Ознакомиться с полным вариантом статьи Мошенжал А.В. Учет газонных решеток в расчетах конструкций нежестких аэродромных покрытий вы можете на сайте Научно-исследовательского геотехнического подразделения «Миаком Инжиниринг»

В неблагоприятных природно-климатических и инженерно- геологических условиях устройство покрытий аэродромов и дорог капитального типа обусловлено первостепенно важными показателями – надежностью и долговечностью этих сооружений.

Покрытия из асфальтобетона, железобетонных плит, как для авиации, так и в дорожном хозяйстве, решают эту проблему наиболее эффективно [1]. В отечественной нормативной документации достаточно полно представлены характеристики этих материалов для проектирования, в частности, деформационные, применение которых, как правило, не вызывают затруднений у проектировщика при расчетах. Как известно, стоимость таких конструкций достаточно высока, особенно для отдаленных регионов, где может отсутствовать завод-изготовитель дорогостоящих материалов. Данный вопрос особенно актуален для малой авиации с нагрузками на ось до 2,0т, а также при устройстве пожарных проездов на территориях промышленных предприятий.

Применение облегченных вариантов покрытий с целью снижения строительных и эксплуатационных затрат, уменьшения сроков строительства позволяет в какой-то мере решить эту проблему [2]. Современные облегченные конструкции покрытий представлены весьма разнообразными вариантами изготовления используемых инертных материалов – щебень, песок, ПГС и других, в различных комбинациях с армирующими геосинтетическими материалами, применяемыми с целью улучшения деформационных характеристик покрытий [3]. К таким материалам относятся различные высокопрочные ткани, стеклосетки, композитные и другие материалы. Все эти материалы применяются в теле конструкций покрытий в качестве армирующей прослойки.

К материалам, которые укладываются на подготовленное основание и, которые непосредственно воспринимают внешние нагрузки, например, газонные решетки, предъявляются другие требования.

Газонная решетка «ГЕО Газон» (рис. 1) представляет собой конструкцию трехмерного водопроницаемого модульного полотна, которое образуется посредством соединения краев решеток с помощью специальных замковых креплений, образующих единое полотно материала на месте его укладки.

Газонная решетка «ГЕО Газон»
Рис. 1 – Газонная решетка «ГЕО Газон»

К сожалению, на сегодняшний день расчеты армированных конструкций для обоснования их целесообразности и использования в инженерных целях практически не выполняются из-за отсутствия методик расчетного обоснования.

Расчеты нежестких аэродромных покрытий отечественные проектировщики выполняют согласно [4]. Для облегченного типа покрытий предельным состоянием конструкции является относительный прогиб всей конструкции. Следует отметить, что расчет по данному условию совпадает с расчетной методикой для автомобильных дорог, изложенной в [5]. При этом в нормативной литературе отсутствует методика по учету и определению модуля упругости армирующих элементов или конструкции в целом, а производители геосинтетических материалов не предоставляют в полном объеме информацию даже о допускаемых предельных значениях характеристик этих материалов для проектировщиков. Этот факт, в свою очередь, приводит к некорректным и экономически не обоснованным проектным решениям и накладывает
определенные ограничения на применение подобных материалов.

Данные рекомендации подготовлены авторами совместно со специалистами ОАО «Ленаэропроект» в рамках исследовательской работы для разработки методики расчета нежестких покрытий с применением газонной решетки для строительства и ремонта аэродромов малой авиации, а также для пожарных проездов, устраиваемых на территориях промышленных предприятий и на участках жилой застройки.

Испытания газонной решетки при расчетах подъездных путей, нежестких аэродромных покрытий и экопарковок.

Любая конструкция аэродромного покрытия должна работать под действием нагрузки максимально упруго, т.е. остаточные деформации после снятия нагрузки должны быть в пределах допускаемых нормами величин.
Для расчета нежестких аэродромных покрытий в качестве основной физико-механической характеристики используется модуль упругости. В рамках данной работы модули упругости конструкций определялись при помощи статических испытаний штампом марки HMP PDG-K, d=30см (рис. 2,3) в соответствии с требованиями ГОСТ 20276-99 «Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости».

В качестве экспериментальных были выбраны две опытные площадки (аэродром «Гостилицы», производственная база ГК МИАКОМ), на которых были выполнены различные варианты конструкций (табл. 1).
Грунтовое основание на первой опытной площадке представлено суглинками, а на второй – насыпными техногенными грунтами.
По результатам штамповых испытаний построены зависимости осадки штампа от нагрузки для каждой конструкции покрытия (рис. 4,5).
Диапазон нагрузок для определения модуля упругости был принят от 1 до 2,0т.
Штамповые испытания на аэродроме «Гостилицы»  Штамповые испытания на производственной базе ГК «МИАКОМ»
Рис. 2 – Штамповые испытания на аэродроме «Гостилицы» Рис. 3 – Штамповые испытания на производственной базе ГК «МИАКОМ»

По результатам штамповых испытаний были построены графические зависимости осадки штампа от нагрузки для каждой конструкции покрытия (рис. 4,5).
Покрытие из слоя песка и уложенной поверх газонной решетки приводит к снижению деформативности конструкции в 1,5 раза. При этом естественное грунтовое основание в период выпадения обильных осадков и не обеспечит нормальной эксплуатации аэродрома (рис. 4).

Наименование площадки

Номер конструкции

Наименование слоев

Толщина слоя, м

Схема

Аэродром

«Гостилицы»

1

«ГЕО Газон»

0,05

Схема

Песок средней крупности

0,05

Геотекстиль ИП 200

-

Грунтовое основание

-

2

Грунтовое основание

-

-

Производствен ная база ГК МИАКОМ

1

«ГЕО Газон»

0,05

Схема

Песок средней крупности

0,05

Геотекстиль ИП 200

-

Грунтовое основание

-

2

«ГЕО Газон»

0,05

Схема

Щебень

0,20

Геотекстиль ИП 200

-

Грунтовое основание

-

3

«ГЕО Газон»

0,05

t4.jpg

Щебень

0,10

Армостаб- грунт 35/35-35

-

Щебень

0,10

Геотекстиль ИП 200

-

Грунтовое основание

-

4

Грунтовое основание

-

-

5

«ГЕО Газон»

0,05

t5.jpg

Грунтовое основание

-

6

Песок средней крупности

0,05

t6.jpg

Геотекстиль ИП 200

-

Грунтовое основание

-

7

ЖБ плита

0,20

Схема

Грунтовое основание

-


Результаты штамповых испытаний на аэродроме «Гостилицы»
Рис. 4 Результаты штамповых испытаний на аэродроме «Гостилицы»
Результаты штамповых испытаний на базе ГК МИАКОМ
Рис. 5 Результаты штамповых испытаний на базе ГК МИАКОМ

Очевидно, что менее деформируемым является покрытие из железобетонных плит, что подтверждается результатами штамповых испытаний на площадке ПК «МИАКОМ» (рис. 5), но такое покрытие также является наиболее дорогостоящим из всех представленных вариантов.

Анализируя графики 4 и 5, можно сделать следующие выводы:
  • снижение деформативности покрытия с использованием газонной решетки связано с увеличением площади опирания секции на основание;
  • зависимость «нагрузка – осадка» для песчаного слоя и естественного основания практически одинакова, что обусловлено недостаточным уплотнением песчаного слоя, а также небольшой конечной нагрузкой, прикладываемой на штамп. Применение песчаного слоя в качестве покрытия не позволит значительно изменить деформационные характеристики конструкции в целом. Кроме того при езде по песку будет возникать колейность, в то время как укладка газонной решетки позволит распределить колесную нагрузку на нижележащие слои и уменьшить возникновение колейности. Также решетка защищает от повреждения колесами травяного покрытия площадок МС (мест стоянок), РД (рулежных дорожек), а также пожарных проездов, тем самым сохраняя запроектированный ландшафтный дизайн территории;
  • применение в конструкции щебня позволяет существенно уменьшить деформативность покрытий, что подтверждается проведенными испытаниями (рис. 5). Для нагрузок 1,0 - 2,0т применение полиэфирных армирующих геосеток не дает значительного уменьшения значения параметра - упругого прогиба конструкции. В среднем модули упругости повышаются на 6,5%. Геосетка обеспечивает преимущественно снижение не вертикальных, а касательных напряжений, возникающих в слое армированного щебня, т.е. повышает сдвигоустойчивость слоев [7].Принцип работы геосетки следующий: фракции щебня, попадая в ячейки, застревают и создают слой по двум поверхностям геосетки (толщиной около 5-10см), который создает для вышележащих и нижележащих фракций щебня эффект зацепления (рис. 6). Тем самым уменьшаются горизонтальные перемещения фракций щебня и уменьшается осадка конструкции в целом.

 Примеры использования полиэфирной геосетки в качестве прослойки повышающей несущую способность

Рис. 6 – Примеры использования полиэфирной геосетки в качестве прослойки повышающей несущую способность (http://retainingwallexpert.com)

По результатам выполненных штамповых испытаний можно сделать несколько рекомендаций по применению газонной решетки.
Применение грунтового основания без покрытий не позволит нормально эксплуатировать элементы аэродрома. Использование газонной решетки в конструкциях покрытий позволяет распределить нагрузку, передаваемую через колеса, на нижележащие слои и уменьшить вероятность возникновения колейности. Также решетка защищает от повреждения колесами травяного покрытия площадки МС, РД, пожарных проездов и, тем самым, сохраняет запроектированный ландшафтный дизайн территории

Материалы:


Рассказать друзьям: