1.4. Phương pháp thử nghiệm đánh giá sức chịu tải mặt đường bê tông xi măng sân bay
1.4.4. Phương pháp ACN – PCN
Bản chất của PP ACN-PCN là so sánh trị số phân hạng của tầng phủ sân bay (PCN) đặc trưng cho khả năng mang tải của mặt đường khi khai thác không hạn chế loại máy bay tính toán với trị số phân hạng máy bay khai thác (ACN) đặc trưng cho tác động của máy bay với cường độ nền tương ứng.
Khả năng khai thác không hạn chế máy bay được thực hiện khi thoả mãn điều kiện:
PCN ≥ ACN
ICAO đã khuyến nghị phương pháp tính toán và phần mềm chuyên dụng, cho phép xác định trị số ACN và PCN cho từng loại mặt đường, phụ thuộc loại máy bay khai thác, số lần hoạt động, đặc trưng lớp mặt đường và cường độ nền đất,
Trị số ACN có thể xác định theo công thức sau đây:
ACN = 2,04P0 (1.60)
trong đó: P0 - tải trọng bánh đơn chuyển đổi (DSWL), T
Tải trọng bánh đơn chuyển đổi là tải trọng quy ước khi áp suất bánh 1,25MPa, tạo ra trong tiết diện tính toán của mặt đường 1 tác dụng lực (mô men uốn) bằng tác dụng lực theo trị số (tương đương) của tải trọng càng nhiều bánh của máy bay, tính toán với mặt đường có cường độ kéo uốn chuẩn bằng 27,5 daN/cm2.
Đại lượng tải trọng bánh đơn chuyển đổi được tính toán bằng lý thuyết, trong cở sở của nó bao gồm lý thuyết xác định chiều dày cần thiết của mặt đường theo các quy phạm thiết kế mặt đường hiện hành với số liệu tính toán áp suất bánh ở điều kiện tiêu chuẩn là 1,25 MPA và không hạn chế số lần khai thác. Cũng có thể xác định tải trọng bánh đơn chuyển đổi bằng phương pháp đồ thị như sau:
Trước hết xác định chiều dày kết cấu mặt đường theo tải trọng máy bay xem xét, ứng với loại đất nền và kết cấu tầng phủ theo các lý thuyết đã biết. Tiếp theo, sử dụng toán đồ để xác định tải trọng bánh đơn chuyển đổi DSWL (Po) hoặc ACN.
Cơ sở tính trị số Po hoặc ACN quy định với áp lực bánh hơi tiêu chuẩn q = 1,25MPa và cường độ kéo uốn bê tông Rku = 2,75MPa.
ICAO đã tính toán và công bố trị số ACN ở điều kiện trọng lượng max khi cất cánh (M) và trọng lượng min khi máy bay rỗng (m) cho 1 số loại máy bay thương mại theo từng loại cường độ nền và cho mặt đường cứng hoặc mềm.
Khi cần tính trị số ACN của máy bay với trọng lượng bất kỳ (Mt), ta có thể áp dụng công thức sau:
(ACN ACN ) MM mm
ACN
ACN t
−
ì −
− +
= min max min (1.61)
Theo phương pháp ACN - PCN, cường độ nền đất được đánh giá theo 4 loại, ký hiệu là A, B, C, D (xem bảng 1.4).
Trị số phân hạng ACN do các nhà thiết kế máy bay công bố và được tính toán theo các chương trình phần mềm tính toán của ICAO. Giá trị ACN phụ thuộc loại mặt đường (mặt đường cứng, mặt đường mềm) và loại nền đất. Giá trị ACN của một số loại máy bay đang khai thác xem phụ lục.
Bảng 1.4. Bảng phân loại đánh giá cường độ nền đất Ký hiệu Phân loại Hệ số nền, k (MH/m3) CBR
A cao > 120 >13
B trung bình 60 ÷ 120 8 ÷ 13
C thấp 25 ÷ 60 4 ÷ 8
D rất thấp 20 ÷ 25 < 4
Áp suất bánh hơi cũng được chia ra làm bốn loại: rất cao, trung bình, thấp và rất thấp và được ký hiệu: W, X, Y, Z theo bảng 1.5. Đối với mặt đường cứng có mác ≥ 350, có thể khai thác không hạn chế trị số áp lực bánh hơi.
Sau khi đánh giá, thông báo về khả năng mang tải của mặt đường theo quy định của ICAO, cần có các dữ liệu sau:
- Trị số phân hạng mặt đường: Trị số PCN;
- Loại mặt đường: cứng - R, mềm - F;
- Cường độ nền: A, B, C, D;
- Áp suất bánh hơi: W, X, Y, Z;
- Phương pháp đánh giá: bằng thiết bị - T; bằng kinh nghiệm - I.
Bảng 1.5. Bảng phân loại áp suất bánh hơi
Ký hiệu Phân loại áp suất bánh, MPa Tổng chiều dày các lớp bê tông asphalt, m
W rất cao > 1,5 >0,25
X trung bình dưới 1,5 0,16 ÷ 0,25
Y thấp dưới 1,0 0,07 ÷ 0,15
Z rất thấp dưới 0,5 0,05 và thấp hơn
Thí dụ cần thông báo khả năng mang tải của mặt đường cứng có PCN = 80, nền đất có hệ số nền 150MH/m3. Mác bê tông M400, phương pháp đánh giá bằng thiết bị, khi đó dữ liệu thông báo sẽ là: PCN80/R/A/W/T.
Mức độ giới hạn trị số ACN so với PCN như sau:
a. Đối với mặt đường mềm: Trọng lượng cất , hạ cánh của máy bay hãn hữu có trị số ACN lớn hơn trị số PCN có thể chấp nhận nhưng không vượt quá 10%.
b. Đối với mặt đường cứng: Trọng lượng cất , hạ cánh của máy bay hãn hữu có trị số ACN lớn hơn trị số PCN có thể chấp nhận nhưng không vượt quá 5%.
c. Khi khụng rừ kết cấu tầng phủ, chấp nhận giới hạn cho phộp ACN lớn hơn PCN 5%.
d. Mật độ khai thác/ năm với máy bay có trọng lượng cất, hạ cánh vượt quá sức chịu tải của mặt đường không vượt quá 5% tổng mật độ khai thác.
Để tính trị số PCN theo tải trọng cho phộp Pcp tính theo công thức (1.56), tính với áp suất bánh hơi 1,25Mpa. Thay bán kính R:
4 R P
= q
Sau đó nhân Pcp với 2,04 sẽ nhận được trị số PCN.
1.5. Phương pháp dự báo tuổi thọ mặt đường bê tông xi măng sân bay theo