Nghiên cứu góp phần hoàn thiện phương pháp thiết kế mặt đường mềm sân bay ở Việt Nam

Do đó, việc nghiên cứu phương pháp thiết kế mặt đường mềm sân bay nhằm góp phần hoàn thiện, bổ sung tiêu chuẩn thiết kế TCVN 10907:2015 áp dụng trong giai đoạn trước mắt và đề xuất thêm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

NGUY ỄN ĐÌNH CHUNG

NGHIÊN C ỨU GÓP PHẦN HOÀN THIỆN PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẶT ĐƯỜNG MỀM SÂN BAY

Ở VIỆT NAM

L ỜI CẢM ƠN

Khang và GS TS Vũ Đình Phụng Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy hướng dẫn

đã chỉ dẫn tận tình, góp ý và định hướng khoa học có giá trị cho nội dung nghiên

cứu để giúp tôi thực hiện luận án này

Tôi xin cảm ơn quý thầy, cô trong Bộ môn Đường Bộ, Bộ môn Đường ô tô

và sân bay - Trường Đại học Giao thông vận tải đã động viên, nhiệt tình giúp đỡ tôi

trong quá trình làm luận án

Tôi xin trân trọng cảm ơn Phòng Đào tạo sau đại học - Trường Đại học Giao

thông vận tải đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập tại Trường

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, lãnh đạo Khoa Công trình - Trường Đại học giao thông vận tải đã tạo điều kiện để tôi được học tập và nghiên

cứu

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Lãnh đạo Công ty TNHH MTV Thiết kế và

Tư vấn xây dựng công trình hàng không ADCC / Quân chủng Phòng không -

Không quân, Cục Hàng không Việt Nam, Tổng Công ty cảng hàng không Việt Nam

đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, khảo sát, nghiên cứu tại các

giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu

Hà N ội, ngày 15 tháng 4 năm 2018

Tác gi ả

L ỜI CAM ĐOAN

nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, chưa được ai công bố

trong bất kỳ công trình nào khác và không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện

trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định

Tác giả luận án

Nguy ễn Đình Chung

M ỤC LỤC

Lời cảm ơn i

Lời cam đoan ii

Mục lục iii

Danh mục các bảng viii

Danh mục các hình vẽ, đồ thị ix

Danh mục các chữ viết tắt, các kí hiệu xii

Mở đầu 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẶT ĐƯỜNG MỀM SÂN BAY 5

1.1 Tổng quan mặt đường mềm sân bay 5

1.1.1 Tổng quan về mặt đường sân bay 5

1.1.2 Cấu tạo chung mặt đường mềm sân bay 5

1.1.3 Các yêu cầu đối với mặt đường mềm sân bay 6

1.1.4 Quy định về sức chịu tải kết cấu mặt đường 7

1.1.5 Điều kiện khai thác tại các Cảng hàng không ở nước ta 8

1.2 Cơ sở lý thuyết tính toán 12

1.2.1 Hiện tượng phá hoại kết cấu mặt đường mềm 12

1.2.2 Tải trọng tàu bay tác động lên từng khu vực đường cất hạ cánh, đường lăn, sân đỗ 13

1.3 Các phương pháp thiết kế 15

1.3.1 Phương pháp lý thuyết 15

1.3.1.1 Phương pháp thiết kế theo độ võng đàn hồi giới hạn cho phép 15

1.3.1.2 Phương pháp thiết kế theo tiêu chuẩn CHИП 2.05.08.85 16

1.3.1.3 Các phương pháp số 17

1.3.2 Các phương pháp thực nghiệm 17

1.3.2.1 Phương pháp thiết kế của Công binh Mỹ (Phương pháp CBR) 17

1.3.2.2 Phương pháp thiết kế của ICAO 18

1.3.2.3 Phương pháp thiết kế của Pháp 19

1.3.2.4 Phương pháp thiết kế của Anh 20

1.3.2.5 Phương pháp thiết kế của hãng sản xuất máy bay Boeing, Airbus 21

1.3.3 Phương pháp nửa lý thuyết, nửa thực nghiệm 22

1.3.3.1 Phương pháp thiết kế theo tiêu chuẩn AC 150/5320-6 22

1.3.3.2 Phương pháp thiết kế của Viện bêtông Asphalt Mỹ 23

1.3.4 Đánh giá ưu nhược điểm các phương pháp và khả năng áp dụng vào Việt Nam 24

1.4 Phương pháp thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 10907:2015 25

1.4.1 Tính toán theo tiêu chuẩn độ võng tương đối giới hạn 25

1.4.2 Tính toán theo tiêu chuẩn cường độ chịu kéo uốn của các lớp BTN 28

1.4.3 Đánh giá những tồn tại của tiêu chuẩn thiết kế TCVN 10907:2015 31

1.4.3.1 Tải trọng thiết kế 31

1.4.3.2 Chiều sâu tác dụng của tải trọng tàu bay 32

1.4.3.3 Tính toán độ võng tương đối do tải trọng tàu bay gây ra d 32

1.4.3.4 Tính toán độ võng tương đối giới hạn u 32

1.4.3.5 Quy trình thi công, nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa sân bay 33

1.5 Các nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam 33

1.5.1 Nghiên cứu về phương pháp thiết kế 33

1.5.2 Nghiên cứu của FAA về ảnh hưởng của tần suất, áp suất bánh hơi và nhiệt độ cao đến sự hình thành vệt lún mặt đường BTN sân bay 35

1.6 Kết luận Chương 1 38

1.6.1 Kết luận Chương 1 38

1.6.2 Nội dung nghiên cứu 39

Chương 2 ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG TRONG KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG MỀM SÂN BAY 40

2.1 Mô hình tính ứng suất, biến dạng hệ nhiều lớp trong kết cấu mặt đường mềm sân bay 40

2.2.1 Mô hình tính toán 40

2.2.2 Các giả thiết cơ bản 40

2.2.3 Mô hình hóa tính nhớt đàn hồi của lớp vật liệu bê tông nhựa 40

2.2.4 Mô hình tác dụng của tải trọng động 42

2.2 Ứng dụng phần mềm Abaqus tính ứng suất, biến dạng trong các lớp kết cấu mặt đường mềm sân bay 43

2.2.1 Tổng quan về phần mềm Abaqus 43

2.2.1.1 Giới thiệu chung 43

2.2.1.2 Cơ sở lý thuyết tính toán 43

2.2.1.3 Phương trình cơ sở xác định ma trận độ cứng Jacobian 47

2.2.1.4 Phân tích mô hình chịu tác dụng của tải trọng động 50

2.2.2 Các loại phần tử sử dụng trong tính toán 50

2.2.3 Đơn vị sử dụng thống nhất trong Abaqus 51

2.2.4 Ứng dụng phần mềm Abaqus tính ứng suất, độ võng mặt đường 52

2.2.4.1 Tính ứng suất, độ võng hệ kết cấu 1 lớp 52

2.2.4.2 Tính ứng suất, độ võng hệ kết cấu 2 lớp 55

2.2.5.3 Tính ứng suất, độ võng hệ kết cấu nhiều lớp chịu tác dụng của tải trọng tĩnh 56

2.2.5.4 Tính ứng suất, độ võng mặt đường dưới tác dụng của tải trọng động 58

2.2.5.5 Tính ứng suất, độ võng mặt đường khi xét lớp BTN là vật liệu nhớt đàn hồi 60

2.3 Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến ứng suất, biến dạng trong kết cấu mặt đường mềm sân sân bay 62

2.3.1 Lựa chọn mô hình bài toán 62

2.3.2 So sánh các mô hình tính toán 62

2.3.3 Ảnh hưởng của áp suất bánh hơi đến độ võng mặt đường 63

2.3.4 Ảnh hưởng số lượng bánh trong một càng đến độ võng mặt đường 65

2.3.5 Ảnh hưởng của cường độ nền đất (CBR hoặc mô đun đàn hồi) đến độ võng mặt đường 66

2.3.6 Ảnh hưởng mô đun đàn hồi của lớp BTN đến độ võng mặt đường 68

2.3.7 Ảnh hưởng của cường độ nền đất đến ứng suất kéo dưới đáy lớp BTN 69

2.4 Kết luận Chương 2 70

Chương 3 KIẾN NGHỊ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẶT ĐƯỜNG MỀM SÂN

BAY Ở VIỆT NAM 73

3.1 Phương pháp thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 10907:2015 73

3.1.1 Xác định chiều sâu nền đất bị nén dưới tác dụng của tải trọng tàu bay 73

3.1.2 Tính độ võng tương đối tính toán khi tải trọng ngoài toán đồ 73

3.1.3 Tính độ võng tương đối giới hạn khi tải trọng ngoài toán đồ 79

3.1.4 Xây dựng phần mềm tính toán theo tiêu chuẩn TCVN 10907:2015 81

3.2 Phương pháp thiết kế theo tiêu chuẩn AC 150/5320-6F 83

3.2.1 Phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn và phạm vi nghiên cứu 83

3.2.2 Mô hình tính toán 83

3.2.3 Hệ số phá hủy tích lũy CDF (Cumulative Damage Factor) 85

3.2.4 Phần mềm thiết kế FAARFIELD 87

3.2.4.1 Tổng quan về phầm mềm FAARFIELD 87

3.2.4.2 Sơ đồ thuật toán giải của chương trình 89

3.2.4.3 Các bước thiết kế kết cấu mặt đường theo FAARFIELD 89

3.2.4.4 Thông số tàu bay thiết kế 90

3.2.4.5 Tỷ lệ đi qua so với mức độ cho phép (P/C - Pass to Coverage Ratio) 90

3.2.4.6 Thông số vật liệu trong FAARFIELD 91

3.2.4.7 Chiều dày tối thiểu của các lớp kết cấu 92

3.2.5 Thiết kế kết cấu mặt đường 94

3.2.5.1 Lớp mặt đường BTN 94

3.2.5.2 Lớp móng trên 94

3.2.5.2 Lớp móng dưới 95

3.2.5.3 Nền đường 95

3.2.6 Những vấn đề đặt ra khi áp dụng tại Việt Nam 96

3.3 Ứng dụng phần mềm Abaqus thiết kế kết cấu mặt đường mềm sân bay 97

3.3.1 Mô hình tính toán 97

3.3.2 Các giả thiết cơ bản 99

3.3.3 Các modul sử dụng trong tính toán 99

3.3.4 Các bước thiết kế kết cấu mặt đường theo phần mềm Abaqus 100

3.4 Kết luận Chương 3 101

Chương 4 ÁP DỤNG THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ TUỔI THỌ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG MỘT SỐ CẢNG HÀNG KHÔNG 104

4.1 Một số ứng dụng kết quả nghiên cứu của luận án vào thực tế 104

4.1.1 Ứng dụng kết quả nghiên cứu sửa chữa đường cất hạ cánh 1A - Cảng hàng không quốc tế (HKQT) Nội Bài 104

4.1.2 Thiết kế kết cấu đường cất hạ cánh mới - Cảng HKQT Cát Bi 106

4.1.2.1 Giới thiệu về quy hoạch Cảng HKQT Cát Bi 106

4.1.2.2 Dự báo nhu cầu vận chuyển và các loại tàu bay khai thác 107

4.1.2.3 Số liệu địa chất khu vực xây dựng 108

4.1.2.4 Tính toán chiều dày các lớp kết cấu mặt đường 109

4.2 Áp dụng thiết kế kết cấu khu bay giai đoạn 1 - Cảng HKQT Long Thành 114

4.2.1 Giới thiệu về quy hoạch Cảng HKQT Long Thành 114

4.2.2 Dự báo nhu cầu vận chuyển và các loại tàu bay khai thác 116

4.2.3 Số liệu địa chất khu vực xây dựng 118

4.2.4 Tính toán chiều dày các lớp kết cấu mặt đường 118

4.3 Đánh giá tuổi thọ mặt đường tại một số Cảng hàng không đang khai thác 121

4.3.1 Cơ sở tính toán tuổi thọ mặt đường 121

4.3.2 Tính toán tuổi thọ kết cấu đường cất hạ cánh - Cảng HK Vinh 122

4.3.3 Tính toán tuổi thọ kết cấu đường cất hạ cánh - Cảng HKQT Phú Quốc 123

4.4 Kết luận Chương 4 126

Kết luận và kiến nghị 127

Danh mục các công trình khoa học đã công bố

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

DANH M ỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Quy định cấp chịu lực của nền đất 8

Bảng 1.2 Kết cấu hiện trạng một số Cảng hàng không 8

Bảng 1.3 Nhiệt độ mặt đường tại một số sân bay 10

Bảng 1.4 Hệ số quy đổi tương đương vật liệu gia cố 20

Bảng 1.5 So sánh tải trọng tàu bay khai thác với tải trọng trong tiêu chuẩn 31

Bảng 2.1 Các thông số vật liệu nhớt đàn hồi 39

Bảng 2.2 Hệ đơn vị sử dụng trong Abaqus 48

Bảng 2.3 So sánh kết quả tính toán độ võng 51

Bảng 2.4 So sánh kết quả tính toán giữa các phương pháp 53

Bảng 2.5 So sánh độ võng và ứng suất cắt (vật liệu đàn hồi tuyến tính) 58

Bảng 2.6 So sánh độ võng và ứng suất cắt (BTN là vật liệu nhớt đàn hồi) 58

Bảng 2.7 So sánh kết quả tính độ võng mặt đường 60

Bảng 2.8 Các điều kiện thí nghiệm 68

Bảng 3.1 So sánh kết quả tính toán độ võng tương đối 77

Bảng 3.2 So sánh kết quả tính toán độ võng tương đối ngoài toán đồ 79

Bảng 3.3 Xác định tuổi thọ của kết cấu dựa trên giá trị CDF 85

Bảng 3.4 Giá trị modun và hệ số Poisson của vật liệu 92

Bảng 3.5 Chiều dày tối thiểu của các lớp kết cấu 93

Bảng 4.1 Tổng hợp dự báo lượng hành khách từng giai đoạn 108

Bảng 4.2 Tổng hợp dự báo các loại tàu bay và tần suất khai thác (Cát Bi) 108

Bảng 4.3 Tổng hợp kết quả tính toán chiều dày các lớp kết cấu (Cát Bi) 113

Bảng 4.4 Tổng hợp dự báo các loại tàu bay và tần suất khai thác (Long Thành) 117 Bảng 4.5 Tổng hợp kết quả tính toán chiều dày các lớp kết cấu (Long Thành) 121

Bảng 4.6 Tần suất tàu bay khai thác tại Cảng HKQT Phú Quốc 120

DANH M ỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Cấu tạo mặt đường mềm sân bay 5

Hình 1.2a Mối quan hệ giữa sức chịu tải của nền đất với ACN yêu cầu của tàu bay Boeing 7

Hình 1.2b Mối quan hệ giữa sức chịu tải của nền đất với ACN yêu cầu của tàu bay Airbus 8

Hình 1.3 Một số loại hư hỏng của mặt đường mềm sân bay 12

Hình 1.4 Cơ chế phá hoại mặt đường 13

Hình 1.5 Sơ đồ các nhóm khu vực mặt đường 13

Hình 1.6 Sơ đồ các nhóm khu vực mặt đường 14

Hình 1.7a Sơ đồ khu bay gồm đường CHC và đường lăn song song 14

Hình 1.7b Sơ đồ khu bay chỉ có đường CHC và sân đỗ tàu bay 15

Hình 1.8 Toán đồ xác định chiều dày kết cấu theo phương pháp CBR 21

Hình 1.9 Toán đồ xác định chiều dày kết cấu theo phương pháp LCN 22

Hình 1.11 Toán đồ xác định độ võng giới hạn tương đối u (m) 27

Hình 1.12 Xác định ứng suất kéo uốn đơn vị đáy lớp bê tông nhựa 30

Hình 1.13 Toán đồ xác định k 31

Hình 1.14 Kết quả thí nghiệm tại nhiệt độ 700 F (210C) và 1400F (600C) với áp suất bánh hơi 250 psi (1,72 MPa) 36

Hình 1.15 Kết quả thí nghiệm tại nhiệt độ 700 F (210C) với áp suất bánh hơi 100 psi (0,69 MPa) và 250 psi (1,72 MPa) 36

Hình 1.16 Kết quả thí nghiệm với áp suất bánh hơi 250 psi (1,72 MPa) tại nhiệt độ 1400F (600C) 37

Hình 2.1 Mô hình tính ứng suất, biến dạng 40

Hình 2.2 Mô hình tổng quát vật liệu nhớt đàn hồi 41

Hình 2.3 Hàm tải trọng theo thời gian 42

Hình 2.4 Giao diện phần mềm Abaqus 43

Hình 2.5 Đánh số nút của phần tử ô vuông và lập phương 50

Hình 2.6 Đánh số nút phần tử tam giác, tứ diện, nêm 51

Hình 2.7 Kí hiệu hệ trục tọa độ và các thành phần ứng suất 51

Hình 2.8 Mô hình bài toán hệ kết cấu 1 lớp 52

Hình 2.9 Tải trọng và điều kiện biên 52

Hình 2.10 Chia lưới phần tử 52

Hình 2.11 Độ võng U, (mm) 53

Hình 2.12 Ứng suất S22 (MPa) 53

Hình 2.13 Ứng suất tiếp S12 (MPa) 53

Hình 2.14 Biểu đồ so sánh ứng suất 54

Hình 2.15 Mô hình bài toán hệ kết cấu 2 lớp 55

Hình 2.16 Tải trọng và điều kiện biên 55

Hình 2.17 Chia lưới phần tử 55

Hình 2.18 Độ võng U, (mm) 56

Hình 2.19 Ứng suất S33, (MPa) 56

Hình 2.20 Mô hình bài toán hệ kết cấu nhiều lớp 57

Hình 2.21 Độ võng U, (mm) 57

Hình 2.22 Ứng suất cắt S12, (MPa) 57

Hình 2.23 Ứng suất S11 trong lớp BTN, (MPa) 58

Hình 2.24 Ứng suất S11 trong lớp ĐGCXM, (MPa) 58

Hình 2.25 Độ võng trên mặt các lớp kết cấu 58

Hình 2.26 Các chu kỳ tác dụng của tải trọng (vận tốc tàu bay 5m/s) 58

Hình 2.27 Độ võng U (mm) 59

Hình 2.28 Ứng suất cắt S12 (MPa) 59

Hình 2.29 Các chu kỳ độ võng mặt đường 59

Hình 2.30 Các chu kỳ ứng suất cắt S12 59

Hình 2.31 Độ võng U, (mm) 60

Hình 2.32 Ứng suất cắt S12 trong lớp BTN, (MPa) 60

Hình 2.33 Chu kỳ độ võng mặt đường U, (mm) 60

Hình 2.35 Chu kỳ ứng suất cắt S12 (MPa) 61

Hình 2.36 Tải trọng và điều kiện biên 62

Hình 2.37 Chia lưới phần tử 62

Hình 2.38 Chậu võng mặt đường dưới tác dụng của 1 bánh tàu bay 63

Hình 2.39 Độ võng mặt đường khi áp suất bánh tàu bay thay đổi 64

Hình 2.40 Biểu đồ quan hệ giữa áp suất bành tàu bay và độ võng 64

Hình 2.41 Độ võng mặt đường với hệ càng bánh tàu bay có 1, 2, 4 và 6 bánh 65

Hình 2.42 Biểu đồ quan hệ số lượng bánh trong càng và độ võng 66

Hình 2.43 Độ võng mặt đường (mm) với các trường hợp En ềnthay đổi 67

Hình 2.44 Quan hệ giữa cường độ nền đất đến độ võng mặt đường 67

Hình 2.45 Độ võng mặt đường (mm) với các trường hợp Ebtnthay đổi 68

Hình 4.46 Quan hệ giữa cường độ lớp BTN đến độ võng mặt đường 69

Hình 2.47 Ứng suất kéo đáy lớp BTN (MPa) với các trường hợp En ềnthay đổi 70

Hình 2.48 Quan hệ giữa cường độ nền đất đến ứng suất kéo đáy lớp BTN 70

Hình 3.1 Chiều sâu tác dụng xuống nền đất của các loại máy Boeing 73

Hình 3.2 Chiều sâu tác dụng xuống nền đất của các loại máy Airbus 74

Hình 3.3 Độ võng mặt đường (mm) tính với tải trọng tàu bay A320, A321, A330, A340, A350, B747, B757, B767, B777, B787 77

Hình 3.4 Độ võng mặt đường (mm) tính với tải trọng tàu bay A321, A350, B747, B787 79

Hình 3.5a Giao diện chương trình thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 10907:2015 82

Hình 3.5b Giao diện chương trình thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 10907:2015 82

Hình 3.6 Mô hình tính toán kế cấu theo AC 150/5320-6F 83

Hình 3.7 Mô hình tính toán hệ số CDF theo quy luật Miner 86

Hình 3.8 Tổng quan phần mềm FAARFIELD 87

Hình 3.9 Giao diện phần mềm FAARFIELD 88

Hình 3.10 Kết quả tính toán của phần mềm FAARFIELD 88

Hình 3.11 Ảnh hưởng các bánh trong càng (không chồng lặp) 91

Hình 3.12 Ảnh hưởng các bánh trong càng (có chồng lặp) 91

Hình 3.13 Mô hình đối xứng trục 98

Hình 3.14 Mô hình không gian 3D 98

Hình 4.1 Kết cấu nâng cấp đường CHC 1A 104

Hình 4.2 Mặt bằng Cảng hàng không quốc tế Nội Bài 104

Hình 4.3 Lún vệt bánh tàu bay tại đường lăn S7 105

Hình 4.4 Khu vực thi công thử nghiệm trên đường lăn S7 105

Hình 4.5 Mặt bằng quy hoạch tổng thể Cảng HKQT Cát Bi 107

Hình 4.6 Quy mô đầu tư khu bay giai đoạn 1 - Cảng HKQT Cát Bi 110

Hình 4.7 Kết cấu đường cất hạ cánh tính theo FAARFIELD (Cát Bi) 111

Hình 4.8 Hệ số phá hủy tích lũy CDF (Cát Bi) 111

Hình 4.9 Kết cấu đường CHC tính theo Abaqus (Cát Bi) 112

Hình 4.10 Mặt bằng khu bay giai đoạn 1 - Cảng HKQT Cát Bi, khai thác 5/2016 114

Hình 4.11 Mặt bằng quy hoạch Cảng HKQT Long Thành 114

Hình 4.12 Mặt bằng đầu tư giai đoạn 1 Cảng HKQT Long Thành 116

Hình 4.13 Kết quả dự báo lượng vận chuyển hành khách 116

Hình 4.14 Kết cấu đường cất hạ cánh tính theo FAARFIELD (Long Thành) 119

Hình 4.15 Hệ số phá hủy tích lũy CDF (Long Thành) 119

Hình 4.16 Kết cấu đường cất hạ cánh tính theo Abaqus (Long Thành) 120

Hình 4.17 Mặt bằng hiện trạng Cảng HK Vinh 122

Hình 4.18 Tuổi thọ kết cấu đường cất hạ cánh (Vinh) 123

Hình 4.19 Mặt bằng quy hoạch Cảng HKQT Phú Quốc 125

Hình 4.20 Tuổi thọ kết cấu đường cất hạ cánh (Phú Quốc) 125

KÝ HIỆU CƠ BẢN SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN

a1 Bán kính tác dụng của tải trọng

ACN Chỉ số phân cấp tàu bay (Aircraft Classification Number)

BTNP Bê tông nhựa Polymer

CBR Chỉ số sức chịu tải của nền đất (California Bearing Ratio)

CDF Hệ số phá hủy tích lũy (Cumulative Damage Factor)

D(t) Đồng từ biến của vật liệu nhớt đàn hồi

E1, E2 , … En Mô đun đàn hồi của các lớp vật liệu

E(t) Mô đun đàn hồi theo thời gian

W

ICAO Tổ chức Hàng không dân dụng thế giới (International Civil

Aviation Organization)

khu vực kết cấu (hệ số vượt tải)

KMN Ma trận độ cứng Jacobian

LCN Chỉ số phân cấp tải trọng (Load Classification Number)

n Véc tơ chỉ phương

Pcc max Tải trọng cất cánh lớn nhất của tàu bay tính toán

PV Giá trị ước tính của RDEC

P-401 Bê tông nhựa lớp mặt

P-403 Bê tông nhựa lớp móng trên

P-304 Cấp phối đá gia cố xi măng

P-306 Bê tông nghèo

RDEC Tỉ số thay đổi năng lượng tổn thất

(Ratio of Dissipated Energy Chance)

S11, S22, S33 Ứng suất theo phương x, y, z

S12, S13, S23 Ứng suất tiếp

SI Hệ đơn vị đo lường quốc tế

US Unit Hệ đơn vị đo lường Mỹ

t1, t2, … tn Chiều dày của các lớp kết cấu

U11, U22, U33 Chuyển vị theo phương x, y, z

VG Tham số thành phần hạt

w (u) Độ võng mặt đường (chuyển vị theo phương z)

i

M Ở ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Theo đồ án quy hoạch hệ thống cảng hàng không, sân bay toàn quốc, nước ta

có 124 cảng hàng không, sân bay [2] (gồm cả dân dụng và quân sự), trong đó có 52

đầu tư nâng cấp, cải tạo trong thời gian tới Hiện nay, nước ta mới chỉ có 22 Cảng

hàng không đang được khai thác với 8 Cảng hàng không quốc tế, 14 Cảng hàng

không nội địa [25] Kết cấu mặt đường tại các Cảng hàng không đang khai thác thì

và bê tông xi măng chiếm 14%, kết cấu mặt đường bê tông xi măng chiếm 36%

thi công nhanh, giá thành rẻ và thuận lợi cho công tác duy tu bảo dưỡng, sửa chữa

và nâng cấp (nhu cầu xây dựng kết cấu mặt đường bê tông nhựa chiếm tới trên

nghiên cứu lựa chọn phương pháp thiết kế mặt đường mềm sân bay phù hợp với điều kiện khai thác thực tế tại các cảng hàng không, sân bay ở nước ta là rất cần

thiết nhưng hiện chưa có sự đầu tư nghiên cứu tương xứng, tiêu chuẩn TCVN

không gắn với thực tế khai thác tại các cảng hàng không, sân bay trong cả nước

các dòng tàu bay khai thác hiện nay chủ yếu của hãng Boeing và Airbus Do đó, kết

đáp ứng được yêu cầu khai thác các loại tàu bay được các Hãng hàng không trên thế

giới sử dụng Tuy nhiên, việc áp dụng phương pháp thiết kế kết cấu mặt đường

bay sau khi xây dựng hoặc nâng cấp bằng kết cấu mặt đường bê tông nhựa, bê tông

hưởng đến an toàn bay Các nguyên nhân gây hư hỏng là phương pháp thiết kế, tác dụng tải trọng tàu bay, điều kiện khai thác, chất lượng vật liệu xây dựng, chất lượng

thi công,

B777-200/300 có tải trọng 352 tấn, áp suất bánh hơi 1,55MPa [39], tàu bay

B787-8/9, A350-900 có tải trọng khai thác 275 tấn, tải trọng một bánh xuống mặt đường

lên tới 40 tấn, áp suất bánh hơi 1,69MPa [33]) Vì vậy, tần suất khai thác và tải

toán từ 10% đến 50%

Điều kiện khai thác về mùa hè nhiệt độ của mặt đường bê tông nhựa có thể

lớn hơn 60o

C, làm giảm cường độ của bê tông nhựa, dưới tác dụng của tải trọng lớn,

trùng phục gây lên hiện tượng lún, hằn vệt bánh

Do đó, việc nghiên cứu phương pháp thiết kế mặt đường mềm sân bay nhằm

góp phần hoàn thiện, bổ sung tiêu chuẩn thiết kế TCVN 10907:2015 áp dụng trong giai đoạn trước mắt và đề xuất thêm phương pháp thiết kế mới đảm bảo khai thác

các dòng tàu bay thương mại có tần suất, tải trọng lớn đang được các Hãng hàng

không khai thác tại các cảng hàng không, sân bay trong cả nước là vấn đề có ý

nghĩa khoa học, có tính thời sự và cấp thiết hiện nay

2 M ục đích nghiên cứu

Nghiên cứu góp phần hoàn thiện phương pháp thiết kế mặt đường mềm sân

Đề tài tập trung nghiên cứu các vấn đề sau:

- Nghiên cứu các phương pháp thiết kế mặt đường mềm sân bay trên thế giới

và Việt Nam, phân tích rõ các ưu, nhược điểm của từng phương pháp;

- Khảo sát hiện trạng kết cấu mặt đường mềm, điều kiện khai thác tại các

những vấn đề còn tồn tại trong quá trình thiết kế;

- Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Abaqus tính ứng suất, biến dạng hệ kết

ứng suất, biến dạng trong kết cấu mặt đường

- Trong giai đoạn trước mắt, để phù hợp với điều kiện thực tế ở nước ta,

nghiên cứu đề xuất bổ sung tiêu chuẩn thiết kế TCVN 10907:2015, xây dựng thuật

toán và viết phần mềm tính toán kết cấu mặt đường Lâu dài, theo quy định của Tổ

AC 150/5320-6F của FAA (Ferderal Aviation Administration - Cục Hàng không

liên bang Mỹ) tại Việt Nam

- Áp dụng các phương pháp thiết kế đã lựa chọn, thiết kế và đánh giá tuổi thọ

4 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết, kết hợp với lập trình, thử nghiệm kết quả nghiên cứu

và đánh giá để lựa chọn phương pháp phù hợp với điều kiện trong nước

5 C ấu trúc của luận án

trình của tác giả đã công bố, danh mục tài liệu tham khảo Cụ thể:

- Mở đầu

- Chương 1 Tổng quan về các phương pháp thiết kế mặt đường mềm sân

bay

các lớp kết cấu mặt đường mềm sân bay

Nam

- Kết luận và kiến nghị

- Danh mục các công trình khoa học đã công bố

- Tài liệu tham khảo

- Phụ lục tính toán

vật liệu bê tông nhựa dưới tác dụng của tải trọng tĩnh, tải trọng động và ứng dụng

- Xây dựng mô hình khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến ứng suất, biến

- Xây dựng toán đồ xác định chiều sâu ảnh hưởng của tải trọng, các công

ngoài các toán đồ trong tiêu chuẩn TCVN 10907:2015, xây dựng thuật toán và viết

- Nghiên cứu định hướng áp dụng tiêu chuẩn AC 150/5320-6E của FAA

(Ferderal Aviation Administration - Cục Hàng không liên bang Mỹ) để thiết kế và đánh giá tuổi thọ kết cấu mặt đường sân bay tại Việt Nam

7 Ý ngh ĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

nghiên cứu tổng quan các phương pháp thiết kế, ảnh hưởng của tải trọng tàu bay,

sân bay, xem xét những hạn chế của tiêu chuẩn thiết kế TCVN 10907:2015 vừa mới ban hành nhưng vẫn không đáp ứng được so với nhu cầu phát triển của ngành Hàng

không Việt Nam Luận án góp phần hoàn thiện tiêu chuẩn thiết kế để áp dụng trong giai đoạn trước mắt, về lâu dài khi có đủ những nghiên cứu, phân tích và đánh giá,

yêu cầu thực tế khai thác, quản lý cơ sở hạ tầng tại cảng hàng không, sân bay của nước ta

Luận án là tài liệu tham khảo rất hữu ích cho các nhà quản lý, khai thác, thiết

Chương 1

T ỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ

M ẶT ĐƯỜNG MỀM SÂN BAY

Kết cấu mặt đường sân bay được thiết kế và xây dựng đủ cường độ chịu

được tác động của tải trọng tàu bay, đảm bảo độ ổn định, êm thuận, chịu được lực

cắt xoay trượt Lớp mặt đường, dưới ảnh hưởng của điều kiện thời tiết bất lợi,

không bị nứt vỡ hoặc cốt liệu không bị bong bật do tác động cánh quạt và khí phụt

của động cơ tàu bay

Kết cấu mặt đường sân bay gồm: mặt đường mềm, mặt đường cứng, mặt

đường hỗn hợp nửa cứng, nửa mềm và mặt đường mềm nâng cấp trên mặt đường

cứng

Việc lựa chọn loại mặt đường phụ thuộc vào nhiều nhân tố: Tải trọng và tần

suất máy bay khai thác, giá thành xây dựng, điều kiện vật liệu, điều kiện khí hậu,

thời gian thi công, công tác duy tu bảo dưỡng, khả năng nâng cấp và mở rộng,

Trong luận án, tác giả tập trung nghiên cứu kết cấu mặt đường mềm sân bay

- Lớp mặt đường: gồm lớp mặt trên và lớp mặt dưới có yêu cầu chất lượng

tính toán, bảo đảm các chức năng nêu trong mục 1.1.3, chiều dày tối thiểu của lớp

vào áp suất bánh hơi, tải trọng của tàu bay khai thác

phân bố tải trọng từ lớp mặt đường xuống lớp móng dưới Sử dụng vật liệu không

gia cố hoặc vật liệu gia cố phụ thuộc vào tải trọng máy bay tính toán

nhưng với yêu cầu thấp hơn Khi có tải trọng tác dụng, tải trọng này sẽ được phân

ứng suất này giảm dần theo chiều sâu, ứng suất lớn nhất ở trên mặt của nền đất Nếu đất nền yếu và không ổn định với nước thì phải thay đất hoặc gia cố đất bằng vôi, xi măng hoặc vật liệu gia cố thích hợp khác

định, độ bằng phẳng, độ nhám cao và sự toàn vẹn trong mọi điều kiện thời tiết

- Yêu cầu về chất lượng đối với lớp mặt của mặt đường mềm sân bay: Bảo đảm cho tàu bay lăn bánh, tăng tốc khi cất cánh và hãm phanh khi hạ cánh an toàn

và thuận tiện, tính chống lão hóa cao đối với các điều kiện bất lợi của môi trường

- Yêu cầu về cường độ chống hình thành vệt lún bánh xe và nứt do mỏi

3.1.26, Phụ lục 14 (Annex 14-2016) [50], độ nhám thí nghiệm bằng phương pháp

và nền đất phía dưới

bay là 3mm, để thoát nhanh nước mặt, tránh tạo thành các vũng nước, độ dốc dọc,

8753-2011 [22] và Phụ lục 14 (Annex 14-2016) [50]

- Bảo đảm sự toàn vẹn của lớp mặt: Dưới tác dụng của tàu bay (ứng suất do

tải trọng gây ra, nhiên liệu rơi vãi, lực phụt của động cơ phản lực) và của môi

trường khí hậu (sự hoá già), mặt đường vẫn đảm bảo sự toàn vẹn

Sức chịu tải của kết cấu mặt đường sân bay được xác định theo chỉ số phân

cấp kết cấu PCN (Pavement Classification Number) phụ thuộc vào các cấp chịu lực

chịu lực của nền đất:

Bảng 1.1 Quy định cấp chịu lực của nền đất [22], [50]

ACN (Aircraft Classification Number) [66] của tàu bay, khi thiết kế kết cấu mặt

đường yêu cầu PCN phải lớn hơn giá trị ACN, chỉ số ACN của tàu bay phụ thuộc

vào các cấp chịu lực của nền đất tính theo CBR như hình 1.2

Hình 1.2a Mối quan hệ giữa sức chịu tải của nền đất với

ACN yêu cầu của tàu bay Boeing [36], [37], [38], [39], [40], [41]

Hình 1.2b Mối quan hệ giữa sức chịu tải của nền đất với

ACN yêu cầu của tàu bay Airbus [30], [31], [32], [33], [34]

các CHK được nâng cấp, mở rộng, xây dựng mới được thiết kế theo tiêu chuẩn

đoạn 1 được thiết kế theo tiêu chuẩn ICAO và FAA Từ năm 2015, áp dụng theo

tiêu chuẩn TCVN 10907, Kết cấu hiện trạng một số CHK đang khai thác như sau:

kế (tải trọng)

Tần suất (lượt/ngày)

40 (A320, A321)

BTNP C19 dày 8cm BTN C19 dày 8cm BTXM M150/25 dày 25cm

CPĐD GCXM dày 40cm CPĐD loại 2 dày 40cm

60 (A320, A321)

BTN C19 dày 16cm

CPĐD dày 30cm Đất sỏi đồi dày 30cm

32 (A320, A321, B777)

BTN C19 dày 14cm

CPĐD GCXM dày 25cm

BTN tái chế dày 20cm CPĐD dày 30cm

6 (A320, A321)

8 (A320, A321)

BTN C19 dày 13cm BTXM M150/25 dày 25cm

CPĐD dày 18cm Đất sỏi đồi dày 30cm

20 (A320, A321)

BTN C25 dày 18cm

CPĐD dày 30cm Đất sỏi đồi dày 30cm

800 (các

loại tàu

bay) BTN C19 dày 14cm

10 (A320, A321, B777)

BTN C19 dày 8cm BTN C25 dày 8cm BTXM M150/25 dày 25cm

44 (A320, A321, B777)

BTN C19 dày 8cm BTN C25 dày 8cm

CPĐD GCXM dày 38cm

bê tông M150/25; lớp móng dưới sử dụng cấp phối đá dăm

1.1.5.2 Điều kiện khí hậu, nhiệt độ nước ta

Nước ta nằm trong vùng nhiệt đới, gió mùa, rất nóng vào mùa hè, theo số

năm 2012 đến 8/2017) đo được tại trạm khí tượng trong sân bay và nhiệt độ đo thực

tế tại mặt đường sân bay tại thời điểm có nhiệt độ không khí cao được thể hiện

1.1.5.3 Điều kiện khai thác thực tế

tàu bay mới A321-200, A330, A340, A350, B777, B747, B787… có tải trọng và áp

vào khai thác với tần suất lớn tại các CHK, sân bay của Việt Nam, tuổi thọ mặt đường giảm xuống nhanh chóng, xuất hiện nhiều hư hỏng kể cả với một số khu vực

Lún mặt đường >4cm Lún mặt đường >3cm

Lún mặt đường tại vị trí vệt bánh Vết nứt do mỏi

Lún vệt bánh xe Lún vệt bánh xe

Hình 1.3 Một số loại hư hỏng của mặt đường mềm sân bay

1.2 C ơ sở lý thuyết tính toán

Dưới tác dụng của tải trọng tàu bay, sự biến dạng của mặt đường là kết quả

một mặt cong lõm gọi là "chậu võng" Khi tải trọng tác dụng tăng lên, ứng suất

trong các lớp vật liệu và nền đất vượt giới hạn độ bền của vật liệu và nền đường sẽ

phát sinh biến dạng dẻo, nếu tiếp tục tăng tải sẽ gây phá hỏng mặt đường

Trồi lê n

đấ t nén

kéo Nén Cắt Vết nứt

Kéo

P

Hỡnh 1.4 Cơ chế phỏ hoại mặt đường [4], [7], [9], [75]

lăn, sõn đỗ

tt cc

Trong đú: Ptt là tải trọng tớnh toỏn (KN); Pcc max là tải trọng cất cỏnh lớn nhất

của tàu bay tớnh toỏn (KN); ktt là hệ số vượt tải xột đến ảnh hưởng của tải trọng tàu

bay theo từng khu vực kết cấu

- Sơ đồ xỏc định hệ số vượt tải ktt theo tiờu chuẩn CHИП 32.03.96 [71] và

TCVN 10907:2015 [24]:

Sơ đồ 2 Sơ đồ 1

Hỡnh 1.5 Sơ đồ cỏc nhúm khu vực mặt đường [24], [71]

Sơ đồ 1 Các sân bay có đường lăn chính; Sơ đồ 2 Các sân bay không có đường lăn chính Khu A, B, hệ số ktt = 1,0; Khu C, D, hệ số ktt = 0,85

- Sơ đồ xác định hệ số vượt tải ktt theo tiêu chuẩn AC 150/5320-6 (2009,

2016) Thiết kế và đánh giá mặt đường sân bay của FAA [64], [65]

Hình 1.6 Sơ đồ các nhóm khu vực mặt đường [64], [65]

- Khu vực tính toán với hệ số ktt = 1,0

- Khu vực tính toán với hệ số ktt = 0,7 - 1,0

- Khu vực tính toán với hệ số ktt = 0,9

- Khu vực tính toán với hệ số ktt = 0,7

- Sơ đồ xác định hệ số vượt tải ktt theo tài liệu Hướng thiết kế sân bay, Doc

9157-AN/901 - Phần 3 Mặt đường Sân bay, xuất bản lần 2 năm 1983 [51] của Tổ

Hình 1.7a Sơ đồ khu bay gồm đường CHC và đường lăn song song [51]

Đường CHC

Đường lăn thoát nhanh Đường lăn

Đường lăn Đường lăn

Sân đỗ

Hình 1.7b Sơ đồ khu bay chỉ có đường CHC và sân đỗ tàu bay [51]

- Khu vực tính toán với hệ số ktt = 1,1

- Khu vực tính toán với hệ số ktt = 1,0

- Khu vực tính toán với hệ số ktt = 0,8

- Khu vực tính toán với hệ số ktt = 0,7

- Khu vực tính toán với hệ số ktt = 0,5

Nhận xét:

Khu vực 150m đầu đường cất hạ cánh, đường lăn song song, đường lăn trên sân đỗ tàu bay, đường lăn nối là những khu vực chịu tác động của tải trọng tàu bay

nhiên liệu được tra nạp tối đa là tải trọng lớn nhất của tàu bay tác dụng trên mặt đường luôn đi qua các khu vực này

Tác động của tải trọng bánh tàu bay lên mặt đường phụ thuộc nhiều yếu tố

khác nhau: Vận tốc tàu bay khi cất hạ cánh, sơ đồ càng bánh, hệ số phân bố tải

trọng trên càng bánh, áp suất bánh hơi, theo các tài liệu nghiên cứu của Nga,

ICAO, FAA và thực tế khai thác tại các sân bay của Việt Nam trong những năm qua

cho thấy khu vực chịu ảnh hưởng lớn nhất của tải trọng là hai đầu đường cất hạ

cánh và hệ thống đường lăn, đây là các khu vực xuất hiện nhiều hư hỏng nhất

1.3.1 Phương pháp lý thuyết

Mặt đường mềm sân bay có mật độ máy bay khai thác ít nên tính theo giai đoạn bền vững quy ước, bằng thực nghiệm xác định được độ võng tương đối giới hạn ∆th của mặt đường sân bay [4], [74]

Trong đó: ∆ là giá trị tuyệt đối của độ võng ở giai đoạn bền vững quy ước

dạng của nền đất; h là chiều dày mặt đường; D là đường kính vệt bánh tàu bay tiêu

Độ võng mặt đường dưới tác dụng của tải trọng máy bay [4], [74]:

3,5 0

hưởng của bánh xe khác trong càng nhiều bánh; p là áp suất bánh tàu bay tác dụng lên mặt đường

Cân bằng công thức (1.2) và (1.3), tiến hành biến đổi được công thức xác định chiều dày của từng lớp và toàn bộ mặt đường [4], [74]:

'

3,5

11

R

a n



0

E n

E

Trong đó: R' là bán kính diện tích truyền tải; q' là mật độ tải trọng

Kết cấu mặt đường mềm sân bay được tính toán theo tiêu chuẩn độ võng tương đối giới hạn và điều kiện chịu kéo uốn của lớp mặt bê tông nhựa [72], [73]

- Tính theo điều kiện độ võng tương đối giới hạn:

u c

ra; c là hệ số điều kiện làm việc lấy theo các khu vực A, B, C, D của mặt đường sân

bay; u là độ võng tương đối giới hạn của mặt đường

d c

r  R

Trong đó: r là ứng suất kéo uốn lớn nhất trong lớp tính toán do tải trọng tính

toán gây ra, MPa; c là hệ số điều kiện làm việc của bê tông nhựa lấy theo lấy theo

các khu vực A, B, C, D của mặt đường sân bay; Rd là cường độ kéo uốn tính toán

Với sự phát triển của công nghệ máy tính và lập trình, trong tính toán kết cấu, đã xây dựng được các phương pháp số để giải bài toán hệ kết cấu mặt đường nhiều lớp dưới tác dụng của tải trọng Có thể nêu ra một số phương pháp phổ biến

sau: phương pháp sai phân hữu hạn, phương pháp phần tử hữu hạn, phương pháp phần tử biên, phương pháp nguyên lý cực trị Gauss, trên cơ sở đó đã xây dựng các phần mềm chuyên dụng để tính toán kết cấu mặt đường như: phần mềm ALIZE3,

ALIZE5, BISAR, Abaqus, các chương trình tính đã cho phép tính toán, giải quyết

cơ bản tốt các vấn đề đặt ra đối với bài toán tính kết cấu mặt đường, do là phần mềm thương mại nên bản chất tính toán của các phương pháp không thể hiện rõ

Phương pháp của Công binh Mỹ còn gọi là phương pháp CBR [14], [46],

[61] Nghiên cứu năm 1956 đã chỉ ra mối liên hệ giữa chiều dày kết cấu mặt đường

với tải trọng tàu bay và áp suất bánh hơi sau:

Trong đó: h là chiều dày của kết cấu mặt đường mềm (in); P là tải trọng bánh

xe đơn tương đương (lb); p là áp suất trong bánh tàu bay (psi); C là số lần tác dụng

Nghiên cứu tiếp sau cho các loại tàu bay tải trọng nặng, chiều dày kết cấu

diện tích tiếp xúc của một bánh tàu bay in2

; pe là áp suất trong bánh tàu bay ở chiều

dày h tính theo càng bánh đơn tương tương (ESWL) (psi)

Để tiện lợi trong thiết kế, Ngành công binh Mỹ đã đưa ra các toán đồ tính

toán chiều dày kết cấu mặt đường (xem phụ lục 1.1)

Trong đó, quy định các khu vực kết cấu như sau: A là vùng có cường độ cất

ít nguy hiểm); C là vùng có cường độ cất hạ cánh nhỏ (vùng không nguy hiểm); D

Cơ sở lý thuyết của phương pháp thiết kế này thực chất là phương pháp

CBR, dựa trên mô hình giả thuyết các lớp đàn hồi đặt trên nền bán không gian đàn

định được tổng chiều dày kết cấu mặt đường (lớp mặt, lớp móng trên, lớp móng dưới) Chiều dày tối thiểu của lớp móng được quy định ở bảng riêng

Tính toán chiều dày kết cấu mặt đường:

- Quy đổi các loại tàu bay về tàu bay thiết kế Tàu bay thiết kế là tàu bay yêu

1/ 2 2

Trong đó: R1 là số lần hoạt động tương đương của tàu bay thiết kế; R2 là số

lần hoạt động của tàu bay cần quy đổi; W1 là tải trọng bánh của tàu bay thiết kế; W2

là tải trọng bánh của tàu bay cần quy đổi;

đường theo toán đồ lập sẵn cho loại tàu bay thiết kế (xem phụ lục 1.2);

- Chiều dày tối thiểu của lớp mặt bê tông nhựa rải nóng được ghi trên toán

đồ, chiều dày tối thiểu của lớp móng phải phù hợp với quy định

Phương pháp thiết kế mặt đường mềm sân bay của Pháp được tiến hành theo

tài liệu "Thiết kế mặt đường sân bay" của Sở kỹ thuật căn cứ hàng không (STBA)

Khi tính toán chiều dày kết cấu áo đường theo phương pháp này người ta sử

dày thực hi nhân với hệ số tương đương CE

CE h

CE h h

H

n

i n

td

thông thường n = 3

Các hệ số tương đương của một số vật liệu mặt đường cho ở bảng 1.4

tương đương tối thiểu của lớp vật liệu gia cố (Htđ min)

được lập với lượng vận chuyển quy ước là 10 lần chuyển động của tàu bay tính

toán/ngày, trong thời gian 10 năm Đây là một giả định hợp lý vì kinh nghiệm cho

thấy các kết cấu thiết kế theo cách này đều đáp ứng yêu cầu

Trong đó: P là tải trọng tác dụng, bằng tải trọng tối đa trên càng bánh chính

Bảng 1.4 Hệ số quy đổi tương đương vật liệu gia cố

1 Bêtông asphalt trộn nóng, rải nóng

Đá dăm trộn nhựa, rải nóng

2,00

vôi, tro bay

1,50

Phương pháp thiết kế mặt đường mềm sân bay của Anh [5] là phương pháp

kế, tần suất vận chuyển, tuổi thọ thiết kế 20 năm,

móng trên của kết cấu mặt đường mềm sân bay phải làm bằng vật liệu gia cố ximăng hoặc bitum, vì lớp móng không gia cố thường không đảm bảo chất lượng

trong khai thác cũng như trong thi công Vật liệu thường dụng làm lớp móng trên là

bê tông nghèo hoặc đá dăm trộn nhựa Chiều dày của lớp bê tông nhựa, kể cả lớp

mặt đường gia cố chất liên kết

- Cường độ nền đường: Với kết cấu mặt đường mềm có lớp móng gia cố

thiết kế tiêu chuẩn, trị số CBR lớn nhất là CBRMAX = 20%

- ACN thiết kế: ACN(*) thiết kế: là ACN của tàu bay thiết kế, thường là tàu

bay có ACN cao nhất trên nền đất thực tế

với chiều dày thiết kế cho tần suất vận chuyển trung bình

- Thiết kế mặt đường mềm: xác định CBR của nền đường; xác định ACN

kế, chi tiết xem phụ lục 1.4

1.3.2.5 Phương pháp thiết kế của hãng sản xuất máy bay Boeing, Airbus

Phương pháp thiết kế của các hãng sản xuất máy bay Boeing, Airbus thực chất là phương pháp thiết kế của ngành công binh Mỹ (CBR) hoặc phương pháp thiết kế theo chỉ số phân cấp tải trọng LCN (Load Classification Number) được tiến hành thí nghiệm thực tế cho từng loại máy bay cụ thể và xây dựng thành các toán đồ thiết kế cho từng loại máy bay, chiều dày kết cấu phụ thuộc vào sức chịu tải của nền đất, tải trọng máy bay, tần suất hoạt động, áp suất bánh hơi và kích thước bánh máy

bay Ví dụ toán đồ xác định chiều dày kết cấu cho máy bay B787-9 [41]

Hình 1.8 Toán đồ xác định chiều dày kết cấu theo phương pháp CBR