Zastosowanie metody Westergaarda do oceny oddziaływania samolotu HERCULES C-130 na nawierzchnie lotniskowe

Podobne dokumenty
Zastosowanie metody Westergaarda do obliczania nawierzchni obciążonej golenią samolotu o układzie kół w systemie tandem

STATECZNOŚĆ SKARP. α - kąt nachylenia skarpy [ o ], φ - kąt tarcia wewnętrznego gruntu [ o ],

Praca podkładu kolejowego jako konstrukcji o zmiennym przekroju poprzecznym zagadnienie ekwiwalentnego przekroju

Wzmacnianie nawierzchni lotniskowych warstwami z mieszanek mineralno-asfaltowych

Wstępne przyjęcie wymiarów i głębokości posadowienia

SYMULACJA KOMPUTEROWA NAPRĘŻEŃ DYNAMICZNYCH WE WRĘGACH MASOWCA NA FALI NIEREGULARNEJ

Współczynnik przenikania ciepła U v. 4.00

MATEMATYKA POZIOM ROZSZERZONY Kryteria oceniania odpowiedzi. Arkusz A II. Strona 1 z 5

Stateczność skarp. Parametry gruntu: Φ c γ

1. OKREŚLENIE PARAMETRÓW GEOTECHNICZNYCH

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 2(88)/2012

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI CIECZY METODĄ STOKESA

Koncepcja wykorzystania ugięciomierza dynamicznego HWD (FWD) do analizy nośności płyt i podłoża w nawierzchniach lotniskowych z betonu cementowego

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 5(96)/2013

BADANIA WYCINKA RURY ZE STALI G355 Z GAZOCIĄGU PO 15 LETNIEJ EKSPLOATACJI Część II.: Badania metodami niszczącymi

WYZNACZENIE CHARAKTERYSTYK DYNAMICZNYCH PRZETWORNIKÓW POMIAROWYCH

PROJEKTOWANIE I BUDOWA

Rozwiązywanie zadań optymalizacji w środowisku programu MATLAB

ROZKŁAD OBCIĄŻEŃ ŚRODOWISKOWYCH W WIELOKOMOROWEJ SZYBIE ZESPOLONEJ

Laboratorium ochrony danych

Ćwiczenie projektowe z Podstaw Inżynierii Komunikacyjnej

SZACOWANIE NIEPEWNOŚCI POMIARU METODĄ PROPAGACJI ROZKŁADÓW

Analiza pracy betonowej konstrukcji nawierzchni lotniskowej

Przykład 3.1. Wyznaczenie zmiany odległości między punktami ramy trójprzegubowej

Przykład 4.1. Belka dwukrotnie statycznie niewyznaczalna o stałej sztywności zginania

OCENA NOŚNOŚCI KONSTRUKCJI NAWIERZCHNI LOTNISKOWYCH METODĄ ACN-PCN

DIAGNOSTYKA WYMIENNIKÓW CIEPŁA Z UWIARYGODNIENIEM WYNIKÓW POMIARÓW EKPLOATACYJNYCH

SPRĘŻYSTOŚĆ PŁYT PILŚNIOWYCH WYTWORZONYCH Z DREWNA ORAZ SŁOMY ŻYTNIEJ

Sprawozdanie powinno zawierać:

ROZWIĄZANIE POWŁOKI HIPERBOLOIDALNEJ W PARAMETRYZACJI PROSTOKREŚLNEJ

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Przykład 5.1. Kratownica dwukrotnie statycznie niewyznaczalna

WPŁYW PARAMETRÓW DYSKRETYZACJI NA NIEPEWNOŚĆ WYNIKÓW POMIARU OBIEKTÓW OBRAZU CYFROWEGO

Wyznaczanie współczynnika sztywności zastępczej układu sprężyn

Analiza stanu przemieszczenia oraz wymiarowanie grupy pali

BADANIA CHARAKTERYSTYK HYDRAULICZNYCH KSZTAŁTEK WENTYLACYJNYCH

BADANIE DRGAŃ WŁASNYCH NAPĘDU ROBOTA KUCHENNEGO Z SILNIKIEM SRM

0 0,2 0, p 0,1 0,2 0,5 0, p 0,3 0,1 0,2 0,4

WYZNACZENIE ODKSZTAŁCEŃ, PRZEMIESZCZEŃ I NAPRĘŻEŃ W ŁAWACH FUNDAMENTOWYCH NA PODŁOŻU GRUNTOWYM O KSZTAŁCIE WYPUKŁYM

Praktyczne wykorzystanie zależności między twardością Brinella a wytrzymałością stali konstrukcyjnych

Przykład 2.3 Układ belkowo-kratowy.

Opracowanie: Emilia Inczewska 1

PROGNOZOWANIE KSZTAŁTOWANIA SIĘ MIKROKLIMATU BUDYNKÓW INWENTARSKICH MOśLIWOŚCI I OGRANICZENIA

Przykład 4.1. Ściag stalowy. L200x100x cm 10 cm I120. Obliczyć dopuszczalną siłę P rozciagającą ściąg stalowy o przekroju pokazanym na poniższym

Przykład 3.2. Rama wolnopodparta

NAWIERZCHNIE DŁUGOWIECZNE W TECHNOLOGII BETONU CEMENTOWEGO. Prof. Antoni Szydło

MECHANIKA 2 MOMENT BEZWŁADNOŚCI. Wykład Nr 10. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

KRZYWA BÉZIERA TWORZENIE I WIZUALIZACJA KRZYWYCH PARAMETRYCZNYCH NA PRZYKŁADZIE KRZYWEJ BÉZIERA

Katalog typowych konstrukcji nawierzchni sztywnych

ZESZYTY NAUKOWE NR x(xx) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE. Metody wymiarowania obszaru manewrowego statku oparte na badaniach rzeczywistych

Wyznaczanie lokalizacji obiektu logistycznego z zastosowaniem metody wyważonego środka ciężkości studium przypadku

Zakres wiadomości na II sprawdzian z mechaniki gruntów:

PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W PILE INSTYTUT POLITECHNICZNY. Zakład Budowy i Eksploatacji Maszyn PRACOWNIA TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ INSTRUKCJA

1. SPRAWDZENIE WYSTEPOWANIA RYZYKA KONDENSACJI POWIERZCHNIOWEJ ORAZ KONDENSACJI MIĘDZYWARSTWOWEJ W ŚCIANIE ZEWNĘTRZNEJ

τ R2 := 0.32MPa τ b1_max := 3.75MPa E b1 := 30.0GPa τ b2_max := 4.43MPa E b2 := 34.6GPa

Jakość cieplna obudowy budynków - doświadczenia z ekspertyz

700 [kg/m 3 ] * 0,012 [m] = 8,4. Suma (g): 0,138 Ze względu na ciężar wykończenia obciążenie stałe powiększono o 1%:

Zaawansowane metody numeryczne

Zaawansowane metody numeryczne Komputerowa analiza zagadnień różniczkowych 1. Układy równań liniowych

OBLICZANIE RAM METODĄ PRZEMIESZCZEŃ WERSJA KOMPUTEROWA

2 PRAKTYCZNA REALIZACJA PRZEMIANY ADIABATYCZNEJ. 2.1 Wprowadzenie

Dr inż. Janusz Dębiński

( ) 1. Wprowadzenie. Marcin Skwarek 1, Jacek Hulimka 2 (1) Budownictwo i Architektura 13(3) (2014)

Funkcja momentu statycznego odciętej części przekroju dla prostokąta wyraża się wzorem. z. Po podstawieniu do definicji otrzymamy

Udoskonalona metoda obliczania mocy traconej w tranzystorach wzmacniacza klasy AB

gruntów Ściśliwość Wytrzymałość na ścinanie

OKREŚLENIE OPTYMALNEJ ODLEGŁOŚCI KONTURU ZE ŹRÓDŁAMI OD BRZEGU OBSZARU Z ZASTOSOWANIEM METODY ROZWIĄZAŃ PODSTAWOWYCH

Dr inż. Robert Smusz Politechnika Rzeszowska im. I. Łukasiewicza Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa Katedra Termodynamiki

kosztów ogrzewania lokali w budynku wielolokalowym.

Praktyczne aspekty wymiarowania belek żelbetowych podwójnie zbrojonych w świetle PN-EN

Zastosowanie technik sztucznej inteligencji w analizie odwrotnej

Grupa: Elektrotechnika, wersja z dn Studia stacjonarne, II stopień, sem.1 Laboratorium Techniki Świetlnej

Część 1 7. TWIERDZENIA O WZAJEMNOŚCI 1 7. TWIERDZENIA O WZAJEMNOŚCI Twierdzenie Bettiego (o wzajemności prac)

Analizy numeryczne drgań naczynia wyciągowego w jednokońcowym górniczym wyciągu szybowym. 1. Wprowadzenie SZYBY I MASZYNY WYCIĄGOWE

WADY W PROCEDURZE OBLICZANIA WSPÓŁCZYNNIKA PRZENIKANIA CIEPŁA DEFECT IN PROCEDURE OF CALCULATION OF COEFFICIENT OF PENETRATION OF WARMTH

3. ŁUK ELEKTRYCZNY PRĄDU STAŁEGO I PRZEMIENNEGO

BLACHA Krzysztof 1 WESOŁOWSKI Mariusz 2

SPRAWDZANIE PRAWA MALUSA

AERODYNAMIKA MOSTU IM. H. SUCHARSKIEGO W GDAŃSKU

KURS STATYSTYKA. Lekcja 1 Statystyka opisowa ZADANIE DOMOWE. Strona 1

Pale fundamentowe wprowadzenie

Budownictwo i Architektura 13(3) (2014) Marcin Górski. Rzeszowska, e mail: mgorski@prz.edu.pl. 1. Wprowadzenie (1) gdzie: t p f.

Analiza fundamentu na mikropalach

7.8. RUCH ZMIENNY USTALONY W KORYTACH PRYZMATYCZNYCH

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu

ANALIZA TERMODYNAMICZNA STOPÓW ODLEWNICZYCH PRZY UŻYCIU PROGRAMU THERMOCALC

OPTYMALIZACJA PROCESU PRZESIEWANIA W PRZESIEWACZACH WIELOPOKŁADOWYCH

Proces narodzin i śmierci

Teoria niepewności pomiaru (Rachunek niepewności pomiaru) Rodzaje błędów pomiaru

WYMIAROWANIE LOTNISKOWYCH NAWIERZCHNI ŻELBETOWYCH

Materiały Ceramiczne laboratorium

OPIS SPOSOBU PRZEBUDOWY DROGI POWIATOWEJ NR 4328W STRACHÓWKA-OSĘKA-RUDA W GM. STRACHÓWKA (DZ. NR EWID. 194 OBRĘB OSĘKA)

Ile wynosi suma miar kątów wewnętrznych w pięciokącie?

6. ROŻNICE MIĘDZY OBSERWACJAMI STATYSTYCZNYMI RUCHU KOLEJOWEGO A SAMOCHODOWEGO

OBLICZENIA STATYCZNO - WYTRZYMAŁOŚCIOWE

Projekt belki zespolonej

METODA STRZAŁÓW W ZASTOSOWANIU DO ZAGADNIENIA BRZEGOWEGO Z NADMIAROWĄ LICZBĄ WARUNKÓW BRZEGOWYCH

Przedmiotem opracowania jest określenie technologii wykonania nawierzchni dla drogi powiatowej nr 1496N na odcinku od km do km

PROJEKT NR 1 METODA PRZEMIESZCZEŃ

Michal Strzeszewski Piotr Wereszczynski. poradnik. Norma PN-EN Nowa metoda. obliczania projektowego. obciazenia cieplnego

Transkrypt:

B u l e t y n WAT Vo l. LXIV, Nr 3, 2015 Zastosowane metody Westergaarda do oceny oddzaływana samolotu HERCULES C-130 na nawerzchne lotnskowe Karolna Gulańczyk, Jan Marszałek 1 Wojskowa Akadema Technczna, Wydzał Inżyner Lądowej Geodezj, Instytut Inżyner Lądowej, Zakład Dróg Lotnsk, 1 Zakład Inżyner Wojskowej, 01-980 Warszawa, ul. gen. S. Kalskego 2, karolna.gulanczyk@wat.edu.pl, jan.marszalek@wat.edu.pl Streszczene. W artykule przedstawono orygnalne rozwązana oraz metodykę postępowana przy oblczanu nawerzchn sprężystych obcążonych goleną samolotu o układze kół w systeme tandem. Wykorzystując metodę stanów grancznych nośnośc, opracowano nomogramy do wyznaczena obcążena równoważnego, które jest nezbędne do oblczana nawerzchn metodą Westergaarda. Wyprowadzone równane oraz nomogramy są nowym rozwązanam, które dotychczas ne zostały opracowane. Po wyprowadzenu współczynnków redukcyjnych dla tak dużego rozstawu kół w systeme tandem wykonano oblczena nawerzchn obcążonej goleną wojskowego samolotu transportowego HERCULES C-130 w zależnośc od grubośc nawerzchn parametrów podłoża oraz sporządzono wykresy przebegu naprężeń. Opracowane wykresów na podstawe oblczeń metodą stanów grancznych nośnośc zdecydowane przyspeszy procedurę oblczana konstrukcj nawerzchn sztywnych dla statków powetrznych o układze kół w systeme tandem. Słowa kluczowe: betonowe nawerzchne lotnskowe, metoda stanów grancznych nośnośc, układ kół tandem DOI: 10.5604/12345865.1168850 1.1. Określene problemu 1. Wprowadzene Do oblczana nawerzchn lotnskowych najczęścej stosuje sę metodę Westergaarda, której główne założene polega na redukcj obcążena (za pomocą współczynnka

166 K. Gulańczyk, J. Marszałek redukcyjnego r) od golen welokołowych do obcążena równoważnego przypadającego na jedno koło zastępcze. Na podstawe opracowanych nomogramów dla standardowych układów kół w golen, takch jak np. koła blźnacze czy welokołowe w układze zwartym, wyznacza sę współczynnk redukcyjny r, który stanow podstawę do oblczeń sły obcążającej, naprężeń ugęć w płyce betonowej. Problem, który ne został dotychczas w pełn rozwązany, dotyczy oblczena nawerzchn obcążonych goleną samolotu Hercules C-130 o układze kół w systeme tandem. W artykule opracowano nomogramy w oparcu o nną zasadę nż w pracy [2], dzęk którym można w szybk sposób wyznaczyć współczynnk redukcyjny przejśca z golen dwukołowej do golen jednokołowej równoważnej. Szczególnym przykładem statku powetrznego, który posada tak układ kół o rozstawe 152 cm, a przy tym duży cężar startowy 703 kn, jest samolot transportowy będący na wyposażenu lotnctwa wojskowego w Polsce Hercules C-130. W nnejszym artykule autorzy przeprowadzl szczegółowe oblczena dla tego samolotu. Wyprowadzono równane oraz opracowano nomogram do wyznaczana obcążena równoważnego z użycem metody stanów grancznych nośnośc. Pozwol to na przejśce do oblczeń w klasycznej metodze Westergaarda oraz na przyspeszene procesu projektowana nawerzchn pod obcążena nenormatywnych statków powetrznych, takch jak CASA HERKULES, które są na wyposażenu lotnctwa wojskowego w naszym kraju. 1.2. Charakterystyka samolotu transportowego Hercules C-130 Hercules C-130 jest amerykańskm wojskowym średnm samolotem czteroslnkowym o napędze turbośmgłowym, wyprodukowanym przez wytwórnę Lockheed. Konstrukcyjne to metalowy górnopłat. Wprowadzony został do służby w 1956 roku, znajduje sę na wyposażenu służb zbrojnych ponad 50 krajów śwata, Rys. 1. Samolot transportowy Hercules C-130 będący na wyposażenu polskej arm

Zastosowane metody Westergaarda do oceny oddzaływana samolotu HERCULES C-130... 167 z czego lotnctwo wojskowe Rzeczpospoltej Polskej jest użytkownkem sześcu sztuk tego samolotu. Stacjonują one w 33. Baze Lotnctwa Transportowego w Powdzu. Głównym przeznaczenem Herculesa C-130 jest transport towarów osób. Załogę stanow od 4 do 6 osób. Samolot zaopatrzony jest w hermetyzowaną ładownę, może zabrać do 94 żołnerzy, do 64 spadochronarzy lub 74 rannych na noszach. Poza tym duże wymary przedzału ładunkowego oraz obecność rampy załadunkowej pozwalają na zabrane dwu lub trzech lekkch samochodów terenowych lub jednej cężarówk, lub pojazdu opancerzonego. W dole kadłuba są drzw ładunkowe, które otwerane są w loce do zrzutów w zależnośc od potrzeb. Zbornk na palwo znajdują sę w skrzydłach. Pod skrzydłam można podwesć dodatkowe zbornk na palwo po 5150 l każdy, zwększające zasęg samolotu, który normalne wynos 3800 km przy pułape 10 000 m. Podstawowe dane technczne samolotu Hercules C-130: Cężar startowy Q s : 703 kn Cśnene w oponach q: 0,67 MPa Rozpętość: 40,40 m, Długość: 29,80 m, Wysokość: 11,60 m, Powerzchna nośna: 162,10 m 2, Prędkość maksymalna: 610 km/h. Układ kół w golen przedstawono na rysunku ponżej: Rys. 2. Schemat rozstawu kół w golen głównej samolotu Hercules C-130

168 K. Gulańczyk, J. Marszałek 1.3. Tok postępowana przy wyznaczanu współczynnka redukcyjnego Do wyznaczena współczynnka redukcyjnego oraz obcążena równoważnego zastosowano radzecką metodę stanów grancznych nośnośc. Jest ona oparta na stanach grancznych przy następujących założenach: Stan granczny płyta nawerzchn uzyska poprzez: osągnęce maksymalnego momentu zgnającego, osągnęce momentu zgnającego, wywołującego otwerane sę rys. Rozpatrywana jest płyta o neogranczonych wymarach w plane obcążenu w środku. Obcążene oblczenowe przyjmuje sę jako obcążene statyczne pomnożone przez współczynnk dynamczny. 1.4. Wyznaczene obcążena równoważnego Podstawowe obcążene na goleń wyznaczono z zasad ogólnych, gdze przyjmuje sę 45% cężaru startowego na jedną goleń główną, co w przypadku samolotu Hercules C-130 wynos P g = 316,35 kn. Założono następujące wartośc dla płyty betonowej: współczynnk podatnośc podłoża k = 200 000 kn/m 3, współczynnk sprężystośc betonu E b = 32 000 MPa, współczynnk Possona dla betonu υ = 0,15, grubość płyty betonowej h = 30 cm. 2. Wyznaczene parametrów oblczenowych w metodze stanów grancznych nośnośc [1] 2.1. Wyznaczene obcążena oblczenowego na jedno koło Pg P = n kd m. (1) N Korzystając z pracy [1], przyjęto następujące współczynnk: n = 1 współczynnk przecążena, k d = 1,2 współczynnk dynamczny, m = 0,8 współczynnk warunków pracy nawerzchn, N = 2 lczba kół w golen. Oblczono z równana (1) obcążene na jedno koło golen głównej: P = 170,83 kn.

Zastosowane metody Westergaarda do oceny oddzaływana samolotu HERCULES C-130... 169 2.2. Wyznaczene powerzchn styku kół z nawerzchną Welkość powerzchn styku oblczono z równana: P 170,83 2 F = = = 2549,7 cm. q 0,067 Promeń R oblczono z następującego równana: F 2549,7 R = = = 28,5 cm. 3,14 2.3. Wyznaczene cylndrycznej sztywnośc płyty Oblczono z równana: Eb h D = 12 1 3 ( ) 2. (2) Charakterystykę sprężystą płyty bez powstawana rys oblczono z równana: 4 D S = 4 = 2, l (3) c gdze: l promeń względnej sztywnośc płyty. 2.4 Oblczene momentów zgnających w przekroju oblczenowym Za przekrój oblczenowy przyjmuje sę przekrój pod środkem śladu opony najbardzej obcążonego koła. Moment zgnający M o wyznaczono z równana: M = q S [0,17R 0,012 S]. (4) o gdze: Następne oblczono moment M y M = PM, (5) y y M y moment jednostkowy od dzałana koła przyłożonego poza rozpatrywanym punktem, którego wartość odczytuje sę z tabel jednostkowych momentów zgnających na podstawe wartośc η wyznaczonej z równana:

170 K. Gulańczyk, J. Marszałek gdze: y = 2, (6) S y współrzędna punktu przyłożena -tej sły, przyjmując za początek współrzędnych punkt przecęca os x os y zgodne z rysunkem numer 3. Rys. 3. Schemat rozstawu kół w golen głównej samolotu Hercules C-130 przedstawający odległość y współrzędną przyłożena -tej sły Całkowty moment zgnający dla golen samolotu Hercules C-130 jest sumą momentów oblczonych ponżej: r M = M + M = M, (7) c o y o gdze: M o moment zgnający od koła pod tym kołem; M moment zgnający od drugego koła pod śladem koła perwszego. y 2.5. Wyznaczene zależnośc nomogramu do oblczana obcążena równoważnego Porównując momenty zgnające dla płyty obcążonej w środku goleną rzeczywstą (dwukołową) równoważną (jednokołową), otrzymano równane w ponższej postac: [ ] y 1 q S 0,17R 0,012 S + M P = q S [0,17R 0,012 S], (8)

Zastosowane metody Westergaarda do oceny oddzaływana samolotu HERCULES C-130... 171 gdze: R promeń styku koła z nawerzchną dla golen rzeczywstej; R 1 promeń styku koła równoważnego oblczany z równana: R P 1 = r. q (9) Przekształcając powyższe równane (8) do postac: M y P 0,17R 0,012S + = 0,17R1 0,012 S, q S po skrócenu przekształcenach uzyskano równane na oblczane promena koła równoważnego w postac: M y P R1 = R+. (10) q S 0,17 Korzystając z równana (9), wyznaczono wyrażene na oblczane obcążena równoważnego: M P Pr = R+ q q S 0,17 ( y 2 ). (11) Powyższe wyrażene (11) pozwol na wyznaczene współczynnka redukującego goleń dwukołową do golen jednokołowej równoważnej: Pg r =. (12) P r Na wykrese (rys. 4) przedstawono zależność współczynnka redukcj r od charakterystyk sprężystej płyty S. Wykres został sporządzony na podstawe oblczonych wartośc sły równoważnej P r według równana (11), przyjmując pewen przedzał parametrów sprężystośc płyty S. Wynka z nego, że wraz ze wzrostem wartośc charakterystyk sprężystej płyty S maleje wartość współczynnka redukcj r. Zależność ta stanow podstawę do oblczana obcążena równoważnego dla schematu golen typu tandem oraz odgrywa stotną rolę przy wyznaczenu naprężeń ugęć we wzorach Westergaarda. Wynk uzyskane z równana (11) przedstawono grafczne na rysunku numer 5. Korzystając z arkusza kalkulacyjnego programu Excel, określono postać algorytmu do oblczana obcążena równoważnego.

172 K. Gulańczyk, J. Marszałek Rys. 4. Wykres zależnośc współczynnka redukcj r od charakterystyk sprężystej płyty S Rys. 5. Wykres zależnośc obcążena równoważnego P r od charakterystyk sprężystej płyty S 3. Wykresy naprężeń ugęć w płyce Wyznaczone obcążene równoważne pozwala na sporządzene wykresów do analzy nośnośc płyt sprężystych obcążonych goleną główną samolotu Hercules C-130.

Zastosowane metody Westergaarda do oceny oddzaływana samolotu HERCULES C-130... 173 Do wykonana tych wykresów wykorzystano algorytmy metody Westergaarda do oblczena naprężeń w środku, na krawędz w narożu płyty. Oblczena zrealzowano programem Excel. Schemat blokowy postępowana przy oblczanu nawerzchn metodą Westergaarda z uwzględnenem wcześnejszych analz przedstawono ponżej na rysunku 6. S = Eh 3 4 2 12(1 ) k z = 152 2 S M y P Pr = R+ q q S 0,17 2 Rys. 6. Schemat blokowy oblczana naprężeń ugęć z zastosowanem metody Westergaarda

174 K. Gulańczyk, J. Marszałek Wynk oblczeń komputerowych przedstawono w tabel 1. Tabela 1 Wykaz welkośc charakterystycznych dla oblczeń oraz uzyskanych naprężeń ugęć dla k z = 200 000 kn/m 3 h [cm] P r [kn] r σ s [MPa] σ k [MPa] w k [mm] 16,00 175,39 1,80 4,52 6,58 1,05 18,00 178,42 1,77 3,87 5,80 0,93 20,00 181,48 1,74 3,37 5,16 0,83 22,00 184,79 1,72 2,96 4,62 0,75 24,00 187,52 1,69 2,63 4,18 0,69 26,00 190,35 1,66 2,36 3,80 0,63 28,00 193,27 1,64 2,13 3,47 0,58 30,00 195,59 1,62 1,93 3,18 0,54 32,00 197,89 1,60 1,76 2,93 0,50 34,00 199,69 1,58 1,61 2,71 0,47 36,00 201,83 1,57 1,49 2,52 0,44 38,00 203,67 1,55 1,37 2,34 0,41 40,00 205,40 1,54 1,28 2,19 0,38 Na podstawe uzyskanych wynków sporządzono wykresy (rys. 7-8). Opracowane na wykresach nomogramy pozwalają na szybke określene naprężeń w płyce betonowej obcążonej goleną samolotu Hercules C-130 dla podbudowy na podłożu gruntowym o zastępczym współczynnku Wnklera o wartośc 200 000 kn/m 3. Analzując wylczena naprężeń ugęć dla powyższych danych, należy wyznaczyć optymalną grubość płyty betonowej. W tym celu sprawdzono naprężena dopuszczalne oraz nośność płyty betonowej dla przyjętego betonu podbudowy: gdze: Rrzg 4,8 dop = = = 3, 2 MPa, (13) s 1,5 R rzg wytrzymałość betonu na rozcągane przy zgnanu; s współczynnk bezpeczeństwa dla drog startowej. Z powyższej tabel można odczytać, że maksymalne naprężena spełnające warunek naprężeń dopuszczalnych występują dla grubośc płyty betonowej h = 30 cm. σ max = σ k = 3,18 MPa, σ max < σ dop = 3,2 MPa.

Zastosowane metody Westergaarda do oceny oddzaływana samolotu HERCULES C-130... 175 Rys. 7. Wykres naprężeń σ s dla środka płyty w zależnośc od grubośc nawerzchn h Rys. 8. Wykres naprężeń σ k dla krawędz płyty w zależnośc od grubośc nawerzchn h 4. Określene grubośc płyt z betonu cementowego z wykorzystanem opracowanych nomogramów 4.1. Propozycja konstrukcj warstw pod płytą betonową Do analz wylczeń przyjęto wartość współczynnka k z = 200 000 kn/m 3. Ponżej zaprojektowano układ warstw konstrukcyjnych nawerzchn, których łączna wartość współczynnka sprężystośc k z jest równa wartośc założonej. Nawerzchna z betonu C30/37 grubość h = 30 cm.

176 K. Gulańczyk, J. Marszałek Warstwa poślzgowa z fol poletylenowej grubość h = 0,03 cm. Podbudowa z chudego betonu C12/15 h 2 = 10 cm, E 3 = 27000 MPa. Kruszywo łamane stablzowane mechanczne h 1 = 15 cm, E 2 = 300 MPa. Grunt rodzmy (pasek drobny) E 0 = 150 MPa. Rys. 9. Układ warstw konstrukcyjnych nawerzchn 4.2. Przykład korzystana z opracowanych nomogramów Znając naprężena dopuszczalne na rozcągane przy zgnanu dla danej klasy betonu, możemy dla przyjętej podbudowy podłoża oraz wyznaczonego dla tych warstw współczynnka k z wyznaczyć grubość nawerzchn. Dane o konstrukcj nawerzchn parametrach betonu cementowego podano w skrypce [1]. Grubość płyty betonowej wyznaczonej ze względu na naprężena krawędzowe dla σ dop = 3,20 MPa, k z = 200 000 kn/m 3 z nomogramu na rysunku 8 wynos h k = 30 cm. 4.3. Sprawdzene oblczonych naprężeń z nomogramu z wynkam uzyskanym z programu komputerowego ABAQUS bazującego na metodze elementów skończonych a) Oblczena wykonano za pomocą programu Abaqus dla następujących danych: współczynnk Wnklera dla podłoża k = 200 000 kn/m 3, grubość płyty h = 30 cm,

Zastosowane metody Westergaarda do oceny oddzaływana samolotu HERCULES C-130... 177 sła obcążająca P r = 195,95 kn, moduł sprężystośc betonu E = 32 000 MPa, powerzchna styku koła z nawerzchną F = 2919,26 cm, promeń koła styku z nawerzchną R = 30,48 cm. Wynk oblczeń programem ABAQUS przedstawono ponżej na rysunkach nr 10 11. Rys. 10. Rozkład naprężeń dla środka płyty Rys. 11. Rozkład naprężeń dla krawędz płyty Maksymalne naprężena wylczone za pomocą programu ABAQUS wynoszą: dla środka płyty σ s = 1,93 MPa, dla krawędz płyty σ k = 3,09 MPa.

178 K. Gulańczyk, J. Marszałek b) Wynk uzyskane z nomogramów: Dla k z = 200 000 kn/m 3 grubośc płyty h = 30 cm z nomogramów (rys. 7-8) odczytano naprężena: dla środka płyty σ s = 1,93 MPa, dla krawędz płyty σ k = 3,18 MPa. Różnca wynków meśc sę w grancach błędu oblczenowego. Powyższe sprawdzene uwarygodna opracowane nomogramy. 5. Podsumowane wnosk W przedstawonym artykule zaprezentowano orygnalne rozwązane problemu oblczana nawerzchn z betonu cementowego obcążonego goleną cężkego samolotu o układze kół w systeme tandem. W szczególnośc opracowano: wyprowadzene zależnośc do wyznaczana obcążena równoważnego oraz w konsekwencj współczynnka redukcyjnego golen rzeczywstej dwukołowej o układze kół w systeme tandem do golen jednokołowej równoważnej; nomogramy do wyznaczana naprężeń w płytach betonowych ułożonych na podbudowe podłożu o współczynnku zastępczym Wnklera równym 200 000 kn/m 3 ; sprawdzene za pomocą programu Abaqus uzyskanych wynków z opracowanych nomogramów. Opracowane nomogramy pozwalają na szybką analzę nośnośc dla nawerzchn z betonu cementowego, co zaprezentowano na praktycznym przykładze korzystana z opracowanych nomogramów. Układ kół tandem występuje w wojskowych samolotach transportowych Hercules C-130, które są na wyposażenu naszego lotnctwa. Zaprezentowana metodyka oraz opracowane nomogramy pozwolą na szybką ocenę metodą ACN-PCN nawerzchn z betonu cementowego użytkowanej przez te samoloty, co w warunkach wojskowych jest pożądane. Artykuł wpłynął do redakcj 17.03.2014 r. Zweryfkowaną wersję po recenzj otrzymano 27.05.2015 r. Lteratura [1] Marszałek J., Budowa lotnsk, Część II. Oblczane nawerzchn, Wojskowa Akadema Technczna, Warszawa, 1984. [2] Krakowak A., Marszałek J., Zastosowane metody Westergaarda do oblczana nawerzchn obcążonej goleną samolotu o układze kół w systeme tandem, Bul. WAT, 2, 2014. [3] Szydło A., Nawerzchne drogowe z betonu cementowego. Teora, wymarowane, realzacja, Polsk Cement, Kraków, 2004.

Zastosowane metody Westergaarda do oceny oddzaływana samolotu HERCULES C-130... 179 [4] Szydło A., Ocena nośnośc nawerzchn metodą ACN-PCN, Drogownctwo, 11-12, 1990. [5] Czarneck K., Klasyfkacja nawerzchn lotnskowych metodą ACN-PCN, Technka Lotncza Astronautyczna, 1/87. K. GULAŃCZYK, J. MARSZAŁEK Applcaton of Westergaard Method for assessment of nteracton of Hercules C-130 plane on arport pavement Abstract. The followng paper descrbes orgnal soluton and methodology of calculatng elastc pavements loaded by arcraft s leg n arrangement of wheels n tandem. Usng Border Load Capacty State Method, the authors have developed nomographs for determnng the equvalent load, whch could be further appled n Westergaard s pavement calculaton approach. Derved the state-of-the-art equaton and nomographs have not been consdered yet. For ths reason, they are valuable sources of nformaton for arcraft pavement desgners. Consderng the pavement loaded by mltary cargo arcraft (HERCULES C-130), the authors performed calculatons of pavement stresses and ts deflecton n the functon of pavement thckness and sol parameters. These computatons resulted n obtanng dagrams presentng pavement stress varaton n the functon of parameters descrbed heren. Dagrams obtaned usng Border Load Capacty State Method wll certanly accelerate the procedure of calculatng the constructon of stff pavements loaded by the arcrafts wth tandem arrangement of wheels. Keywords: concrete arport pavements, capacty lmt state method, system wheels n tandem DOI: 10.5604/12345865.1168850