ВИЗНАЧЕННЯ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ КОНСТРУКЦІЇ ЖОРСТКОГО ПОКРИТТЯ ПІД’ЇЗНОГО ШЛЯХУ АЕРОДРОМУ
DOI:
https://doi.org/10.31650/2786-6696-2026-15-34-42Ключові слова:
аеродромне покриття, під’їзний шлях, напружено-деформований стан, скінченно-елементна модельАнотація
У статті розглянуто питання визначення напружено-деформованого стану конструкції жорсткого покриття під’їзного шляху аеродрому з урахуванням просторових умов розподілу навантаження від розрахункового повітряного судна. Актуальність дослідження обумовлена необхідністю підвищення довговічності та надійності аеродромних покриттів, які зазнають циклічних навантажень і повинні забезпечувати безпечну експлуатацію повітряних суден упродовж нормативного терміну служби.
У роботі наведено характеристику матеріалів тришарової конструкції аеродромного одягу, визначено параметри навантаження від колісної основної опори літака та отримано згинальні моменти у плитах верхнього та нижнього шарів покриття. Розглянуто умови міцності конструкції за критеріями граничних згинальних моментів для різних режимів роботи та інтенсивності експлуатації покриття – 5 літако-виїздів на добу протягом 20 років. Окремо проаналізовано гідрогеологічні умови ділянки, категорії складності ґрунтових умов та їх потенційний вплив на роботу конструкції покриття.
Розрахунок несучої спроможності конструкції виконано в програмному комплексі FAARFIELD 2.1.1, що базується на методі класифікаційних параметрів, та підтверджено скінченно-елементним моделюванням у ПК ЛІРА САПР. Побудована модель включає дев’ять плит аеродромного покриття розміром 3,75×3,75 м з улаштованими деформаційними швами. Отримано значення вертикальних та горизонтальних переміщень і напружень, що дозволяють встановити характер розподілу напружень під дією власної ваги та навантаження від повітряного судна. Максимальні вертикальні переміщення конструкції становлять 0,941 мм, горизонтальні – 0,216 мм, а пікові вертикальні напруження досягають 39,8 т/м².
На основі комплексного аналізу визначено рекомендовані товщини шарів покриття для двох варіантів мас повітряного судна ‒ максимальної злітної маси та маси порожнього літака. Зокрема, рекомендована товщина верхнього шару із бетону С25/30 становить 298 мм та 158 мм відповідно, тоді як товщину нижнього шару з пісного бетону С8/10 оптимізовано до 150 мм. Отримані результати підтверджують достатню несучу спроможність конструкції та забезпечують виконання умов міцності для заданих експлуатаційних параметрів.
У висновку сформульовано рекомендації щодо підвищення ефективності конструктивних рішень аеродромних покриттів і окреслено напрями подальших досліджень.
Посилання
[1] O.M. Dubyk, O.S. Chernyshova, A.V. Vyshnevska, I.M. Osovskyi, and O.M. Danilin, "Doslidzhennia napruzheno-deformovanoho stanu konstruktsii aerodromnoho pokryttia aerodromu derzhavnoi aviatsii", Airport Planning, Construction and Maintenance Journal, no. 2(6), pp. 52–67, 2025. https://doi.org/10.32782/apcmj.2025.2.6.
[2] O. M. Dubyk, T. V. Dudar, O. S. Chernyshova, and I. M. Osovskyi, "Propozytsii shchodo vidnovlennia aeroportu", Teoriia ta praktyka dyzainu, no. 37, pp. 97–110, 2025. https://doi.org/10.32782/2415-8151.2025.37.9.
[3] S.M. Talakh, O.M. Dubyk, K.M. Lysnytska, V.V. Ilchenko, "Chyselne modeliuvannia napruzheno-deformovanoho stanu zhorstkykh aerodromnykh pokryttiv pry vzaiemodii zi slabkoiu gruntovoiu osnovoiu", Haluzeve mashynobuduvannia, budivnytstvo, 1(52), pp. 124–132, 2019. https://doi.org/10.26906/znp.2019.52.1685.
[4] O. Dubyk, "Improving the monitoring of the operational and technical condition of rigid airfield pavements", Industrial Machine Building, Civil Engineering, 2(57), pp. 59–67, 2021. https://doi.org/10.26906/znp.2021.57.2586.
[5] J. Cai, L. N. Y. Wong, and H. W. Yan, "Dynamic response of airport concrete pavement to impact loading", Advanced Materials Research, vol. 594–597, pp. 1395–1401, 2012. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.594-597.1395.
[6] K. Kavin Mathi and K. Nallasivam, "Static analysis of rigid airfield pavement using finite element method vs closed-form solution", Computational Engineering and Physical Modeling, vol. 5, no. 4, pp. 23–50, 2022. https://doi.org/10.22115/cepm.2023.354941.1219.
[7] K. Kavin Mathi and K. Nallasivam, "Dynamic and fatigue life prediction analysis of airfield runway rigid pavement using finite element method", Computational Engineering and Physical Modeling, vol. 5, no. 3, pp. 1–23, 2022. https://doi.org/10.22115/CEPM.2022.347999.1215.
[8] P. Liu, C. Wang, W. Lu, M. Moharekpour, M. Oeser, and D. Wang, "Development of an FEM-DEM model to investigate preliminary compaction of asphalt pavements", Buildings, vol. 12, no. 7, Art. no. 932, 2022. https://doi.org/10.3390/buildings12070932.
[9] A. Rahmawati and F. Rahmawati, "Runway pavement strength evaluation of Yogyakarta International Airports depends on ICAO (ACN/PCN) method with COMFAA 3.0 software", International Journal of Integrated Engineering, vol. 14, pp. 350–359, 2022. https://doi.org/10.30880/ijie.2022.14.04.027.
[10] A. Rezaei-Tarahomi, O. Kaya, H. Ceylan, S. Kim, K. Gopalakrishnan, and D. R. Brill, "Development of rapid three-dimensional finite-element based rigid airfield pavement foundation response and moduli prediction models", Transportation Geotechnics, vol. 13, pp. 81–91, 2017. https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2017.08.011.
[11] G. Shafabakhsh, E. Kashi, and M. Tahani, "Analysis of runway pavement response under aircraft moving load by FEM", Journal of Engineering, Design and Technology, vol. 16, pp. 233–243, 2018. https://doi.org/10.1108/JEDT-09-2017-0093.
[12] B. Xu, W. Zhang, J. Mei, G. Yue, and L. Yang, "Optimization of structure parameters of airfield jointed concrete pavements under temperature gradient and aircraft loads", Advances in Materials Science and Engineering, Art. ID 3251590, 11 pp., 2019. https://doi.org/10.1155/2019/3251590.
[13] J. Yuan, W. Li, Y. Li, L. Ma, and J. Zhang, "Fatigue models for airfield concrete pavement", Literature review and discussion, Materials, vol. 14, Art. no. 6579, 2021. https://doi.org/10.3390/ma14216579.
[14] International Civil Aviation Organization, Annex 14: Aerodromes, vol. I, Aerodromes Design and Operations, 9th ed., July 2022. [Online]. Available: https://news.mcaa.gov.mn/uploads/bookSubject/2022-10/63587f6c9ed35.pdf
[15] International Civil Aviation Organization, Doc 9157 Aerodrome Design Manual, Part 3: Pavements, 3rd ed., 2022. [Online]. Available: https://www.scribd.com/document/718551321/Aerodrome-Design-Manual-Part-3- Pavements-Doc-9157-Part-3-Edition.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 СУЧАСНЕ БУДІВНИЦТВО ТА АРХІТЕКТУРА
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
