Об утверждении федеральных авиационных правил «размещение маркировочных знаков и устройств на зданиях, сооружениях, линиях связи, линиях электропередачи, радиотехническом оборудовании и других объектах, устанавливаемых в целях обеспечения безопасности пол

4.3. Определение эквивалентного коэффициента постели слоистых оснований жестких покрытий

Эквивалентный
коэффициент постели слоистого основания вычисляют по формуле []

(28)

где

	(29)
	(30)

K_S1,
K_S2,
K_S3
— расчетные значения коэффициентов постели соответственно первого (считая
сверху), второго и третьего слоев основания;

t₁, t₂ — толщины соответственно
первого и второго слоев основания, м;

D_r —
условный диаметр круга передачи нагрузок на основание, принимаемый для
монолитных покрытий, рассчитываемых на внеклассную и первую категории
нормативных нагрузок, равным 3,6 м; на II — 3,2 м; на III
— 2,9 м; IV
— 2,4 м; на V и VI
— 2,2 м; для
сборных покрытий из ПАГ-14 — 1,4 м; из плит ПАГ-18 — 1,75 м.

4.2. Определение толщины искусственных оснований из упрочненных материалов под плиты однослойных бетонных и армобетонных покрытий

В том
случае, когда в основании однослойных бетонных и армобетонных покрытий
предусматривают устройство искусственных оснований из материалов, обработанных
вяжущими, расчетное значение изгибающего момента определяют по формуле

(25)

где B
— жесткость плиты
однослойного покрытия, определяемая по формуле ();

B_f —
жесткость слоя искусственного основания;

(26)

E_f —
модуль упругости материала искусственного основания, принимаемый по ;

t_f — толщина
слоя искусственного основания, которую предварительно назначают;

Р —
коэффициент, определяемый по формуле

(27)

θ
— параметр, определяемый по в зависимости от отношения жесткостей

4.1. Расчет однослойных бетонного и армобетонного покрытий

Расчет
прочности бетонных и армобетонных покрытий выполняют исходя из обеспечения
условия []:

md<mu

(13)

где m_d
— расчетный
изгибающий момент, возникающий в сечении плиты от воздействия колес главной
опоры воздушного судна;

m_u —
предельный изгибающий момент для расчетного сечения плиты.

Значение
расчетного изгибающего момента определяют по формуле

(14)

где K
— переходной
коэффициент, учитывающий увеличение изгибающего момента в краевой зоне плиты; в
соответствии с требованиями СНиП 2.05.08-85 значение K для бетонных и армобетонных
покрытий со стыковыми соединениями или конструктивным краевым армированием
принимают равным 1,2; для бетонных и армобетонных покрытий без стыковых
соединений и краевого армирования плит — равным 1,5;

K_N —
коэффициент, учитывающий увеличение изгибающего момента в плите вследствие
неравномерного накопления остаточных осадок в основании из материалов, не
обработанных вяжущими; Значение K_N для участков группы А и перронов
принимают, равным 1,1; для оснований, обработанных вяжущими, а также участков
групп Б (кроме перронов), В и Г независимо от вида оснований принимают равным
1,0;

m_c,max — максимальный изгибающий момент при центральном загружении
плиты;

(15)

m₁ — изгибающий момент от действия
колеса, центр отпечатка которого совпадает с расчетным сечением;

(16)

F(α) —
функция, значение которой принимают по в зависимости
от отношения

(17)

R_е — радиус круга, равновеликого
площади отпечатка пневматика колеса;

(18)

Ра —
внутреннее давление воздуха в пневматиках колес, МПа.

ℓ — упругая характеристика плиты;

(19)

B —
жесткость сечения плиты покрытия, кН·м2/м,
отнесенная к единице её ширины.

(20)

E_b —
начальный модуль упругости бетона, МПа, принимаемый по , t — толщина плиты, м, значением
которой необходимо задаться. K_S — коэффициент постели
однородного грунтового основания, МН/м3;

K_S(ℓ) — эквивалентный коэффициент
постели для слоистого основания, МН/м3. m_x(y)i
— изгибающий
момент, возникающий в расчетном сечении от действия других колес;

(21)

 — единичные изгибающие моменты,
возникающие в расчетном сечении от воздействия i-го колеса опоры воздушного
судна, определяемые по в зависимости от приведенных координат

 (см. рис. 2 на с. 20 []).

В
расчет вводят наибольшую из сумм единичных изгибающих моментов  или ; при этом отрицательные их значения отбрасываются.

Величину
предельного изгибающего момента определяют по формуле

(22)

где
γ_с — коэффициент условий работы покрытий, принимаемый по в зависимости от
широты расположения объекта и группы участков аэродромных покрытий;

R_btb — расчетное сопротивление бетона растяжению при изгибе;

K_u —
коэффициент, учитывающий число приложений нагрузок u от воздушных судов,
определяемый по или по
формуле

(23)

u —
расчетное число приложений нагрузок от воздушного судна. Расчетное число приложений
нагрузок от колес опоры воздушного судна за проектный срок службы покрытия
может быть найдено по формуле

(24)

где Т_з
— продолжительность периода отрицательных температур в сутках;

n —
заданный срок службы покрытий в годах;

n_a —
количество спаренных осей на главной опоре шасси воздушного судна;

N —
число взлетов воздушного судна в сутки;

Ф(х) —
параметр, учитывающий расположение нагрузок от отдельных участков аэродромных
покрытий воздушных судов: по данным А.П. Степушина [],
максимальные значения параметров Ф(х) для современных типов воздушных судов
составляют 0,47÷0,86.

Пример 2. Расчет армобетонного покрытия на жестком основании

Исходные данные:

аэропорт
расположен во второй дорожно-климатической зоне, севернее 50° северной широты;

продолжительность
периода отрицательных температур 151 сутки;

грунт
естественного основания — суглинок с содержанием глинистых частиц от 10 до 20
%.

Расчетный
коэффициент постели грунта K_S=50 МН/м3 ;

тип
гидрогеологических условий — 1;

высота
промороженной толщи покрытия и основания H_f=1,20 м;

интенсивность
движения воздушных судов — 10 самолетов в сутки.

Характеристики бетона

Бетон
тяжелый, приготовленный из песка, с модулем крупности свыше 2,0.

Класс
бетона по прочности на растяжение при изгибе B_btb=4,0 МПа.

Расчетное
сопротивление растяжению при изгибе R_btb=3,43 МПа

Начальный
модуль упругости бетона E_b=3,24·104 МПа.

Характеристики искусственного основания

Грунтоцемент,
приготовленный из оптимальной грунтовой смеси способом смешения на месте с
цементом М400 (при дозировке равной 12
% от веса грунта).

Расчетное
сопротивление растяжению при изгибе

R_btb=0,6 МПа .

Модуль
упругости Е=29·102 МПа.

Значение расчетных коэффициентов:

разгрузки
γ_f=1,0 (1, табл. 30);

динамичности
K_d=1,2;

условий
работы γ_f=0,9;

K_N=1,0 (для оснований из материалов, обработанных вяжущими).

Расчет на прочность

1.
Определяем расчетную нагрузку на колесо по формуле ()

2. Вычисляем
радиус круга, равновеликого площади отпечатка пневматика колеса по формуле ()

3.
Задаемся толщиной плиты t=0,28 м и вычисляем жесткость расчетного сечения по формуле
()

4.
Вычисляем упругую характеристику плиты по формуле ()

5.
Определяем величину изгибающего момента в расчетном сечении от действия колеса
1 (см. ), центр отпечатка
которого совпадает с расчетным сечением, по формуле ():

а)
вычисляем отношение

б) по
вычисленному отношению R_e/ℓ=0,17 находим значение f(α)=0,2224 ;

в)
подставляя найденное значение f(α)
в (16), определяем
изгибающий момент

m₁=F_d·f(α)=95·0,2224=21,13 кНм/м

6.
Определяем единичные изгибающие моменты m_x(y)i в
расчетном сечении от действия 2, 3, 4, 5 и 6-го колес (см. ); результаты вычислений записываем в табличной
форме.

Таблица 6

№№ колес на схеме	Абсолютные координаты, м	Приведенные координаты	Единичные изгибающие моменты
yi	xi	ξi	ηi	mxi	myi
2	0,98	0,00	0,94	0,00	0,0037	0,0590
3	0,98	0,62	0,94	0,60	0,0089	0,0314
4	0,00	0,62	0,00	0,60	0,0949	0,0338
5	1,03	0,62	0,99	0,60	0,0061	0,0302
6	1,03	0,00	0,99	0,00	0,0015	0,0551

7. Вычисляем максимальный изгибающий момент в центре плиты
по формуле ()

8.
Определяем расчетный изгибающий момент по формуле ()

9.
Вычисляем расчетное число приложений нагрузок по формуле () и коэффициент K_u по формуле ():

10.
Определяем предельный изгибающий момент по формуле ()

11.
Проверяем выполнение условия прочности ()

m_d=49,24>m_u=46,38
кНм/м

Поскольку
расчетный момент превышает предельный, то необходимо увеличить толщину плиты
или применить упрочненное основание. Принимаем второе решение.

12.
Задаемся толщиной искусственного основания из цементогрунта равной 15 см и
вычисляем его жесткость по формуле аналогичной ()

13.
Определяем расчетный изгибающий момент в плите на искусственном основании из
материала, обработанного вяжущим, по формуле ():

а)
вычисляем отношение

б) по
графику в
при B/B_f=72,66
находим параметр θ=0,18;

в)
вычисляем коэффициент Р по формуле ()

г)
подставляя вычисленный параметр в (),
определяем расчетный изгибающий момент

14.
Проверяем выполнение условия прочности ()

m_d=47,11<m_u=47,19 кН·м/м

Таким
образом, прочность конструкции обеспечена, так как неравенство () выполняется с точностью до 2 %.

Расчет
на морозоустойчивость:

а) определяем
высоту промерзающего слоя основания

H_i=H_f-(t_b+t_f)=1,20-(0,28+0,15)=0,77
м;

б)
вычисляем отношение

в) по
вычисленному отношению H_i/H_f=0,64 определяем коэффициент m_zi,
учитывающий снижение интенсивности пучения по глубине; по графику в находим m_zi=0,69;

г)
определяем коэффициент морозного пучения для суглинка с содержанием глинистых
частиц от 10 до 20 %. При первом типе гидрогеологических условий по находим K_f=0,02;

д)
вычисляем расчетное значение деформации пучения по формуле ()

S_f=0,77·0,69·0,02=0,01 м;

е) проверяем
выполнение условия ()

S_f≤S_u
или 0,01≤0,02

Таким
образом, морозоустойчивость конструкции обеспечена.

4.5. Проверка конструкций аэродромных покрытий на морозоустойчивость

Морозоустойчивость
конструкций аэродромного покрытия на пучинистых грунтах проверяют в том случае,
если грунты к началу промерзания имеют показатель текучести I_L>0
или если уровень грунтовых вод находится ниже расчетной глубины промерзания.

1,0 м —
для мелких песков;

1,5 м —
для супесей и пылеватых песков и супесей;

2,5 м —
для суглинков, суглинков пылеватых, крупнообломочных грунтов с глинистым
заполнителем;

3,0 м —
для глин.

Проверку
морозоустойчивости конструкций выполняют, исходя из условия:

(38)

где S_f=h_луч — расчетное значение
равномерной деформации пучения поверхности грунтового основания;

S_u=[h_луч] — предельно допустимое значение
вертикальной деформации пучения, принимаемое по .

Таблица 2

Тип аэродромного покрытия	Предельное значение вертикальных деформаций оснований для участков
ИВПП	МРД	МС, РД и др.
1	2	3	4
Капитальное с жёстким покрытием: бетонным, армобетонным, железобетонным монолитным,	0,02	0,03	0,04
железобетонным сборным	0,03	0,04	0,05
Капитальное с нежестким покрытием	0,03	0,04	0,06
Облегченное с нежестким покрытием	0,04	0,05	0,08

Расчетное значение равномерной деформации пучения грунтового
основания S_f определяют
по формуле

(39)

где H_i
— высота
промерзающего слоя основания за вычетом слоев, лежащих выше i -го слоя,
м (рис. 4);

Рис. 4. Схема к определению
расчетной равномерной деформации пучения основания

Рис. 5. График для определения
коэффициента m_z

Рис. 6.
Картограмма для определения Н_f

m_zi — коэффициент, учитывающий снижение интенсивности пучения по
глубине, определяемой по в
зависимости от отношения H_i/H_f;

H_f —
высота промороженной толщи покрытия и основания до изотермы начала пучения, м,
определяемая по рис. 6;

K_fi — коэффициент морозного пучения i-го слоя, принимаемый по СНиП
2.05.08-85 (приложение 7, табл. 3).

Если
полученная в результате расчета величина равномерной деформации пучения
основания S_f превышает предельно допустимое значение S_u или меньше её более чем на 5 %, то необходимо изменить толщину
морозозащитного слоя (как правило, из крупнозернистого песка), повторить расчет
и проверить выполнение условия (),

7.5. Контроль кольцевых сварных соединений

7.5.1. При контроле
кольцевых сварных соединений следует использовать схемы просвечивания через
одну стенку (см. рис. , а, г).

7.5.2.
Расстояние/при контроле по рис. , а,должно
удовлетворять условию

f ³ cS (R — r),

(2)

где с выбирается в соответствии с п. ;

R, r — наружный и
внутренний радиусы сварного соединения;

S —
соотношение просвечиваемой толщины по оси излучения к просвечиваемой толщине на
краю области при неизменной толщине объекта, не более:

1,2 — для класса А радиографического изображения;

1,1 — для класса В радиографического изображения;

1,5 — для класса С радиографического изображения.

7.5.3. Количество N
экспозиций (участков), необходимых для 100 %-ного контроля соединения по рис. , a, не должно быть
менее значений, определяемых по табл.
— приложения № .

7.5.4. Длина
контролируемых за одну экспозицию участков L_учопределяется по
формуле

(3)

7.5.5. Индикатор качества
изображения (эталон чувствительности) при контроле по схеме рис. , а,устанавливается по
краям каждого просвечиваемого участка соединения со стороны источника
излучения.

7.5.6. При невозможности
контроля кольцевых соединений через одну стенку просвечивание проводят через
две стенки по рис. , б,
в. При этом за просвечиваемую (радиационную) толщину металла принимается
суммарная толщина двух стенок соединения.

7.5.7. При контроле по
рис. , б,с
расшифровкой только прилегающего к пленке участка сварного соединения
направление излучения следует выбирать таким, чтобы изображения противолежащих
участков контроля на снимке не накладывались друг на друга. При этом угол между
направлением излучения и плоскостью сварного шва должен быть минимальным и в
любом случае не превышать 45°.

7.5.8. Расстояние/при
контроле по рис. , б,должно
удовлетворять условию

f ³ 1,2 c S (R — r) — (R + r),

(4)

при этом если f
получается отрицательным, то можно принять f = 0, а
источник излучения устанавливать непосредственно на обращенную к источнику
поверхность сварного соединения. Величины с и S должны
выбираться с учетом требований пп.
и .

7.5.9. Количество N экспозиций (участков), необходимых
для 100 %-ного контроля соединения по рис. , б, не должно быть менее значений,
определяемых по табл. — приложения № , при этом количество снимков должно быть не менее
трех (N ³3).

Длина контролируемых за
одну экспозицию участков L_учопределяется по формуле ().

7.5.10. Индикатор качества
изображения (эталон чувствительности) при контроле по рис. , б,устанавливается со стороны
радиографической пленки по краям контролируемого участка.

7.5.11. При контроле по рис.
, в,с расшифровкой
изображения, прилегающего к пленке и противолежащего участкам сварного
соединения, индикатор качества изображения (эталон чувствительности)
устанавливается со стороны источника излучения по краям контролируемого
участка.

Просвечивание по рис. , в,проводится не менее
чем за N = 2 экспозиции с
поворотом сварного соединения вокруг его продольной оси (или соответствующим
поворотом излучателя) на угол 180°/ N.

Расстояние/при контроле по
рис. , в,должно
удовлетворять условию

(5)

При контроле по рис. , в,длина пленок
(снимков) должна обеспечивать получение полного изображения диаметра
соединения.

7.5.12. При контроле по
рис. , г (панорамное
просвечивание) должно выполняться условие

(6)

7.5.13. При отсутствии
источника излучения, удовлетворяющего требованиям (), допускается осуществлять панорамное просвечивание,
если выполняется условие

(7)

7.5.14. При панорамном
просвечивании с использованием механизированных установок типа «Кроулер» и др.
допускается устанавливать индикатор качества изображения со стороны
радиографической пленки.

7.5.15. При просвечивании
кольцевых сварных соединений диаметром более 2 м параметры контроля
определяются, так же как и при контроле сварных соединений плоских элементов.

4.6. Представление данных о прочности покрытий по методу «ACN-PCN»

Информация
о прочности покрытий должна содержать следующее данные: классификационное число
покрытия (РСN);
тип покрытия; прочность основания, допустимое давление в шинах, метод оценки
прочности покрытия.

Число
РСН следует определять по табл. 3.

Таблица 3

Тип самолета	Давление в шинах, МПа	Жесткие покрытия	Нежесткие покрытия
А	В	С	Д	А	В	С	Д
Ил-62	1,12	43	52	62	71	50	57	67	83
Ил-76	0,61	29	32	30	33	24	27	34	45
Ил-86	0,92	25	31	38	46	34	36	43	61
Ту-154	0,93	18	25	31	37	20	23	21	38
Ty-134	0,83	10	12	15	18	12	12	15	20

Примечание.
Буквами А, В, С, Д обозначен код прочности основания.

Для
обозначения типа покрытия применяются две буквы: R — для жестких и F
— для нежестких
покрытий.

Прочность
основания характеризуется четырьмя кодами в соответствии с табл. 4

Таблица 4

Код основания	Коэффициент постели основания, МН/м3	Модуль упругости основания, МПа
А	более 120	более 130
В	120-60	130-60
С	60-25	60-40
Д	менее 25	менее 40

Для обозначения допустимого давления в шинах используются
данные о толщине асфальтобетонного слоя (табл. 5).

Таблица 5

Суммарная толщина асфальтобетонных слоев, см.	Допустимое давление в шинах, МПа	Код допустимого давления в шинах
более 25	более 1,5	W
16-25	до 1,5	X
7-15	до 1,0	Y
менее 5	до 0,5	Z

Для жестких покрытий давление в шинах не ограничивается (код
W).

Информация
o методе
оценки кодируется с помощью двух букв. Буквой Т обозначается техническая
(расчетная) оценка прочности, а буквой U — оценка, составленная на основе опыта эксперта.

Итоговая
информация о прочности покрытия представляется в виде одной строки. Например,
если жесткие покрытие, уложенное на основание с коэффициентом постели 72 МН/м3,
характеризуется значением РСN=81, которое получено в результате расчета по вышеизложенной
методике; то кодовая строка будет иметь следующий вид:

PCN 81/P/B/W/T.

Для
нормальной эксплуатации покрытия необходимо, чтобы рассчитанная величина РСN превышала
классификационный номер самолета «АСN»; величина  которого является паспортной характеристикой
любого воздушного судна.

4.4. Расчет двухслойных бетонных покрытий

Конструкции
двухслойных покрытий (в том числе с верхним слоем из армобетона) рассчитываются
на прочность исходя из условий:

	(31)
	(32)

где m_d,sup и m_d,inf
— расчетные
изгибающие моменты соответственно в верхнем и нижнем слоях двухслойного
покрытия;

m_u,sup и m_u,inf
— предельные
изгибающие моменты соответственно для верхнего и нижнего слоев двухслойного
покрытия.

Расчетные
изгибающие моменты в плитах верхнего и нижнего слоев определяют по формулам:

при
совмещенных швах

	(33)
	(34)

при
несовмещенных швах

	(35)
	(36)

где m_c,max
— максимальный
изгибающий момент в центре условной однослойной плиты, имеющий суммарную
жесткость B_Σ=B_sup+B_inf, вычисляемый по формуле ();

B_sup, B_inf — жесткости плит соответственно нижнего и верхнего слоев,
вычисляемые по формуле ();

K’
— коэффициент, принимаемый равным: 1,5 — при отсутствии стыковых соединений в
верхнем и нижнем слоях; 1,4 — при устройстве стыковых соединений только в
нижнем слое; 1,2 — при устройстве стыковых соединений в верхнем и нижнем слоях
или только в верхнем слое, но с параметрами, принятыми по толщине покрытия,
соответствующей суммарной жесткости B_Σ;

K₁ — коэффициент, учитывающий концентрацию
изгибающих моментов в верхнем слое двухслойного покрытия над краями и углами
плит нижнего слоя, определяемый в зависимости от отношений жесткостей B_inf/B_sup
по табл. 1.

Таблица 1

	K1
1,20
0,15	1,04
1	1,25
2	1,50
3	1,75
4	2,00
5	2,25
6	2,50
7	2,75
8	3,00

Величину предельного изгибающего момента для верхнего слоя
определяют по формуле (), а для нижнего
слоя — с учетом поправочного коэффициента K_m по формуле

(37)

Значение
поправочного коэффициента K_m определяют по графику рис. 3 в
зависимости от толщины верхнего слоя t_sup.

Рис. 3.
График определения поправочного коэффициента К_m при
расчете
двухслойных покрытий и толщины слоя усиления бетонного покрытия

Пример
расчета жесткого двухслойного покрытия приведен в приложении (см. ).