بررسی عددی رشد ترک بر پایه ضرایب شدت تنش در اثر بارگذاری چرخ هواپیما در روسازی آسفالتی فرودگاه

تسهیلات زمینی بخش جدا ناپذیر فرودگاه ها بوده که از جمله مهمترین آنها روسازی باند فرودگاه می باشند. یکی از مشکلات و خرابی های اجتناب ناپذیر روسازی ترک خوردگی است. ترک خوردگی در روسازی ها انعطاف پذیر از جمله عوارضی است که در اکثر محوطه های پروازی دیده می‌شود. بنابر این، این مسئله اهمیت دارد که با اتخاذ تدابیری سرعت گسترش آن را کاهش داد. در این پژوهش برای دستیابی به این هدف و جهت انطباق نتایج با واقعیت، از اطلاعات میدانی فرودگاه کرمان استفاده گردید و از مقادیر واقعی ضخامت لایه ها و چگالی آنها و سایر مشخصات لایه ها که با استفاده از نتایج آزمایش های به دست آمده استفاده شد. با استفاده از نرم افزار المان محدود روسازی باند فرودگاه و یک شکل ترک مدلسازی شد و از خروجی آن جهت تحلیل روسازی در حالت های مختلف استفاده گردید. ابتدا با جابه جایی بار هواپیمای طرح نسبت به موقعیت ترک محدوه محلی که بارگذاری بیشترین تنش را به ترک وارد می‌کند به دست آورده و سپس تحلیل های مختلف در این فاصله انجام گرفت و تاثیر تغییر ضخامت آسفالت، تغییر طول ترک و همچنین تغییرات دما بر رفتار ترک بررسی شد. نتایج تغییر طول ترک نشان داد با 2 برابر شدن طول آن، میزان ضریب شدت تنش k1 حدود 17 درصد افزایش پیدا می‌کند و با افزایش ضخامت آسفالت مقدار ضریب شدت تنش کاهش پیدا می‌کند. به عبارت دیگر با افزایش ضخامت لایه آسفالتی سرعت رشد ترک کاهش پیدا می‌کند. نتایج نشان می‌دهند که به ازای هر درجه افزایش دما، میزان تنش متمرکز 3 درصد کاهش می‌یابد که نشان دهنده اهمیت پارامتر دما می‌باشد. بنابراین می‌توان ساعات پروازی هواپیما را به نحوی تنظیم نمود که در دماهای نزدیک به صفر درجه و کمتر از آن، تعداد پروازها محدود گردند.

Numerical Analysis of Stress Intensity Factors in Airport Asphalt Pavement by Aircraft Wheel Loading

Ground facilities are an integral part of the airport, which the most important of them is runway pavements. One of the difficulties and the inevitable failure of the pavement are cracking. Cracking in flexible pavements is a distress seen in the most flight zones. Therefore, it is important to take action to reduce the speed of its spread. In this study, field data of Kerman airport (Iran) were used to achieve the mentioned goal and to adapt the results to the reality. Also, the real values of the thickness and density of the layers and other layer properties obtained from the experiments were used. By using finite element software for runway pavement, a crack was modeled and then its output was used to analyze the pavement in different modes. At first, by loads displacement to the position of the cracking, the place where loading causes the highest stress to the cracking was determined. Next, the different analysis in the targeted area was conducted to investigate the effect of the asphalt thickness changes, crack length changes and the temperature changes in the cracking behavior. The results of change in the crack length showed the stress intensity factor KI increase to 17% with increasing the crack length two times. The amount of stress intensity factor decreases with increasing the asphalt thickness. In other words, the crack growth rates decrease with increasing the asphalt thickness. The results showed that for each degree increase in temperature, the stress reduces by 3%, which reflects the importance of temperature parameter. It is recommended at the temperatures close to zero degrees or below zero, the number of flights to be limited.