эффективность использования этих методик [3].

С целью получения качественных показателей деформации поверхности покрытия проведено исследование с использованием нагрузок, которые создавались топливозаправщиком ТС-60-8385 (суммарная нагрузка 987,9 кН) и передавались на покрытие пневматиками семи мостов [2].

Учитывая конструктивные особенности сооружения и условия ее эксплуатации, были определены 69 зон фиксированной нагрузки и измерения прогибов поверхности с помощью рейки и прецизионного нивелира типа Н-05 (точность измерений 0,05 мм). Измерение прогибов в фиксированных точках проводился у краеугольного пневматика второго трехколесного моста после выдержки покрытия в состоянии нагрузки и после его снятия.

Прогибы, которые были зафиксированы во время проведения исследований этого этапа, имели большой разброс – от 0,2 до 4,2 мм, что свидетельствовало о наличии сечений различной жесткости и неравномерное их распределение по взлетно-посадочной полосе. 

Во время проведения штамповых испытаний существующего покрытия составлена схема расположения фиксированных точек нагрузки и измерения прогибов поверхности покрытия под нагрузкой. В каждой точке фиксировались максимальные величины прогибов поверхности покрытия под нагрузкой. Исследования показали существенные значения условных диаметров зоны передачи нагрузки на основание и соответствующие им значения объемов чаш прогибов, что позволило предположить, что сечения конструкции покрытия в зоне имеют большую жесткость. Изучение распределения деформаций, получаемых в результате интенсивной эксплуатации основных летательных аппаратов производства СССР и США, эксплуатируемых на постсоветском пространстве [4; 5], а также наземной техники, показало, что конструкция покрытия имеет жесткость сечений, которой недостаточно для восприятия расчетных величин нагрузок. Значительные деформации слоев, покрытий, приводящие к быстрому износу полотна и снижению эксплуатационной пригодности аэродрома, потребовали изменения всей концептуальной схемы реконструкции аэродромных покрытий. В заданных условиях эксплуатации необходимо устройство бетонных слоев толщиной не менее 0,28 м для зон с жестким многослойным покрытием и 0,38 м для зон с многослойным покрытием смешанного типа, с преимущественно асфальтобетонным покрытием – реконструктатом для обеспечения основного условия прочности.

Выводы:

1. Определение величин интегральных показателей деформированности отдельных участков позволили количественно оценить способность конструкции покрытия работать на изгиб в заданных условиях эксплуатации.
2. Анализ данных полевых испытаний позволил установить наличие отдельных зон, которые имеют большую, по сравнению с основным полем покрытия, деформируемость. К тому же эти участки не имели заметного развития трещин на поверхности, а по данным инженерно-геологических исследований были однородными по составу и свойствам основы.
3. Для заданных (перспективных) условий эксплуатации рекомендуется усиления покрытия высокопрочным бетоном класса В. Нужные размеры слоя усиления отвечали минимально допустимой нормами проектирования при толщине – 0,2 м.
4. Использование интегральных характеристик деформивности существующего покрытия, определенных по результатам экспериментальных исследований, обеспечивало выполнение основного условия прочности покрытие по усилению слоем высокопрочного бетона класса В толщиной 0,28–0,38 м.

Список литературы:

1. Манжилевская С.Е., Евлоева И.А. Cистема и модели организационного инжиниринга: актуальные проблемы и пути их решения // Технические науки – от теории к практике. Сб. ст. по материалам XLVI междунар. науч.-практ. конф. № 5 (42). Новосибирск: Изд. «СибАК», 2015. – 57–63 с.
2. Овчинников И.Г., Козырева Е.А., Гарибов Р.Б. Моделирование работы несущих конструкций транспортных сооружений. – Саратов, 2004. – 242 с.
3. Основания и фундаменты транспортных сооружений. / Г.П. Соловьев и др., – М., Транспорт, 1995. – 85 c.
4. Петренко Л.К., Побегайлов О.А., Петренко С.Е. Организация работ и управление реконструкцией. Ростов-на-Дону: Рост. гос. стр. ун-т, 2013. – 76 с.
5. Побегайлов О.А., Погорелов В.А. Модель интеграции строительного производства. Инженерный вестник Дона, 2013. – № 3. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n3y2013/1777.