МИНИСТЕРСТВО ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПОКРЫТИЙ АЭРОДРОМОВ АВИАЦИИ ВООРУЖЕННЫХ СИЛ ПО Д АННЫМ ИСПЫТАНИЙ

Москва 2006

МИНИСТЕРСТВО ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПОКРЫТИЙ АЭРОДРОМОВ АВИАЦИИ ВООРУЖЕННЫХ СИЛ ПО ДАННЫМ ИСПЫТАНИЙ

Утверждены Начальником 26 ЦНИИ МО РФ 27 июня 2006

Москва 2006

1.1.25* Обязательным является определение приращения объема чаши прогиба - АV при приращении нагрузки - ЛР.

1.1.26.    В тех случаях, когда осадка покрытия на крайних индикаторах больше 0,1 мм определять коэффициент постели по объему чаши прогиба не разрешается.

1.1.27.    При вычислении коэффициента постели по испытаниям края плиты, объем слоев чаши прогиба определяется по формулам:

С=А

V," = 7• [я,,• Кл + лМ 1 • ^а> ^ь. ^+а, А,] Дh+R {a_>A+a_t)-Mi.

О

Где: R - радиус штампа;

а_иь а_ь а„ - радиусы чаши прогиба в направлении параллельном краю покрытия.

1.1.29. При испытании края плиты необходимо, чтобы края испытываемой плиты не имели стыковых соединений. В этом случае штамп устанавливается так, чтобы его край совпадал с краем покрытия.

Примеры вычисления объема чаши прогиба при испытаниях края плиты способом вертикальных кольцевых сечений показан в Приложении А, а способом горизонтальных сечений - в Приложении Б.

10

1.2. Определение основных деформационных характеристик покрытия по измеренным прогибам на расстоянии двух и четырех радиусов от центра штампа.

Величину основных характеристик покрытия, определяемых по отношению прогибов, вычисляют в следующей последовательности:

1.2.1.    Вычисляют среднюю осадку покрытия на расстоянии 2R или 4R от центра штампа, как среднее арифметическое осадки по индикаторам 1-4-4, (рисунок 1.2.2.)

^Ю2Д(4Д) ⁼    “

1.2.2.    Вычисляют отношение

^2Л(4 Л)

1.2.3.    Зная отношение прогибов покрытия по графику рисунка 1.2. L определяют величины приведенного радиуса нагрузки - а и значение коэффициента - А_ц.

1.2.4.    Величину коэффициента постели вычисляют по формуле:

Где: g - интенсивность давления передаваемого штампом на покрытие, равная величине нагрузки деленной на площадь штампа в кг/см², е»_ц - осадка покрытия под центром штампа, см.

1.2.5. Величину упругой характеристики покрытия определяют по формуле

предварительно определив по графику рисунка 1.2.1. коэффициент А_ц и а -приведенный радиус нагрузки.

1.2.6. Толщину покрытия в месте проведения испытания определяют по формуле

Л = 0.34-1-ф

11

Рисунок 1.2.1 - График для определения / и К по данным статических испытаний.

1.2.7.    Способ определения основных характеристик по величине отношения прогибов очень чувствителен к ошибкам в определении абсолютной величины прогибов. Поэтому в ходе эксперимента прогибы под центром штампа и на расстоянии 2R и 4R от него, следует измерять особенно тщательно.

1.2.8.    Среднее арифметическое прогибов W_2f и W_4r необходимо вычислять до

12

0,001 мм без округления. Отношение W_a / W2_r следует вычислять с точностью до 0,001, а W_u / с точностью до 0,01мм.

Схема расположения индикаторов при проведении эксперимента представлена на рисунке 1.2.2. Пример вычисления основных характеристик по данным статических испытаний на примере измерения отношения прогибов покрытия показан в Приложении В.

Условные обозначения:

1    Штамп

2    Индикаторы часового типа

3    Консоли для крепления индикаторов

U Реперная ферма для крепления консолей

Рисунок 1.2.2 - Схема расстановки индикаторов для определения упругой характеристики покрытия.

13

1.3. Определение основных характеристик деформативности монолитных покрытий по измеренным деформапиям.

Определение основных характеристик деформативности покрытия по измеренным деформациям осуществляется с помощью механических кривизномеров, снабженных индикаторами часового типа с ценой деления 0,001 мм с помощью которых измеряются фибровые деформации поверхности сжатой зоны покрытия.

Конструкции кривизномеров могут быть двух типов. Разработанные в 26 ЦНИИ МО РФ, они широко применяются в натурных экспериментах, просты в изготовлении и надежны в работе.

В одной конструкции (рисунок 1.3.1.) устройство, измеряющее прогиб, механический индикатор часового типа с ценой деления 0,001 мм, устанавливается в середине кривизномера. В другой (рисунок 1.3.1.) измеряющий прибор устанавливается в крайней точке кривизномера, а в середине поставлена неподвижная опора.

В первом случае прогиб измеряется непосредственно и его величина - / равна показанию прибора. Во втором случае прогиб измеряется под средней опорой и равен половине показаний измеряющего устройства.

Конструктивные и кинематические схемы кривизномеров приведены на рисунках 1.3.1., 1.3.2.. В экспериментах предпочтение отдается кривизномеру с базой равной 2а, равной диаметру штампа.

Определение основных деформационных характеристик покрытий с помощью кривизномеров производится по следующей методике.

1.3.1.    В процессе штамповых испытаний покрытий кривизномеры устанавливаются под центром штампа как показано на рисунках. В этом случае средняя опора устанавливается в центре просверленного отверстия площади штампа.

1.3.2.    Для исключения возможных ошибок в процессе испытаний лучше пользоваться двумя кривизномерами, устанавливаемых во взаимноперпендикулярных направлениях. При этом центральная опора второго

14

1.3.3.    После установки кривизномеров, они снабжаются индикаторами часового типа с ценой деления 0,001 мм (рисунок 1.3.4.).

1.3.4.    Затем с помощью винта средней опоры устанавливаются нулевые отсчеты на индикаторах. При необходимости движки индикаторов снабжаются удлинителями.

1.3.5.    Во избежание влияния ошибок (неровностей) покрытия на результаты измерений, под опоры кривизномеров и удлинители индикаторов подкладываются металлические пятаки диаметром 1,5-2 см и толщиной 3-5 мм.

1.3.6.    Показания с приборов снимаются: до начала испытаний (нулевой) отсчет, во время нагружения штампа и после снятия нагрузки. Нагрузка на штамп определяется величиной осадки от расчетного усилия.

1.3.7.    По формулам теории упругости для изгиба пластин находят изгибающие моменты М_х и М_у, действующие в сечениях плиты.

Му =-/)■

(d2w+„ d2W' ft2 . (d2W d2W' U1 +"‘ 3x2

1.3.8. Для центральных полей бесконечных плит формулы упрощаются и принимают следующий вид:

Где: W- функция упругой поверхности плиты;

D - цилиндрическая жесткость плиты;

(л_б - коэффициент Пуассона бетона;

Е - модуль упругости бетона; х ну — координаты сечений плиты;

J - момент инерции.

1.3.9. По изгибающим моментам определяются фибровые нормальные напряжения:

Е-h d²W ( _М\

X~w)

18

1

--кривизна поверхности.

А

1.3.10.    Используя формулу и учитывая, что в области непосредственно под штампом с радиусом 0,5 м деформируемая поверхность плиты принимает форму сферы, что подтверждается опытными данными испытаний, можно данной формуле напряжений придать вид:

_ Eh'W

^ff' ⁼ 2/4i-/0

Где: / - полудлина участка, на котором форма упругой поверхности плиты принята в виде части сферы;

со - приращение прогиба плиты на участке 2/.

1.3.11.    Упругую характеристику покрытия определяют по формуле

19

РАЗРАБОТАНЫ Федеральным Государственным Унитарным предприятием «26 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации».

Авторский коллектив: кандидаты технических наук Елисин В. А., Пузатое С. А., кандидат физико-математических наук Буянов С. А., инженеры Новосельцев ОЛ., Юшков Ф. В.

ВНЕСЕНЫ Военно-научным комитетом службы расквартирования и обустройства Министерства обороны Российской Федерации.

ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ.

Настоящий документ не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения МО РФ.

2

^ >

a

Где: a - приведенный радиус нагрузки, определяемый по графику рисунка 1-3.5., D = /(«);

R - радиус штампа.

Рисунок 1.3.5. - Определение а по данным испытаний (а ~ R).

20

СОДЕРЖАНИЕ

1. Методика штамповых испытаний жестких аэродромных покрытий....    4

1.1.    Определение основных физико-механических характеристик

покрытия по измеренному объему чаши прогиба.............................. 4

1.2.    Определение основных деформационных характеристик покрытия по

измеренным прогибам на расстоянии двух и четырех радиусов от центра штампа.................................................................................... 11

1.3.    Определение основных деформационных характеристик по

измеренным деформациям жестких аэродромных покрытий................ 14

1.4.    Определение несущей способности сборных железобетонных, предварительно-напряженных плит ПАГ-14, 18 на различных типах

оснований................................................................................ 22

ПРИЛОЖЕНИЕ А Пример подсчета объема чаши прогиба способом 33 вертикальных сечений

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Пример определения основных характеристик Ks, L, и 34

h по данным чаши прогиба, полученной в эксперименте при Р = 35 т и d шт - 500 мм.

ПРИЛОЖЕНИЕ В Определение 1 и К по данным статических 35 испытаний

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Пример определения характеристик деформативности 36

3

1. Методика штамповых испытаний жестких аэродромных покрытий.

1.1.    Определение основных физико-механических характеристик

покрытия по объему чаши прогиба покрытия.

Штамповые испытания покрытий проводятся с целью определения их основных физико-механических и деформационных характеристик, определяющих несущую способность на период их эксплуатации различными типами самолетов (ВС), а также невозможностью проведения адекватных испытаний воздушным судном.

Основными характеристиками несущей способности жестких покрытий являются: чаша прогиба, упругая характеристика, фактическая толщина плиты, модуль упругости, а также прочностные характеристики основания грунта, определяемые величиной коэффициента постели.

Испытания проводятся по следующей методике.

1.1.1.    Диаметр штампа чаще всего принимается равным 500 мм из условия эквивалентности отпечатка пневматика от одноколесной нормативной нагрузки 17,0 т с давлением 10 кг/см².

1.1.2.    Вместо штампа могут быть использованы различные по диаметру жесткие пластины толщиной не менее 20 мм.

1.1.3.    В качестве упорного моста может быть использованы разработанные в 26 ЦНИИ МО РФ ИУ-17, ИУ-70 и ИУ-200, загружаемые плитами типа ПАТ или специальными грузами.

Упорный мост служит для передачи нагрузки через гидравлический домкрат на покрытие.

1.1.4.    Вместо установок, в качестве упорного моста, могут быть использованы специально изготовленные металлические козла, на которые укладываются плиты типа ПАТ или ПДГ.

1.1.5.    Нагрузка на покрытие создается с помощью гидравлического домкрата грузоподъемностью 25 или 50 тс.

1.1.6.    Во избежание влияния неровностей поверхности покрытия на результаты измерений, штамп устанавливается на пескоцементный раствор или

4

прокладку из жесткой резины толщиной не более 10-15 см.

1.1.7.    Величина прикладываемой нагрузки на штамп контролируется образцовым манометром, установленному либо на гидравлическом домкрате, либо на насосной станции.

1.1.8.    Давление в домкрате создается либо вручную, либо насосной станцией типа НСП-4.

1.1.9.    Нагрузка на штамп создается ступенями через 2,5 тс и доводится до расчетной величины.

1.1.10.    На каждой ступени нагрузка выдерживается до тех пор, пока изменение отсчета по индикатору установленному в центре штампа в течение 5 минут будет не более 0,01 мм.

1.1.11.    После каждой ступени нагружения должна быть разгрузка для определения восстанавливающихся и остаточных деформаций (осадок) в испытуемой плите. В случае падения давления в домкрате, оно восстанавливается подкачкой.

1.1.12.    В каждой точке испытания проводятся с 3-х кратной повторностью с учетом по времени стабилизировавшихся осадок.

1.1.13.    Все обнаруженные дефекты на покрытии помечаются краской и заносятся в журнал испытаний с соответствующими пояснениями.

1.1.14.    Для определения чаши прогиба покрытия применяются индикаторы часового типа с ценой деления 0,01 мм.

1Л.15. Установка индикаторов для измерения объема чаши прогиба плиты производится во взаимно перпендикулярных направлениях по схеме, представленной на рисунке 1.1.1.

1.1.16.    Крепление индикаторов на плите осуществляется с помощью реперной фермы, консолей и струбцин (рисунок 1Л .1.).

1.1.17.    Расстояние между индикаторами рекомендуется принимать равным диаметру штампа.

1.1.18.    Опоры фермы должны устанавливаться за пределами размеров чаши прогиба.

1.1.19.    При определении величины коэффициента постели по чаше прогиба, наиболее удаленные от центра штампа индикаторы желательно располагать так.

5

чтобы величина осадки, измеряемая ими при самой большой нагрузке, не превышала 0,01 мм.

Условные обозначения:

1.    Штамп металлический.

2.    Механический индикатор часового типа (ц. д. 0,01 мм).

3.    Реперная ферма.

4.    Консоль.

5.    Узел крепления (струбцина) индикаторов.

6.    Узел креп л ни я консоли.

Рисунок 1.1.1. Схема расположения штампа и приборов на плите для - определения объема чаши прогибов.

1.1.20. Ферма и консоли должны быть выкрашены в белый цвет и защищены

6

от нагрева их прямым солнечным излучением. На рисунках 1.1.З., 1.1.4., 1.1.5. показаны: общий вид испытаний покрытий, оборудование для проведения статических испытаний и схема расположения штампа и приборов для определения чаши прогиба,

1.1.21.    При разнице в прогибах точек покрытия, расположенных на одной прямой в разные стороны от центра штампа, превышающей 0,1 мм, результаты испытаний могут быть использованы только для способа определения коэффициента постели основания по отношению прогибов W₄ Л¥г_г или W₄ / W4_r. Определение по объему чаши прогиба, в этом случае может дать значительные отклонения от истинного значения.

1.1.22.    Для определения объема чаши прогиба для каждой ступени нагружения строят кривую осадки покрытия. На ней через каждые 0,1 мм проводят прямые параллельные положению покрытия при нулевой нагрузке и измеряют радиусы чаши прогиба по направлению осей X и У, как показано на рисунке 1.2.

1.1.23.Объем чаши прогиба определяют по формуле

^V = Z^V,+V„,.

Здесь: АА_и+1 < ДА;

<*_ь    -    радиусы    чаши прогиба в направлении параллельном краю

покрытия.

1.1.24. При вычислениях приращения объема чаши прогиба, в тех случаях, когда величина осадки покрытия на крайних индикаторах отличается от нуля, но менее 0,1 мм, условный радиус чаши прогиба на поверхности покрытия принимают равным расстоянию от центра штампа до крайнего индикатора.

В этом случае при определении величины коэффициента постели не разрешается экстраполировать кривую прогиба и определять коэффициент постели по полной нагрузке на штамп.

7

Рисунок 1Л Л. Общий вид испытаний покрытия штампами

Условные обозначения:

] - Насосная станция с электроприводом (НСП).

2    - Гидравлический домкрат с образцовым манометром.

3    - Реперная ферма для крепления к ней консолей

4    - Консоль для крепления струбцин с индикаторами

часового типа

Рисунок 1.1.5. Оборудование для проведения статических испытаний - покрытия штампом

9