Numerical simulation of hard airdrome coatings stress-strain state when interacting with weak ground base = Чисельне моделювання напружено-деформованого стану жорстких аеродромних покриттів при взаємодії зі слабкою ґрунтовою основою

Abstract

The technique and its numerical realization of the hard airdrome coatings specified calculations with the consideration of their interaction with heterogeneous multilayer weak soil half-space is proposed. Numerical simulation of the hard airdrome coatings stress-strain state is carried out on the basis of the relations of the elasticity nonlinear theory with the help of the finite element method momentary scheme. The task of calculating the actual concrete coating on a rigid artificial basis of the International Airport "Odesa" runway is solved. A finite-element model for calculating hard surfaces with the use of a momentary finite element scheme and a universal spatial shell finite element has been developed.

Запропоновано методику і її числову реалізацію уточнених розрахунків жорстких аеродромних покриттів з урахуванням їх взаємодії з неоднорідним багатошаровим слабким ґрунтовим півпростором. Чисельне моделювання напружено-деформованого стану жорстких аеродромних покриттів здійснено на основі співвідношень нелінійної теорії пружності за допомогою моментної схеми методу скінченних елементів. Розв'язана задача розрахунку реального бетонного покриття на жорсткій штучній основі злітно-посадкової смуги Міжнародного аеропорту «Одеса». Розроблено скінченно-елементну модель для розрахунку жорстких покриттів з використанням моментної схеми скінченних елементів і універсального просторового оболонкового скінченного елемента. Чисельний розрахунок напружено-деформованого стану жорстких аеродромних покриттів при взаємодії зі слабкою ґрунтовою основою виконаний на дію навантаження від літака В 767 -300. Розрахункова схема покриття побудована так, щоб було включене колісне навантаження від всього шасі повітряного судна з урахуванням того, що основна опора літака розміщувалася б на середній плиті розрахункового фрагмента. Аналіз отриманих чисельних результатів показує, що значення погонного згинального моменту під лівим нижнім колесом основної опори літака В767-300 досягає величини -99,724 кН∙м/м, що відповідає напруженню в нижньому волокні умовної плити 950,88 кН∙м/м2. Розглянута конструкція жорсткого аеродромного покриття задовольняє умовам граничного стану та забезпечена міцність на можливі допустимі напруження. Розрахунок покриттів при колісному впливі крупно фюзеляжних повітряних суден при наявності включень слабких шарів ґрунту необхідно виконувати тільки на основі чисельних досліджень. Максимальне значення прогину при постійному коефіцієнті постелі становить 0,41 мм, а при змінному – 0,75 мм.