CERCETARI PRIVIND SISTEMELE FLEXIBILE PENTRU PISTELE AEROPORTUARE [309074]
UNIVERSITATEA TEHNICĂ
“GHEORGHE ASACHI” [anonimizat]:
Prof.Univ.Dr.Ing. Radu Andrei
Doctorand: [anonimizat]. Ionela SCÂNTEIANU (Botezatu)
IAȘI
2017
CUPRINS:
INTRODUCERE
1. Motivația și obiectivele cercetării
2. conținutul tezei de doctorat
CAPITOLUL I – Stadiul actual privind conceperea și proiectarea structurilor aeroportuare flexibile.
Structuri aeroportuare clasice.
1.1.1. Proiectarea structurilor aeroportuare flexibile clasice
1.2. Structuri aerportuare durabile.[anonimizat].
[anonimizat]. Principii și criterii de proiectare specifice.
2.1. Generalități
2.2. Parametri de performanță și caracteristicile fizice ale aeronavelor care intervin în calculul de dimensionare
2.3. Metode de dimensionare structurală pentru proiectarea structurilor flexibile destinate pistelor aeroportuare
2.3.1. Metoda Franceză de dimensionare
2.3.1.1. Sarcina de încărcare
2.3.1.2.Caracteristicile terenului de fundare
2.3.1.3. Calculul grosimii echivalente a structurii aeroportuare
Metoda generală de dimensionare
Metoda de dimensionare optimizată
2.3.2. Metoda Canadiană de dimensionare
2.3.3. Metoda FAA de dimensionare
2.3.3.1. Criterii de proiectare
2.3.3.2. Sarcina de încărcare
2.3.3.3. Rezistența pământului de fundare
2.3.3.4. Alcătuirea structurii aeroportuare
2.3.3.5. Programul informatic pentru dimensionarea structurilor aeroportuare flexibile FAARFILD
2.3.4. Metoda Australiană de dimensionare
2.3.5. Metoda Engleză de dimensionare
2.4. Metoda de dimensionare conform normativului românesc NP 034-1999 pentru structuri aeroportuare rigide
2.5. [anonimizat]-PCN
2.5.1. Calculul numărului PCN
2.6. [anonimizat]
2.6.1. [anonimizat]
2.6.2. [anonimizat]
2.6.3. [anonimizat]
2.6.4. [anonimizat]
2.7. [anonimizat]. Analiza, prin prisma sustenabilitatii, a [anonimizat] a structurilor aeroportuare clasice in comparatie cu structuri aeroportuare durabile ;
3.1. Conceperea sructurilor aeroportuare durabile
3.1.1. Pământul de fundare (subgrade)
3.1.2. Stratul de fundație
3.1.3. Stratul inferior
3.1.4. Stratul intermediar
3.1.5. Stratul superior
3.2. [anonimizat]. Aplicarea comparativă a metodelor de dimensionare selectate.
4.1. [anonimizat]. Studiu de caz A.
4.2. [anonimizat]. Studiu de caz B.
4.3. Dimensionarea structurilor aeroportuare clasice și durabile folosind Metoda Canadiană. Studiu de caz C.
4.3. Analiza comparativă a structurilor aeroportuare studiate.
4.4. Analiza tehnico-economică comparativă a structurilor aeroportuare.
CAPITOLUL V – Elaborarea unei metodologii privind conceperea si proiectarea unor structuri aeropruare durabile, in Romania .
Prevederi generale
Domeniul de aplicare
Carcatristicile aeronavelor:
Principii de dimensionare
Stabilirea traficului de calcul
Stabilirea capacității portante a terenului de fundare
Determinarea grosimii structurii aeroportuare
Succesiunea operațiilor de calcul
Programul de calcul FAARFILD
CAPITOLUL VI – Concluzii generale. Contribuții personale. Recomandări privind implementarea și valorificarea rezultatelor cercetării. Cercetări viitoare.
Concluzii generale
Contribuții personale
Valorificarea rezultatelor din programul doctoral
Propuneri pentru cercetări viitoare
Bibliografie generală
Anexe
Lista Tabelelor
Tabel I – 1 Organizarea studiilor de caz A și B 14
Tabel 1- 1Comparația dintre structurile rutiere pentru drumuri și pentru piste (Zarojanu 2010) 17
Tabel 1- 2 Recomandările pentru grosimile diferitelor straturi (Radu Andrei 2003) 19
Tabel 1- 3Caracteristicile mecanice ale materialelor utilizate în alcătuirea structurii durabile (Ioan Tănăsele 2012) 25
Tabel 2 – 1 Codul de referință al aeroportului (Radu Andrei, 2003) 30
Tabel 2 – 2 Caracteristicile aterizorului tip (Zarojanu 2010) 33
Tabel 2-3 Lungimea necesară la decolare/aterizare pentru diferite aeronave (Radu Andrei, 2003) 35
Tabel 2 – 4 Lățimea pistei în funcție de cifra/litera de cod a aeroportului (Zarojanu, 2010) 36
Tabel 2 – 5 Declivitatea maximă admisă pentru piste (Radu Andrei, 2003) 37
Tabel 2 – 6 Distanțe de vizibilitate (Zarojanu, 2010) 37
Tabel 2 – 7 Valoarea CBR în funcție de tipul pamântului (online at:www.geotechdata.info) 39
Tabel 2 – 8 Valoarea CBR pentru pământuri granulare (ICAO Doc 9157) 41
Tabel 2 – 9 Valoarea coeficientului de echivalare (ICAO Doc 9157) 43
Tabel 2 – 10 Rezistența terenului de fundare (AC302-011/2016) 47
Tabel 2 – 11 Factorul de echivalență granular (AC 302-011/2016) 48
Tabel 2 – 12 Presiunea limită în pneu (AC 302-011/2016) 49
Tabel 2 – 13 Conversia numărului PCN din PLR (AC 302-011/2016) 50
Tabel 2 – 14 Determinarea numărului PCN (AC 302-011/2016) 50
Tabel 2-15Valorile ACN/ALR pentru structurile aeroportuare flexibile (AC 302-011/2016) 52
Tabel 2 – 16 Alcătuirea structurii aeroportuare flexibile conform FAA (AC 150/5320-6F) 59
Tabel 2 – 17 Frecvența traficului 68
Tabel 2 – 18 Valoarea numărului PCR 69
Tabel 2 – 19 Valoarea numărului PCR pentru aterizorul tip roată simplă 69
Tabel 2 – 20 Modulul de reacție la suprafața startului de fundație (NP 034/1999) 72
Tabel 2 – 21 Valorile ACN exemple (online at www.eddh.de/x-files/dl_files/acn-tables.pdf) 74
Tabel 2 – 22 Litera de cod folosită pentru exprimarea numărului ACN/PCN (ACN-PCN, 1988) 75
Tabel 2 – 23Valorile H(CBR) pentru structurile rutiere aeroportuare flexibile (Zarojanu 2010) 77
Tabel 2 – 24 Poziția privind adâncimea de îngheț în complexul rutier(STAS 1709/1) 84
Tabel 2 – 25 Clasificarea pământurilor după sensibilitatea la îngheț (Zarojanu 2010) 85
Tabel 2 – 26 Nivelul de protecție contra înghețului (Zarojanu 2010) 86
Tabel 2 – 27 Clasificarea terenurilor de fundare pentru aeroporturi 88
Tabel 2 – 28 Tabel comparativ privind metodele de dimensionare 90
Tabel.3 – 1 Alcătuirea structurilor aeroportuare flexibile clasice și durabile 100
Tabel 4 – 11 Programarea studiilor de caz A și B 103
Tabel 4 – 2 Programarea studiului de caz C 104
Tabel 4 – 3 Organizarea studiului de caz A 105
Tabel 4 – 4 Tipul terenului de fundare în funcție de valoarea CBR 106
Tabel 4 – 5 Caracteristicile aeronavei critice 107
Tabel 4 – 6 Calculul încărcării de calcul pe diferite durate de viață 109
Tabel 4 – 7 Structuri aeroportuare clasice 112
Tabel 4 – 8 Structuri aeroportuare durabile 112
Tabel 4 – 9 Grosimea echivalentă totală a structurii 113
Tabel 4 – 10 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 10 ANI 114
Tabel 4 – 11 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 20 ANI 114
Tabel 4 – 12 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 30 ANI 115
Tabel 4 – 13 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 40 ANI 115
Tabel 4 – 14 Verificarea structurii la îngheț – dezgheț 116
Tabel 4 – 15Grosimea echivalentă totală a structurii 119
Tabel 4 – 16 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 10 ANI 120
Tabel 4 – 17Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 20 ANI 120
Tabel 4 – 18 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 30 ANI 121
Tabel 4 – 19 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 40 ANI 121
Tabel 4 – 20 Verificarea structurii la îngheț – dezgheț 122
Tabel 4 – 21Grosimea echivalentă totală a structurii 124
Tabel 4 – 22 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 10 ANI 125
Tabel 4 – 23 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 20 ANI 125
Tabel 4 – 24Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 30 ANI 126
Tabel 4 – 25Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 40 ANI 126
Tabel 4 – 26 Verificarea structurii la îngheț – dezgheț 127
Tabel 4 – 27Grosimea echivalentă totală a structurii 129
Tabel 4 – 28 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 10 ANI 130
Tabel 4 – 29 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 20 ANI 130
Tabel 4 – 30 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 30 ANI 131
Tabel 4 – 31 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 40 ANI 131
Tabel 4 – 32 Verificarea structurii la îngheț – dezgheț 132
Tabel 4 – 33Grosimea echivalentă totală a structurii 134
Tabel 4 – 34Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 10 ANI 135
Tabel 4 – 35 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 20 ANI 135
Tabel 4 – 36 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 30 ANI 136
Tabel 4 – 37Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 40 ANI 136
Tabel 4 – 38 Verificarea structurii la îngheț – dezgheț 137
Tabel 4 – 39Grosimea echivalentă totală a structurii 139
Tabel 4 – 40Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 10 ANI 140
Tabel 4 – 41 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 20 ANI 140
Tabel 4 – 42 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 30 ANI 141
Tabel 4 – 43Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 40 ANI 141
Tabel 4 – 44Verificarea structurii la îngheț – dezgheț 142
Tabel 4 – 45Rezultatele dimensionării structurilor conform Metodei Franceze 144
Tabel 4 – 46 Compararea datelor privind verificarea la îngheț-dezgheț 145
Tabel 4 – 47 Prezentarea modului de verificare a structurilor aeroportuare 145
Tabel 4 – 48 Organizarea studiului de caz B 147
Tabel 4 – 49 Taficul de referință 148
Tabel 4 – 50 Centralizarea rezultatelor dimensionării structurilor prin programul FAARFILD 149
Tabel 4 – 51Rezistența terenului de fundare S în funcție de CBR 151
Tabel 4 – 52 Factorul de echivalență granular 151
Tabel 4 – 53 Caracteristicile încărcarii standard pe aterizor 153
Tabel 4 – 54Conversia numărului PCN din PLR 154
Tabel 4 – 55Determinarea presiuni în pneu 156
Tabel 4 – 56Rezistența terenului de fundare 158
Tabel 4 – 57 Determinarea presiuni din pneu 159
Tabel 4 – 58 Prezentarea rezultatelor dimensionării conform metodei Canadiene 163
Tabel 4 – 59 Centralizarea rezultatelor dimensionării structurilor aeroportuare conform Metodei Franceze și FAA 164
Tabel 4 – 60 Valorile de achiziție și manoperă ale materialelor utilizate la structurile aeroportuare investigate 166
Tabel 4 – 61 Valoarea densității aparente 166
Tabel 4 – 62 Valori de calcul pentru dozajul de emulsie 167
Tabel 4 – 63 Tabel centralizator privind lucrările de întreținere pentru structurile aeroportuare 167
Tabel 4 – 64 Centralizator privind analiza economică pentru un sector de pistă aeroportuară 168
Tabel 5- 1 Valoarea CBR în funcție de tipul pamântului (online at:www.geotechdata.info) 171
Tabel 5- 2 Valoarea coeficientului de echivalare ai (ICAO doc 9157) 173
Lista Figurilor
Fig.1- 1 Structură aeroportuare flexibilă clasică 21
Fig.1- 2 Structură aeroportuare rigidă 22
Fig.1- 3 Conceptul proiectării structurii durabile (Newcomb,E.D.Will,R. Timm H.D.2010) 24
Fig.1- 4 Reducerea tensiunilor și deformațiilor datorită grosimii structurii (David E. Newcomb 2010) 25
Fig.2 – 1 Harta aeroporturilor din România (online la http://www.infotravelromania.ro) 30
Fig.2 – 2 Părți constructive ale zonei de mișcare (Jean-Maurice Balay, 2014) 32
Fig.2 – 3Configurații pentru tipuri de trenuri principale și ex.B787 cu tren de aterizare principal tip boghiu și secundar tip dual (www.safran-landing-systems.com) 33
Fig.2 – 4 Trenul de aterizare Boeing 777 (online at: www.nwradu.ro/2014) 34
Fig.2 – 5 Anvergura diferitelor tipuri de aeronave (online at: www.infoaviatie.ro) 35
Fig.2 – 6 Distanțele declarate pentru pistă 36
Fig.2 – 7 Echipament de determinare a indicelui CBR (online at:www.geotechdata.info) 40
Fig.2 – 8 Încărcarea ponderată pentru diferite suprafețe aeroportuare (ICAO Doc 9157) 41
Fig.2 – 9 Grosimea totală echivalentă a structurii aeroportuare HSR (ICAO Doc 9157) 43
Fig.2 – 10 Grosimea echivalentă a straturilor stabilizate (ICAO-Doc-9157 ) 45
Fig.2 – 11 Corecția sarcinii reale ponderate (ICAO-doc-9157) 46
Fig.2 – 12 Traficul echivalent (ICAO-doc-9157) 47
Fig.2 – 13 Încărcarea standard pe aterizor (AC 302-011) 49
Fig.2 – 14 Curba de regresie pentru S=50;S=90;S=130;S=180(AC 302-011/2016) 52
Fig.2 – 15 Criterii de proiectare pentru structurile rutiere aeroportuare flexibile (Guillermo Felix, 2017) 58
Fig.2 – 16 Reprezentarea CDF pentru un mix de aeronave 59
Fig.2 – 17 Schema de calcul FAARFILD (AC 150/5320-6F) 60
Fig.2 – 18 Fereastra de prezentare a programului 61
Fig.2 – 19 Print screen-ul ferestrei de comandă pentru intreoducerea datelor 61
Fig.2 – 20 Print screen-ul ferestrei privind structura rutieră aeroportuară 62
Fig.2 – 21Print screen-ul ferestrei privind caracteristicile aeronavelor 62
Fig.2 – 22 Print screen-ul ferestrei privind structura aeroportuare 63
Fig.2 – 23 Print screen-ul ferestrei privind selectarea datelor 63
Fig.2 – 24 Print screen-ul ferestrei privind raportul de proiectare 64
Fig.2 – 25 Reprezentarea grafică de daune cumulate (Leigh Wardle, Bruce Rodway 2010) 66
Fig.2 – 26 Fereastra principală de comandă a programului APSDS 66
Fig.2 – 27 Fereastra privind analiza completă și rezltatele obținute 67
Fig.2 – 28 Fereastra privind factorul de daune pentru fiecare aeronavă 67
Fig.2 – 29 Grosimea recomandată a structurii aeroprotuare (DMG 27) 68
Fig.2 – 30Analiza pentru traficul mix la structurile aeroportuare flexibile 70
Fig.2 – 31Modulul de reacție la suprafața stratului de fundație (NP 034/1999) 72
Fig.2 – 32 Detalierea numărului ACN /PCN (online la http://code7700.com/acn_v_pcn.htm) 74
Fig.2 – 33Valoarea coeficientului H (CBR)(La method ACN/PCN,1988) 78
Fig.2 – 34 RSI pentru structuri rutiere aeroportuare flexibile( (Doc9157) 79
Fig.2 – 35 Pista avariată datorită ACN > PCN (http://aviationweek.com) 80
Fig.2 – 36 Fereastra de deschidere a programului COMFAAsuport 81
Fig.2 – 37Selectarea datelor privind traficul de referință 81
Fig.2 – 38 Fereastra privind selectarea aeronavelor 82
Fig.2 – 39 Date de ieșire (Output Details) 82
Fig.2 – 40 Grosimea și greutatea maximă 83
Fig.2 – 41 Compararea valorilor ACN și PCN 83
Fig.2 – 42 Zonarea după adâncimea maximă de îngheț (STAS 1709/1-90) 84
Fig.2 – 43 Clasificarea pământurilor (Zarojanu 2010) 87
Fig.2 – 44 Protecția la îngheț recomandată 88
Fig.2 – 45 Sensibilitatea la îngheț a terenului de fundare 88
Fig. 3 – 1Conceptul proiectarii structurilor durebile (Newcomb.E.D. Willis.R.Timm.H.D2010 ) 97
Fig. 3 – 2 Grosimea recomandată a stratului de fundație(Newcomb.E.D. Willis.R.Timm.H.D2010 ) 98
Fig. 3 – 3 Reducerea tensiunilor și deformațiilor datorită grosimii straturilor asfaltice (Newcomb.E.D. Willis.R.Timm.H.D2010) 99
Fig. 4 – 1Harta climaterică a României (NP 081-2002) 107
Fig. 4 – 2 Valoarea coeficientului c în funcție de intensitatea traficului 109
Fig. 4 – 3 Grosimea totală echivalentă a structurii aeroportuare HSR 110
Fig. 4 – 4 Grosimea echivalentă a stratului de fundație din materiale granulare tratate cu lianți 112
Fig. 4 – 5 Structură aeroportuare clasică 114
Fig. 4 – 6 Valoarea coeficientului H(CBR) 118
Fig. 4 – 7 Determinarea încărcării pe roata simplă izolată RSI 119
Fig. 4 – 8 Structura aeroportuară clasică 120
Fig. 4 – 9Determinarea încărcării pe roata simplă izolată RSI 123
Fig. 4 – 10 Structură aeroportuară clasică 125
Fig. 4 – 11Determinarea încărcării pe roata simplă RSI 128
Fig. 4 – 12Structură aeroportuare durabilă 130
Fig. 4 – 13 Determinarea încărcării pe roata simplă RSI 133
Fig. 4 – 14Structură aeroportuare flexibilă durabilă 135
Fig. 4 – 15Determinarea încărcării pe roata simplă RSI 138
Fig. 4 – 16 Structură aeroportuare durabilă 140
Fig. 4 – 17Determinarea încărcării pe roata simplă RSI 143
Fig. 4 – 18Pașii de bază în rularea programului FAARFILD de dimensionare 149
Fig. 4 – 20 Structură rutieră aeroportuare clasică 151
Fig. 4 – 21 Încărcarea standard pe aterizor ALR 153
Fig. 4 – 22 Structuri aeroportuare flexibile ACN/PCN vs ARL/PLR 155
Fig. 4 – 23Structura aeroportuară durabilă 156
Fig. 4 – 24Încărcarea standard pe aterizor 157
Fig. 4 – 25ACN/PCN vs ARL/PRL 158
Fig. 4 – 26Structură aeroportuare flexibilă clasică 159
Fig. 4 – 27 Încărcarea standard pe aterizor 160
Fig. 4 – 28 ACN/PCN vs ARL/PRL 161
Fig. 4 – 29 Structura rutieră aeroportuară durabilă 162
Fig. 4 – 30 Încărcarea standard pe aterizor 163
Fig. 4 – 31 ACN/PCN vs ARL/PRL 164
Fig. 5 – 5 Pagina de start în programul FAARFILD – PASUL 1 175
Fig. 5 – 6 Pagina cu privire la obțiunile structurii 176
Fig. 5 – 7 Dimensionarea structurii aeroportuare – PASUL 2 176
Fig. 5 – 8 Pagina pentru introducerea datelor privind traficul aerian 177
Fig. 5 – 9 Determinarea adâncimii recomandate de compactare 177
Fig. 5 – 10 Raport de dimensionare a structurii aeroportuare analizate 178
Fig. 5 – 11 Raport de dimensionare a structurii aeroportuare analizate (continuare) 179
Fig. 5 – 12 Pagina de afișare a raportului de dimensionare a structurii aeroportuare 180
Fig. 5 – 1 Diagrama de dimensionare pentru aterizor tip roată simplă (ICAO Doc 9157) 181
Fig. 5 – 2 Diagrama de dimensionare pentru aterizorul tip dual(ICAO Doc 9157) 182
Fig. 5 – 3 Diagrama de dimensionare pentru aterizor tip boghiu (ICAO Doc 9157) 183
Fig. 5 – 4 Grosimea echivalentă minimă a straturilor din agregate tratate cu lianți (ICAO Doc 9157) 184
Abrevieri
AACR Autoritatea Aeronautică Civilă Română
ACN Număr de clasificare al aeronavei (Aircraft Classification Number)
ALR (Aircraft Load Ratio)
APSDS Aircraft Pavement Structural Design System
CBR Indicele californian pentru capacitatea portantă a drumurilor flexibile (California Bearing Ratio)
CDF Factorul de daune cumulative (Cumulative Damage Factor)
CWY Prelungire degajată (Clearway)
DMG27 Design and Maintenance Guide 27
FMTF- factori de trafic mixt flexibil (Flexible Mixed Traffic Factors)
IATA International Air Transport Association
ICAO Organizația Aviației Civile Internaționale (International Civil Aviation Organization)
K Coeficient de elasticitate
LDA Distanță disponibilă la decolare (Landing Distance Available)
MTCT Ministerul Transporturilor, Construcțiilor și Turismului
PCN Număr de clasificare a pavajului (Pavement Classification Number)
PLR (Pavement Load Ratio
RACR Reglementare Aeronautică Civilă Română
SARPs Standarde și practici recomandate (Standards and Recommended Practices)
SBA-STBA
SWY Prelungire de oprire (Stopway)
TODA Distanță disponibilă la decolare (Take Off Distance Available)
TORA Distanță de rulare disponibilă la decolare (Take Off Run Available)
RSI este încărcarea pe roata simplă izolată
M masa maximă la decolare
Md masa maximă la aterizare
APA Asphalt Pavement Alliance
MAS16 – mixturi asfaltice stabilizate
HDM –High Density Macadam
P Încărcarea reală
P’ Încărcarea normală de calcul
c coeficientul de corecție
n numărul de mișcări pe zi
HSR grosimea echivalentă totală a structurii;
hSF grosimea pernei din pământ stabilizat cu ciment;
N – perioada de viață;
k – o constantă a materialului calibrate;
b – exponentul daunelor pentru material;
ε – tensiunea indusă de sarcina statică.
e grosimea echivalentă
K coeficientul de rezistență la îngheț
Zcr reprezintă adâncimea de îngheț în complexul rutier
Z adâncimea maximă de îngheț specific zonei
Hech reprezintă grosimea echivalentă de calcul la îngheț a structurii rutiere
HSR grosimea structurii aeroportuare alcătuită din straturi de material rezistente la îngheț
H(CBR) reprezintă coeficientul determinat în funcție de portanța terenului de fundare
TERMENI DEFINIȚII
Acostament – zonă adiacentă marginii unui piste, construită astfel încât să asigure trecerea de pe pistă pe suprafața alăturată.
Aeroport- suprafață delimitată pe pământ sau pe apă, destinată să fie utilizată, în totalitate sau în parte, pentru decolarea/aterizarea aeronavelor.
Banda pistei – suprafața definită, care include pista și prelungirea de oprire, destinată:
a) reducerii riscul de deteriorare pentru aeronava care iese în afara pistei;
b) protejarea aeronavelor care zboară deasupra ei în timpul operațiunilor de decolare/aterizare.
Cale de rulare (taxiway)- traseul definit pe un aeroport, pentru rularea aeronavelor pe sol și destinat asigurării legăturii între două părți diferite ale aerodromului.
Distanță disponibilă pentru rularea la decolare (TORA) – lungimea de pistă declarată disponibilă și corespunzătoare pentru rularea unei aeronave pe timpul decolării.
Distanță disponibilă la decolare (TODA) – distanța de rulare disponibilă la decolare, mărită cu lungimea prelungirii degajate.
Distanță disponibilă pentru accelerare-oprire (ASDA) – distanța de rulare disponibilă la decolare, mărită cu lungimea prelungirii de oprire.
Distanță disponibilă pentru aterizare (LDA) – lungimea de pistă declarată disponibilă și corespunzătoare pentru rularea la sol a unei aeronave la aterizare.
Număr de clasificare a aeronavei (ACN) – număr care exprimă efectul relativ pe care îl are o aeronavă asupra unei structure aeroportuare, pentru o categorie standard specificată a terenului de fundație.
Număr de clasificare a pavajului (PCN) – număr care exprimă capacitatea portantă a unei structure aeroportuare, pentru o exploatare fără restricții.
Pistă (runway) – suprafață dreptunghiulară definită pe un aerodrom, pentru decolarea și aterizare aeronavelor.
Prag – începutul acelei porțiuni din pistă care este utilizabilă pentru aterizare.
Prag decalat – prag nelocalizat la extremitatea pistei.
Prelungire degajată – suprafață dreptunghiulară definită pe sol sau pe apă, aflată sub controlul autorității corespunzătoare, selectată sau amenajată ca o suprafață corespunzătoare deasupra căreia o aeronavă poate executa o parte din urcarea inițială până la o înălțime specificată.
Prelungire de oprire – suprafață dreptunghiulară definită pe sol la terminarea distanței utilizabile pentru rularea la decolare, amenajată ca o suprafață corespunzătoare pe care o aeronavă poate fi oprită în cazul unei decolări întrerupte.
Punct de referință al aeroportului – localizarea geografică a acestuia.
Suprafață de manevră – acea parte a unui aerodrom destinată a fi utilizată pentru decolarea, aterizarea și rularea aeronavelor, exclusiv platformele.
Suprafață de mișcare – acea parte a unui aerodrom destinată a fi utilizată pentru decolarea, aterizarea și rularea aeronavelor, constând din suprafața de manevră și platformă/platforme.
Trenul de aterizare – reprezintă acea partea a aeronavei care intră în contact direct în momentul aterizării cu pista, fiind alcătuit din trenul principal și aterizorul secundar.
Zonă de contact – porțiune a pistei situată dincolo de prag, unde aeronavele care aterizează intenționează să ia primul contact cu pista.
INTRODUCERE
MOTIVAȚIA CERCETĂRII ȘI OBIECTIVELE TEZEI DE DOCTORAT
În ultimii ani, transportul de persoane și mărfuri a cunoscut o permanentă dezvoltare și modernizare folosind diferite vehicule precum autovehicule, trenuri, vapoare sau avioane. Dintre acestea transportul aerian este astăzi preferat de cei care doresc să se deplaseze repede și de cei care transportă mărfuri perisabile sau de valoare. Caracteristicile tehnice ale aeronavelor au evoluat permanent în vederea sincronizării cu exigențele pasagerilor, devenind mai mari, mai economice și mai rapide, cântărind peste 400t.
Transportul aerian prezintă următoarele caracteristici:
Siguranța transportului aerian este mult mai bună decât în cazul altor mijloace de transport;
Rapiditatea este o caracteristică fundamentală, transportul aerian se desfășoară indiferent de condițiile geografice și poate evita condițiile meteorologice defavorabile;
Eficacitatea transportului aerian este în funcție de regularitatea transporturilor (cu caracter regulat sau la cerere) și de frecvența transportului (gradul de folosire a pistelor);
Confortul transportului aerian este dat de condițiile privind asigurarea confortului pasagerilor.
Dimensionării structurilor aeroportuare are particularitatea de a se dezvolta permanent sub aspectul îmbunătățirii schemei de calcul, care să poată reproduce, cât mai bine, comportarea reală a structuri aeroportuare în exploatare. Structura aeroportuară are principalul rol de a prelua încărcările date de trafic și de a le transmite terenului de fundare, fără a suferi deformații ireversibile.
În teza de doctorat având titlul “Cercetări privind sistemele flexibile pentru pistele aeroportuare” s-au abordat cercetări privind conceperea și proiectarea unor structuri aeroportuare flexibile clasice, în paralele cu conceperea și proiectarea unor structuri aeroportuare durabile pentru durate de viață și încărcări din trafic variate, cu realizarea unor studii de caz. Obiectivul principal al tezei vizează elaborarea unor recomandări tehnice privind conceperea si proiectarea unor sisteme flexibile aeroportuare.
În cadrul tezei au fost abordate concomitent și o serie de obiective specifice si anume:
Prezentarea stadiul actual privind conceperea si proiectarea structurilor flexibile destinate pistelor aeroportuare, printr-o detaliere succintă a structurilor aeroportuare flexibile clasice și a structurilor aeroportuare flexibile durabile;
Conceperea si proiectarea structurilor aeroportuare durabile în comparație cu structuri aeroportuare clasice. Analiza, prin prisma sustenabilității, a metodelor actuale de proiectare, execuție și întreținere a structurilor aeroportuare clasice în comparație cu structuri aeroportuare durabile;
Studii de caz cu aplicarea metodelor de dimensionare selectată în vederea conceperii și proiectării unor structuri aeroportuare flexibile clasice și durabile.
Elaborarea unei metodologii privind conceperea și proiectarea unor structuri aeroportuare durabile, în Romania .
Formularea concluziilor, prezentarea contribuțiilor , valorificarea rezultatelor cercetării și elaborarea recomandărilor privind implementarea.
CONȚINUTUL TEZEI DE DOCTORAT
Teza de doctorat este structurată pe șase capitole și o serie de anexe cuprinzând informații privind metodele de dimensionare analizate și studiile de caz.
Capitolul 1. intitulat “Stadiul actual privind conceperea și proiectarea structurilor aeroportuare flexibile”, după o prezentare generală a stadiului actual privind conceperea și proiectarea structurilor aeroportuare flexibile clasice, plecând de la conceptul structurilor rutiere durabile pentru drumuri, se abordează și studiază posibilitatea extinderii conceptului la proiectarea structurilor aeroportuare ținând seama de încărcările specifice traficului aerian.
În Capitolul 2, „Metode de dimensionare structurală. Principii și criterii de proiectare specifice”, după o prezentare în detaliu a principalelor metode clasice de dimensionare a structurilor aeroportuare flexibile clasice utilizate în prezent în lume începând cu metoda franceză adaptată și utilizată în prezent în țara noastră, continuând cu metoda canadiană conform AC 302-011 2016, metoda FAARFILD 1.4 utilizată în S.U.A, metoda APSDS utilizată în Australia, și în final metoda DMG27 utilizată în U.K., este realizată analiza și selectarea metodelor de dimensionare în vederea aplicării la proiectarea structurilor aeroportuare durabile.
Capitolul 3, „Conceperea si proiectarea structurilor aeroportuare durabile in comparație cu structuri aeroportuare clasice. Analiza, prin prisma sustenabilității, a metodelor actuale de proiectare, execuție si întreținere a structurilor aeroportuare clasice în comparație cu structuri aeroportuare durabile” după o succintă descriere a metodelor specifice utilizate pentru conceperea si proiectarea structurala a îmbrăcăminților destinate pistelor aeroportuare , este realizată o analiza comparativa a acestora prin prisma eficienței și durabilității acestora. În final s-au selectat pentru studiile de caz descrise în Capitolul 4 pentru a fi investigate în detaliu structurile aeroportuare flexibile clasice și durabile specifice fiecărui studiu de caz.
În Capitolul 4, „Studii de caz. Aplicarea comparativă a metodelor de dimensionare selectate” se prezintă programul de cercetare adoptat pentru analiză studiilor de caz specifice structurilor aeroportuare flexibile clasice, în paralel cu cele durabile după cum este prezentat în Tabelul I-1.
Tabel I – 1 Organizarea studiilor de caz A și B
În final sunt prezentate rezultatele obținute și o analiză comparativă a structurilor aeroportuare flexibile clasice și durabile, prin aplicarea metodelor de dimensionare din Capitolul 2 și anume:
Metoda Franceză de dimensionare conform ICAO Doc 9157-AN901, Part 3 Pavements;
Metoda Federal Aviation Administration Rigid and Flexible Iterative Elastic Layered Design (FAARFILD) – FAA Advisory Circular (AC) 150/5320-6E
Capitolul 5. intitulat „Elaborarea unei metodologii privind conceperea si proiectarea unor structuri aeroportuare durabile, in Romania”, se elaborează și propune adoptarea unei metodologii adecvate pentru conceperea și proiectarea unor structuri aeroportuare în România.
Capitolul 6. denumit „Concluzii generale. Contribuții personale. Recomandări privind implementarea și valorificarea rezultatelor cercetării. Cercetări viitoare”, se formulează concluzii cu prezentarea contribuțiilor, recomandărilor privind implementarea rezultatelor obținute în cadrul programului de doctorat și modul de valorificare a rezultatelor cercetărilor obținute.
CAPITOLUL 1.
Stadiul actual privind conceperea și proiectarea
structurilor aeroportuare flexibile
Structuri aeroportuare clasice
Transportul aerian a devenit o formă principală de transport, preferată de cei care vor să se deplaseze repede, dar și de cei care doresc să transporte mărfuri perisabile sau de mare valoare. Pentru transportul pasagerilor și a mărfurilor se pot folosi avioane speciale pentru transportul mărfurilor neconvenționale dar și avioane mixte. Din punct de vedere comercial, avioanele pot fi încărcate în regim de linie (curse regulate) și în regim de charter (curse neregulate).
În comaprație cu structurile destinate drumurilor, structurile destinate pistelor aeroportuare, deși fac parte din aceeași familie structurală, acestea au rolul de a oferi o platformă suficient de rezistentă pentru a asigura decolarea și aterizarea aeronavelor în condiții optime de siguranță și confort.
Datorită încărcărilor complexe transmise de aeronave, modul de exploatare și expunerea în mai mare măsură la condițiile climatice (suprafețelor mari și absența vegetației de protecție) conduc la moduri de solicitare diferite decât cele aferente drumurilor.
În alcătuirea structurilor aeroportuare trebuie să se țină cont de încadrarea acestora în conceptul dezvoltării durabile, print-o dimensionare adecvată și folosirea eficientă a resurselor. Materialele folosite cât și tehnologiile de execuție pentru structurile aeroportuare diferă puțin de cele pentru drumuri, în Tabelul1-1. este prezentată comparația dintre aceste două categorii de structuri rutiere.
Tabel 1- 1Comparația dintre structurile rutiere pentru drumuri și pentru piste (Zarojanu 2010)
Proiectarea structurilor aeroportuare flexibile clasice
Aeroporturile cuprind diferite suprafețe specializate, cu solicitări din trafic diferite, influențând dimensionarea structurii aeroportuare aferente fiecărei suprafețe astfel:
pe pistele de aterizare/decolare pe lângă masa maximă a aeronavei intervine și efectul de sustenație al aripilor aeronavei;
pe bretelele de ieșire sarcina este limitată la masa minima a aeronavei;
pe suprafețele de staționare/întreținere acționează sarcina de lungă durată .
Dimensionare fiecărei structuri aeroportuare reprezintă un caz particular datorită diversității încărcărilor din trafic și varietatea tipurilor terenurilor de fundare. În acest scop au fost elaborate propuneri de cataloage de structuri tip cu caracter informativ, având rolul de a facilita studierea acestora.
În Tabelul 1-2 sunt prezentate propuneri conform Metodei Franceze pentru grosimea straturilor, fiind prezentate și corespondențele admise pentru clasificarea aeroporturilor.
Tabel 1- 2 Recomandările pentru grosimile diferitelor straturi (Radu Andrei 2003)
Note. X – grosime variabilă, XX – grosime variabilă/facultative
În funcție de materialele utilizate structurile aeroportuare pot fi structuri aeroportuare flexibile sau rigide.
În legătură cu Figura 1-1 de mai jos se prezintă alcătuirea unei structuri aeroportuare flexibile, cu determinarea straturilor care intră în alcătuire acesteia.
Fig.1- 1 Structură aeroportuare flexibilă clasică
Structura aeroportuară flexibilă reazemă pe terenul de fundare (subgrade) care are rolul de a prelua eforturile rezultate din traficul aerian distribuite prin celelalte straturi ale structurii, stratul de fundație (balast sau piatră spartă) cu rolul de a asigura drenarea și evacuarea apelor infiltrate în structura aeroportuară și de a prelua eforturile de la stratul superior și de a le transmite terenului de fundare; stratul de bază (anrobate bituminoase) cu rolul de a prelua încărcările date de trafic și de a repartiza eforturile verticale pe suprafețe mai mari stratului inferior în limita capacității portante a acestuia. Îmbrăcămintea bituminoasă asigură o suprafață de rulare netedă și este alcătuită din două straturi : stratul de uzură și statul de legătură.
În legătură cu Figura 1-2 de mai jos se prezintă alcătuirea unei structuri aeroportuare rigide, cu determinarea straturilor care intră în alcătuire acesteia.
Structură aeroportuară rigidă este alcătuite dintr-o îmbrăcăminte din beton (dală) și un strat de fundație (balast sau piatră spartă) stabilizat sau nu cu lianți, cu rolul să asigure protecția acestuia împotriva înghețului și de a asigura continuitatea dalelor în dreptul rosturilor, oferind o suprafață stabilă.
Fig.1- 2 Structură aeroportuare rigidă
În cele ce urmează se prezintă pe scurt principalele metode clasice de dimensionare structurală utilizate în prezent pe plan internațional și anume:
Metoda Franceză – este o metodă empirică, inspirată din metoda americană dezvoltată de Corpul de ingineri al Armatei Statelor Unite și se bazează pe metoda indicelui California Bearing Ratio (CBR);
Metoda Americană Federal Aviation Administration (FAA) – prezintă proiectarea mechanistic-empirică pentru structurile aeroportuare cu programul Federal Aviation Administration Rigid and Flexible Iterative Elastic Layer Design (FAARFILD)
Metoda Canadiană – descrie metodologia pentru determinarea și raportarea punctelor forte ale structurii aeroportuare, dimensionarea structurilor se face în funcție de indicele de capacitate portantă a terenului de fundare S;
Metoda Australiană – se bazează pe analiza straturilor elastice, folosind programul de calcul Aircraft Pavement Structural Design System (APSDS);
Metoda Engleză – este o metodă semi-empirică care impune criterii de performanță pentru materialele din alcătuirea structurii aeroportuare.
La proiectarea îmbrăcăminților rutiere destinate pistele aeroportuare se consideră faptul că structura aeroportuară reprezintă un sistem elastic alcătuit din mai multe straturi, materialele din alcătuirea acestora fiind caracterizate prin moduli de elasticitate.
Pentru dimensionarea unei structuri aeroportuare trebuie avute în vedere următoarele:
stabilirea parametrilor inițiali: încărcări, factori de mediu și proprietățile materialelor care alcătuiesc structura ,
analiza parametrilor inițiali și alegerea valorilor parametrilor de calcul;
dimensionarea și stabilirea structuri aeroportuare.
În vederea alegerii tipului de structură aeroportuară trebuie să țină cont de următorii factori:
traficul preconizat ,
caracteristicile terenului de fundare;
condițiile climatice și regimul hidrologic;
costuri de execuție și întreținere
Structuri durabile. Dezvoltarea conceptului de structuri durabile, principii și criterii de proiectare specifice.
În anul 2000 a fost introdus de către specialiști de la Asphalt Pavement Alliance (APA) conceptul de structură rutieră durabilă (Long Lasting, Perpetual Pavements), definind structura durabilă ca o structură proiectată și construită să dureze mai mult de 50 de ani, fără necesitatea unei reabilitări structurale majore sau reconstrucție, având nevoie doar de lucrări de întreținere (David E.Newcomb, 2001). Cercetările au arătat că aceste structuri bine proiectate și executate, care au fost clasificate ca fiind fie ,,full-depth” (structuri asfaltice construite direct pe terenul de fundare) sau „deep-strength” (structuri asfaltice construite pe un start de agregate naturale) prezintă o durată de serviciu de două ori mai mare decât a structurilor asfaltice clasice, având nevoie doar de lucrări periodice de întreținere pentru a elimina defectele și de a îmbunătăți calitatea suprafeței de rulare americani (Newcomb,E.D.Will,R. Timm H.D.2010).
Structura durabilă prezintă următoarele avantaje:
o grosime suficientă a straturilor asfaltice pentru a exclude deformațiile provenite din oboseală la fisurare;
costuri reduse pe durata de serviciu prin evitarea reparațiilor majore sau reconstrucția acesteia și o durată de serviciu aproape dublă față de structurile clasice;
un impact redus asupra mediului prin reducerea cantității de resurse materiale pe durata de serviciu a structurii;
elimină costurile de supradimensionare a îmbrăcăminților, promovând un procedeu de proiectare eficient.
Proiectarea și execuția structurilor durabile
O dimensionarea corectă a straturilor asfaltice poate preveni apariția diverselor fenomene de cedare, iar o rezistență adecvată a straturilor asfaltice exclude apariția fisurilor de la baza acestora. Cercetători americani (Newcomb,E.D.Will,R. Timm H.D.2010) abordează proiectarea unei structuri asfaltice durabile având alcătuirea conform Figurii 1-3 cu o durată de serviciu de până la 50 de ani.
Fig.1- 3 Conceptul proiectării structurii durabile (Newcomb,E.D.Will,R. Timm H.D.2010)
Straturile asfaltice care constitue structura durabilă trebuie proiectate astfel încât să asigure (Ioan Tănăsele, 2012) :
– Stratul superior – o rezistență la fisurarea termică în anotimpul rece și la ornieraj, prin materialele utilizate (MAS16 – mixturi asfaltice stabilizate);
– Stratul intermediar – o rezistență sporită la compresiune și ornieraj, fiind realizat din mixturi bituminoase de tipul macadamului asfaltic (HDM –High Density Macadam);
– Stratul inferior – o rezistență la oboseală și să prevină fenomenul de fisurare de jos în sus, fiind realizat din același material ca și stratul superior .
Conținutul ridicat de bitum din straturile asfaltice conferă durabilitate și rezistență, iar reducea tensiunilor și deformațiilor din stratul inferior este asigurată prin grosimea totală a straturilor asfaltice, prezentată în Figura 1-4 (David E. Newcomb 2010).
Fig.1- 4 Reducerea tensiunilor și deformațiilor datorită grosimii structurii (David E. Newcomb 2010)
Tehnologia de execuție a structurilor durabile nu diferă cu mult de cea clasică, este necesară însă o atenție deosebită atât în alegerea materialelor cât și în punerea acestora în operă. Durabilitatea și rezistența la deformații, este asigurată dacă straturile asfaltice sunt executate din materiale cu caracteristici superioare și moduli de elasticitate ridicați, care în prezent sunt folosite în străinătate HMA (Hot mixt asphalt) sau OGFC (Open Graded Friction Course), dar și materiale adoptate în țara noastră cum ar fi MAS (Mixtură asfaltică stabilizată cu fibre) (Ioan Tănăsele, 2012). Stratul de fundație trebuie să preia eforturile unitare verticale de la stratul superior și le transmite stratului imediat inferior sau terenului de fundare, care poate fi realizat din piatră spartă, balast sau balast stabilizat, după cum se arată în Tabelul 1-3 unde sunt prezentate straturile din alcătuirea unei structuri durabile, cu precizarea caracteristicilor mecanice, a tipului de material utilizat și grosimea fiecărui strat.
Tabel 1- 3Caracteristicile mecanice ale materialelor utilizate în alcătuirea structurii durabile (Ioan Tănăsele 2012)
Avantajele utilizării structurilor durabile în comparație cu cele clasice conform literaturii de specialitate (Newcomb E.D., Wills R 2010, online at: www.asphaltalliance.com ) sunt:
prezintă o bună integritate structurală;
degradările provenite din oboseală sunt excluse datorită grosimii structurii;
prezintă o rezistență bună la acțiunea traficului agresiv;
elimină costurile de supradimensionare a îmbrăcăminții și cel de întreținere a acestora.
reduce utilizare de agregate neregenerabile și lianți bituminoși;
prezintă o durată de viață aproape dublă față de structurile clasice.
Pentru a putea beneficia de aceste avantaje este necesară o evaluare corespunzătoare a traficului suportat de structura proiectată, pe întreaga durată de viață. Cercetările recente (Newcomb E.D., Wills R 2010, online at: www.asphaltalliance.com ) au demonstrat că structurile durabile prezintă costuri de întreținere și execuție reduse, o durată de viață semnificativ mai mare și performanțe ridicate față de structurile clasice.
Având în vedere avantajele prezentate și plecând de la conceptul structurilor durabile pentru drumuri, în teza de doctorat s-a studiat posibilitatea extinderii acestui concept la proiectarea structurilor flexibile aeroportuare, cu luarea în considerare a încărcărilor specifice traficului aerian.
CAPITOLUL 2
Metode de dimensionare structurală.
Principii și criterii de proiectare specifice.
Generalități
Conform definiției de specialitate (RACR-AD-PETA, 2015), aeroportul reprezintă suprafața delimitată, pe sol sau apă, care deservește traficul aerian.
În România există în prezent 16 aeroporturi internaționale după cum se arată în Figura 2- 1, mare parte dintre acestea prezintă o structură aeroportuară rigidă.
Fig.2 – 1 Harta aeroporturilor din România (online la http://www.infotravelromania.ro)
Prima organizație în domeniul aviației International Civil Aviation Organization (ICAO) a fost înființată în 1944 și stabilește norme și practici recomandate (SARPs Standards and Recommended Practices) pentru toate statele participante, având scopul:
creșterii siguranței transportului aerian;
promovării tehnologiilor de construcție a aeronavelor;
dezvoltării infrastructurii aeroportuare.
România a devenit membră a acestei organizații din anul 1965. O altă organizație în acest domeniu este IATA (International Air Transport Association) o organizație a companiilor aeriene înființată în 1945, care are ca principal obiectiv asistența companiilor aeriene în desfășurarea unei competiții loiale și legale.
Pentru denumirea aeroporturilor IATA folosește coduri formate din trei litere astfel:
IAS – Aeroportul Internațional Iași, România;
OTP – Aeroportul Internațional București, Otopeni, România;
TMS – Aeroportul Internațional Timișoara, România;
FCO – Aeroportul Internațional Leonardo da Vinci, Fiumicino, Roma, Italia;
CFU – Aeroportul Internațional Corfu, Grecia.
Fiecare aeroport prezintă un cod de referință compus din două elemente (conform Tabelului 2-1), primul element reprezintă o cifră bazată pe distanța de referință a aeronavei, iar al doilea element reprezintă o literă bazată pe anvergura aeronavei și pe lățimea totală a trenului principal de aterizare (Radu Andrei 2003). Acest cod de referință nu este destinat determinării specificațiilor privind lungimea pistei sau capacitate portantă a structurilor aeroportuare
Tabel 2 – 1 Codul de referință al aeroportului (Radu Andrei, 2003)
După cum se evidențiază în Figura 2-2. infrastructura aeroportuară este alcătuită din următoarele părți constructive:
Fig.2 – 2 Părți constructive ale zonei de mișcare (Jean-Maurice Balay, 2014)
pista de aterizare și decolare (runway) reprezintă suprafața dreptunghiulară definită de un aeroport, pentru efectuarea operațiunilor de aterizare și decolare a aeronavelor;
banda pistei reprezintă o suprafața definită, alcătuită din pistă și prelungirea de oprire destinată să reducă riscul de daune produse aeronavelor care părăsesc pista și să protejeze aeronavele care survolează deasupra ei.
acostamentul reprezintă zona adiacentă marginii structurii aeroportuare și asigură trecerea de pe structura aeroportuară pe suprafața alăturată;
calea de rulare (taxiway) reprezintă suprafața definită de un aeroport pentru circulația aeronavelor făcând legătura între două sectoare ale aeroportului;
bretelele reprezintă căile de rulare care deservesc intrarea și ieșirea de pe pistă;
suprafața de trafic (apronul) reprezintă suprafața definită de un aeroport pentru circulația aeronavelor în timpul îmbarcării/debarcării pasagerilor, încărcării/descărcării mărfurilor, alimentarea și operațiunile de întreținerea/ staționare.;
suprafața de manevră reprezintă suprafața aeroportului utilizată la decolări, aterizări și circulația aeronavelor cu excepția platformei;
suprafața de mișcare reprezintă suprafața aeroportului alcătuită din suprafața de manevră și suprafața de trafic;
Parametri de performanță și caracteristicile fizice ale aeronavelor care intervin în calculul de dimensionare
În dimensionarea structurală a structurilor aeroportuare sunt luate în calcul următoarele caracteristici de performanță ale aeronavelor :
Trenul de aterizare – reprezintă acea partea a aeronavei care intră în contact direct în momentul aterizării cu pista, fiind alcătuit din trenul principal și aterizorul secundar. În Figura 2-3 sunt prezentate configurațiile de bază pentru trenurile principale de aterizare (AC 150/5320-6E, 2009):
aterizor tip roată simplă (landing gear with single tires);
aterizor tip roată dublă (dual landing gear);
aterizor tip roată simplă în tandem (2 single in tandem);
aterizor tip roată dublă în tandem, tip boghiu (2 dual in tandem).
Fig.2 – 3Configurații pentru tipuri de trenuri principale și ex.B787 cu tren de aterizare principal tip boghiu și secundar tip dual (www.safran-landing-systems.com)
Denumirea de aterizor tip a fost introdusă ținând cont de varietatea caracteristicilor geometrice ale aterizoarelor (Zarojanu, 2010). În Tabelul 2-2 sunt prezentate caracteristicile aterizorului tip pentru cele mai importante categorii de aterizoare.
Tabel 2 – 2 Caracteristicile aterizorului tip (Zarojanu 2010)
Odată cu creșterea masei aeronavelor, s-a trecut la sporirea numărului de roți pentru a putea limita sarcinile transmise suprastructuri aeroportuare, astfel s-au adoptat configurații noi în cazul aterizoarelor principale și secundare. În Figura 2-4 prezintă trenul de aterizare tip triplu dublu în tandem specific aeronavei Boeing 777.
Fig.2 – 4 Trenul de aterizare Boeing 777 (online at: www.nwradu.ro/2014)
Anvergura aeronavei – așa cum se arată în Figura 2-5 reprezintă distanța dintre extremitățile aripilor (RACR-AD-PETA, 2015), care se stabilește în funcție de tipul aeronavei și este prezentată de către constructori în fișa tehnică a aeronavei.
Fig.2 – 5 Anvergura diferitelor tipuri de aeronave (online at: www.infoaviatie.ro)
Principii de proiectare structurală a pistelor aeroportuare
Pentru optimizarea unui aeroport trebuie asigurată corelarea elementelor funcționale ale pistei cu aerogara de călători și de mărfuri și a suprafeței de garare cu cea de întreținere a aeronavelor (Zarojanu, 2010).
Elementele geometrice ale pistei aeroportuare
Pentru fiecare direcție a pistei, trebuie calculate anumite distanțe declarate și anume (Zarojanu, 2010): distanța de rulare disponibilă la decolare (TORA-Take Off Run Available), distanța disponibilă la decolare (TODA- Take Off Distance Available), distanța disponibilă pentru accelerare-oprire (ASDA-Acceleration Stop Distance Available) și distanța disponibilă la aterizare (LDA-Landing Distance Available).
Figura 2-6 se prezintă distanțele declarate pentru o pistă în diferite cazuri si anume:
cazul A cele patru distanțe declarate TORA, TODA, ASDA și LDA sunt în mod normal de aceeași lungime cu pista, aceasta nu este prevăzută cu prelungire de oprire (SWY), sau cu prelungire degajată (CWY);
cazul B atunci când pista este prevăzută cu prelungire degajată (CWY) distanța disponibilă la decolare (TODA) va cuprinde și această prelungire, când pista este prevăzută și cu prelungire de oprire (SWY), distanța disponibilă pentru accelerare-oprire (ASDA) va cuprinde și lungimea (SWY), iar în cazu când pragul este decalat, LDA va fi diminuată cu distanța de decalare a pragului;
cazul C este reprezentată o pistă dotată cu toate caracteristicile anterioare.
Fig.2 – 6 Distanțele declarate pentru pistă
Lungimile de bază/standard ale pistelor corespund următorilor parametri (Radu Andrei, 2003):
presiunea atmosferică la nivelul mării 1013,2 milibari, o data cu creșterea altitudini față de nivelul mării se reduce presiunea și densitatea aerului, cee ace duce la creșterea distanței de rulare la decolare.
temperatura standard 15◦C, o data cu creșterea temperaturii scad performanțele aeronavelor la decolare;
profilul longitudinal pistei, se recomandă să fie cât mai aproape de palier.
În Tabelul 2-3 sunt prezentate lungimile necesare la aterizare și decolare în funcție de tipul aeronavei.
Tabel 2-3 Lungimea necesară la decolare/aterizare pentru diferite aeronave (Radu Andrei, 2003)
Lățimea pistei este adoptată în funcție de tipul aeroportului, exprimat prin codul de referință (Zarojanu, 2010), prezentat în Tabelul 2-4, lățimea nu poate fi mai mică de 30 m.
Tabel 2 – 4 Lățimea pistei în funcție de cifra/litera de cod a aeroportului (Zarojanu, 2010)
Profilul longitudinal al pistei – este caracterizat prin declivitatea longitudinală admisibilă (p) și lungime, care se stabilesc în funcție codul de referință al aeroportului, corelându-se cu distanța de referință a aeronavei (definită ca: lungimea de pistă declarată disponibilă și corespunzătoare pentru circulația la sol a unei aeronave) și se calculează cu relația 2-1.
p = (hmax- hmin) * 100/L (2 – 1)
unde:
hmax – cota maximă din profilul în lung al pistei
hmin – cota minimă din profilul în lung al pistei
L – lungimea pistei
Declivitatea longitudinală, calculată cu relația 2-1, nu trebuie să depășească valorile din coloana 1 a Tabelului 2-5.
Tabel 2 – 5 Declivitatea maximă admisă pentru piste (Radu Andrei, 2003)
Distanța de vizibilitate (Lv) – atunci când variația declivităților longitudinale nu pot fi evitate trebuie asigurate valorile Lv din Tabelul 2-6.
Tabel 2 – 6 Distanțe de vizibilitate (Zarojanu, 2010)
Notă: L – lungimea pistei
Metode de dimensionare structurală pentru proiectarea structurilor flexibile destinate pistelor aeroportuare
Aeroporturile cuprind suprafețe specializate cu solicitări din trafic diferite: pe piste în afară de masa maximă a aeronavei la decolare mai intervine și efectul de sustenație al aripilor; pe bretelele de ieșire sarcina este limitată de masa aeronavelor la aterizare; iar suprafețele de staționare sunt solicitate la sarcini de lungă durată. Dimensionarea fiecărei structuri aeroportuare reprezintă un caz particular datorită diversității încărcărilor din trafic și varietatea tipurilor terenurilor de fundare.
Principalele metode clasice de dimensionare ale structrurilor aeroportuare utilizate în prezent sunt:
– Metoda Franceză adaptată și utilizată în prezent și în țara noastră;
– Metoda Canadiană conform AC 302-011 2016;
– Metoda FAA cu programul de calcul FAARFILD 1.4 utilizată în S.U.A;
– Metoda Australiană cu programul de calcul APSDS;
– Metoda Engleză conform ghidului DMG27 utilizată în U.K.
– Metoda Românescă conform Normativ NP 034-1999 pentru structuri aeroportuare rigide.
Metoda Franceză
Metoda Franceză (SBA : Service des Bases Aeriennes – STBA: Service Tehnique des Basses Aeriennes) pentru proiectarea structurală a structurilor aeroportuare flexibile este o metodă empirică, inspirată din metoda americană dezvoltată de Corpul de ingineri al Armatei Statelor Unite, care se bazează pe metoda CBR (California Bearing Ratio).
Rezistența pământului de fundare este dată de Indicele de Portanță Californian CBR care reprezintă o valoare empirică a capacității portante a pământului de fundare. Valoarea CBR se poate determina în două moduri și anume în situ, prin determinări în laborator, sau prin utilizarea Tabelului 2-7 de clasificare a pământurilor.
Tabel 2 – 7 Valoarea CBR în funcție de tipul pamântului (online at:www.geotechdata.info)
În Fig.2-7 se prezintă echipamentul și principiul metodei de determinare în laborator a valorii CBR.
Fig.2 – 7 Echipament de determinare a indicelui CBR (online at:www.geotechdata.info)
Metoda Franceză de dimensionarea a structurilor aeroportuare flexibile (ICAO Doc 9157) se poate calculaca în funcție de sarcina de calcul prin două metode: metoda generală când se i-a în considerare un singur tip de aeronavă critică și metota optimizată care ține seama de de toate tipurile de aeronave care deservesc aeroportul.
Metoda franceză de dimensionare a unei structuri aeroportuare flexibile prezintă următoarele etape:
Etapa 1. Estimarea traficului pe durata de exploatare, și a caracteristicilor aeronavelor;
Etapa 2. Determinarea caracteristicilor terenului de fundare și recenzarea factorilor climatici (indicele de îngheț, ape de suprefață sau de adâncime);
Etapa 3. Calculul grosimii echivalente a structurii aeroportuare;
Etapa 4. Stabilirea alcătuirii structurii rutiere.
Sarcina de încărcare
Sarcina de încărcare necesită estimarea, traficului prognozat și caracteristicile aeronavelor. În funcție de specificul fiecărei suprafețe aeroportuare se ponderează sarcina reală P conform Figurii 2-8. a) pentru pistă cu cale de rulare paralelă și b) pentru pistă fără cale de rulare paralelă.
Fig.2 – 8 Încărcarea ponderată pentru diferite suprafețe aeroportuare (ICAO Doc 9157)
Caracteristicile terenului de fundare
Pământul de fundare este caracterizat prin valoarea indicelui Californian Bearing Ratio (CBR). În determinarea capacității portante a terenului de fundare întâlnim trei cazuri (ICAO Doc 9157), și anume:
Cazul general – când este adoptată cea mai mica valoarea CBR obținută în urma testelor.
Cazul pământurilor granulare și de nisip – în acest caz valoarea CBR măsurată este nesemnificativă și se admit valori ale indicelui CBR după cum se arată în Tabelul 2-8.
Tabel 2 – 8 Valoarea CBR pentru pământuri granulare (ICAO Doc 9157)
Cazul terenului de fundare înbunătățit – acolo unde este necesară o îmbunătățire a terenului de fundare, acesta se i-a în calcul la determinarea grosimi recomandate a structuri aeroportuare deasupra terenului de fundare cu relația 2-2.
(2 – 2)
unde: h1 – grosimea totală echivalentă,
h – grosimea stratului îmbunătățit,
CBR1 valoarea minimă a rezistenței terenului de fundare,
CBR2 valoarea rezistenței terenului îmbunătățit.
Calculul grosimii echivalente a structurii aeroportuare
Pornind de la datele generale, respectiv încărcarea de calcul adoptată și valoarea minimă CBR la nivelul pământului de fundare, se determină grosimea echivalentă totală a întregii structuri rutiere aeroportuare HSR., folosind diagrama prezentată în Figura 2-9.
Fig.2 – 9 Grosimea totală echivalentă a structurii aeroportuare HSR (ICAO Doc 9157)
Determinarea grosimii echivalente a structuri aeroportuare (He) – se face în funcție de valoarea CBR a terenului de fundație și a sarcini de calcul adoptate.
Grosimea echivalentă a straturilor este egală cu grosimea actuală a straturilor multiplicată cu coeficientul de echivalare din Tabelul 2-9, iar grosimea echivalentă a structuri aeroportuare se calculează cu relația 2-3.
(2 – 3)
unde: hi – grosimea echivalentă a stratului,
ai – coeficientul de echivalare.
Tabel 2 – 9 Valoarea coeficientului de echivalare (ICAO Doc 9157)
Dacă coeficientul de echivalare al materialului dintr-un strat nu se regăsește în tabelul de mai sus și se cunoaște modulul de elasticitate, se poate determina cu ajutorul relației 2-4.
(2 – 4)
unde: Ei – modulul de elasticitate exprimat în daN/cm .
Grosimea echivalentă minimă a straturilor stabilizate (He) se obține din diagrama din Figura 2-10. în funcție de grosimea recomandată a structuri aeroportuare deasupra stratului de fundați (e) și valoarea indicelui maxim CBR a pământului din terenul de fundare.
Fig.2 – 10 Grosimea echivalentă a straturilor stabilizate (ICAO-Doc-9157 )
Metoda generală de dimensionare
În cazul în care nu se poate preciza traficul pe perioada de exploatare se aplică metoda generală de dimensionare. Acestă metodă este bazată pe un trafic normal de 10 mișcări pe zi timp de 10 ani (ICAO Doc 9157), atunci când durata de exploatare este mai mare se efctuează raportarea la traficul normal cu o durata de viață de 10 ani (pentru 10 mișcări pe zi pe o durată de viață de 20 de ani echivalează cu 20 de mișcări pe zi pentru o durată de 10 ani).
Succesiunea etapelor este următoarea:
se stabilește sarcina reală de încărcare (P) corespunzătoare aterizorului ca fiind critic;
se ponderează sarcina reală de încărcare (P), pentru fiecare suprafață aeroportuare specifică, obținându-se sarcina reală ponderată de încărcare (P῾) cu relația 2-5 .
P’ = P/ c (2 – 5)
unde: c = 1,2 – 0,2 log n – coeficient de corecție care ține cont de fenomenul de oboseală (Figura 2-11)
P – sarcina reală de încărcare
n – numărul de mișcări pe zi (o mișcare reprezintă trecerea avionului pe suprafața structurii aeroportuare prin intermediul unui aterizor real în cadrul unei manevre);
Fig.2 – 11 Corecția sarcinii reale ponderate (ICAO-doc-9157)
se determină valoarea indicelui CBR;
se determină grosimea totală echivalentă a structuri aeroportuare He din diagrama specifică tipului de aterizor;
se stabilesc grosimile efective ale straturilor structuri aeroportuare.
Metoda de dimensionare optimizată
Spre deosebire de metoda generală de dimensionare care i-a în calcul un singur tip de aterizor critic (al aeronavei critice), metoda optimizată i-a în calcul toate tipurile de aeronave considerate pe durata de exploatare.
Mișcările aterizoarelor reale devin mișcări echivalente ale unei sarcini de referință, pe baza fenomenului de oboseală, dacă două aeronave (cu aceleași caracteristici) produc aceeași oboseală în structura aeroportuare sunt echivalente (Zarojanu 2010).
Succesiunea etapelor este următoarea:
se determină sarcina reală ponderată (P῾i);
se stabilesc tipurile de aeronave preconizate pentru durata de exploatare, caracterizate prin sarcini reale (Pi) și numărul de mișcări reale pe zi (Ni);
Numărul de mișcări reale (Ni) este transformat cu relația 2-6 în (Ni῾) mișcări echivalente.
Ni῾= Ni•Cp (2 – 6)
unde: Cp = 105(Pi/P0i)-1
Pi – sarcini reale
Ni – numărul de mișcări reale pe zi
P῾i- sarcina reală ponderată.
Raportul dintre sarcina reală și sarcina reală ponderată Pi/P0i nu poate depăși valoarea 1,2 pentru suprafețe de staționare și 1,5 pentru celelalte suprafețe, folosind diagram din Figurii 2-12.
Fig.2 – 12 Traficul echivalent (ICAO-doc-9157)
se determină grosimea echivalentă a structuri aeroportuare (He).
Metoda Canadiană conform Civil Aviation Standards AC 302-011/2016
Metoda Canadiană permite dimensionarea structurilor rutiere aeroportuare prin încărcarea pe roată simplă echivalentă (ESWL), pentru determinarea grosimii structuri aeroportuare sunt necesare următoarele etape:
Etapa 1. Determinarea rezistenței terenului de fundare (S – Subgrade Bearing Strength) calculează cu relația 2-7 sau se adoptă în funcție de valoarea indicelui CBR conform Tabelului 2-10.
(2 – 7)
unde: S – rezistența terenului de fundare (KN),
ESWL – încărcarea pe roată (KN),
t – grosimea echivalentă a straturilor stabilizate (cm.),
c1,c2 factori care depind de aria de contact a ESWL.
Numărul de clasificare ACN/PCN folosește pentru valori standard de referință pentru rezistența terenului de fundare (CBR) care corespund conform Tabel 2-10. cu valorile canadiene ale rezistenței terenului S.
Tabel 2 – 10 Rezistența terenului de fundare (AC302-011/2016)
Etapa 2. Determinarea grosimii granulare echivalente a structurii aeroportuare
Pentru determinarea grosimii granulare echivalente a structurii aeroportuare se utilizează factori de echivalență prezentați în Tabelul 2-11, fiecare strat din structura aeroportuară este multiplicat cu factorul de echivalență specific stratului de material, grosimea granulară echivalentă reprezintă suma acestor grosimi de strat convertite.
Tabel 2 – 11 Factorul de echivalență granular (AC 302-011/2016)
Etapa 3. Determinarea încărcării de calcul (ALR – Aircraft Load Rating ) pentru structura aeroportuare.
Evaluarea încărcării aeronavelor (ALR) reprezintă un număr care exprimă efectul încărcării relative asupra structuri aeroportuare și se determină cu Figura 2-13 în funcție de capacitatea portanta a terenului de fundare și grosimea structurii granulare aeroportuare.
Fig.2 – 13 Încărcarea standard pe aterizor (AC 302-011)
Sistemul ALR/PLR (Aircraft Load Rating/ Pavement Load Rating ) se bazează de obicei pe un grup de aeronave cu încărcări caracteristice similare, decât pe o aeronavă caracteristică.
Etapa 4. Determinarea presiuni limită din pneu
Presiunea standard din pneurile trenurilor de aterizare (MPa), trebuie trecută în fișa tehnică a fiecărei aeronave.
În Tabelul 2-12 sunt prezentate valorile pentru presiunea limită în pneu în funcție de încărcarea standard pe aterizor.
Tabel 2 – 12 Presiunea limită în pneu (AC 302-011/2016)
Etapa 5. Determinarea numărului ACN/PCN
Numărul de clasificare a aeronavei (Aircraft classification number -ACN) exprimă efectul relativ al unei aeronave asupra structurii aeroportuare, pentru un pământ tip de fundare precizat, iar numărul de clasificare a structurii aeroportuare (Pavement classification number-PCN) exprimă capacitatea portantă a unei structuri aeroportuare, utilizată fară restricții de exploatare, față de un trafic de referință.
În funcție de rezistența terenului de fundare S se poate face conversia numărului PCN din numărul PLR (Pavement Load Ratio) conform Tabelului 2-13.
Tabel 2 – 13 Conversia numărului PCN din PLR (AC 302-011/2016)
Conform stasului AC 302-011/2016 numărul PCN se determină în funcție de categoria terenului de fundare și numărul PLR conform ecuațiilor din Tabelul 2-14 pentru diferite curbe de regresie din Fig.2-14.
Tabel 2 – 14 Determinarea numărului PCN (AC 302-011/2016)
Fig.2 – 14 Curba de regresie pentru S=50;S=90;S=130;S=180(AC 302-011/2016)
În Tabelul 2-15 sunt prezentate valorile numărului ACN pe baza valorilor numărului ALR corespunzătoare pentru cele 46 de aeronave.
Tabel 2-15Valorile ACN/ALR pentru structurile aeroportuare flexibile (AC 302-011/2016)
Metoda Federal Aviation Administartion
Analiza și proiectarea structurilor aeroportuare implică interacțiunea a patru componente: carcateristicile pământului de fundare; materialele din alcătuirea structuri aeroportuare; carcateristicile aeronavelor care influențează calculul de dimensionare și clima.
La baza proiectării structurilor aeroportuare prin programul FAARFIELD (Federal Aviation Administration Rigid and Flexible Iterative Elastic Layered Design) se află stasul Advisory Circular AC 150/5320-6F Airport Pavement Design and Evaluation.
Criterii de proiectare
Metoda de proiectare FAA folosește pentru dimensionarea structurilor aeroportuare tensiunea maximă verticală în partea superioară a suprafeței și a solicitărilor orizontale maxime la partea inferioară a straturilor de asfalt pe durata de viață proiectată. FAARFIELD asigură grosimea necesară pentru toate straturile individuale din alcătuirea structurii aeroportuare (asfaltice, bază și fundație) necesare să susțină o anumită încărcare de trafic aerian pentru o anumită viața de proiectare.
În conformitate cu Figura 2-15 structura aeroportuare rezultată trebuie să îndeplinească pe întreaga durată de viață proiectata o serie de criterii structurale:
terenul de fundare trebuie să suporte încărcările de trafic aerian;
mixturile bituminoase folosite la realizarea straturilor asfaltice din structura aeroportuare nu trebuie să cedeze sub acțiunea traficului aerian și trebuie să se verifice eforturilor orizontale de întindere de la baza acestora;
startul de formă trebuie să asigure distribuirea uniformă a încărcărilor din trafic.
Fig.2 – 15 Criterii de proiectare pentru structurile rutiere aeroportuare flexibile (Guillermo Felix, 2017)
Durata de viață
Metotoda de proiectare FAA a structurilor aeroportuare flexibile recomandă o durată de viață de 20 ani, pentru perioade mai lungi până la 50 ani este necesar să se cunoască prognoza traficului viitor și configurația aeroportului să rămână neschimbată.
Încărcare de calcul
Configurația și tipul trenului de aterizare dictează modul în care greutatea aeronavei este distribuită pe structura aeroportuare, trebuie proiectate pentru greutăți maxime la decolare ale aeronavelor care deservesc aeroportul. Se admite, în general, că aterizorul secundar poate prelua 6% sau 10 % din greutatea maximă a aeronavei, devenind aterizorul critic (AC 150/5320-6F).
FAARFIELD se bazează pe conceptul de factor de deteriorare cumulat (CDF – Cumulative Damage Factor) în care contribuția fiecărui tip de aeronavă, într-o anumită combinație de trafic este însumată pentru a obține suma totală cumulativă de daune produse de toate operațiunile efectuate de aeronavele din mixul de trafic conform relației (2-8).
(2 – 8)
Atunci când factorul de deteriorare cumulat (CDF) însumat are o valoare de 1,0 condițiile de proiectare structurală au fost îndeplinite. În Figura 2-16 este prezentată reprezentarea CDF pentru un mix de aeronave.
Fig.2 – 16 Reprezentarea CDF pentru un mix de aeronave
Rezistența pământului de fundare
Rezistența pământului de fundare este măsurată de obicei prin teste CBR, pentru ca structura aeroportuare să fie dimensionată prin programul FAARFIELD rezistența pământului de fundare trebuie să fie exprimată prin modulul de elasticitate E.
Modulul de elasticitate E mai poate fi estimat și din valoarea inidelui CBR folosind următoarea relație aproximativă (AC 150/5320-6F):
E (MPa) = 10 × CBR (2 – 9)
Alcătuirea structurii
În general structurile aeroportuare prezintă un format standard, care cuprinde patru straturi, fiecare strat fiind alcătuit din anumite materiale și trebuie să aibă grosimea între anumite limite în funcție de greutatea operațională a aeronavelor care deservesc aeroportul (AC 150/5320-6F) după cum este prezentat în Tabelul 2-16:
Tabel 2 – 16 Alcătuirea structurii aeroportuare flexibile conform FAA (AC 150/5320-6F)
Programul informatic pentru dimensionarea structurilor aeroportuare flexibile FAARFILD
Proiectarea structurilor aeroportuare constă în determinarea grosimii totale,dar și a grosimii specifice fiecărui strat din alcătuirea structuri aeroportuare. În Figura 2-17 este prezentată schema de calcul aferentă metodei.
Fig.2 – 17 Schema de calcul FAARFILD (AC 150/5320-6F)
În Figura 2-18 este prezentată pagina principală a programului FAARFIELD cu butoanele de comandă pentru introducerea datelor generale, datele de intrare și datele de ieșire.
Fig.2 – 18 Fereastra de prezentare a programului
În cele ce urmează se prezintă succinct pași de lucru:
Pasul 1. – introducerea datelor cu caracter general, se adaugă o lucrare nouă și se selectează tipul structurii (Fig.2-19) ;
Fig.2 – 19 Print screen-ul ferestrei de comandă pentru intreoducerea datelor
Pasul 2. – se modifică structrura rutieră aeroportuară care urmează să fie analizată (Fig.2-20)
Fig.2 – 20 Print screen-ul ferestrei privind structura rutieră aeroportuară
Pasul 3. – introducerea datelor privind caracteristicile aeronavelor, încărcarea aeronavei și date de trafic aerian (Fig.2-21)
Fig.2 – 21Print screen-ul ferestrei privind caracteristicile aeronavelor
Pasul 4. – se revine la structura rutieră aeroportuare pentru dimensionare (Fig.2-22).
Fig.2 – 22 Print screen-ul ferestrei privind structura aeroportuare
Pasul 5. – se selectează durata de viață (Fig. 2-23) se reface pasul 4. și se obține rapotul de proiectare (Fig.2-24)
Fig.2 – 23 Print screen-ul ferestrei privind selectarea datelor
Fig.2 – 24 Print screen-ul ferestrei privind raportul de proiectare
În cazul în care condițiile de proiectare nu sunt satisfăcute, programul recomandă modificarea datelor inițiale aferente structuri aeroportuare după care se repeată pașii de dimensionare până se obține o structură finală care să satisfacă toate condițiile de proiectare impuse.
Metoda Australiană
Pentru dimesnionarea structurilor aeroportuare în Australia se foloseșe programul de calcul Aircraft Pavement Structural Design System (APSDS) care se bazează pe analiza straturilor elastice (Leigh Wardle, Bruce Rodway, 2010).
APSDS folosește relația (2-10) pentru a converti tensiunile în daune.
(2 – 10)
unde: N – perioada de viață;
k – o constantă a materialului calibrate;
b – exponentul daunelor pentru material;
ε – tensiunea indusă de sarcina statică.
Factorul de daune cumulativ (CDF) este dat de însumarea factorilor de deteriorare pentru toate încărcările de trafic folosind ipoteza lui Miner:
(2 – 11)
unde:
ni – numărul de repetări ale unui indicator de deteriorare dat;
Ni – numărul de repetări admisibile ale indicatorului de deteriorare care ar cauza daunele.
Se presupune că structura aeroportuară a atins durata de viață proiectată atunci când valoarea CDF ating valoarea 1,0.
În Figura 2-25 este prezentată o reprezentare grafică de daune cumulate, care arată variația CDF pe structura aeroportuară și contribuția fiecărui model de aeronavă analizat.
Fig.2 – 25 Reprezentarea grafică de daune cumulate (Leigh Wardle, Bruce Rodway 2010)
Figura 2-26 prezintă fereastra privind meniul principal al programului APSDS, toate comenzile sunt accesibile în toolbar.
Fig.2 – 26 Fereastra principală de comandă a programului APSDS
Cand analiza este completă este afișată fereastra din Figura 2-27, în care sunt prezentate datele cu privire la grosimea straturilor și criteriile de performanță ale materialelor.
Fig.2 – 27 Fereastra privind analiza completă și rezltatele obținute
În Fig.2-28 este prezentată fereastra privind reprezentare grafică de daune cumulate pentru fiecare model de aeronavă analizat.
Fig.2 – 28 Fereastra privind factorul de daune pentru fiecare aeronavă
Metoda Engleză de dimensionare
Metoda de dimensionare conform ghidului Design and Maintenance Guide 27 (DMG27) este utilizată în Marea Britanie (United Kingdom -UK).
Utilizarea metodelor de design semi-empirice impune ca, calitatea materialelor din structura aeroportuară să fie cel puțin la fel de bună ca cele din structura aeroportuară pe care se bazează metodele de proiectare.
Alcătuirea structurii.
Conform diagramei din Figura 2-29 structura aeroportuară necesită o grosime minima a straturilor de asfalt de 100 mm. (din care 40 mm stratul de uzură și 60 mm stratul de binder) și 20 mm un start de macadam.
Aceste materiale ar trebui să îndeplinească următoarele criterii de performanță:
o stabilitate ridicată pentru a rezista eforturilor de forfecare induse de încărcăturile grele ale roților și de presiunile ridicate ale pneurilor.
o suprafață durabilă rezistentă la intemperii, fără materiale și muchii ascuțite care ar putea periclita traficul.
Fig.2 – 29 Grosimea recomandată a structurii aeroprotuare (DMG 27)
Rezistența pământului de fundare
Rezistența pământului de fundare este dată de Indicele de Portanță Californian (CBR) care reprezintă o valoare empirică a capacității portante a pământului de fundare.
Durata de viață
În condiții normale, deteriorarea structurii aeroportuare este graduală, devenind vizibilă pe o perioadă de câțiva ani. Această deteriorare poate fi cauzată fie de intemperii de suprafață, fie de oboseală structurală sau ambele. Pentru a decide o viață de proiectare structurală adecvată (DMG27), trebuie luate în considerare următoarele considerente:
structurile aeroportuare flexibile necesită, în general, lucrări de întreținere sub formă de șlam, primul strat fiind necesar după 7-10 ani;
lucrări de restaurare mai substanțiale după 20 -25 de ani.
În urma celor prezentate ghidul recomandă ca durata de viață proiectată să fi de 20 – 30 de ani.
Frecvența traficului
Conform metodei de dimensionare frecvența traficului se împarte în trei categorii după cum sunt prezentate în Tabelul 2-17:
Tabel 2 – 17 Frecvența traficului
În Tabel. 2-18 sunt prezentate valorile pentru numărul de treceri ale unei aeronave pe structura aeroportuară care produce o daună într-un punct din structură (PCR) în funcție de tipul de aterizor. Pentru tipul de aterizor cu roată simplă valorile PCR sunt în funcție de valoarea numărului ACN și presiunea în pneu, fiind prezentate în Tabelul 2-19.
Tabel 2 – 18 Valoarea numărului PCR
Tabel 2 – 19 Valoarea numărului PCR pentru aterizorul tip roată simplă
Pentru un trafic mix este folosită diagrama din Figura 2-30 pentru fiecare aeronavă pentru a obține factori de trafic mixt flexibil (FMTF- flexible mixed traffic factors )
Fig.2 – 30Analiza pentru traficul mix la structurile aeroportuare flexibile
Determinarea numărului PCN se face conform metodei ACN-PCN prezentate în Aerodrome Design Manual, Part 3, ICAO.
Verificarea la îngheț-dezgheț – în cazul în care stratul de fundație este sensibil la îngheț, se recomandă ca grosimea bazei / fundației să fie mărită, dacă grosimea totală a construcției propusă este mai mică de 450 mm (DMG27).
Metoda de dimensionare conform normativului românesc NP 034-1999 pentru structuri aeroportuare rigide
Calculul de dimensionare conform normativului românesc NP 034-1999 este similar cu cel din metoda franceză SBA-STBA și se efectuează în funcție de previziunile din trafic și încărcarea reală ponderată de calcul, iar dimensionarea se poate face prin metoda generală sau prin metoda optimizată. Schema de calcul privind determinarea grosimii dalei de beton este realizată cu metoda element finit (MEF) prin procedeul multistrat.
Capacitatea portantă a unei structuri aeroportuare rigide reprezintă măsura aptitudinii sale de a suporta încărcările din trafic în condițiile menținerii integrității pe tot parcurul duratei de exploatare.
Durata de viață a unei structuri aeroportuare rigide – reprezintă perioada la sfârșitul căreia structura aeroportuară nu mai este capabilă să preia în condiții de siguranță traficul, impunându-se astfel ranforsare structurii sau reducerea traficului.
Metoda de dimensionare conform normativului românesc NP 034-1999 cuprinde următoarele etape:
Etapa 1. Adoptarea clasei betonului pentru determinarea rezistenței la întindere din încovoiere la 28 de zile conform SR 183-1:1995.
Etapa 2. Evaluarea rezistenței la întindere din încovoiere a betonului la 90 de zile, .
(2 – 12)
Etapa 3. Adoptarea coeficientului de siguranță cs
cs = 1,8 pentru rosturi de construcție, dilatație cu gujoane;
cs = 2,6 pentru rosturi fără dispozitive de transfer.
Etapa 4. Determinarea tensiunilor de întindere din încovoiere admisibilă a betonului σtadm cu relația:
(2 – 13)
unde: – rezistenței la întindere din încovoiere a betonului la 90 de zile;
unde:
cs – coeficientului de siguranță.
Etapa 5. Determinarea modulului de reacție a pământului de fundare cu ajutorul relația:
(MN/m3) (2 – 14)
unde: p – presiunea pe teren =70kPa
w- tasarea corespunzătoare (cm)
Etapa 6. Stabilirea grosimilor și a modului de alcătuire a straturilor de fundație, formă și substrat capilar.
Etapa 7. Determinarea modulului de reacție K la suprafața stratului de fundație, în funcție de valoarea modulului K0:
pentru K0 cuprins între 20 MN/m3 și 100 MN/m3 și grosimea echivalentă a stratului de fundație/formă Hech. calculată cu relația (2-15), folosind diagrama din Fig.2-31.
(2 – 15)
unde: hi – grosimea straturilor
Ce – coeficient de echivalare
Fig.2 – 31Modulul de reacție la suprafața stratului de fundație (NP 034/1999)
pentru K0 cuprins între 15 MN/m3 și 20 MN/m3 și grosimea efectivă a stratului de fundație/formă hi, calculată prin interpolarea liniară între valorile din Tabelul 2-20.
Tabel 2 – 20 Modulul de reacție la suprafața startului de fundație (NP 034/1999)
Notă:
X – Grosime nerecomandabilă
Etapa 8. Stabilirea încărcării reale P, căreia îi corespune un numărn N de mișcări reale zilnice ale aeronavei critice.
Etapa 9. Stabilirea încărcării reale ponderate P’ prin afectarea încărcării reale P cu coeficientul CF conform Fig.2-8.
Etapa 10. Transformarea încărcării ponderate P’ în încărcare normal de calcul P’’, corespunzătoare unui trafic normal de 10 mișcări zilnice pe o durată de 10 ani, cu relația:
(2 – 16)
unde: – coeficient de corecție
N –numărul de mișcări zilnice
Etapa 11. Determinarea grosimii dalei de beton cu diagrama de dimensionare corespunzătoare tipului de aterizor, pe baza încărcarii normale de calcul P’’, a modulului de reacție K0 și a tensiunilor de întindere din încovoiere admisibilă a betonului σtadm.
Etapa 12. Verificarea la îngheț-dezgheț a structurii aeroportuare rigide conform STAS 1709/1/2/3-90.
În teză ne-am concentrat asupra structurilor aeropotuare flexibile.
Metoda Aircraft Clasification Number – Pavement Clasification Number ACN-PCN
Metoda Aircraft Clasufication Number – Pavement Clasification Number (ACN-PCN) a fost propusă de Organizația Internațională a Aviației Civile (ICAO) în anul 1981, are scopul de a comunica capacitatea portantă a structurilor aeroportuare în cazul aeronavelor cu o sarcină mai mare de 5.700 kg și constă în comparația dintre cele două numere de clasificare(ACN-PCN, 1988).
Capacitatea portantă a unei structuri aeroportuare reprezintă capabilitatea acesteia de a suporta sarcinile transmise de aeronavele din traficul de referință, pe parcursul duratei de viață proiectată, cu menținerea integrității acesteia (Viorel Pârvu, 2010).
Conform Figurii 2-32 numărul ACN/PCN trebuie să conțină următoarele informații:
numărul PCN, exprimat în cifră întreagă;
tipul structuri aeroportuare considerate pentru determinarea numerelor ACN/PCN;
rezistența terenului de fundare;
presiunea maximă admisibilă în pneurile aterizoarelor principale ale aeronavei;
metoda de evaluare a numărului PCN.
Fig.2 – 32 Detalierea numărului ACN /PCN (online la http://code7700.com/acn_v_pcn.htm)
În Tabelul 2-21 se prezintă un extras publicat de ICAO pentru structuri aeroportuare flexibile și rigide, privind valorile ACN pentru câteva tipuri de aeronave, sunt considerate patru categorii (A,B,C,D) de rezistență a terenului de fundare. Valorile ACN, corespund unei (qo ) presiuni standard în pneuri (exprimată în Mpa), M masa maximă la rulare (exprimată în t) și m masa operațională fără sarcină (exprimată în t).
Tabel 2 – 21 Valorile ACN exemple (online at www.eddh.de/x-files/dl_files/acn-tables.pdf)
În Tabelul 2-22 sunt prezentate literele de cod, folosite în exprimarea numărului ACN/PCN, în funcție de tipul structuri aeroportuare, categoria de rezistență a terenului de fundație, presiunea maximă admisibilă în pneuri și metoda de evaluare.
Tabel 2 – 22 Litera de cod folosită pentru exprimarea numărului ACN/PCN (ACN-PCN, 1988)
Pentru determinarea numărului ACN, corespunzător unei mase cuprinse între masa maximă (M) și masa operațională fără sarcină (m), se folosește relația 2-17.
(2 – 17)
unde: ACNmax – valoarea ACN corespunzătoare masei M
ACNmin – valoarea ACN corespunzătoare mase m
Mt – masa totală a aeronavei
Dacă diferența dintre presiunea efectivă în pneu (q’) și presiunea standard în pneuri (qo ) este > 0,1 MPa, atunci este necesară o corecție care este dată de relația 2-18.
(2 – 18)
2.3.5.1. Calculul numărului PCN
Metoda franceză folosește pentru claculul numărului PCN pentru structurile aeroportuare flexibile metoda aproximativă prezentată în ,,Guide pratique d’utilisation de la methode ACN/PCN-1988”.
PCN se calculează cu relația 2-19:
(2 – 19)
unde:
H(CBR) reprezintă coeficientul în funcție de valoarea CBR și de categoria de rezistență a terenului de fundare. În Tabel 2-23 sunt prezentate valorile H(CBR) în funcție de categoria de rezistență a terenului de fundare, pentru valori intermediare ale coeficientului CBR se interpolează liniar.
Tabel 2 – 23Valorile H(CBR) pentru structurile rutiere aeroportuare flexibile (Zarojanu 2010)
În Fig. 2-33 este prezentată diagrama pentru valorile H(CBR) pentru structurile aeroportuare flexibile.
Fig.2 – 33Valoarea coeficientului H (CBR)(La method ACN/PCN,1988)
RSI reprezintă sarcina pe roată simplă, izolată (t), și se poate obține cu relația 2-20 ,,Corps of Engineers,, sau direct cu diagram din Figura 2-34.
(2 – 20)
unde e – reprezintă grosimea echivalentă a structuri aeroportuare (cm).
Fig.2 – 34 RSI pentru structuri rutiere aeroportuare flexibile( (Doc9157)
O aeronavă poate să utilizeze fără restricție o suprafață rutieră aeroportuare dacă următoarele condiții sunt îndeplinite simultan:
numărul ACN determinat pentru tipul structuri aeroportuare și categoria de capacitate portantă a terenului de fundare este mai mic sau egal cu numărul PCN;
presiunea reală în pneuri a avionului (q) nu trebuie să depășească presiunea maximă admisibilă în pneuri (q0) corespunzătoare structuri aeroportuare.
În cazul în care numărul ACN este mai mare decât numărul PCN, aterizarea aeronavei este restricționată, deoarece poate cauza daune pistei, după cum se prezintă în Figura 2-35, aeronava poate fi însă admisă pentru utilizarea suprafeței aeroportuare numai în baza unei procedurii de autorizare.
Fig.2 – 35 Pista avariată datorită ACN > PCN (http://aviationweek.com)
Metoda canadiană determină numărul PCN în funcție de capacitatea portantă S făcând conversia numărului PCN din PLR (Pavement Load Ratio) conform Tabelului 2-13, sau în funcție de categoria terenului de fundare, numărul PLR și ecuațiile de bază din Tabelul 2-14 pentru diferitele curbe de regresie din Figura 2-11, conform stas AC 302-011 .
Metota FAA folosește pentru determinarea numerică a valorii PCN programul de calcul COMFAA versiunea 3.0. Programul operează în două moduri în funcție de valoarea ACN (ACN Computation Mode) și de grosimea structurii aeroportuare (Pavement Thickness Mode), astfel:
Modul de calcul ACN
calculează valoarea ACN pentru structurile aeroportuare flexibile și rigide;
calculează grosimea structurii aeroportuare flexibile în funcție de CBR și a structurii aeroportuare rigide în funcție de K.
Modul de clacul în funcție de grosimea structurii aeroportuare
calculează grosimea structurii aeroportuare flexibile prin metoda FAA confrom AC 150 / 5320-62, în funcție de CBR;
calculează grosimea structurii aeroportuare rigide prin metoda FAA confrom 150 / 5320-62, în funcție de K.
În Figura 2-36 este prezentată fereastra de deschidere a programului COMFAAsuport, care detaliază procesul de calcul al grosimii structurii aeroportuare de evaluare.
Fig.2 – 36 Fereastra de deschidere a programului COMFAAsuport
După introducerea datelor privind caracteristicile structurii aeroportuare, se completează datele privind traficul din baza de date conform Figurii 2-37.
Fig.2 – 37Selectarea datelor privind traficul de referință
În Figura 2-38 este prezentată fereastra privind selectarea aeronavelor din traficul preconizet.
Fig.2 – 38 Fereastra privind selectarea aeronavelor
Inițial caracteristicile structurii aeroportuare și cele din trafic sunt prezentate conform Figurii 2-39 ca date de ieșire.
Fig.2 – 39 Date de ieșire (Output Details)
Datele de ieșire sunt copiate în COMFAAsuport pentru a putea reda grafic după cum se arată în Figura 2-40 grosimea recomandată a structurii aeroportuare și greutatea maximă recomandată a aeronavei care deservește pista, precum și compararea valorilor ACN și PCN în Figura 2-41 .
Fig.2 – 40 Grosimea și greutatea maximă
Fig.2 – 41 Compararea valorilor ACN și PCN
Verificarea structurilor rutiere aeroportuare la îngheț-dezgheț
Verificarea structurilor la îngheț-dezgheț conform normelor din România
Verificarea structurilor la îngheț-dezgheț conform normelor din România se efectuează după stasurile STAS 1709/1-90 ,,Adâncimea de îngheț în complexul rutier,, STAS 1709/2-90 ,,Prevenirea și remedierea degradărilor din îngheț – dezgheț,, STAS 1709/3-90 ,,Determinarea sensibilității la îngheț a pământurilor de fundație,, unde indicele de îngheț este în funcție de tipul suprafeței aeroportuare astfel:
I30max – valoarea maximă pentru toate suprafețele aeroportuare pe o perioadă de 30 ani;
I3/30med – valoarea medie pentru acostamente și prelungiri de oprire a celor mai mari trei indici pe o perioadă de 30 ani.
Valorile indicelui de îngheț se determină în funcție de tipul structurii aeroportuare, pe baza izolinilor din hărțile de zonare a teritoriului României conform Figurii 2-42 pentru zona geografică corespunzătoare.
Fig.2 – 42 Zonarea după adâncimea maximă de îngheț (STAS 1709/1-90)
Degradările produse în urma fenomenului de îngheț-dezgheț în structura aeroportuară sunt datorită:
fenomenului de umflare neuniformă, datorită acumulării apei și transformarea acesteia în lentile/fibre de gheață, în pământurile cu sensibilitate la îngheț, situate până la adâncimea de îngheț;
diminuarea capacității portante a terenului de fundare în timpul dezghețului, determinată de sporirea umidității, din topirea lentilelor de gheață.
Calculul privind verificarea structurilor aeroportuare la acțiunea fenomenului de îngheț-dezgheț conform STAS 1709/1/2/3-90 se efectuează conform Tabelului 2-24 în funcție de:
gradul de sensibilitate la îngheț a terenului de fundare ;
condițiile hidrologice ale complexului rutier;
poziția privind adâncimea de îngheț în complexul rutier.
Tabel 2 – 24 Poziția privind adâncimea de îngheț în complexul rutier(STAS 1709/1)
Gradul de asigurare (K) la pătrunderea înghețului se determină cu relația 2-21 :
K = Hech / Zcr (2 – 21)
unde:
Hech – reprezintă grosimea echivalentă de calcul la îngheț a structurii rutiere;
Zcr – reprezintă adâncimea de îngheț în complexul rutier și se determină cu relația 2-22.
Zcr = Z + Z (2 – 22)
Z – adâncimea maximă de îngheț specific zonei (cm);
Z – un spor al adâncimii de îngheț, care se calculează cu relația 2-23.
Z = HSR – Hech (2 – 23)
HSR – grosimea structurii aeroportuare alcătuită din straturi de material rezistente la îngheț (cm);
În cazul în care structura propusă nu verifică, standardul recomandă modificarea structurii aeroportuare sau prevenirea degradărilor cauzate de acțiunea fenomenului de îngheț – dezgheț.
Verificarea structuri rutiere aeroportuare la îngheț-dezgheț conform metodei utilizate în Franța
Verificare conform metodei franceze constă în compararea valorilor privind adâncimea la care se află pământul geliv și adâncimea de îngheț. În Tabelul 2-25 sunt clasificate pământurile din punct de vedere al gelivității, aceasta se determină prin încercarea la umflare la intervale regulate pe epruvete cilindrice menținute la partea superioară la temperaturi negative iar la bază sunt alimentate cu apă distilată, pot fi în funcție de panta pământurilor (mm/(grade C.ore)1/2)(Zarojanu 2010):negelive când p≤0,5; gelive p≤0,40; foarte gelive cu p >0,40.
Tabel 2 – 25 Clasificarea pământurilor după sensibilitatea la îngheț (Zarojanu 2010)
În diagrama din Figura 2-43 sunt prezentate tipurile de pământ, grupa a) cu Dmax ≤ 50 mm și grupa b) cu Dmax > 50 mm, unde VA – valoarea de albastru de metilen .
Fig.2 – 43 Clasificarea pământurilor (Zarojanu 2010)
În funcție de importanța aeroportului, destinația suprafeței aeroportuare și omogenitatea terenului de fundare este prevăzut un nivel de protecție, astfel în Tabelul 2-26 deosebim următoarele categorii de protecție.
Tabel 2 – 26 Nivelul de protecție contra înghețului (Zarojanu 2010)
Verificarea structuri rutiere aeroportuare la îngheț-dezgheț conform metodei canadiene
Metoda de dimensionare canadiană recomandă ca grosimea structurii aeroportuare cu un teren de fundare sensibil la îngheț să nu fie mai mica decât protecția la îngheț data de Figura 2-44.
Fig.2 – 44 Protecția la îngheț recomandată
Sensibilitatea la îngheț a terenului de fundare este evaluat cu diagram din Figura 2-45.
Fig.2 – 45 Sensibilitatea la îngheț a terenului de fundare
Verificarea structuri rutiere aeroportuare la îngheț-dezgheț conform metodei FAA
Metoda de dimesionare FAA acceptă pentru caracterizarea gelivității pământurilor criterial Cassagrande unde pământurile ≥ 3% fracțiune < 2μ sunt gelive. În Tabel 2-27 este prezentată clasificarea terenului de fundare pentru aeroporturi în funcție de grupa de clasificare a pământului.
Tabel 2 – 27 Clasificarea terenurilor de fundare pentru aeroporturi
În cadru studiilor de caz s-a utilizat Metoda Românescă de verificare la acțiunea fenomenului de îngheț-dezgheț.
Criterii de cedare ale structurilor aeroportuare flexibile
Criteriile de cedare a structurilor aeroportuare sunt un fenomen cu o cauză mecanică definită. Când structura aeroportuară flexibilă nu este capabilă să îndeplinească sarcina pentru care a fost proiectată, acesta a eșuat. Defecțiunile apărute în structura aeroportuare flexibilă ar putea fi structurale (fisuri de tip aligator, fisuri longitudinale sau transversal etc.) sau funcționale ( rugozitatea, pierderea rezistenței etc.).
În cele ce urmează, se prezintă cele mai importante tipuri de cedări întâlnite la structurile aeroportuare flexibile :
Fisurare de jos în sus (fisuri tip aligator – Alligator Craking ) – sunt fisuri provenite din oboseală și se găsesc initial la partea inferioară a stratului de asfalt după care sunt propagate la partea superioară.
Fisurarea longitudinală (Long Craking) – sunt fisuri provenite din oboseală, se găsesc la partea supeioară a stratului asfaltic și se propagă către partea inferioară a straturilor asfaltice.
Fisurarea transversală (Transversal Craking) – sunt fisuri provenite pe parcursul schimbărilor climatice, se găsesc la suprafața stratului de uzură.
Deformații permanente – apar pe direcția de rulare a roților datorită deformațiilor în straturile asfaltice și la nivelul terenului de fundare.
Eroziuni datorate motoarelor aeronavelor – zone întunecate pe suprafața structurii aeroportuare, unde liantul bituminos a fost ars sau carbonizat.
În conformitate cu metoda standard de testare ASTM pentru studii privind pistele aeroportuare (ASTM D 5340-98), se calculează o valoare PCI (Pavement Condition Index) în funcție de cantitatea și severitatea degradărilor, valoarea PCI variază de la 0 la 100 (0 cea mai defavorabilă soluție, iar 100 cea mai bună soluție). O structură aeroportuară atinge punctul de cedare atunci când valoarea PCI scade sub 10.
Analiza și selectarea metodelor de dimensionare
În vederea selectării metodelor de dimensionare a structurilor aeroportuare destinate studiilor de caz s-a întocmit următorul tabel comparativ (vezi Tabelul 2-28) pentru toate metodele investigate din acest capitol (metoda franceză, metoda canadiană, metoda Federal Aviation Administration, metoda australiană și metoda folosită în Marea Britanie ), unde sunt specificate următoarele aspecte:
durata de viață proiectată;
traficul preconizat pe durata de exploatare;
modul de evaluare a caracteristicilor terenului de fundare;
tipul de structură rutieră aeroportuară (clasică și durabilă);
verificarea la îngheț – dezgheț ;
norme tehnice care reglementează metodele de dimensionare și programele de calcul sau diagramele utilizate.
Tabel 2 – 28 Tabel comparativ privind metodele de dimensionare
După analiza datelor specificate în Tabelul 2-28 în ceea ce privește durata de viață, se observă că acesta este cuprinsă între minim 10 ani prin Metoda Franceză și maxim 50 de ani prin metoda FAA (programul FAARFIELD). Dintre toate metodele investigate doar metoda FAA prin programul FAARFIELD permite dimensionarea pe o durată de viață de până la 50 ani care constitue caracteristica principală a stucturilor aeroportuare flexibile durabile.
În privința încărcărilor din trafic se constată diferențe între metodele investigate astfel:
dimensionarea prin Metoda Franceză se realizează în funcție de o sarcină de referință pe care structura aeroportuare trebuie să o suporte (aeronavă critică);
dimensionarea prin Metoda Canadiană se realizează în funcție de ALR (Aircraft Load Ratio) – un număr care exprimă efectul încărcării relative a aeronavei asupra structuri aeroportuare;
dimensionarea prin Metoda FAA (programul FAARFILD) se realizeză în funcție de traficul anual de referință;
dimensionarea prin programul APSDS se realizează în funcție de valoarea CDF – factorul de daune cumulative;
dimensionarea prin Metoda DMG 27 se realizează în funcție de frecvența traficulul.
În privința metodei de verificare la îngheț-dezgheț a structurilor aeroportuare se constată diferențe între metodele investigate. În studiile de caz abordate în următorul capitol pentru verificarea la îngheț-dezgheț, atât pentru structurile aeroportuare flexibile clasice cât și pentru cele durabile s-a utilizat metoda românească de verificare.
În privința determinării numărului PCN (Pavement Clasification Number) se constată diferențe între metodele investigate astfel:
Metoda Franceză determină numărul PCN în funcție de RSI (încărcarea pe roată simplă izolată) și H(CBR) (coeficient determinat în funcție de portanța terenului de fundare);
Metoda Canadiană determină numărul PCN în funcție de PLR(Pavement Load Ratio) care exprimă capacitatea portană a structurii aeroportuare pentru operațiuni nerestricționate;
Metoda FAA (programul FAARFILD) determină numărul PCN cu ajutorul programului de calcul COMFAA versiunea 3.0.
Metoda DMG27 determină numărul PCN prin metoda ACN-PCN publicată de ICAO.
În Tabel 2-28 sunt precizate normele tehnice aferente fiecărei metode și programul de calcul acolo unde este cazul sau diagramele de dimensionare aferente.
Toate aceste au condus la alegerea metodelor de dimensionare, la stabilirea și realizarea studiilor de caz prezentate în Capitolul 4.
CAPITOLUL 3.
Conceperea si proiectarea structurilor aeroportuare durabile in comparație cu structuri aeroportuare clasice. Analiza, prin prisma sustenabilității, a metodelor actuale de proiectare, execuție si întreținere a structurilor aeroportuare clasice în comparație cu structurile aeroportuare durabile
3.1. Conceperea sructurilor aeroportuare durabile
Conceptul de bază privind structura durabilă îl reprezintă realizarea unei structuri multistrat elastică, care este alcătuită conform Figurii 3-1 din stratul de fundație și trei straturi asfaltice, și anume: stratul superior rezistent la compresiune și întindere; stratul intermediar rezistent la compresiune și stratul inferior rezistent la compresiune și întindere. Este important să se utilizeze mixturi asfaltice adecvate în straturile asfaltice ținând cont de faptul că fiecare strat servește unor funcții specifice.
Fig. 3 – 1Conceptul proiectarii structurilor durebile (Newcomb.E.D. Willis.R.Timm.H.D2010 )
Pământul de fundare (subgrade)
Valoarea indicelui Californian Bearing Ratio (CBR) trebuie să fie mai mare de 6 % pentru a evita deformațiile de la partea inferioară a strturilor asfaltice (Newcomb.E.D. Willis.R.Timm.H.D2010 ), conform Figurii 3-2 o valoare mai mică a indicelui CBR necesită o imbunătățire a pământului de fundare, prin realizarea unui start de formă.
Pentru îmbunătățirea capacității portante a pământului de fundare, atunci când nu prezintă stabilitate și este sensibil la umezire, se poate realiza un strat de formă din următoarele tipuri de materiale:
pământuri stabilizate cu ciment, zgură granulate și var;
pământuri necoezive;
pământuri coezive tratate cu var;
agregate naturale stabilizate cu lianți puzzolanici.
Fig. 3 – 2 Grosimea recomandată a stratului de fundație(Newcomb.E.D. Willis.R.Timm.H.D2010 )
Stratul de fundație
Proiectarea și execuția unei fundații puternice, stabile este esențială pentru structurile durabile, din acest motiv stratul de fundație prezintă un rol foarte important și trebuie acordată o atenție deosebită asupra realizării acestuia (Newcomb.E.D. Willis.R.Timm.H.D2010 ).
Materialele folosite în prezent pentru straturile de fundație în țara noastră sunt: macadam, piatra spartă și balast, acestea pot fi utilizate și pentru structurile durabile.
Stratul inferior
Acest strat trebuie să fie rezistent la compresiune și întindere și are rolul de a prelua eforturile de la partea inferioară a straturilor asfaltice și de a preveni transmiterea fisurilor de jos în sus (de la straturile inferioare către straturile superioare).
Stratul inferioar este realizat din același material ca și stratul superior, și anume: HMA (Hot Mixt Asphalt), SMA/MAS (Stone Matrix Asphalt/Mixtură Aspaltică Stabilizată) și OGFC (Open Graded Friction Course). Conform cercetărilor din domeniu grosimea necesară realizării acestui strat este cuprinsă între 5 – 10 cm.
Grosimea totală a straturilor asfaltice asigură redurecea tensiunilor și deformațiilor din acest strat, după cum este reprezentat în Figura 3-3 (Newcomb.E.D. Willis.R.Timm.H.D2010)
Fig. 3 – 3 Reducerea tensiunilor și deformațiilor datorită grosimii straturilor asfaltice (Newcomb.E.D. Willis.R.Timm.H.D2010)
Stratul intermediar
Acest strat denumit și stratul de binder trebuie să combine calitățile de stabilitate și de durabilitate, trebuie să fie realizat din mixturi asfaltice rezistente la compresiune. Materialele utilizate în realizarea acestui strat utilizate în străinătate sunt: AVS (Asphalt with Very hight Stiffnes), HDM (Hight Density Macadam) sau HRA(Hot Roller Asphalt). Conform cercetărilor din domeniu grosimea recomandată realizării acestui strat este cuprinsă între 15-30 cm.
Stratul superior
Acest strat trebuie realizat din materiale cu moduli de elasticitate ridicați și caracteristici superioare, pentru a putea asigura durabilitatea și rezistența la deformații. În prezent sunt utilizate pe plan internațional următoarele tipuri de mixturi asfaltice HMA (Hot Mixt Asphalt), OGFC (Open Graded Friction Course) (Newcomb.E.D. Willis.R.Timm.H.D2010), iar în țara noastră SMA/MAS (Stone Matrix Asphalt/Mixtură Aspaltică Stabilizată). Conform cercetărilor din domeniu grosimea recomandată realizării acestui strat este cuprinsă între 5-10 cm.
Proiectarea și execuția structurilor aeroportuare durabile
Între tehnologiile de execuție a structurilor durabile și cele clasice nu există o diferență majoră, acestea necesitând o atenție deosebită privind realizarea fiecărui strat în parte, începând cu:
terenul de fundare trebuie să asigure stabilitate printr-o capacitate portantă adecvată;
stratul de fundație trebuie să asigure o fundație uniformă și durabilă, prin calculul unei grosimi corespunzătoare și prin alegerea materialelor adecvate în funcție de factorii climaterici și de trafic;
straturile asfaltice specifice: un strat inferior rezistent la compresiune și întindere, un strat intermediar rezistent la compresiune și un strat superior rezistent la compresiune și întindere.
Dimensionarea corespunzătoare, precum și selectarea unor materialelor adecvate asigură realizarea unei structuri durabile cu performanțe ridicate.
Avantajele utilizării structurilor durabile în comparație cu cele clasice conform literaturii de specialitate (Newcomb E.D., Wills R 2010, online at: www.asphaltalliance.com ) sunt:
prezintă o bună integritate structurală;
degradările provenite din oboseală sunt excluse datorită grosimii structurii;
prezintă o rezistență bună la acțiunea traficului agresiv;
elimină costurile de supradimensionare a îmbrăcăminții și cel de întreținere a acestora.
reduce utilizarea agregatelor neregenerabile și a lianților bituminoși;
prezintă o durată de viață aproape dublă față de structurile clasice.
Pentru a putea beneficia de aceste avantaje este necesară o evaluare corespunzătoare a traficului suportat de structura proiectată, pe întreaga durată de viață. Cercetările recente (Newcomb E.D., Wills R 2010, online at: www.asphaltalliance.com ) au demonstrat că structurile durabile prezintă costuri de întreținere și execuție reduse, o durată de viață semnificativ mai mare și performanțe ridicate față de structurile clasice.
Având în vedere principiile și criteriile de proiectare specifice structurilor durabile, în cele ce urmează se propun în funcție de diversele încărcări din traficul aerian o serie de structuri aeroportuare durabile în comparație cu structurile aeroportuare clasice.
Tabel.3 – 1 Alcătuirea structurilor aeroportuare flexibile clasice și durabile
În conformitate cu rezultatele din Tabelul 3-1 în cadrul tezei s-au selectat pentru studiile de caz descrise în Capitolul 4 pentru a fi investigate în detaliu structurile aeroportuare flexibile clasice și durabile specifice fiecărui studiu de caz.
CAPITOLUL 4.
Studii de caz.
Aplicarea comparativă a metodelor de dimensionare selectate.
Studii de caz privind proiectarea unor structuri aeroportuare flexibile clasice și durabile folosind Metoda Franceză, FAA și Canadiană de dimensionare și a standardelor Românești pentru verificarea la îngheț-dezgheț
În prezent în România există un normativ de dimensionare structurală doar pentru structurile aeroportuare rigide NP034-99 (Normativ de proiectare pentru structurile rutiere rigide aeroportuare), cercetările întreprinse în cadrul tezei vizează implementarea unui normativ de proiectare pentru structurile aeroportuare flexibile.
Îmbrăcămințile durabile asigură eficiența economică a structurilor print-o proiectare eficientă, o durată mare de viață și costuri de întreținere scăzute, acestea necesită ca permanent să fie monitorizate și verificate, pentru a se asigura că nu apar fisuri la suprafață care s-au transmis în interiorul îmbrăcăminții mai mult de 2-4 cm.(Behbahani H.,2009)
Cercetările aferente tezei au fost axate pe studiile de caz conform următorului program:
Tabel 4 – 11 Programarea studiilor de caz A și B
Conform programului menționat anterior și având în vedere cele două metode de dimensionare selectate s-au conceput și realizat două studii de caz pentru piste aeroportuare astfel:
Studio de caz A, folosind Metoda Franceză;
Studiu de caz B, folosind Metoda FARFILD.
Pentru fiecare studiu de caz s-au ales trei structuri aeroportuare flexibile clasice (F1,F2,F3) și respectiv trei structuri aeroportuare flexibile durabile (D1,D2,D3) care s-au dimensionat plecând de la aeronava critică Boieng B 757-300 prin Metoda Franceză și un mix de aeronave prin Metoda FAA. Studiu de dimensionare structurală a fost efectuat pentru durate de viață de 10, 20, 30 și respectiv 40 de ani, pentru fiecare structură aeroportuare.
În afară de studiile de caz menționate anterior (vezi Tabel.4-11) s-a întreprins un studi de caz separat (Studiu de caz C), care implică doar o structură aeroportuară flexibilă clasică și una durabilă, dimensionate prin Metoda Canadiană pentru o valoare a indicelui CBR de 3 % și respectiv 10% , după cum se prezintă în Tabelul 4-12.
Tabel 4 – 2 Programarea studiului de caz C
În continuare se prezintă pe subcapitole studiile de caz aferente metodelor de dimensionare selectate cu prezentarea detaliată a acestora.
Studiu de caz A: Dimensionarea structurii aeroportuare flexibile folosind Metoda Franceză și standardele românești pentru verificarea la îngheț-dezgheț
Pentru dimensionarea structurilor aeroportuare flexibile clasice și durabile conform Metodei Franceze s-a propus organizarea studiului de caz după cum urmează:
Tabel 4 – 3 Organizarea studiului de caz A
În vederea dimensionării celor șase structuri aeroportuare conform organizării Studiului de caz A și în concordanță cu prevederile din ICAO Doc 9157 se vor utiliza următoarele date cu caracter general:
Date generale:
un sector de pistă localizat lângă orașul Iași cu un Tip climateric I prezentat în Figura 4-1 (conform normativ NP 081-2002 Normativ de dimensionare a structurilor rutiere rigide);
Fig. 4 – 1Harta climaterică a României (NP 081-2002)
valoarea minimă CBR1 de 3% a pământului natural, corespunzătoare pământurilor cu portanță scăzută, tip D, conform Tabelului 4-4, pentru îmbunătățirea și uniformizarea calității pământului de fundare se i-a în calcul realizarea unei perne de pământ stabilizat cu ciment de 35 cm și valoarea maximă CBR 2 de 10% a pământului îmbunătățit.
Tabel 4 – 4 Tipul terenului de fundare în funcție de valoarea CBR
avionul caracteristic Boeing 757-300, cu aterizor tip Boghiu, având următoarele caracteristici conform Tabelului 4-5.
Tabel 4 – 5 Caracteristicile aeronavei critice
pentru evaluarea intensității traficului s-a luat în considerare condițiile unui trafic normal, respectiv 10 mișcări pe zi, timp de 10 ani, unde o mișcare reprezintă trecerea avionului pe suprafața structurii aeroportuare prin intermediul unui aterizor real în cadrul unei manevre (aterizare, decolare, rulaj la sol).
Structurile aeroportuare clasice și durabile propuse investigării sunt următoarele:
Structuri aeroportuare clasice
Structuri aeroportuare durabile
Metoda Franceză de dimensionare cuprinde următoarele etape:
Etapa 1. Stabilirea încărcării de calcul
Încărcarea de calcul P’ se stabilește prin ponderarea sarcinii P cu relația:
(3- 1)
unde: P = 47,5% masa totală la decolare = > 0,475 120,0 t = 57,00 t
c = 1,2 – 0,2 log n – coeficientul de corecție
n – numărul de mișcări pe zi (o mișcare reprezintă trecerea avionului pe suprafața structurii aeroportuare prin intermediul unui aterizor real în cadrul unei manevre)
Pentru un trafic normal de 10 mișcări pe zi timp de 10 ani rezultă:
c = 1,2 – 0,2log10 =1
Pentru o durată de exploatare mai mare de 10 ani, se face raportarea la durata de 10 ani astfel: pentru o durată de exploatare de 20 ani cu 10 mișcări pe zi echivalează cu 20 mișcări pe zi timp 10 ani astfel coeficientul de corecție variază de la 0,8 la 1,2 conform diagramei din Figura 4-2 .
Fig. 4 – 2 Valoarea coeficientului c în funcție de intensitatea traficului
În Tabelul 4-6 sunt centralizate rezultatele privind încărcarea de calcul pe diferite durate de viață 10, 20,30 și respective 40 de ani.
Tabel 4 – 6 Calculul încărcării de calcul pe diferite durate de viață
Etapa 2. Calculul grosimii echivalente a structuri aeroportuare
Pornind de la datele generale, respectiv încărcarea normală de calcul P’ și valoarea CBR1 la nivelul pământului natural, se determină grosimea echivalentă totală a întregii structuri aeroportuare conform Tabelului 4-6 folosind diagrama prezentată în Figura 4-3.
Fig. 4 – 3 Grosimea totală echivalentă a structurii aeroportuare HSR
Etapa 3. Determinarea grosimii echivalente a structurii aeroportuare (e)
Grosimea echivalentă a structurii aeroportuare se determină cu relația:
(4- 2)
unde: HSR grosimea totală echivalentă a structurii aeroportuare;
hSF grosimea stratului îmbunătățit = 35 cm.;
CBR1 valoarea minimă a ternului de fundare de 3%;
CBR2 valoarea maximă a terenului de fundare îmbunătățit de 10%.
Introducând datele în relația 4-2, rezultă :
e = 140 – 35 (10-3) / (10+3) = 121,15cm pentru 10 ani
e = 150 – 35 (10-3) / (10+3) = 131,15cm pentru 20 ani
e = 155,57 – 35 (10-3) / (10+3) = 136,72cm pentru 30 ani
e = 158,54 – 35 (10-3) / (10+3) =139,69cm pentru 40 ani
Etapa 4. Determinarea grosimii echivalente a straturilor din agregate tratate cu lianți
Grosimea echivalentă a stratului de fundație Hstrat fundație echivalent se stabilește cu ajutorul diagramei din Figura 4-4 în funcție de valoarea CBR 2 a terenului de fundare îmbunătățit și grosimea echivalentă a structurii aeroportuare (e).
Fig. 4 – 4 Grosimea echivalentă a stratului de fundație din materiale granulare tratate cu lianți
Etapa 5. Determinarea alcătuirii structurii aeroportuare și a grosimilor echivalente ale straturilor componente.
În cele ce urmează se prezintă alcătuirea structurile aeroportuare în Tabelul.4-7 cele clasice și în Tabelul.4-8 cele durabile supuse investigării.
Tabel 4 – 7 Structuri aeroportuare clasice
Tabel 4 – 8 Structuri aeroportuare durabile
Structură aeroportuară clasică F 1.
Având în vedere aspectele prezentate anterior se impune următoarea structură aeroportuare clasică (Fig. 4-5) având o grosime totală de 139 cm.
Fig. 4 – 5 Structură aeroportuare clasică
La stabilirea grosimii echivalente a straturilor componente se ține seama de următorii coeficienții de echivalare din Tabelul 4-9.
Tabel 4 – 9 Grosimea echivalentă totală a structurii
Conform Tabelelor 4-10, 4-11, 4-12, 4-13. se constată că grosimea echivalentă totală a structurii aeroportuare de 128,75 cm este mai mare decât grosimea echivalentă (e) de 121,15 cm corespunzătoare duratei de exploatare de 10 ani.
Tabel 4 – 10 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 10 ANI
Tabel 4 – 11 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 20 ANI
Tabel 4 – 12 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 30 ANI
Tabel 4 – 13 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 40 ANI
Conform prevederilor metodologiei franceze de dimensionare această structură este viabilă pentru un trafic normal de 10 mișcări timp de 10 ani și corespunde tipului de avion caracteristic considerat.
Verificarea structurii propuse la acțiunea de îngheț – dezgheț (conform STAS 1709/1 și STAS 1709/2 )
Pentru structurile aeroportuare flexibile gradul de asigurare la îngheț (Kadm) a complexului rutier este dat de relația :
Hech / Zcr 0,40 (4- 3)
unde:
Hech – reprezintă grosimea echivalentă de calcul la îngheț a structurii rutiere;
Zcr – reprezintă adâncimea de îngheț în complexul rutier ;
Z – adâncimea maximă de îngheț specific zonei este 107 cm., conform STAS1709/1 -90, corespunzător condițiilor hidrologice mediocre și defavorabile I30max = 669◦C x zile.
Conform Tabelului 4-14 structura rutieră aeroportuare este viabilă și asigură valoarea minimă impusă (0,40) pentru gradul de asigurare K.
Tabel 4 – 14 Verificarea structurii la îngheț – dezgheț
Determinarea numărului de clasificare a structurii aeroportuare (PCN)
Conform metodei prezentate în „Guide pratique d’utilisation de la methode ACN-PCN – 1988” numărul de clasificare a structurii aeroportuare PCN se stabilește pe baza următoarei relații de calcul:
PCN = H (CBR) x RSI/cF (3- 4)
în care:
H (CBR) – coeficientul determinat în funcție de portanța terenului de fundare = 1,5 corespunzător categoriei de pământ D ( în funcție de valoarea CBR a terenului de fundare folosind diagrama din Figura 4-6);
RSI – încărcarea pe roata simplă izolată, în tf.;
Ce – coeficient în funcție de tipul suprafeței aeroportuare = 1
CBR1 – indicele de portanță californian la nivelul pământului de fundare este 3%
Fig. 4 – 6 Valoarea coeficientului H(CBR)
Grosimea echivalentă totală Hech conform relației devine:
H ech = ∑(hi x ce) (4- 5)
unde:
hi – grosimea straturilor;
ce – coeficientul de echivalență.
Introducând datele în relația 4-5 rezultă:
H ech = 5×2 + 8×2 + 22×1,5 + 24×1,5 + 45×0,75 + 35×0,84 = 158,15 cm
Încărcarea pe roata simplă izolată RSI = 45 tf și se determină cu diagrama din Figura 4-7, în funcție de Hech 158,15 cm și valoarea CBR1 a terenului de fundare de 3%.
Fig. 4 – 7 Determinarea încărcării pe roata simplă izolată RSI
Conform relației și a datelor anterioare, numărul de clasificare a structurii aeroportuare devine PCN =1,5 x 45 tf/1,0 = 67,5 F/D/W/T
Având următoarele semnificații:
67,5 – reprezintă numărul de clasificare a structurii aeroportuare
F – tipul structurii aeroportuare, flexibilă
D – capacitatea portantă foarte redusă
W – presiunea maximă admisibilă în pneuri
T – metoda de evaluare tehnică
Structura aeroportuare flexibilă clasică F1 este dimensionată pentru un teren de fundare de categoria D și aeronave cu presiunea în pneuri nelimitată.
Structură aeroportuară clasică F 2.
Se impune o structură aeroportuare clasică conform Figurii 4-8, cu o grosime totală de 147 cm.
Fig. 4 – 8 Structura aeroportuară clasică
În Tabelul 4-15 este prezentată grosimea echivalentă a straturilor structurii aeroportuare, coeficienți de echivalare și grosimea echivalentă totală a structurii.
Tabel 4 – 15Grosimea echivalentă totală a structurii
Conform Tabelelor 4-16, 4-17, 4-18, 4-19 se constată că grosimea echivalentă totală a structurii aeroportuare de 137 cm este mai mare decât grosimea echivalentă (e) corespunzătoare duratei de exploatare de 10 ani și respectiv 20 ani.
Tabel 4 – 16 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 10 ANI
Tabel 4 – 17Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 20 ANI
Tabel 4 – 18 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 30 ANI
Tabel 4 – 19 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 40 ANI
Conform prevederilor metodologiei franceze de dimensionare această structură este viabilă și corespunde tipului de avion caracteristic considerat pentru o durată de viață de 10 respectiv 20 ani.
Verificarea structurii propuse la acțiunea de îngheț – dezgheț (conform STAS 1709/1 și STAS 1709/2 )
Conform Tabelului 4-20 structura aeroportuare considerată este viabilă și asigură valoarea minimă impusă (0,40) pentru gradul de asigurare K.
Tabel 4 – 20 Verificarea structurii la îngheț – dezgheț
Determinarea numărului de clasificare a structurii aeroportuare (PCN)
Grosimea echivalentă totală Hech conform relației devine:
H ech = 5×2 + 8×2 + 25×1,5 + 24×1,5 + 50×0,75 + 35×0,84 = 166,40 cm
Încărcarea pe roata simplă izolată RSI = 50 tf și se determină cu diagrama din Figura 4-9, în funcție de Hech =166,40 cm și valoarea CBR1 a terenului de fundare de 3%.
Fig. 4 – 9Determinarea încărcării pe roata simplă izolată RSI
Conform relației și a datelor anterioare, numărul de clasificare a structurii aeroportuare devine:
PCN =1,5 x 50 tf/1,0 = 75 F/D/W/T
Având următoarele semnificații:
75 – reprezintă numărul de clasificare a structurii aeroportuare
F – tipul structurii aeroportuare, flexibilă
D – capacitatea portantă foarte redusă
W – presiunea maximă admisibilă în pneuri
T – metoda de evaluare tehnică
Structura aeroportuare flexibilă clasică F2 este dimensionată pentru un teren de fundare de categoria D și aeronave cu presiunea în pneuri nelimitată.
Structură aeroportuară clasică F3.
Se impune o structură aeroportuare conform Figurii 4-10 cu o grosime totală a structurii aeroportuare de 155 cm:
Fig. 4 – 10 Structură aeroportuară clasică
Grosimea echivalentă totală a structurii aeroportuare este calculată în Tabelul 4-21.
Tabel 4 – 21Grosimea echivalentă totală a structurii
Conform Tabelelor 4-22, 4-23, 4-24, 4-25 se constată că grosimea echivalentă totală a structurii aeroportuare de 145,25 cm este mai mare decât grosimea echivalentă (e) corespunzătoare duratei de exploatare de 10 ani și respectiv 20 ani.
Tabel 4 – 22 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 10 ANI
Tabel 4 – 23 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 20 ANI
Tabel 4 – 24Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 30 ANI
Tabel 4 – 25Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 40 ANI
Conform prevederilor metodologiei franceze de dimensionare structura aeroportuare propusă este viabilă și corespunde tipului de avion caracteristic considerat pentru o durată de viață de 10 ani și respectiv 20 ani.
Verificarea structurii propuse la acțiunea de îngheț – dezgheț (conform STAS 1709/1 și STAS 1709/2 )
Conform Tabelului 4-26 structura aeroportuare este viabilă și asigură valoarea minimă impusă (0,40) pentru gradul de asigurare K.
Tabel 4 – 26 Verificarea structurii la îngheț – dezgheț
Determinarea numărului de clasificare a structurii aeroportuare (PCN)
Grosimea echivalentă totală Hech conform relației :
H ech = 5×2 + 8×2 + 25×1,5 + 30×1,5 + 55×0,75 + 35×0,84 = 179,15 cm
Încărcarea pe roata simplă izolată RSI = 60 tf și se determină cu diagrama din Figura 4-11, în funcție de Hech =179,15 cm și valoarea CBR1 a terenului de fundare de 3%.
Fig. 4 – 11Determinarea încărcării pe roata simplă RSI
Conform relației și a datelor anterioare, numărul de clasificare a structurii aeroportuare devine PCN =1,5 x 60 tf/1,0 = 90 F/D/W/T
Având următoarele semnificații:
90 – reprezintă numărul de clasificare a structurii aeroportuare
F – tipul structurii aeroportuare, flexibilă
D – capacitatea portantă foarte redusă
W – presiunea maximă admisibilă în pneuri
T – metoda de evaluare tehnică
Structura aeroportuare flexibilă clasică F3 este dimensionată pentru un teren de fundare de categoria D și aeronave cu presiunea în pneuri nelimitată.
Structură aeroportuară durabilă D 1.
Având în vedere datele generale se impune următoarea structură aeroportuare durabilă (Figura 4-12) având o grosime totală de 130 cm.
Fig. 4 – 12Structură aeroportuare durabilă
La stabilirea grosimii echivalente a straturilor componente se ține seama de coeficienții de echivalare conform metodologiei franceze după cum se arată în Tabelul 4-27.
Tabel 4 – 27Grosimea echivalentă totală a structurii
Conform Tabelelor 4-28, 4-29, 4-30, 4-31 se constată că grosimea echivalentă totală a structurii aeroportuare de 126,50 cm este mai mare decât grosimea echivalentă (e) de 121,15 cm corespunzătoare duratei de exploatare de 10 ani.
Tabel 4 – 28 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 10 ANI
Tabel 4 – 29 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 20 ANI
Tabel 4 – 30 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 30 ANI
Tabel 4 – 31 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 40 ANI
Conform prevederilor metodologiei franceze de dimensionare această structură este viabilă pentru un trafic normal de 10 mișcări tip de 10 ani și corespunde tipului de avion caracteristic considerat.
Verificarea structurii propuse la acțiunea de îngheț – dezgheț (conform STAS 1709/1 și STAS 1709/2 )
Conform Tabelului 4-30 structura aeroportuare este viabilă și asigură valoarea minimă impusă 0,40 pentru gradul de asigurare la îngheț K.
Tabel 4 – 32 Verificarea structurii la îngheț – dezgheț
Determinarea numărului de clasificare a structurii aeroportuare (PCN)
Conform relației de calcul al numărului PCN, determinând grosimea totală echivalentă H ech și încărcarea pe roată simplă izolată RSI, numărul PCN devine:
H ech = 5×2,4 + 25×2,3 + 5×2,4 + 60×0,75 + 35×0,84 = 155,90 cm
RSI = 45 tf și se determină cu diagrama din Figura 4-13, în funcție de Hech 155,90 cm și valoarea CBR1 a terenului de fundare de 3%.
Fig. 4 – 13 Determinarea încărcării pe roata simplă RSI
PCN =1,5 x 45 tf/1,0 = 67,5 F/D/W/T .
Având următoarele semnificații:
67,5 – reprezintă numărul de clasificare a structurii aeroportuare
F – tipul structurii aeroportuare, flexibilă
D – capacitatea portantă foarte redusă
W – presiunea maximă admisibilă în pneuri
T – metoda de evaluare tehnică
Structura aeroportuare durabilă D1 este dimensionată pentru un teren de fundare de categoria D și aeronave cu presiunea în pneuri nelimitată.
Structură aeroportuare durabilă D2.
Se impune următoarea structură aeroportuare durabilă (vezi Figura 4-14) având o grosime totală de 145 cm.
Fig. 4 – 14Structură aeroportuare flexibilă durabilă
La stabilirea grosimii echivalente a straturilor componente se ține seama de coeficienții de echivalare conform Tabelului 4-33.
Tabel 4 – 33Grosimea echivalentă totală a structurii
Conform Tabelelor 4-34, 4-35, 4-36, 4-37 se constată că grosimea echivalentă totală a structurii aeroportuare de 153,25 cm este mai mare decât grosimea echivalentă (e) corespunzătoare duratei de viață de 10, 20 și respective 30 de ani.
Tabel 4 – 34Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 10 ANI
Tabel 4 – 35 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 20 ANI
Tabel 4 – 36 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 30 ANI
Tabel 4 – 37Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 40 ANI
Conform prevederilor metodologiei franceze de dimensionare această structură este viabilă, corespunde tipului de avion caracteristic considerat și asigură preluarea încărcărilor din trafic pentru perioada de perspectivă proiectată de 10, 20 și 30 de ani .
Verificarea structurii propuse la acțiunea de îngheț – dezgheț (conform STAS 1709/1 și STAS 1709/2 )
Conform Tabelulu 4-38 structura aeroportuare este viabilă și asigură valoarea minimă impusă (0,40) pentru gradul de asigurare K.
Tabel 4 – 38 Verificarea structurii la îngheț – dezgheț
Determinarea numărului de clasificare a structurii aeroportuare (PCN)
Grosimea echivalentă totală devine:
H ech = 5×2,4 + 35×2,3 + 5×2,4 + 65×0,75 + 35×0,84 = 182,65 cm
Încărcarea pe roata simplă izolată RSI = 60 tf și se determină cu diagrama din Figura 4-15, în funcție de Hech =182,65 cm și valoarea CBR1 a terenului de fundare de 3%.
Fig. 4 – 15Determinarea încărcării pe roata simplă RSI
Conform relației și a datelor anterioare, numărul de clasificare a structurii aeroportuare devine:
PCN =1,5 x 60 tf/1,0 = 90 F/D/W/T
Având următoarele semnificații:
90 – reprezintă numărul de clasificare a structurii aeroportuare
F – tipul structurii aeroportuare, flexibilă
D – capacitatea portantă foarte redusă
W – presiunea maximă admisibilă în pneuri
T – metoda de evaluare tehnică
Structura aeroportuare durabilă D2 este dimensionată pentru un teren de fundare de categoria D și aeronave cu presiunea în pneuri nelimitată.
Structura aeroportuare durabilă D3.
Se impune următoarea structură aeroportuare flexibilă durabilă (Figura 4-16) având o grosime totală de 150 cm.
Fig. 4 – 16 Structură aeroportuare durabilă
Conform Tabelului 4-39 se ține seama de coeficienții de echivalare la stabilirea grosimii echivalente a straturilor componente.
Tabel 4 – 39Grosimea echivalentă totală a structurii
Conform Tabelelor 4-40, 4-41, 4-42, 4-43 se constată că grosimea echivalentă totală a structurii aeroportuare de 157 cm este mai mare decât grosimea echivalentă (e) corespunzătoare duratei de viață de 10, 20, 30 și 40 ani.
Tabel 4 – 40Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 10 ANI
Tabel 4 – 41 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 20 ANI
Tabel 4 – 42 Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 30 ANI
Tabel 4 – 43Stabilirea comportării sub trafic a structurii aeroportuare pentru 40 ANI
Conform prevederilor metodologiei franceze de dimensionare această structură este viabilă, corespunde tipului de avion caracteristic considerat și asigură preluarea încărcărilor din trafic pentru perioada de perspectivă proiectată de 10, 20, 30 și respectiv 40 de ani .
Verificarea structurii propuse la acțiunea de îngheț – dezgheț (conform STAS 1709/1 și STAS 1709/2 )
Conform Tabelului 4-44 structura rutieră aeroportuare este viabilă și asigură valoarea minimă impusă (0,40) pentru gradul de asigurare K.
Tabel 4 – 44Verificarea structurii la îngheț – dezgheț
Determinarea numărului de clasificare a structurii aeroportuare (PCN)
Încărcarea pe roata simplă izolată RSI = 67 tf, se determină cu diagrama din Figura 4-17, în funcție de Hech =186,4 cm și valoarea CBR1 a terenului de fundare de 3%.
Fig. 4 – 17Determinarea încărcării pe roata simplă RSI
Numărul de clasificare a structurii aeroportuare devine :
PCN =1,5 x 67 tf/1,0 = 100,5 F/D/W/T
Având următoarele semnificații:
100,5 – reprezintă numărul de clasificare a structurii aeroportuare
F – tipul structurii aeroportuare, flexibilă
D – capacitatea portantă foarte redusă
W – presiunea maximă admisibilă în pneuri
T – metoda de evaluare tehnică
Structura aeroportuare durabilă D3 este dimensionată pentru un teren de fundare de categoria D și aeronave cu presiunea în pneuri nelimitată.
Analiza și interpretarea rezultatelor obținute în urma studiului de caz A
În Tabelul 4-45, de mai jos, se prezintă rezultatele dimensionării structurilor aeroportuare conform Metodei Franceze.
Tabel 4 – 45Rezultatele dimensionării structurilor conform Metodei Franceze
Compararea datelor privind verificarea structurilor propuse la acțiunea fenomenului de îngheț-dezgheț sunt prezentată în Tabelul 4-46.
Tabel 4 – 46 Compararea datelor privind verificarea la îngheț-dezgheț
În Tabelul 4-47 este prezentat modul în care se verifică structurile aeroportuare clasice flexibile, cât și cele durabile pentru duratele de viață luate în considerare.
Tabel 4 – 47 Prezentarea modului de verificare a structurilor aeroportuare
Notă: da-înseamnă că structura aeroportuară îndeplinește criterial metodei de dimensionare utilizată;
nu- înseamnă că structura aeroportuară nu îndeplinește criterial metodei de dimensionare utilizată
În urma analizei structurilor aeroportuare flexibile clasice și durabile, prin dimensionarea conform Aerodrome Design Manual Doc 9157-AN/901, pentru durate de viață diferite s-au constatat următoarele:
– pentru durata de viață de 10 ani conform prevederilor metodologiei franceze de dimensionare toate structurile analizate sunt viabilă, corespund tipului de avion caracteristic considerat și asigură preluarea încărcărilor din trafic pentru perioada de perspectivă proiectată;
– pentru durata de viață de 20 ani conform prevederilor metodologiei franceze de dimensionare sunt viabile structurile aeroportuare clasice F2,F3 și durabile D2,D3, acestea corespund tipului de avion caracteristic considerat și asigură preluarea încărcărilor din trafic pentru perioada de perspectivă proiectată;
– pentru durata de viață de 30 ani conform prevederilor metodologiei franceze de dimensionare îndeplinește condițiile de proiectare structura aeroportuare durabilă D2, D3, acestea corespunde tipului de avion caracteristic considerat și asigură preluarea încărcărilor din trafic pentru perioada de perspectivă proiectată.
– pentru durata de viață de 40 ani conform prevederilor metodologiei franceze de dimensionare îndeplinește condițiile de proiectare structura aeroportuare durabilă D3, acestea corespunde tipului de avion caracteristic considerat și asigură preluarea încărcărilor din trafic pentru perioada de perspectivă proiectată.
Concluzii.
Comparând rezultatele obținute în urma dimensionării prin Metoda Franceză, se constată că structurile aeroportuare flexibile nu au putut asigura preluarea încărcărilor din trafic pentru 30 și respective 40 ani, în schimb structurile aeroportuare durabile (D2 pentru 30 de ani, D3 pentru 30 și 40 ani ) s-au dovedit fiabile asigurând preluarea încărcărilor din trafic pentru 30 și respective 40 ani, aceasta demonstrează că o dispunere corespunzătoare a straturilor asfaltice și utilizarea unor mixturi asfaltice cu moduli de elasticitate ridicați, duce la creșterea duratei de viață a structurii aeroportuare.
Studiul de caz B: Dimensionarea structurii aeroportuare flexibile folosind Metoda FAA conform AC 150/5320-6F prin programul de calcul FAARFILD
Pentru investigarea structurilor aeroportuare flexibile clasice și durabile conform Metodei FAA, s-a propus conform Tabel 4-48 organizarea studiului de caz B pe aceleași durate de viață și tipurilor de structuri aeroportuare ca în cazul studiului de caz A.
Tabel 4 – 48 Organizarea studiului de caz B
În legătură cu Figura 4-18 se prezintă etapele aferente rulării programului de dimensionare FAARFILD, detalierea acestor etape fiind făcută în Capitolul 2, unde este prezentat un exemplu concret de rulare a programului începând cu datele de intrare până la obținerea rezultatelor.
Fig. 4 – 18Pașii de bază în rularea programului FAARFILD de dimensionare
Pentru dimensionare structurilor aeroportuare flexibile clasice și durabile folosind softul FAARFILD s-a luat în calcul traficul de referință conform Tabelului 4-49.
Tabel 4 – 49 Taficul de referință
Rezultatele obținute prin aplicarea programului FAARFILD celor două tipuri de structuri aeroportuare clasice și durabile, pentru durate de viață de 10, 20, 30 și respectiv 40 de ani, cât și cele obținute în urma verificării la îngheț – dezgheț conform normativelor românești sunt prezentate în Tabelul 4-50.
Tabel 4 – 50 Centralizarea rezultatelor dimensionării structurilor prin programul FAARFILD
Rezultatele aferente studiului de caz B sunt prezentate în anexe astfel:
Rezultatele rapoartelor dim programul FAARFID pentru structurile aeroportuare clasice în Anexa 1;
Rezultatele rapoartelor dim programul FAARFID pentru structurile aeroportuare durabile în Anexa 2;
Rezultatele obținute în urma rulării programului COMFAA pentru structurile aeroportuare în Anexa3.
Studiul de caz C: Dimensionarea structurii aeroportuare flexibile folosind Metoda Canadiană
Pentru dimensionarea structurilor aeroportuare flexibile clasice și durabile conform metodologiei Canadiene, conform standard AC302-011 Airport Pavement Bearing Strength Reporting se vor utiliza următoarele date cu caracter general:
un sector de pistă localizat lângă orașul Iași;
valoarea minimă CBR1 de 3% a pământului natural, corespunzătoare pământurilor cu portanță scăzută, tip D (conform standard AC302-011 Airport Pavement Bearing Strength Reporting) și valoarea maximă CBR 2 DE 10 %;
aeronavă critică Boeing B757-200.
Dimensionarea structurilor aeroportuare flexibile cu o valoare CBR 1 de 3%
Structura flexibilă clasică
Având în vedere aspectele prezentate anterior s-a luat în considerare următoarea structură rutieră aeroportuare flexibilă clasică din Figura 4-20 având o grosime totală de 104 cm.:
Fig. 4 – 20 Structură rutieră aeroportuare clasică
În continuare, conform metodologiei adoptate studiul a inclus cinci etape după cum urmează:
Etapa 1. Determinarea rezistenței terenului de fundare (S – Subgrade Bearing Strength)
Metoda Canadiană folosește patru valori standard de referință pentru rezistența terenului de fundare (S) care corespund conform Tabelului 4-51 cu valorile CBR.
Tabel 4 – 51Rezistența terenului de fundare S în funcție de CBR
Conform Tabelului 4-51 rezultă rezistența terenului de fundare S = 50 kN corespunzătoare pentru o valoarea a indicelui CBR de 3% .
Etapa 2. Determinarea grosimii granulare echivalente a structurii aeroportuare
Pentru determinarea grosimii granulare echivalente a structurii aeroportuare (t) se utilizează factori de echivalență prezentați în Tabelul 4-52, fiecare strat din structura aeroportuară este multiplicat cu factorul de echivalență specific stratului de material, grosimea granulară echivalentă reprezintă suma acestor grosimi de strat convertite.
Tabel 4 – 52 Factorul de echivalență granular
Astfel grosimea granulară echivalentă a structurii aeroportuare devine:
t = 45×1+24×2+22×1,5+8×1,5+5×2 = 148 cm
Etapa 3. Determinarea încărcări standard pe aterizor (ALR – Aircraft Load Rating) pentru structura aeroportuare
Evaluarea de încărcări standard pe aterizor (ALR) reprezintă un număr care exprimă efectul încărcării relative asupra structurii aeroportuare și se determină cu diagrama din Figura 4-21 în funcție de rezistența terenului de fundare S=50 kN și grosimea structurii granulare aeroportuare t=148 cm, astfel încărcarea standard pe aterizor ALR = 10,24, se adopta valoare ALR=11.
Fig. 4 – 21 Încărcarea standard pe aterizor ALR
Etapa 4. Determinarea presiuni din pneu
Presiunea în pneu se determină conform Tabelului 4-53 în funcție de încărcarea standard pe aterizor ALR , astfel pentru ALR = 11 rezultă presiunea în pneu 1,55 Mpa.
Tabel 4 – 53 Caracteristicile încărcarii standard pe aterizor
Etapa 5. Determinarea numărului ACN/PCN (Aircraft/Pavement Classification Number)
În funcție de rezistența terenului de fundare S =50 kN se poate face conversia numărului PCN din numărul PLR (Pavement Load Rating ) conform Tabelul 4-54, sau folosind diagrama din Figura 4-22.
Conform relația numărul PCN în funcție de rezistența terenului de fundare devine:
PCN = 5,000-(1,3799×11)+(0,4657×112)+(0,0264×113)= 81,30
Unde: PCN =81,30 FD1,55T
F – structură flexibilă
D – rezistența terenului de fundare foarte redusă
1,55 presiunea în pneu limitată la MPa
T – evaluarea tehnică
Tabel 4 – 54Conversia numărului PCN din PLR
Fig. 4 – 22 Structuri aeroportuare flexibile ACN/PCN vs ARL/PLR
Structura aeroportuare durabilă
Având în vedere datele generale prezentate anterior s-a luat în considerare următoarea structură aeroportuare durabilă din Figura 4-23 având o grosime totală de 95 cm.
Fig. 4 – 23Structura aeroportuară durabilă
Etapa 1. Determinarea rezistenței terenului de fundare (S – Subgrade Bearing Strength)
Pentru valoarea lui CBR de 3% rezultă o rezistentă a terenului de fundare S de 50 kN.
Etapa 2. Determinarea grosimii granulare echivalente a structurii aeroportuare
Grosimea granulară echivalentă a structurii aeroportuare devine conform Figura 4-23 și Tabelul 4-52:
t = 60×1+5×2+25×1,5+5×2 = 117,5 cm
Etapa 3. Determinarea încărcări standard pe aterizor (ALR – Aircraft Load Rating ) pentru structura aeroportuare
În funcție de rezistența terenului de fundare S =50 kN și grosimea stratului granular t=117,5cm se determină încărcarea standard pe aterizor ALR cu diagrama din Figura 4-24, astfel ALR = 9.
Fig. 4 – 24Încărcarea standard pe aterizor
Etapa 4. Determinarea presiuni din pneu
Conform Tabelului 4-55 în funcție de încărcarea standard pe aterizor ALR =9 , se determină presiunea în pneu de 1,10 MPa.
Tabel 4 – 55Determinarea presiuni în pneu
Etapa 5. Determinarea numărului ACN/PCN (Aircraft/Pavement Classification Number)
Conform Figurii 4-25 și a relației de calcul numărul PCN devine:
PCN= 5,000-(1,3799×9)+(0,4657x 92)+(0,0264x 93)= 49,55 FD1,1T
unde:
F – structură flexibilă
D – rezistența terenului de fundare foarte redusă
presiunea în pneu limitată la 1,10 MPa
T – evaluarea tehnică
Fig. 4 – 25ACN/PCN vs ARL/PRL
Se constată că structurile aeroportuare flexibile clasică și durabilă îndeplinesc criteriile de dimensionare conform normei Canadiene bazată pe verificarea structuri aeroportuare la o aeronavă critică.
Dimensionarea structurilor aeroportuare flexibile cu o valoare CBR 10%
Structura aeroportuare flexibilă clasică
Figura 4-26 prezintă alcătuirea structuri aeroportuare propuse, având o grosime totală de 139 cm.
Fig. 4 – 26Structură aeroportuare flexibilă clasică
Etapa 1. Determinarea rezistenței terenului de fundare (S – Subgrade Bearing Strength)
Conform Tabelului 4-56 pentru o capacitatea portantă bună exprimată printr-un CBR de 10 % îi corespunde o rezistență a terenului de fundare de S = 130 kN.
Tabel 4 – 56Rezistența terenului de fundare
Etapa 2. Determinarea grosimii granulare echivalente a structurii aeroportuare
Grosimea granulară a structurii aeroportuare :
t = 45×1+24×2+22×1,5+8×1,5+5×2 = 148 cm
Etapa 3. Determinarea încărcări standard pe aterizor (ALR – Aircraft Load Rating ) pentru structura aeroportuare
Evaluarea de încărcări standard pe aterizor (ALR) se determină cu Figura 4-27 în funcție de rezistența terenului de fundare S=130 kN și grosimea structurii granulare aeroportuare t=148 cm.
Fig. 4 – 27 Încărcarea standard pe aterizor
Astfel conform Figurii 4-27 încărcarea standard pe aterizor ALR = 13.
Etapa 4. Determinarea presiuni din pneu
Presiunea în pneu se determină conform Tabelului 4-55. în funcție de încărcarea standard pe aterizor ALR , astfel pentru ALR = 13 rezultă presiunea în pneu 1,8 MPa – presiune în pneu nelimitată.
Tabel 4 – 57 Determinarea presiuni din pneu
Etapa 5. Determinarea numărului ACN/PCN (Aircraft/Pavement Classification Number)
În funcție de rezistenței terenului de fundare S =130 kN se poate face conversia numărului PCN din numărul PLR (Pavement Load Rating ) .
Astfel numărul PCN conform curbei de regresie din Figura 4-28 este:
PCN = 75,0000-(24,7528×13)+(2,7623x 132) – (0,0603x 133) = 86,56 FDWT
unde: F – structură flexibilă
D – rezistența terenului de fundare foarte redusă
W – presiunea în pneu nelimitată
T – evaluarea tehnică
Fig. 4 – 28 ACN/PCN vs ARL/PRL
Structura aeroportuare durabilă
Pentru structura aeroportuare durabilă s-a luat în considerare următoarea structură aeroportuare durabilă din Figura 4-29 având o grosime totală de 130 cm.
Fig. 4 – 29 Structura rutieră aeroportuară durabilă
Etapa 1. Determinarea rezistenței terenului de fundare (S – Subgrade Bearing Strength)
Pentru valoarea lui CBR de 10% rezultă o rezistentă a terenului de fundare S de 130 kN.
Etapa 2. Determinarea grosimii granulare echivalente a structurii aeroportuare
Grosimea granulară echivalentă a structurii aeroportuare devine:
t = 60×1+5×2+25×1,5+5×2 = 117,5 cm
Etapa 3. Determinarea încărcări standard pe aterizor (ALR – Aircraft Load Rating) pentru structura aeroportuare
În funcție de rezistența terenului de fundare S =130kN și grosimea stratului granular
t =117,5cm se determină încărcarea standard pe aterizor ALR cu diagrama din Figura 4-30, astfel ALR =12,8 se adoptă valoare ALR de 13.
Fig. 4 – 30 Încărcarea standard pe aterizor
Etapa 4. Determinarea presiuni din pneu
În funcție de încărcarea standard pe aterizor ALR =13 , se determină presiunea în pneu de 1,8 MPa.
Etapa 5. Determinarea numărului ACN/PCN (Aircraft/Pavement Classification Number)
În funcție de rezistenței terenului de fundare S =130 kN se poate face conversia numărului PCN din numărul PLR (Pavement Load Rating ).
PCN = 75,0000-(24,7528×13)+(2,7623x 132) – (0,0603x 133) = 86,56 FDWT
Unde:
F – structură flexibilă
D – rezistența terenului de fundare foarte redusă
W – presiunea în pneu nelimitată
T – evaluarea tehnică
Fig. 4 – 31 ACN/PCN vs ARL/PRL
Concluzii
În Tabelul 4-58 sunt prezentate rezultatele obținute în urma dimensionării structurilor aeroportuare prin Metoda Canadiană.
Tabel 4 – 58 Prezentarea rezultatelor dimensionării conform metodei Canadiene
Analiza comparativă a metodelor de proiectare investigate
În studiile de caz s-au efectuat dimensionarea structurilor aeroportuare flexibile clasice și durabile cu luarea în considerare a duratelor de viață de 10, 20, 30 și respectiv 40 de ani (vezi studiile de caz A,B).
În cele ce urmează se prezintă analiză comparativă privind metodele de proiectare utilizate și rezultatele obținute.
În Tabelul 4-59 se prezintă modul în care structurile aeroportuare clasice și durabile investigate îndeplinesc criteriile de dimensionare ale metodelor utilizate.
Tabel 4 – 59 Centralizarea rezultatelor dimensionării structurilor aeroportuare conform Metodei Franceze și FAA
Făcând analiza comparativă a performanțelor obținute pentru structurile aeroportuare clasice și durabile dimensionate cu Metoda Franceză și FAARFILD se pot trage următoarele concluzii:
Analiza structurilor aeroportuare dimensionate prin Metoda Franceză
pentru perioada de 10 ani – toate criteriile analizate prin procesul de dimensionare au fost îndeplinite de toate structurile aeroportuare (F1, F2, F3, D1, D2, D3);
pentru perioada de 20 ani – criteriile analizate prin procesul de dimensionare au fost îndeplinite de structurile aeroportuare F2, F3 și D2, D3.
pe perioada de 30 ani – au îndeplinit criteriile de dimensionare doar structurile aeroportuare durabile D2, D3.
pe perioada de 40 ani – structurile aeroportuare clasice nu îndeplinesc criteriile de dimensionare, în cazul structurilor aeroportuare durabile criteriile sunt îndeplinite de D3.
Analiza structurilor aeroportuare dimensionate prin FAARFILD
Analiza structurilor aeroportuare prin programul FAARFILD s-a realizat pentru o valoare CBR a terenului de fundare de 3%, obținând astfel o valoare CDF și grosimea recomandată pentru fiecare tip de structură aeroportuară în funcție de durata de viață proiectată.
În comparație cu structurile aeroportuare flexibile clasice cel durabile au îndeplinit criteriile în urma verificării la acțiunea îngheț-dezgheț conform normativului românesc.
Analiza structurilor aeroportuare dimensionate prin Metoda Canadiană
pentru o valoare CBR DE 10% structurile aeroportuare flexibile clasice (139 cm) și durabile (130 cm ) prezintă aceeași valoare pentru numărul PCN.
Concluzii. Comparând rezultatele obținute după dimensionarea structurilor aeroportuare prin Metoda Franceză, se constată că structurile aeroportuare clasice concepute pentru durata de viață de 20 ani nu au putut prelua încărcările pentru durate de viață de 30 respectiv 40 ani. Structurile aeroportuare durabile concepute pentru durate de viață de 20 de ani au îndeplinit criteriile de dimensionare pentru durata de viață de 30 de ani, dovedindu-se fiabile, preluând încărcările din trafic.
În comparație cu structurile aeroportuare clasice cele durabile concepute și dimensionate conform metodologiilor utilizate s-au dovedit capabile în preluarea eforturilor și a încărcărilor din traficul aerian pe toate tipurile de durată de viață considerate în calculul de dimensionare.
Analiza tehnico economică comparativă a structurilor aeroportuare flexibile clasice și durabile
Analiza economică a celor două tipuri de structuri aeroportuare flexibile clasice (o durată de viață de 10 ani) și durabile (o durată de viață de 40 ani) s-a efectuat în următoarele condiții:
un sector de pistă cu o lungime de 1000 m și o lățime a părții carosabile de 45 m;
prețurile de referință (materiale,manoperă) conform Tabelului 4-60 au fost derivate din datele publicate de site-ul www.rodev.ro.;
Tabel 4 – 60 Valorile de achiziție și manoperă ale materialelor utilizate la structurile aeroportuare investigate
valorile densităților aparente au fost preluați din Indicatori de norme de deviz D și prezentate în Talelele 4-61 și 4-62.
Tabel 4 – 61 Valoarea densității aparente
Tabel 4 – 62 Valori de calcul pentru dozajul de emulsie
Deși structurile aeroportuare durabile implică costuri inițiale de execuție mai mari (vezi Tabel. 4-64) în comparație cu structurile aeroportuare clasice, acestea prezintă o durată de viață aproape dublă și nu necesită intervenții periodice costisitoare sau reconstrucția așa cum necesită cele clasice.
În Tabelul 4-63 sunt prezentate conform Normativului CD 155/2001 tipurile și periodicitatea lucrărilor pentru întreținerea și reparațiile efectuate pentru drumuri.
Tabel 4 – 63 Tabel centralizator privind lucrările de întreținere pentru structurile aeroportuare
Tabel 4 – 64 Centralizator privind analiza economică pentru un sector de pistă aeroportuară
CAPITOLUL 5
Elaborarea unei metodologii privind conceperea și proiectarea unor structuri aeroportuare durabile, în România
Prevederi generale
Prezenta metodă se referă la dimensionarea structurilor aeroportuare flexibile durabile, alcătuite din:
Strat superior din asfalt
Strat intremediar din asfalt
Strat inferior din asfalt
Strat de fundatie din material granulare
Strat de formă (în funcție de caracteristicile terenului de fundare)
Structurile aeroportuare dimensionate conform prezentei metode se verifică la acțiunea de îngheț – dezgheț conform prevederilor din STAS 1709/2.
Carcatristicile aeronavelor:
Sarcina de încărcarea – structurile aeroportuare trubuie dimensionate pentru încărcarea maximă a aeronavelor la decolare .
Tipul trenului de aterizare – configurația trenului de aterizare dictează cum este distribuită greutatea aeronavei asupra structurii aeroportuare și cum răspunde acesta la încărcarea produsă de aeroinavă.
Presiunea în pneuri – acesta depinde de configurația trenului de aterizare, greutatea aeronavei și de dimesiunea pneului.
Volumul de trafic aerian – la dimensionarea structurilor aeroportuare se i-a în calcul doar decolările aeronavelor, deoarece la decolare masa aeronavei este mai mare decât la aterizare.
Perioada de perspectivă – reprezintă perioada de timp (în ani) pentru care se stabililește traficul de calcul al structurii aeroportuare. Pentru structurile aeroportuare perioada de perspectivă este de 10 – 40 ani de la darea în exploatare.
Principii de dimensionare
Pentru dimensionarea structurilor aeroportuare flexibile durabile este necesar să se efectueze studii, în vederea obținerii următoarelor date:
traficul preconizat pe durata de exploatare;
caracteristicile geotehnice ale terenului de fundare;
regimul hidrologic (ape de suprafață, de adâncime, indici de îngheț).
Criteriul de dimensionare este reprezentat de tensiunea maximă verticală în partea superioară a suprafeței structurii aeroportuare și de solicitările orizontale maxime la partea inferioară a straturilor de asfalt pe durata de viață proiectată.
Stabilirea încărcării
Sarcina de încărcare necesită estimarea, traficului prognozat și caracteristicile aeronavelor. În funcție de specificul fiecărei suprafețe aeroportuare se ponderează sarcina reală P cu relația 5-1.
P’ = P/ c (5 – 1)
unde: c = 1,2 – 0,2 log n
P – sarcina reală de încărcare
n – numărul de mișcări pe zi (o mișcare reprezintă trecerea avionului pe suprafața structurii aeroportuare prin intermediul unui aterizor real în cadrul unei manevre);
Stabilirea capacității portante a terenului de fundare
Rezistența pământului de fundare este dată de Indicele de Portanță Californian CBR care reprezintă o valoare empirică a capacității portante a pământului de fundare. Valoarea CBR se poate determina în două moduri și anume în situ, prin determinări în laborator, sau prin utilizarea unui tabel de clasificare a pământurilor (vezi Tabel 5-1).
Tabel 5- 1 Valoarea CBR în funcție de tipul pamântului (online at:www.geotechdata.info)
Determinarea grosimii structurii aeroportuare
Grosimea echivalente totală a structuri aeroportuare (Hsr) se determină cu diagram de dimensionare din Figura 5- 3 în funcție de încărcarea normală de calcul P’ și valoarea CBR1 la nivelul pământului natural.
Acolo unde este necesară o îmbunătățire a terenului de fundare, acesta se i-a în calcul la determinarea grosimi recomandate a structuri aeroportuare deasupra terenului de fundare cu relația 5-2.
(5 – 2)
unde: h1 – grosimea totală echivalentă,
h – grosimea stratului îmbunătățit,
CBR1 valoarea minimă a rezistenței terenului de fundare,
CBR2 valoarea rezistenței terenului îmbunătățit.
Grosimea echivalentă a stratului de fundație (Hstrat fundație echivalent) se stabilește cu ajutorul diagramei din Figura 5-4 în funcție de valoarea CBR 2 a terenului de fundare înbunătățit și grosimea echivalentă a structurii aeroportuare (e).
Grosimea echivalentă a structurii aeroportuare (Hech) a straturilor reprezintă suma grosimilor echivalente ale straturilor de bază / fundație / formă, conform relației (5-3):
(5 – 3)
în care: n este numărul de straturi;
hi – grosimea efectivă a stratului "i", exprimata în cm;
ai – coeficientul de echivalare a stratului "i", determinat cu relația (5-4) sau pentru alcătuiri curente, conform Tabelului 5.2.
Coeficientul de echivalare al stratului "i" se stabilește pe baza valorii modulului de elasticitate dinamic al materialului din strat, cu relația:
(5 – 4)
unde: Ei este modulul de elasticitate dinamic al materialului din stratul “i”;
500 – valoarea modulului de elasticitate al stratului etalon (din piatră spartă).
Tabel 5- 2 Valoarea coeficientului de echivalare ai (ICAO doc 9157)
Succesiunea operațiilor de calcul
Calculul pentru dimensionarea structurilor aeroportuare flexibile durabile se efectuează pe baza diagramelor de dimensionare din Figurile 5-1, 5-2, 5-3, 5-4.
Succesiunea operațiilor este următoarea:
Etapa 1. Estimarea traficului pe durata de exploatare, și a caracteristicilor aeronavelor;
Etapa 2. Determinarea caracteristicilor terenului de fundare și recenzarea factorilor climatici (indicele de îngheț, ape de suprefață sau de adâncime);
Etapa 3. Determinarea grosimii echivalente a structurii aeroportuare;
Etapa 4. Stabilirea alcătuirii structurii rutiere;
Etapa 5. Verificarea structurii aeroportuare la acțiunea de îngheț-dezgheț, conform STAS 1709/2.
Etapa 6. Determinarea numărului PCN.
Programul de calcul FAARFILD
Succesiunea operațiilor este următoarea :
Operații premergătoare utilizării programului
– Stabilirea traficului de calcul;
– Determinarea capacității portante a pământului de fundare (indicele CBR);
– Stabilirea alcătuirii straturilor ținând seama de resursele locale .
Operații în cadrul programului de calcul (FAARFILD)
Pasul 1. Din pagina de start (Fig5-5) se creează un nou proiect și se selectează tipul structurii aeroportuare pentru analiză. Se selectează unitatea de măsură selectând căsuța Metric conform Fig.5-6 .
Fig. 5 – 5 Pagina de start în programul FAARFILD – PASUL 1
Fig. 5 – 6 Pagina cu privire la obțiunile structurii
Pasul 2. Se modifică structrura aeroportuară care urmează să fie analizată, după introducerea datelor privind caracteristicile aeronavelor, încărcarea aeronavei și date de trafic aerian (Fig.5-8 ), se apasă butonul Design Structure (Fig. 5-7 ) pentru începerea procesului de dimensionare a structurii .
Fig. 5 – 7 Dimensionarea structurii aeroportuare – PASUL 2
Fig. 5 – 8 Pagina pentru introducerea datelor privind traficul aerian
Pasul 3. Programul are abilitatea de a evalua adâncimea recomandată de compactare, pentru a obține adâncimea recomandată se selectează butonul Life /Compaction (Fig. 5-9), după finalizarea dimensionării structurii.
Fig. 5 – 9 Determinarea adâncimii recomandate de compactare
Pasul 4. Raportul de dimensionare a structurii aeroportuare este salvat automat. În Figurile 5-10 , 5-11 este prezentat un model de raport de dimensionare. Pentru imprimarea raportului se apasă butonul ,,Print,, conform Figurii 5-12.
Fig. 5 – 10 Raport de dimensionare a structurii aeroportuare analizate
Fig. 5 – 11 Raport de dimensionare a structurii aeroportuare analizate (continuare)
Fig. 5 – 12 Pagina de afișare a raportului de dimensionare a structurii aeroportuare
Diagrame de dimensionare
Fig. 5 – 1 Diagrama de dimensionare pentru aterizor tip roată simplă (ICAO Doc 9157)
Fig. 5 – 2 Diagrama de dimensionare pentru aterizorul tip dual(ICAO Doc 9157)
Fig. 5 – 3 Diagrama de dimensionare pentru aterizor tip boghiu (ICAO Doc 9157)
Fig. 5 – 4 Grosimea echivalentă minimă a straturilor din agregate tratate cu lianți (ICAO Doc 9157)
CAPITOLUL 6.
CONCLUZII GENERALE. CONTRIBUȚII PERSONALE. RECOMANDĂRI PRIVIND IMPLEMENTAREA ȘI VALORIFICAREA REZULTATELOR CERCETĂRII.
Concluzii generale
Concluzii despre structurile aeroportuare dimensionate:
Concluzii pe ansamblu privind dimensionarea structurile aeroportuare flexibile clasice:
durata de viață redusă;
grosimi totale relativ mai mari ale structurilor (104cm, 112cm, 120 cm);
costuri de întreținere ridicate;
moduli de elasticitate mici pentru mixturile asfaltice;
Concluzii pe ansamblu privind dimensionarea structurile aeroportuare flexibile durabile prin metodele selectate:
durată de viață ridicată de până la 40 ani;
grosimi totale mai reduse decât la structurile aeroportuare flexibile clasice (95cm, 110cm, 115cm)
preț de realizare mai mare în comparație cu cele clasice;
costuri de întreținere reduse (costurile de întreținere sunt evitate datorită duratei de viață ridicate, fiind necesară înlocuirea doar a stratului asfaltic superior);
moduli de elasticitate ridicați pentru mixturile asfaltice;
avantaje economice pe termen lung.
Concluzii privind metodele de dimensionare și programele de calcul utilizate:
Concluzii generale privind dimensionarea prin Metoda Franceză
Metoda Franceză de dimensionarea a structurilor aeroportuare flexibile se poate calculaca în funcție de sarcina de calcul prin două metode: metoda generală când se i-a în considerare un singur tip de aeronavă critică și metota optimizată care ține seama de de toate tipurile de aeronave.
Concluzii generale privind dimensionarea prin programul de calcul FAARFILD
FAARFILD este un program de dimensionare complex, cu o bază de date actualizată și o interfață grafică ușor de utilizat. În vederea efectuării calculului de dimensionare programul de calcul FAARFILD se bazează pe conceptul de factor de deteriorare cumulat (CDF – Cumulative Damage Factor) în care contribuția fiecărui tip de aeronavă, într-o anumită combinație de trafic este însumată pentru a obține suma totală cumulativă de daune produse de toate operațiunile efectuate de aeronavele din mixul de trafic.
Concluzii generale privind dimensionarea prin Metoda Canadiană
Metoda Canadiană de dimensionare folosește pentru determinarea indicelui privind rezistența terenului de fundare S încărcarea pe roată simplă echivalentă (ESWL) sau este determinat în funcție de indicele CBR.
Contribuții personale
Analiza critică privind stadiul actual al conceperii și proiectării structurilor aeroportuare flexibile, cu detalierea metodelor de dimensionare structurală.
Analiza metodelor de dimensionare internaționale, în vederea asimilării și implementării unei metode de dimensionare adecvate.
Dezvoltarea si aplicarea, în premieră în țara noastră, a conceptului de structuri aeroportuare durabile
Stabilirea programului de cercetare pentru investigarea structurilor aeroportuare flexibile clasice și durabile, prin metodologiile de dimensionare selectate, cu luarea în considerare a diverselor încărcări din traficul aerian și a duratei de viață de proiectare.
Analiza, prin prisma sustenabilității, a metodelor actuale de proiectare, execuție si întreținere a structurilor aeroportuare clasice în comparație cu structuri aeroportuare durabile .
Realizarea studiilor de caz conform programului de cercetare stabilit prin aplicarea softului FAARFILD și COMFA aferente metodei de dimensionare structurală investigate.
Realizarea analizei privind emisiile de dioxid de carbon prin aplicarea softului ASPECT.
Evidențierea din punct de vedere tehnic și economic a avantajelor structurilor aeroportuare durabile prin analiza și sinteza rezultatelor obținute în urma studiilor de caz efectuate.
Elaborarea unei metodologii originale pentru conceperea si proiectarea unor structuri aeroportuare durabile eficiente si sustenabile.
Elaborarea de propuneri pentru cercetării viitoare în vederea completării rezultatelor întreprinse în teză.
Valorificarea rezultatelor din programul doctoral
Rezultatele obținute pe parcursul programului de cercetare din cadru școlii doctorale au fost valorificate astfel:
Lucrări publicate în calitate de autor/coautor în străinătate în volumele unor conferințe internaționale (3):
I. Scânteianu (married Botezatu), D. N. Dragoslav (married Dima) – Study concerning the conception and structural design of durable airport pavements – 5th International Exergy, Life Cycle Assessment, and Sustainability Workshop & Symposium(ELCAS-5) 9-11 July 2017, Nisyros Island, GREECE,
D. N. Dragoslav (married Dima), I. Scânteianu (married Botezatu)- Study for sustanability assessment of flexible road pavements – 5th International Exergy, Life Cycle Assessment, and Sustainability Workshop & Symposium(ELCAS-5) 9-11 July 2017, Nisyros Island, GREECE,
Loredana Judele, Daniel Lepadatu and Ionela Botezatu – Modern roadways with decorative mixture using coloured asphaltic emulsion – ICESA 2015 2nd International Civil Engineering & Architecture Symposium for Academicians 2015, 16-19 May 2015 in Antalya, TURKIYE.
Lucrări publicate în calitate de autor/coautor în țară, buletine științifice universitare (2):
Ionela Scânteianu (Botezatu), Radu Andrei, Vasile Boboc and Diana Dragoslav (Dima)Actual trends in the conception and design of pavement for airport runway – The Bulletin of the Polytechnic Institute of Iasi,
Diana – Nicoleta Dragoslav, Radu Andrei, Vasile Boboc and Ionela Botezatu Evaluation of the sustainability of flexible pavements The Bulletin of the Polytechnic Institute of Iasi
Lucrări publicate în calitate de autor/coautor în țară, în volumele unor conferințe naționale și internaționale (5):
Ionela Botezatu Full depth reclamation constructions method and equipment – Conferința Hightway and Bridge Engineering Iași, România, 12 decembrie 2014, pag 69-75,
Ionela Botezatu Roads rehabilitation and recycling tehnologies – Conferința Hightway and Bridge Engineering Iași, România, 12 decembrie 2014, pag. 92-97,
Ionela Scânteianu (căs. Botezatu) – Reutilizarea structurii rutiere vechi la construcția structurii rutiere noi – Al VIII-lea Simpozion Național „Creații Universitare 2015” Tendințe actuale în ingineria civilă și instalații în construcții, Iași România 5 Iunie 2015,
Ionela Scânteianu (mariée Botezatu) – Conception des chaussées aéronautiques – Seminare Doctoral International Francophone “La Recherche – Premiers Pas. Questions et Réponses”, Iasi, Romania, Juillet 11-13, 2016, pag. 129-142,
Radu Andrei, Gheorghe Lucaci, Vasile Boboc, Alina-Mihaela Nicuta, Mihaela Condurat, Ionela Botezatu, Diana Nicoleta Dragoslav (Dima) Considerații privind concepția unor lanțuri de aprovizionare și producție pentru reciclarea eficientă a îmbrăcăminților asfaltice aferente rețelei de drumuri din regiunea Nord – Est a României, Revistei Drumuri Poduri
Lucrări publicate în calitate de coautor în cărți (1):
Radu Andrei, Gheorghe Lucaci, Vasile Boboc, Alina-Mihaela Nicuță, Mihaela Condurat, Ionela Botezatu, Diana Nicoleta Dragoslav (Dima) – „Supply chains for the construction of recycled asphalt pavement for roads and streets in Iasi County of Romania” a fost publicată recent în volumul COST Action TU1104 – Smart Energy Regions – Skills, knowledge, training and suppy chains, editat de Comisia Europeană, pag. 219-225. (Source: http://www.smart-er.eu/content/smart-energy-regions-skills-knowledge-training-and-supply-chains)
Propuneri pentru cercetări viitoare
BIBLIOGRAFIE GENERALĂ
AC 302-011, Civil Aviation Standard, Airport Pavement Bearing Strength Reporting, 2016
AC 150/5335-5C, Standardized Method of Reporting Airport Pavement Strength – PCN online at: www.faa.gov
Aeroporturi România online at www.infotravelromania.ro
Aircraft Classification Number Guide practique d'utilisation de la methode ACN – PCN online at www.eddh.de/x-files/dl_files/acn-tables.pdf 1988
Alex K. Apeagyei, Imad L Al-Qadi, Hasan Ozur Performance of Grooved Bituminous Runway Pavement, – September 2012
Andrei Radu, Andrei Dragoș, Notes for guidance on land transportation engineering 2003.
Antiskid Surfacing Prevent “Slippery When Wet Conditions” At an International Airport – A Case Study, by W.H. Walker Consulting Engineer, Pavement & Materials Volker & Partner, Kaenerbergstr. 40, 57076 Siegen, D
Asphalt Institute (AI) 1966B Superpave mix design SP-2 Lexington, Kentucky.
Asphalt Pavement Aliance (APA) 2002 Perpetual Pavements: A Synthesis, Lanham, Maryland.
ASTM D 5340-98, Standard Test Method for Airport Pavement Condition Index Surveys Annual Book of ASTM Standards, Volume 04.03, ASTM International, Pennsylvania.
Bellin P. Development, principles, and long-term performance of stone mastic asphalt in Germany. SCI&IAT Joint Seminar, LONDON 1977
Berekening standard structure – ASFALT; Wegenbouwkunde , Olympiadelaan 10, 1140 Brussel 2010
Boeing – Calculating PCN using the FAA Method online at: http://www.boeing.com/assets/pdf/commercial/airports/faqs/Calculating_PCN_using_the_FAA_Method.pdf
Damien Mounier A new mechanistic design procedure for flexible airfield pavements, Airports in Urban Networks 2014, Paris
Design & Maintenance Guide 27, A Guide to Airfield Pavement Design and Evaluation, 3rd-Edition, February 2011
Eastern Region Annual Airport Conference Eastern Region Paving Engineer Guillermo Felix 4 iun 2017
European Civil Aviation Conference ECAC.CEAC Doc 29, 3rd Edition Report on Standard Method of Computing Noise Contours around Civil Airports, 2005
European Asphalt Pavement Association 2009. Hight Modulus Asphalt. Publication (99)2-098-05001. EAPA.Brussels.
Federal Aviation Administartion (FAA) Advisory Circular AC 150/5320-8D, Airport Pavement Design and Evaluation
Federal Aviation Administartion (FAA) AC 150/5320-6, Airport Pavement Design & Evaluation
Federal Aviation Administartion (FAA) AC 150/5320-17, Airfield Pavement Surface Evaluation & Rating Manual
Federal Aviation Administartion (FAA) AC 150/5380-6, Guidelines & Procedure for Maintenance of Airport Pavement
Federal Aviation Administartion (FAA) AC 150/5320-12, Measurement, Construction & Maintenance of Skid Resistant Airport Pavement Surface
Federal Aviation Administartion (FAA) AC 150/5380-7, Airport Pavement Management Program
Federal Aviation Administartion (FAA) Operational Life of Airport Pavements december 2004
Federal Aviation Administartion (FAA) AC 150/5335- 5C, Standardized Method of Reporting Airport Pavement Strength – PCN
Federal Aviation Administartion (FAA) Flexible Pavement Design online at: www.faa.gov
Federal Aviation Administartion (FAA) Standard Naming Convention for Aircraft Landing Gear Configurations, october 2005
French Civil Aviation Rational design method for flexible airfield pavements october 2016
Gregorz Williams White An investigation of the australian layered elastic tool for flexible pavement thickness design, july 2007
Gholam Ali Shafabakhsh, Ehsan Kashi Effect of Aircraft Wheel Load and Configuration on Runway Damages Article 2015
Horia Gh. Zarojanu, Gabriel D. Bulgaru Aeroporturi, editura Matei Teiu Botez 2010
Ian Rickards APSDS A Structural Design System for Airport and Industrial Pavements AAPA International Asphalt Conference 1994
Indicator de norme de deviz Pentru lucrări de drumuri și străzi D, ediția 1981 revizuită și completată la nivelul anului 2005
International Civil Aviation Organization (ICAO) -Doc-9157, Aerodrome design manual, Part 1 Runways 2003.
International Civil Aviation Organization (ICAO) – Doc 9157 – AN/901 Aerodrome Design Manual Part 3 Pavement, Second Edition 1983.
International Civil Aviation Organization (ICAO) Annex 14 Volume 1, Aerodrome Design and Operations , Aerodrome Design and Operations – Edition no 5 Edition no 5
Ion Tănăsele, Teză de doctorat Studiul privind conceptia si executia unor structuri rutiere flexibile durabile , 2012 Iași
Jean-Maurice Balay, Cecile Caron & Patrick Lerat, Adaptation of the French rational road design procedure to airfield pavement: the Alize-Airfield software, FAA Technology Transfer Conference 2010
Leigh Wardle, Bruce Rodway, Advanced Design of Flexible Aircraft Pavements, Australia 2010, online at: http://www.mincad.com.au
L. Allen Cooley, Jr., R. C. Ahlrich and Robert S. James Design of hot mixt asphalt for airfield pavements using the superpave gzratorz compactor April 2010
Mark Buncher, John Duval Superpave for Airports from Asphalt magazine, Spring 2003
Mariusz Wesołowski, Krzysztof Blacha Assessment of load capacitz of the airport pavement structure with the use of the ACN-PCN method, 2015
Navneet Garg, Edward Guo, and Roy McQueen Operational Life of Airport Pavements Dot/FAA/AR 04-46, december 2004
Newcomb,E.D.,Willis,R.,Timm, H.D. Perpetual Asphalt Pavements – A Synthesis. Asphalt Pavement Alliance – APA 2010 online at: www.asphaltalliance.com
NP 081-2002 Normativ de dimensionare a structurilor rutiere rigide
online at: www.nwradu.ro/2014
online at: www.infoaviatie.ro
online at: www.geotechdata.info
online at: http://code7700.com/acn_v_pcn.htm
Petcu Claudia, Răcănel Carmen “Warm Mix Asphalt’’ for airport use, Article No.5, Romanian Journal of Transport Infrastructure, Vol.5, 2016, No.2, 2017 pg.50-60
RACR-AD-PETA privind proiectarea și exploatarea tehnică a aerodromurilor ed. 2/2014
Radu Andrei, Dragoș Andrei Notes for guidance on land transportation engineering, editura Matei Teiu Botez 2003, pag. 182-195.
STAS 1709/1-90 Adâncimea de îngheț în complexul rutier
STAS 1709/2-90 Prevenirea și remedierea degradărilor din îngheț – dezgheț
STAS 1709/3-90 Determinarea sensibilității la îngheț a pământurilor de fundație.
Sustainable Airport Planning, Design and Construction Guidelines Version 5.0, February 2010, online at: http://www.lawa.org
Shook, J.B.,J.A.Deacon, S. Weissman, J.T.Harvey, C.L.Monismith, R.B.Leahy,G.Paulson and J.S. Complantz 1994. Permanent Deformation Response of Asphalt Aggregate Mixes,Strategic Highway Research Program. Transport Research Board. Washington DC.
Viorel Pârvu. Considerații privind capacitatea portantă reală a pistelor aeroportuare din beton de ciment Revista Construcțiilor nr.58, aprilie 2010, pag. 50.
Yang H . Huang Pavement Analysis and Design Second edition, 2004
ANEXA 1
Rapoarte din programul FAARFILD pentru
structurile aeroportuare flexibile casice
Structura aeroportuară clasică F1.- 10 ani
Structura aeroportuară clasică F1.- 20 ani
Structura aeroportuară clasică F1.- 30 ani
Structura aeroportuară clasică F1.- 40 ani
Structura aeroportuară clasică F2.- 10 ani
Structura aeroportuară clasică F2.- 20 ani
Structura aeroportuară clasică F2.- 30 ani
Structura aeroportuară clasică F2.- 40 ani
Structura aeroportuară clasică F3.- 10 ani
Structura aeroportuară clasică F3.- 20 ani
Structura aeroportuară clasică F3.- 30 ani
Structura aeroportuară clasică F3.- 40 ani
ANEXA 2
Rapoarte din programul FAARFILD pentru
structurile aeroportuare flexibile durabile
Structura aeroportuară durabilă D1 -10 ani
Structura aeroportuară durabilă D1 -20 ani
Structura aeroportuară durabilă D1 -30 ani
Structura aeroportuară durabilă D1 -40 ani
Structura aeroportuară durabilă D2-10 ani
Structura aeroportuară durabilă D2-20 ani
Structura aeroportuară durabilă D2-30 ani
Structura aeroportuară durabilă D2-40 ani
Structura aeroportuară durabilă D3-10 ani
Structura aeroportuară durabilă D3-20 ani
Structura aeroportuară durabilă D3-30 ani
Structura aeroportuară durabilă D3-40 ani
ANEXA 3
Rezultatele obținute în urma rulării programului COMFAA
Structura clasica F1
This file name = PCN Results Flexible 8-17-2017 15;41;16.txt
Library file name = C:\Program Files (x86)\COMFAA 30\LISTA AERONAVE.Ext
Units = Metric
Evaluation pavement type is flexible and design procedure is CBR.
Alpha Values are those approved by the ICAO in 2007.
CBR = 10.00 (Subgrade Category is B(10))
Evaluation pavement thickness = 1,040.0 mm
Pass to Traffic Cycle (PtoTC) Ratio = 1.00
Maximum number of wheels per gear = 4
Maximum number of gears per aircraft = 2
At least one aircraft has 4 or more wheels per gear. The FAA recommends a reference section assuming
127 mm of HMA and 203 mm of crushed aggregate for equivalent thickness calculations.
Results Table 1. Input Traffic Data
Gross Percent Tire Annual 20-yr 6D
No. Aircraft Name Weight Gross Wt Press Deps Coverages Thick
–––––––––––––––––––––––––––
1 Fokker-F-28-4000 33.112 95.00 724 1,200 6,689 354.0
2 Fokker-F-28-2000 29.484 95.00 669 1,200 6,569 328.0
3 B757-300 122.924 92.62 1,344 1,200 12,134 530.7
4 B737-800 79.243 93.56 1,413 1,200 6,746 568.0
5 B737-700 70.307 91.70 1,413 1,200 6,295 518.1
6 B737-500 60.781 92.24 1,338 1,200 6,221 484.9
7 B737-400 68.266 93.82 1,276 1,200 6,804 529.8
8 B737-300 63.503 90.86 1,386 1,200 6,201 495.0
9 A320-200 Twin std 73.900 93.80 1,380 1,200 6,450 532.5
Results Table 2. PCN Values
Critical Thickness Maximum ACN Thick at
Aircraft Total for Total Allowable Max. Allowable PCN on
No. Aircraft Name Equiv. Covs. Equiv. Covs. Gross Weight Gross Weight CDF B(10)
–––––––––––––––––––––––––––––––––
1 Fokker-F-28-4000 3,046,547 471.6 128.518 828.21 0.0000 91.1
2 Fokker-F-28-2000 >5,000,000 559.8 87.131 661.91 0.0000 58.2
3 B757-300 >5,000,000 734.2 195.146 742.79 0.0000 73.3
4 B737-800 >5,000,000 976.4 88.189 624.81 0.0000 51.9
5 B737-700 6,309 518.2 215.699 1071.74 0.0000 152.6
6 B737-500 >5,000,000 842.0 87.253 632.98 0.0000 53.2
7 B737-400 >5,000,000 909.3 86.030 631.97 0.0000 53.1
8 B737-300 >5,000,000 858.2 88.364 632.57 0.0000 53.2
9 A320-200 Twin std >5,000,000 922.7 89.988 620.83 0.0000 51.2
Total CDF = 0.0000
When computing the numbers of coverages to failure, the coverages for none of the aircraft converged at a pavement thickness greater than 99 percent of the evaluation thickness. This means that the life of the pavement is unlimited and the pavement is very strong in relation to the aircraft loading. The relative aircraft load evaluations are also unreliable. Consider reviewing the procedures used to determine the evaluation thickness and the strength of the support. The thicknesses for unlimited operations of each of the aircraft are as follows.
Results Table 2a. Thicknesses for Unlimited Operations
Fokker-F-28-4000 604.6
Fokker-F-28-2000 559.8
B757-300 734.2
B737-800 976.4
B737-700 897.8
B737-500 842.0
B737-400 909.3
B737-300 858.2
A320-200 Twin std 922.7
Results Table 3. Flexible ACN at Indicated Gross Weight and Strength
No. Aircraft Name Gross % GW on Tire ACN ACN on
Weight Main Gear Pressure Thick B(10)
–––––––––––––––––––––––––
1 Fokker-F-28-4000 33.112 95.00 724 364.0 17.6
2 Fokker-F-28-2000 29.484 95.00 669 338.6 15.2
3 B757-300 122.924 92.62 1,344 525.3 36.6
4 B737-800 79.243 93.56 1,413 584.0 45.3
5 B737-700 70.307 91.70 1,413 535.4 38.1
6 B737-500 60.781 92.24 1,338 501.0 33.3
7 B737-400 68.266 93.82 1,276 543.7 39.3
8 B737-300 63.503 90.86 1,386 512.2 34.8
9 A320-200 Twin std 73.900 93.80 1,380 548.9 40.0
Structura clasica F1. CBR 3%
This file name = PCN Results Flexible 8-17-2017 15;51;37.txt
Library file name = C:\Program Files (x86)\COMFAA 30\LISTA AERONAVE.Ext
Units = Metric
Evaluation pavement type is flexible and design procedure is CBR.
Alpha Values are those approved by the ICAO in 2007.
CBR = 3.00 (Subgrade Category is D(3))
Evaluation pavement thickness = 1,040.0 mm
Pass to Traffic Cycle (PtoTC) Ratio = 1.00
Maximum number of wheels per gear = 4
Maximum number of gears per aircraft = 2
At least one aircraft has 4 or more wheels per gear. The FAA recommends a reference section assuming
127 mm of HMA and 203 mm of crushed aggregate for equivalent thickness calculations.
Results Table 1. Input Traffic Data
Gross Percent Tire Annual 20-yr 6D
No. Aircraft Name Weight Gross Wt Press Deps Coverages Thick
–––––––––––––––––––––––––––
1 Fokker-F-28-4000 33.112 95.00 724 1,200 6,689 779.2
2 Fokker-F-28-2000 29.484 95.00 669 1,200 6,569 727.4
3 B757-300 122.924 92.62 1,344 1,200 12,134 1,288.6
4 B737-800 79.243 93.56 1,413 1,200 6,746 1,212.5
5 B737-700 70.307 91.70 1,413 1,200 6,295 1,115.3
6 B737-500 60.781 92.24 1,338 1,200 6,221 1,043.9
7 B737-400 68.266 93.82 1,276 1,200 6,804 1,130.5
8 B737-300 63.503 90.86 1,386 1,200 6,201 1,061.3
9 A320-200 Twin std 73.900 93.80 1,380 1,200 6,450 1,152.2
Results Table 2. PCN Values
Critical Thickness Maximum ACN Thick at
Aircraft Total for Total Allowable Max. Allowable PCN on
No. Aircraft Name Equiv. Covs. Equiv. Covs. Gross Weight Gross Weight CDF D(3)
–––––––––––––––––––––––––––––––––
1 Fokker-F-28-4000 >5,000,000 1,109.2 29.354 747.16 0.0007 19.9
2 Fokker-F-28-2000 >5,000,000 1,084.3 27.278 715.20 0.0000 18.3
3 B757-300 24,112 1,331.1 84.850 992.32 18.6576 35.2
4 B737-800 37,204 1,337.8 50.682 962.33 6.7233 33.1
5 B737-700 92,406 1,292.4 47.888 919.00 2.5258 30.1
6 B737-500 218,335 1,253.0 43.509 888.68 1.0565 28.2
7 B737-400 81,177 1,292.8 46.105 928.27 3.1074 30.8
8 B737-300 171,936 1,261.4 44.876 897.45 1.3371 28.8
9 A320-200 Twin std 65,204 1,313.9 49.234 933.02 3.6678 31.1
Total CDF = 37.0761
Results Table 3. Flexible ACN at Indicated Gross Weight and Strength
No. Aircraft Name Gross % GW on Tire ACN ACN on
Weight Main Gear Pressure Thick D(3)
–––––––––––––––––––––––––
1 Fokker-F-28-4000 33.112 95.00 724 799.7 22.8
2 Fokker-F-28-2000 29.484 95.00 669 747.8 20.0
3 B757-300 122.924 92.62 1,344 1,275.8 58.1
4 B737-800 79.243 93.56 1,413 1,243.6 55.2
5 B737-700 70.307 91.70 1,413 1,149.9 47.2
6 B737-500 60.781 92.24 1,338 1,076.9 41.4
7 B737-400 68.266 93.82 1,276 1,158.7 47.9
8 B737-300 63.503 90.86 1,386 1,094.9 42.8
9 A320-200 Twin std 73.900 93.80 1,380 1,186.3 50.2
Structura clasica F2
This file name = PCN Results Flexible 8-17-2017 16;05;03.txt
Library file name = C:\Program Files (x86)\COMFAA 30\LISTA AERONAVE.Ext
Units = Metric
Evaluation pavement type is flexible and design procedure is CBR.
Alpha Values are those approved by the ICAO in 2007.
CBR = 3.00 (Subgrade Category is D(3))
Evaluation pavement thickness = 1,120.0 mm
Pass to Traffic Cycle (PtoTC) Ratio = 1.00
Maximum number of wheels per gear = 4
Maximum number of gears per aircraft = 2
At least one aircraft has 4 or more wheels per gear. The FAA recommends a reference section assuming
127 mm of HMA and 203 mm of crushed aggregate for equivalent thickness calculations.
Results Table 1. Input Traffic Data
Gross Percent Tire Annual 20-yr 6D
No. Aircraft Name Weight Gross Wt Press Deps Coverages Thick
–––––––––––––––––––––––––––
1 Fokker-F-28-4000 33.112 95.00 724 1,200 6,689 779.2
2 Fokker-F-28-2000 29.484 95.00 669 1,200 6,569 727.4
3 B757-300 122.924 92.62 1,344 1,200 12,134 1,288.6
4 B737-800 79.243 93.56 1,413 1,200 6,746 1,212.5
5 B737-700 70.307 91.70 1,413 1,200 6,295 1,115.3
6 B737-500 60.781 92.24 1,338 1,200 6,221 1,043.9
7 B737-400 68.266 93.82 1,276 1,200 6,804 1,130.5
8 B737-300 63.503 90.86 1,386 1,200 6,201 1,061.3
9 A320-200 Twin std 73.900 93.80 1,380 1,200 6,450 1,152.2
Results Table 2. PCN Values
Critical Thickness Maximum ACN Thick at
Aircraft Total for Total Allowable Max. Allowable PCN on
No. Aircraft Name Equiv. Covs. Equiv. Covs. Gross Weight Gross Weight CDF D(3)
–––––––––––––––––––––––––––––––––
1 Fokker-F-28-4000 >5,000,000 1,154.4 31.281 774.55 0.0000 21.4
2 Fokker-F-28-2000 >5,000,000 1,134.5 28.779 737.52 0.0000 19.4
3 B757-300 22,442 1,326.8 94.893 1073.64 8.5228 41.2
4 B737-800 36,443 1,336.5 57.754 1039.17 2.9181 38.5
5 B737-700 105,462 1,299.8 53.905 986.34 0.9409 34.7
6 B737-500 306,177 1,268.8 48.467 946.31 0.3203 32.0
7 B737-400 93,207 1,300.6 52.056 995.41 1.1506 35.4
8 B737-300 229,517 1,275.5 50.179 957.85 0.4259 32.8
9 A320-200 Twin std 68,494 1,316.9 55.610 1003.61 1.4845 36.0
Total CDF = 15.7630
Results Table 3. Flexible ACN at Indicated Gross Weight and Strength
No. Aircraft Name Gross % GW on Tire ACN ACN on
Weight Main Gear Pressure Thick D(3)
–––––––––––––––––––––––––
1 Fokker-F-28-4000 33.112 95.00 724 799.7 22.8
2 Fokker-F-28-2000 29.484 95.00 669 747.8 20.0
3 B757-300 122.924 92.62 1,344 1,275.8 58.1
4 B737-800 79.243 93.56 1,413 1,243.6 55.2
5 B737-700 70.307 91.70 1,413 1,149.9 47.2
6 B737-500 60.781 92.24 1,338 1,076.9 41.4
7 B737-400 68.266 93.82 1,276 1,158.7 47.9
8 B737-300 63.503 90.86 1,386 1,094.9 42.8
9 A320-200 Twin std 73.900 93.80 1,380 1,186.3 50.2
Structura clasica F3
This file name = PCN Results Flexible 8-17-2017 16;14;02.txt
Library file name = C:\Program Files (x86)\COMFAA 30\LISTA AERONAVE.Ext
Units = Metric
Evaluation pavement type is flexible and design procedure is CBR.
Alpha Values are those approved by the ICAO in 2007.
CBR = 3.00 (Subgrade Category is D(3))
Evaluation pavement thickness = 1,200.0 mm
Pass to Traffic Cycle (PtoTC) Ratio = 1.00
Maximum number of wheels per gear = 4
Maximum number of gears per aircraft = 2
At least one aircraft has 4 or more wheels per gear. The FAA recommends a reference section assuming
127 mm of HMA and 203 mm of crushed aggregate for equivalent thickness calculations.
Results Table 1. Input Traffic Data
Gross Percent Tire Annual 20-yr 6D
No. Aircraft Name Weight Gross Wt Press Deps Coverages Thick
–––––––––––––––––––––––––––
1 Fokker-F-28-4000 33.112 95.00 724 1,200 6,689 779.2
2 Fokker-F-28-2000 29.484 95.00 669 1,200 6,569 727.4
3 B757-300 122.924 92.62 1,344 1,200 12,134 1,288.6
4 B737-800 79.243 93.56 1,413 1,200 6,746 1,212.5
5 B737-700 70.307 91.70 1,413 1,200 6,295 1,115.3
6 B737-500 60.781 92.24 1,338 1,200 6,221 1,043.9
7 B737-400 68.266 93.82 1,276 1,200 6,804 1,130.5
8 B737-300 63.503 90.86 1,386 1,200 6,201 1,061.3
9 A320-200 Twin std 73.900 93.80 1,380 1,200 6,450 1,152.2
Results Table 2. PCN Values
Critical Thickness Maximum ACN Thick at
Aircraft Total for Total Allowable Max. Allowable PCN on
No. Aircraft Name Equiv. Covs. Equiv. Covs. Gross Weight Gross Weight CDF D(3)
–––––––––––––––––––––––––––––––––
1 Fokker-F-28-4000 >5,000,000 1,209.3 32.632 793.21 0.0000 22.5
2 Fokker-F-28-2000 >5,000,000 1,176.6 30.602 763.75 0.0000 20.8
3 B757-300 21,328 1,323.8 105.569 1154.83 3.4038 47.6
4 B737-800 34,614 1,333.0 65.560 1117.80 1.1661 44.6
5 B737-700 122,832 1,308.1 60.195 1052.10 0.3066 39.5
6 B737-500 463,401 1,287.5 53.445 1001.13 0.0803 35.8
7 B737-400 108,613 1,309.1 58.282 1061.09 0.3748 40.2
8 B737-300 325,255 1,291.9 55.474 1014.54 0.1141 36.7
9 A320-200 Twin std 71,841 1,319.8 62.437 1075.75 0.5372 41.3
Total CDF = 5.9829
Results Table 3. Flexible ACN at Indicated Gross Weight and Strength
No. Aircraft Name Gross % GW on Tire ACN ACN on
Weight Main Gear Pressure Thick D(3)
–––––––––––––––––––––––––
1 Fokker-F-28-4000 33.112 95.00 724 799.7 22.8
2 Fokker-F-28-2000 29.484 95.00 669 747.8 20.0
3 B757-300 122.924 92.62 1,344 1,275.8 58.1
4 B737-800 79.243 93.56 1,413 1,243.6 55.2
5 B737-700 70.307 91.70 1,413 1,149.9 47.2
6 B737-500 60.781 92.24 1,338 1,076.9 41.4
7 B737-400 68.266 93.82 1,276 1,158.7 47.9
8 B737-300 63.503 90.86 1,386 1,094.9 42.8
9 A320-200 Twin std 73.900 93.80 1,380 1,186.3 50.2
Structura durabila D1.
his file name = PCN Results Flexible 8-17-2017 16;17;44.txt
Library file name = C:\Program Files (x86)\COMFAA 30\LISTA AERONAVE.Ext
Units = Metric
Evaluation pavement type is flexible and design procedure is CBR.
Alpha Values are those approved by the ICAO in 2007.
CBR = 3.00 (Subgrade Category is D(3))
Evaluation pavement thickness = 900.0 mm
Pass to Traffic Cycle (PtoTC) Ratio = 1.00
Maximum number of wheels per gear = 4
Maximum number of gears per aircraft = 2
At least one aircraft has 4 or more wheels per gear. The FAA recommends a reference section assuming
127 mm of HMA and 203 mm of crushed aggregate for equivalent thickness calculations.
Results Table 1. Input Traffic Data
Gross Percent Tire Annual 20-yr 6D
No. Aircraft Name Weight Gross Wt Press Deps Coverages Thick
–––––––––––––––––––––––––––
1 Fokker-F-28-4000 33.112 95.00 724 1,200 6,689 779.2
2 Fokker-F-28-2000 29.484 95.00 669 1,200 6,569 727.4
3 B757-300 122.924 92.62 1,344 1,200 12,134 1,288.6
4 B737-800 79.243 93.56 1,413 1,200 6,746 1,212.5
5 B737-700 70.307 91.70 1,413 1,200 6,295 1,115.3
6 B737-500 60.781 92.24 1,338 1,200 6,221 1,043.9
7 B737-400 68.266 93.82 1,276 1,200 6,804 1,130.5
8 B737-300 63.503 90.86 1,386 1,200 6,201 1,061.3
9 A320-200 Twin std 73.900 93.80 1,380 1,200 6,450 1,152.2
Results Table 2. PCN Values
Critical Thickness Maximum ACN Thick at
Aircraft Total for Total Allowable Max. Allowable PCN on
No. Aircraft Name Equiv. Covs. Equiv. Covs. Gross Weight Gross Weight CDF D(3)
–––––––––––––––––––––––––––––––––
1 Fokker-F-28-4000 >5,000,000 1,047.2 25.052 681.98 0.0684 16.6
2 Fokker-F-28-2000 >5,000,000 1,015.3 23.634 657.97 0.0120 15.5
3 B757-300 27,860 1,339.4 68.836 849.71 60.1209 25.8
4 B737-800 38,283 1,339.7 39.651 828.76 24.3260 24.5
5 B737-700 77,198 1,282.2 38.112 798.37 11.2566 22.8
6 B737-500 140,200 1,231.3 34.951 779.39 6.1255 21.7
7 B737-400 67,001 1,281.2 36.423 807.04 14.0172 23.3
8 B737-300 117,670 1,241.6 35.921 785.40 7.2741 22.0
9 A320-200 Twin std 60,003 1,308.8 39.059 806.60 14.8394 23.2
Total CDF = 138.0402
Results Table 3. Flexible ACN at Indicated Gross Weight and Strength
No. Aircraft Name Gross % GW on Tire ACN ACN on
Weight Main Gear Pressure Thick D(3)
–––––––––––––––––––––––––
1 Fokker-F-28-4000 33.112 95.00 724 799.7 22.8
2 Fokker-F-28-2000 29.484 95.00 669 747.8 20.0
3 B757-300 122.924 92.62 1,344 1,275.8 58.1
4 B737-800 79.243 93.56 1,413 1,243.6 55.2
5 B737-700 70.307 91.70 1,413 1,149.9 47.2
6 B737-500 60.781 92.24 1,338 1,076.9 41.4
7 B737-400 68.266 93.82 1,276 1,158.7 47.9
8 B737-300 63.503 90.86 1,386 1,094.9 42.8
9 A320-200 Twin std 73.900 93.80 1,380 1,186.3 50.2
Structura durabila D2
This file name = PCN Results Flexible 8-17-2017 16;21;22.txt
Library file name = C:\Program Files (x86)\COMFAA 30\LISTA AERONAVE.Ext
Units = Metric
Evaluation pavement type is flexible and design procedure is CBR.
Alpha Values are those approved by the ICAO in 2007.
CBR = 3.00 (Subgrade Category is D(3))
Evaluation pavement thickness = 1,000.0 mm
Pass to Traffic Cycle (PtoTC) Ratio = 1.00
Maximum number of wheels per gear = 4
Maximum number of gears per aircraft = 2
At least one aircraft has 4 or more wheels per gear. The FAA recommends a reference section assuming
127 mm of HMA and 203 mm of crushed aggregate for equivalent thickness calculations.
Results Table 1. Input Traffic Data
Gross Percent Tire Annual 20-yr 6D
No. Aircraft Name Weight Gross Wt Press Deps Coverages Thick
–––––––––––––––––––––––––––
1 Fokker-F-28-4000 33.112 95.00 724 1,200 6,689 779.2
2 Fokker-F-28-2000 29.484 95.00 669 1,200 6,569 727.4
3 B757-300 122.924 92.62 1,344 1,200 12,134 1,288.6
4 B737-800 79.243 93.56 1,413 1,200 6,746 1,212.5
5 B737-700 70.307 91.70 1,413 1,200 6,295 1,115.3
6 B737-500 60.781 92.24 1,338 1,200 6,221 1,043.9
7 B737-400 68.266 93.82 1,276 1,200 6,804 1,130.5
8 B737-300 63.503 90.86 1,386 1,200 6,201 1,061.3
9 A320-200 Twin std 73.900 93.80 1,380 1,200 6,450 1,152.2
Results Table 2. PCN Values
Critical Thickness Maximum ACN Thick at
Aircraft Total for Total Allowable Max. Allowable PCN on
No. Aircraft Name Equiv. Covs. Equiv. Covs. Gross Weight Gross Weight CDF D(3)
–––––––––––––––––––––––––––––––––
1 Fokker-F-28-4000 >5,000,000 1,089.6 28.223 730.59 0.0033 19.1
2 Fokker-F-28-2000 >5,000,000 1,062.4 26.349 701.03 0.0002 17.5
3 B757-300 25,023 1,333.2 80.074 951.32 26.7837 32.3
4 B737-800 37,626 1,338.6 47.349 923.87 9.9036 30.5
5 B737-700 87,153 1,289.1 44.994 884.78 3.9897 27.9
6 B737-500 189,580 1,246.2 41.019 858.34 1.8126 26.3
7 B737-400 76,357 1,289.3 43.238 894.10 4.9215 28.5
8 B737-300 153,267 1,255.0 42.236 865.83 2.2346 26.8
9 A320-200 Twin std 63,793 1,312.6 46.191 897.06 5.5850 28.7
Total CDF = 55.2341
Results Table 3. Flexible ACN at Indicated Gross Weight and Strength
No. Aircraft Name Gross % GW on Tire ACN ACN on
Weight Main Gear Pressure Thick D(3)
–––––––––––––––––––––––––
1 Fokker-F-28-4000 33.112 95.00 724 799.7 22.8
2 Fokker-F-28-2000 29.484 95.00 669 747.8 20.0
3 B757-300 122.924 92.62 1,344 1,275.8 58.1
4 B737-800 79.243 93.56 1,413 1,243.6 55.2
5 B737-700 70.307 91.70 1,413 1,149.9 47.2
6 B737-500 60.781 92.24 1,338 1,076.9 41.4
7 B737-400 68.266 93.82 1,276 1,158.7 47.9
8 B737-300 63.503 90.86 1,386 1,094.9 42.8
9 A320-200 Twin std 73.900 93.80 1,380 1,186.3 50.2
Structura durabila D3
This file name = PCN Results Flexible 8-17-2017 16;26;22.txt
Library file name = C:\Program Files (x86)\COMFAA 30\LISTA AERONAVE.Ext
Units = Metric
Evaluation pavement type is flexible and design procedure is CBR.
Alpha Values are those approved by the ICAO in 2007.
CBR = 3.00 (Subgrade Category is D(3))
Evaluation pavement thickness = 1,100.0 mm
Pass to Traffic Cycle (PtoTC) Ratio = 1.00
Maximum number of wheels per gear = 4
Maximum number of gears per aircraft = 2
At least one aircraft has 4 or more wheels per gear. The FAA recommends a reference section assuming
127 mm of HMA and 203 mm of crushed aggregate for equivalent thickness calculations.
Results Table 1. Input Traffic Data
Gross Percent Tire Annual 20-yr 6D
No. Aircraft Name Weight Gross Wt Press Deps Coverages Thick
–––––––––––––––––––––––––––
1 Fokker-F-28-4000 33.112 95.00 724 1,200 6,689 779.2
2 Fokker-F-28-2000 29.484 95.00 669 1,200 6,569 727.4
3 B757-300 122.924 92.62 1,344 1,200 12,134 1,288.6
4 B737-800 79.243 93.56 1,413 1,200 6,746 1,212.5
5 B737-700 70.307 91.70 1,413 1,200 6,295 1,115.3
6 B737-500 60.781 92.24 1,338 1,200 6,221 1,043.9
7 B737-400 68.266 93.82 1,276 1,200 6,804 1,130.5
8 B737-300 63.503 90.86 1,386 1,200 6,201 1,061.3
9 A320-200 Twin std 73.900 93.80 1,380 1,200 6,450 1,152.2
Results Table 2. PCN Values
Critical Thickness Maximum ACN Thick at
Aircraft Total for Total Allowable Max. Allowable PCN on
No. Aircraft Name Equiv. Covs. Equiv. Covs. Gross Weight Gross Weight CDF D(3)
–––––––––––––––––––––––––––––––––
1 Fokker-F-28-4000 >5,000,000 1,142.3 30.846 768.46 0.0000 21.1
2 Fokker-F-28-2000 >5,000,000 1,121.1 28.452 732.71 0.0000 19.2
3 B757-300 22,807 1,327.8 92.327 1053.27 10.4916 39.6
4 B737-800 36,715 1,337.0 55.923 1019.84 3.6236 37.1
5 B737-700 101,842 1,297.8 52.373 969.65 1.2190 33.6
6 B737-500 279,802 1,264.7 47.213 931.99 0.4385 31.0
7 B737-400 89,900 1,298.6 50.541 978.75 1.4924 34.2
8 B737-300 212,594 1,271.8 48.843 943.00 0.5752 31.7
9 A320-200 Twin std 67,668 1,316.2 53.974 986.37 1.8798 34.7
Total CDF = 19.7199
Results Table 3. Flexible ACN at Indicated Gross Weight and Strength
No. Aircraft Name Gross % GW on Tire ACN ACN on
Weight Main Gear Pressure Thick D(3)
–––––––––––––––––––––––––
1 Fokker-F-28-4000 33.112 95.00 724 799.7 22.8
2 Fokker-F-28-2000 29.484 95.00 669 747.8 20.0
3 B757-300 122.924 92.62 1,344 1,275.8 58.1
4 B737-800 79.243 93.56 1,413 1,243.6 55.2
5 B737-700 70.307 91.70 1,413 1,149.9 47.2
6 B737-500 60.781 92.24 1,338 1,076.9 41.4
7 B737-400 68.266 93.82 1,276 1,158.7 47.9
8 B737-300 63.503 90.86 1,386 1,094.9 42.8
9 A320-200 Twin std 73.900 93.80 1,380 1,186.3 50.2
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: CERCETARI PRIVIND SISTEMELE FLEXIBILE PENTRU PISTELE AEROPORTUARE [309074] (ID: 309074)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.