2.1. Sức chịu tải của mặt đ-ờng sân bay và ph-ơng pháp đánh giá
2.1.4. Ph-ơng pháp ACN-PCN
Bản chất của PP ACN-PCN là so sánh trị số phân hạng của tầng phủ sân bay (PCN) đặc tr-ng cho khả năng mang tải của mặt đ-ờng khi khai thác không hạn chế loại máy bay tính
toán với trị số phân hạng máy bay khai thác (ACN) đặc tr-ng cho tác động của máy bay với c-ờng độ nền t-ơng ứng.
Khả năng khai thác không hạn chế máy bay đ-ợc thực hiện khi thoả mãn điều kiện:
PCN ACN.
ICAO đã khuyến nghị ph-ơng pháp tính toán và phần mềm chuyên dụng, cho phép xác
định trị số ACN và PCN cho từng loại mặt đ-ờng, phụ thuộc loại máy bay khai thác, số lần hoạt động, đặc tr-ng lớp mặt đ-ờng và c-ờng độ nền đất (xem phụ lục).
Trị số ACN có thể xác định theo công thức [3] sau đây:
ACN = 2,04P0 , (28) Trong đó:
P0 - tải trọng bánh đơn chuyển đổi (DSWL), T.
Tải trọng bánh đơn chuyển đổi là tải trọng quy -ớc khi áp suất bánh 1,25MPa, tạo ra trong tiết diện tính toán của mặt đ-ờng 1 tác dụng lực (mô men uốn) bằng tác dụng lực theo trị số (t-ơng đ-ơng) của tải trọng càng nhiều bánh của máy bay, tính toán với mặt đ-ờng có c-ờng
độ kéo uốn chuẩn bằng 27,5 daN/cm2.
Đại l-ợng tải trọng bánh đơn chuyển đổi đ-ợc tính toán bằng lý thuyết, trong cở sở của nó bao gồm lý thuyết xác định chiều dày cần thiết của mặt đ-ờng theo các quy phạm thiết kế mặt đ-ờng 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 ph-ơng pháp đồ thị nh- sau:
Tr-ớc hết xác định chiều dày kết cấu mặt đ-ờng 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 hình 2.8 đối với mặt đ-ờng cứng và hình 2.9 đối với mặt đ-ờng mềm, 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=1,25 MPa và c-ờng độ kéo uốn bê tông Rku = 2,75 MPa.
ICAO đã tính toán và công bố trị số ACN ở điều kiện trọng l-ợng max khi cất cánh ( M) và trọng l-ợng min khi máy bay rỗng(m) cho 1 số loại máy bay th-ơng mại theo từng loại c-ờng độ nền và cho mặt đ-ờng cứng hoặc mềm ( xem bảng 1,1, phụ lục 1).
Khi cần tính trị số ACN của máy bay với trọng l-ợng bất kỳ (Mt), ta có thể áp dụng công thức sau:
m M
m ACN M
ACN ACN
ACN t
min max min . (.29)
Theo ph-ơng pháp ACN - PCN, c-ờng độ nền đất đ-ợc đánh giá theo 4 loại, ký hiệu là A, B, C, D (xem bảng 2.2).
Trị số phân hạng ACN do các nhà thiết kế máy bay công bố và đ-ợc tính toán theo các ch-ơng trình phần mềm tính toán của ICAO. Giá trị ACN phụ thuộc loại mặt đ-ờng (mặt
đ-ờng cứng, mặt đ-ờng mềm) và loại nền đất. Giá trị ACN của một số loại máy bay đang khai thác xem phụ lục.
Bảng 2.2 Ký hiệu Phân loại Hệ số nền, k (MH/m3) CBR
A cao > 120 >13
B trung b×nh 60 120 8 13
C thÊp 25 60 4 8
D rÊt thÊp 20 25 < 4
áp suất bánh hơi cũng đ-ợc chia ra làm bốn loại: rất cao, trung bình, thấp và rất thấp và
đ-ợc ký hiệu: W, X, Y, Z theo bảng 2.3. Đối với mặt đ-ờng 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 đ-ờng theo quy định của ICAO, cần có các dữ liệu sau:
- Trị số phân hạng mặt đ-ờng: Trị số PCN;
- Loại mặt đ-ờng: cứng - R, mềm - F;
- C-ờng độ nền: A, B, C, D;
- áp suất bánh hơi: W, X, Y, Z;
- Ph-ơng pháp đánh giá: bằng thiết bị - T; bằng kinh nghiệm - I.
Bảng 2.3 Ký
hiệu
Phân loại áp suất bánh, MPa Tổng chiều dày các lớp bê tông asphalt, m
W rÊt cao > 1,5 >0,25
X trung b×nh d-íi 1,5 0,16 0,25
Y thÊp d-íi 1,0 0,07 0,15
Z rất thấp d-ới 0,5 0,05 và thấp hơn
Thí dụ cần thông báo khả năng mang tải của mặt đ-ờng cứng có PCN = 80, nền đất có hệ số nền 150MH/m3. Mác bê tông M400, ph-ơng 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 nh- sau:
a. Đối với mặt đ-ờng mềm: Trọng l-ợng cất , hạ cánh của máy bay hãn hữu có trị số ACN lớn hơn trị số PCN có thể chấp nhận nh-ng không v-ợt quá 10%.
b. Đối với mặt đ-ờng cứng: Trọng l-ợng cất , hạ cánh của máy bay hãn hữu có trị số ACN lớn hơn trị số PCN có thể chấp nhận nh-ng không v-ợt quá 5%.
c. Khi không rõ kết cấu tầng phủ, chấp nhận giới hạn cho phép ACN lớn hơn PCN 5%.
d. Mật độ khai thác/ năm với máy bay có trọng l-ợng cất, hạ cánh v-ợt quá sức chịu tải của mặt đ-ờng không v-ợt quá 5% tổng mật độ khai thác.
Để tính trị số PCN theo tải trọng cho phộp Pcp tính theo công thức(2.25), tớnh với ỏp suất bỏnh h i 1,25Mpa. Thay bán kính R:
4 R P
q.
Sau đó nhân Pcp với 2,04 sẽ nhận được trị số PCN.
Đánh giá động mặt đ-ờng mềm
Ph-ơng pháp đánh giá động mặt đ-ờng mềm đ-ợc áp dụng bằng thiết bị quả rơI t-ơng tự nh- đối với mặt đ-ờng cứng. Song trong tr-ờng hợp này, ng-ới ta đo đạc độ võng động tại tâm tấp ép. Sử dụng công thức tính toán mô đun chung động t-ơmg tự nh- đối với tr-ờng hợp dùng tải trọng tĩnh nh- đã nói ở trên. Song giá trị mô đun động nhận đ-ợc sẽ lớn hơn nhiều so với mô đun tĩnh khi cùng một loại kết cấu, lý do là BTN là vật liệu đàn nhớt nên độ võng động sẽ nhỏ hơn so svới độ võng tĩnh khi chịu tải trọng tác dụng lâu dài. Đó là lý do không thể dùng thiết bị FWD để đánh gia smô đun đàn hồi chủa mặt đ-ờng thiết kế theo quy trình tải trọng tĩnh.