Аэродромы и аэродромные площадки
статья на тему

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Борисоглебский дорожный техникум»

МЕТОДИЧЕСКОЕ  ПОСОБИЕ

по МДК 01.01

«Изыскания и проектирование автомобильных дорог»

на тему:

«Изыскания аэродромов и аэродромных площадок»

Г. Борисоглебск,

2018год

Пояснительная записка

В примерной программе по МДК 01.01у «Изыскания и проектирование автомобильных дорог и аэродромов» имеется раздел «Особенности проектирования аэродромов»

Естественная поверхность земли оказывается обычно непригодной для производства взлетно-посадочных операций самолетами. Причина этого  в наличии на естественной поверхности различных неровности, а также больших уклонов.

Требования к рельефу аэродромов  определяются условиями безопасности движения самолетов на больших скоростях (динамические нагрузки на шасси, путевая устойчивость и опасность опрокидывания), а также необходимостью ограничения взлетно-посадочных дистанций, которые могут существенно увеличиваться  при наличии значительных уклонов поверхности летного поля.

В результате проектирования рельефа определяются способы изменения существующей или так называемой черной поверхности участка местности с тем, чтобы исправления – проектная поверхность отвечала нормативным требованиям к рельефу. Это связано с выполнением значительного объема земляных работ.

В результате выполнения земляных работ естественная поверхность должна быть преобразована в проектную, удовлетворяющую требованиям установленным для определенного класса аэродрома,  обеспечивающую безопасность летной работы и беспрепятственный сток воды. При этом решение проектной поверхности должно быть экономичным.

От решения вертикальной планировки аэродрома в значительной мере зависят: безопасность полетов самолетов, эксплуатационные качества аэродрома, прочность и устойчивость верхних слоев покрытия, воспринимающих нагрузку от самолетов, экономичность строительства, и технической эксплуатации аэродромов.

СОДЕРЖАНИЕ:

1. Основные требования к выбору площадок для аэродромов.
2.  Категории рельефа и их влияние на взлет и посадку самолетов.
3. Основные характеристики проектного рельефа.
4. Способы изображения и методы проектирования рельефа летного поля.
5. Особенности проектирования вертикальной планировки методом горизонталей.
6. Основные руководящие принципы проектирования рельефа летного поля.
7. Исходные данные проектирования вертикальной планировки.

1. Одной из важнейших задач инженерно-аэродромного обеспечения работы авиации является создание благоприятного для  движения самолетов геометрического очертания поверхности летного поля или его  рельефа.

Требования к рельефу аэродромов  определяются условиями безопасности движения самолетов на больших скоростях (динамические нагрузки на шасси, путевая устойчивость и опасность опрокидывания), а также необходимостью ограничения взлетно-посадочных дистанций, которые могут существенно увеличиваться  при наличии значительных уклонов поверхности летного поля.

Естественная поверхность земли оказывается обычно непригодной для производства взлетно-посадочных операций самолетами. Причина этого  в наличии на естественной поверхности различных неровностей (микро, мезо и макронеровностей), а также больших уклонов.

В результате проектирования рельефа определяются способы изменения существующей или так называемой черной поверхности участка местности с тем, чтобы исправления – проектная поверхность отвечала нормативным требованиям к рельефу. Это связано с выполнением значительного объема земляных работ.

В результате выполнения земляных работ естественная поверхность должна быть преобразована в проектную, удовлетворяющую требованиям установленным для определенного класса аэродрома,  обеспечивающую безопасность летной работы и беспрепятственный сток воды. При этом решение проектной поверхности должно быть экономичным.

От решения вертикальной планировки аэродрома в значительной мере зависят:

■        безопасность полетов самолетов;

■        эксплуатационные качества аэродрома;

■        прочность и устойчивость верхних слоев покрытия, воспринимающих нагрузку от самолетов;

■        экономичность строительства, и технической эксплуатации аэродромов.

Следует заметить, что проектирование рельефа применяется ,< не только в аэродромном строительстве.

Так, возведение дорог, плотин, каналов, дамб, различных грунтовых сооружений по сути дела представляет собой осуществление вертикальной планировки земной поверхности, поскольку в результате, изменяется рельеф поверхности земли.

Вертикальная планировка промышленных площадок, парковых и городских территорий имеет много общего с проектированием рельеф аэродромов. Однако, ни в одной из названных областей строительства вопросы вертикальной планировки не имеют такого значения и не разработаны с такой полнотой, как это имеет месте в области аэродромостроения.

Необходимость в вертикальной планировке летного поля аэродрома возникла уже при строительстве первых аэродромов.

Для решения практических задач проектирования необходима система характеристик, позволяющих оценивать рельеф в соответствии с теми требованиями, которые предъявляются к поверхности для обеспечения безопасной эксплуатации самолетов. Началом разработки этих характеристик следует считать 1911 год, когда штабе капитаном русской армии Борейко была написана первая в мире работе "Оборудование аэродромов в инженерном отношении", которая содержала требования к аэродромам того времени. Работа состояла из введения и 10 параграфов:

§ I. Требования, предъявляемые к аэродромам.

§ 2. Выбор, места для аэродрома и инженерные работы по подготовке поля для него.

§ 3.   Размещение построек на аэродромах.

§ 4.   Перечень построек, обслуживающих военные авиационные отряды

§ 5.   Расположение аэродромных сараев на аэродромах.

§ 6.   Требования, предъявляемые к аэродромным сараям.

§ 7.   Размеры гнезда для аэродпланов в сараях.

§ 8.   Устройство щитов и дверей аэропланных сараев.

§ 9. Откатные роликовые двери, предложенные штабс-капитаном Борейко.

§ 10. Мастерские и автомобильный парк.

Перечень этих параграфов указывает на возникаю уже в тот период необходимость в надлежащем оборудовании аэродромов и в предъявлении к аэродромным сооружениям специальных требований.

Последующее решение вопросов теоретического расчета некоторых элементов аэродрома с установлением дополнительных характеристик рельефа содержались в работах инженеров Дударова В И. (1931г.) и РентеляВ.Ф. (1933 г.)

Значительное влияние на развитие теории и практики проектирования вертикальной планировки оказали труды советского ученого Г.П.Матысино (1938 год и 1941 год), в которых были разработаны научные основы вертикальной планировки аэродромов. В 1943 году профессор К.К.Скидаменко разработал теоретические основы палетки заложений и практические приемы её использования при проектировании вертикальной планировки аэродромов на плане в горизонталях, отличающихся проектной и большой универсальностью. Значительную работу по развитию идей и методов проектирования вертикальной планировки провели профессор Н.Н.Ермолаев и кандидат технических наук, доцент Л.Р.Иоффе - Они положили - начало научному обоснованию эксплуатационных требований к проектной поверхности аэродромов и

теоретических основ и практических методов проектирования вертикальной планировки и искусственных покрытий (1958 г.)

Современные требования к поверхности аэродромов, обобщенный, опыт проектирования и эксплуатации аэродромов нашли отражения в работе доктора технических наук, профессора В.И.Блохина. Им глубоко проработаны с учетом современных требований методы проектирования вертикальной планировки. Многое сделано и другими учеными и инженерами по совершенствованию методов проектирования рельефа.

Одним из наиболее специфических отличий классификации инженера-строителя аэродромов является его свободное владение методами проектирования рельефа.

1. Режимы движения самолета в пределах летного поля отличаются большим разнообразием. При его перемещении по рулежным дорожкам на участке предварительных построений на старт и на начальном участке разбега скорости движения невелики. При этом сохраняется непрерывный 4 контакт самолета с поверхностью аэродрома.

Участок разбега в пределах ВВП обеспечивает достижение самолетом скорости отрыва, после чего прекращается контакт самолета с поверхностью аэродрома и последующая траектория движения самолета определяется главным образом его аэродинамическими качествами.

Но при безотрывном движении и при отсутствии непосредственного контакта самолета с поверхностью аэродрома должка гарантироваться безопасность эксплуатационного режима движения. Как было отмечено, одним из необходимых условий такой гарантии является соответствие рельефа поверхности аэродрома режиму движения самолета. С точки зрения удобства и безопасности выполнения взлетно-посадочных операций идеальной будет горизонтальная поверхность аэродрома.

Однако такое решение неприемлемо по следующим причинам: во-первых, для создания горизонтальной поверхности аэродрома требуется, как правило, выполнить значительные объемы земляных работ;

во-вторых, горизонтальная поверхность не обеспечивает стока талых и дождевых вод, что в ряде случаев может служить причиной резкого снижения эксплуатационных качеств и даже выхода из строя аэродрома и значительного увеличения расходов на его содержании и ремонт. Поэтому при разработке проекта аэродрома наряду с требованиями безопасности полетов необходимо соблюдать надлежащие условия водоотвода.

Следует учитывать и другие факторы, которые могут повлиять на прочность и устойчивость аэродрома, например строительные качества грунтов, слагающих участий, возвышение проектной поверхности над уровнем грунтовых вод, наличие условий для произрастания дернообразующих трав и другие.

Установление требований к рельефу является результатом сложных исследований перемещения самолетов на участках руления, разбега набора высоты, приземления и пробега. При этом следует иметь в виду, что на аэродроме обычно предполагается эксплуатация различных типов самолетов, режимы движения которых могут иметь существенные отличия.                     Следовательно, для отдельных участков летного поля при установлении нормативных характеристик рельефа следует определить расчетный тип самолета. Самолеты постоянно совершенствуются, появляются самолеты другого поколения; соответственно изменяются условия их наземного базирования и в частности требования к рельефу аэродрома. Могут быть такие варианты, когда при достаточных геометрических размерах летного поля эксплуатация нового типа самолета невозможна из-за того, что рельеф поверхности был запроектирован по устаревшим нормативам.

             Дополнительно необходимо учитывать те требования, которые предъявляются к рельефу для обеспечения надежной работы радионавигационных средств.

Учитывая вышеизложенное, можно сформулировать основные положения, которыми следует руководствоваться при создании проект.

2. По характеру воздействия на перемещающийся самолет, рельеф разделяют на три категории:

-        микрорельеф;  

-        мезорельеф;    

-        макрорельеф.

I. К микрорельефу относятся небольшие по высоте (0,10-0,Зм) и протяженности (0,3-0,5м) местные неровности, которые вызывают кратковременно нагружение шасси, причем эти нагрузки в основном компенсируются работой пневматики шасси самолета. Сюда относятся кочки, колеи или местные выступы и углубления с небольшой разностью отметок и ограниченные по протяженности.

ной поверхности аэродромов: безопасность и удобство выполнения взлетно-посадочных операций; обеспечение прочности и устойчивости покрытий; надежный водоотвод; экономичность решений.

Рис. 2. Микрорельеф с количественными характеристиками неровностей (м),

Микрорельеф при разработке поверхности аэродромов не проектируют: его числовые допустимые характеристики определяются нормами при производстве работ или при эксплуатационном уходе за поверхностью аэродрома.

Мелкие неровности, высота которых небольшая, не находят отражения на топографическом плане участка. К их числу относятся замкнутые понижения небольшой глубины, невысокие бугры; кочки, канавы, колей и др. Они должны быть устранены при строительстве аэродрома панировкой, так как наличие их на летном поле недопустимо по соображения безопасности летной работы.

Особенно недопустимо оставлять замкнутые понижения, в которых будет застаиваться вода, что в конечном итоге приведет к переувлажнению грунта и потери им несущей способности.

Более медленное просыхание грунта на таких участках может явиться причиной аварий в результате резкого возрастания сопротивления движению колес, самолета, встретившего на пути переувлажненный грунт.

Ровная поверхность с однообразными небольшими уклонами обеспечивает равномерный сток атмосферных осадков, способствует улучшению водного режима поверхностных слоев грунта.

Тяжелые самолеты, имеющие большие размеры пневматиков и большой запас упругого обжатия менее чувствительны к микронеровностям и наоборот, легкие самолеты более чувствительны.

П. К мезорельефу относятся те неровности, которые вызывают нагружение конструкции самолета.

Рис. 3 Мезорельеф с количественными характеристиками неровностей (м)

III. К макрорельефу относятся крупные формы рельефа, существенно влияющие на режим взлетал посадки самолета.

Рис. 4

Мезо- и макрорельеф являются теми постоянными формами рельефа, которые определяют эксплуатационные качества проектной поверхности летного поля.

Для обеспечения безопасности летной работы эта качества устанавливаются техническими условиями, в которых приводятся основные характеристики мезо и макрорельефа.

Строгий учет основных характеристик рельефа при проектировании вновь строящихся и оценке существующих аэродромов является непременным условием безаварийной работы авиации.

3. Характеристики рельефа показывают степень отклонения поверхности аэродрома от горизонтальной плоскости, а также плоскости вообще. Основные характеристиками рельефа  аэродрома являются:

1. Частный уклон поверхности - i1, i2 …
2. Излом профиля - ∆ i1, ∆i2 …  
3. Шаг проектирования – α
4. Радиус вертикальной кривизны – Rв       
5. Средний уклон - iср
6. Расстояние видимости – lвид

Рис. 5

1. Частным уклоном называется уклон на участке между двумя соседними изломами профиля (рис. 5 уклоны i1, i2 i3, i4 i5)

Частный уклон определяется путем деления разности отметок конца и начала рассматриваемого участка на его протяженности.

 i1 = i ав = (На – Нв)/lав = hав  / lав = tg α ≈  α

tg α -  тангенс угла наклона линии (плоскости) к горизонту. При малых значениях угла тангенс угла наклона можно считать равным углу наклона, т.е. α ≈ i   частный уклон а направлении продольной оси ВПП называют продольным частным уклоном, а в направлении перпендикулярной оси ВПП – поперечным частным уклоном.

 Различают восходящие и нисходящие уклоны иисхо1ш;;|ие ук.:.ч-:ц крайних участков ВПП. Максимальное значениечастного уклона

ограничивается прежде всего из условия безопасности взлета и посадки самолета, так как, например, при встрече на участке приземления восходящего уклона значительно возрастают перегрузки на  конструкцию самолета.

Существенное значение для ограничекия      imаx    имеют условия водоотвода, главным образом на грунтовых летных полях. При излишне больших уклонах грунт и может размываться стекающими атмосферными осадками.

Опасность размыва грунта зависит от качества дернины и гранулометрического состава грунта. Принимал при проектировании грунтовой части летного поля значения уклонов следует учесть следущиее:

-для легкоразмывнемых грунтов (пылеватые суглинки, пылеватые легкие супеси, мелкозернистые и пылеватые пески) можно допускать уклоныпо 0,01-0,015;

-для  трудноразмываемых (каменистые крупные пески, глинистые)  до 0,02-0,03.

При таких уклонах  устойчивость грунтовок поверхности аэродромов обеспечивается при хорошем дерновом покрове и равниннойповерхности.

Из условий водоотвода ограничивается и минимальное значение частных уклонов  imin = 0,005 - 0,007.

При практическом проектировании требований imаx    и imin       выдерживаются неодинаково.

Требования в отношении максимального уклона реализуются строго, ток как это требование связано с обеспечением безопасности  полетов. Уклоны  менее минимального принимаются при устройстве специальных осушительных систем или при следующих особых условиях местоположения летных полос:

-при наличии хорошо фильтрующих грунтов;

-при расположении участков на водоразделах, если протяженность участков порядка 100-150м и более;

-при расположении аэродромов в засушливых зонах.

Назначение поперечных уклонов элементов летных полос -удаление ливневых и талых вод с поверхности ВПП.

Быстрый отвод поверхностной воды в известной мере предотвращает скольжение влаги на неровностях поверхности.  Учитывая лучшие условия стока поверхностной вода, уклоны двускатных профилей ВПП  принимают меньшими по сравнению с уклонами односкатных профилей

2. Излом профиля - это точка на профиле, вкоторой имеет место изменение уклона.

  Излом профиля ∆i   определяется алгебраической разностью уклонов смежных участков. Излом характеризует изменение уклонов.

         Чем больше  ∆i, тем резче изменение уклона.

∆i   = i1  ± ∆i2   

Величина излома определяется суммой уклонов смежных участков, если излом образуется уклонами разных направлений. И разностью и уклонов смежных участков, если излом профиля образуется уклонами иного направления.

Изменение уклонов осложняет взлет, посаду и руление в пределах летного поля.

При движении самолета по вогнутой поверхности возрастает сопротивление движению вместе с возрастанием инерционной  нагрузки иа шасси самолета.

При движении по выпуклой поверхности на значительной скорости в точке излома профиля может произойти самопроизвольный отрыв колес от ВПП, а затем удар колесами о поверхность ВПП.

Величина нагрузок при проезде изломов зависит от массы самолета, скорости его движения и величины излома.

 При частом расположении изломов колебания массы самолета могут накладываться, что еще больше увеличивает нагрузки. Отсюда следует, что величина изломов должка быть ограничена.

Изломы профиля образуются попутными (одного направления) или встречными (противоположного направления) уклонами.

В том и  другом случае может быть выпуклый или вогнутый профиль.

Шаг проектирования - это минимально допустимое расстояние между двумя сменными изломами профиля. Для практических цепей, принят с изменять продольные уклоны только в вершинах квадратов нивелировочной сетки. Поэтому шаг проектирования принимается равным размеру стороны квадрата нивелировочной сетки, обычно 40метров, а для полевых

аэродромов 50м.

В этом случае расстояние м«жду двумя изломами будет кратным  -

 40 * п   или  50 * п, где    п   = 1,2,3 .......

Данная характеристика, как следует из её названия, относится только к проектной поверхности,

Радиус вертикальной кривизны - радиус круговой кривой на вертикальном профиле Rв.

Он определяет кривизну поверхности летного поля. По условиям

безопасности и удобства выполнения взлетно-посадочных операций движение самолета по аэродрому должно протекать без недопустимых перегрузок его конструкции и по возможности плавно. Для обеспечения этого условия на участках, где происходит движение самолетов, проектная поверхность аэродрома также должна быть достаточно плавной.

Этим требованиям  могли бы отвечать различные кривые поверхности  (эллипсоид,  параболоид, различные цилиндрические поверхности и т. д.) Однако такое представление рельефа создало бы практически непреодолимые трудности при проектировании. Поэтому в практике принята поверхность кругового цилиндра. Тогда продольные профили будут представлять  собой сопряженные круговые дуги и отрезки прямых.

Радиус кривизны поверхности аэродрома.

4. Для разработки проекта вертикальной планировки необходимо иметь исходный материал, который бы отображал естественный рельеф участка, инженерно геологические, гидрогеологические и климатические условия строительства или реконструкции аэродрома. Этот материал должен позволять во-первых, сделать оценку естественной поверхности участка под строительство летного поля с точки зрения нормативныx требований к аэродрому, во-вторых, исправить рельеф в соответствии с этими требованиями.

Состав и содержание исходных данных и проектных материалов по вертикальной  планировке зависят от стации проектирования.

Проектирование может осуществляться и две стадии (технический проект и рабочие чертежи) и в одну стадию (техно-рабочий проект).

При разработке рабочих чертежей уточняют и детализируют предусмотренные техническим  проектом решения в  той степени, в которой это необходимомо для выноса проекта в натуру и последующего строительства.  Таким образом, материала вертикальной планировки должны отражать наглядно, но с различной точностью естественный и проектный рельефы в зависимости от стадии проектирования. При строительстве полевых аэродромов возможность проведения  полного комплекса геодезических работ иногда ограничено по времени и поэтому естественный рельеф по необходимости отображается грубо, с использованием приемов иметодов  и методов упрощенной топографической съемки.

Исходный  топографический материал  для решения вертикальной планировки может отображать естественный рельеф следующими способа:

-числовых отметок;

-горизонталей;

-вертикальных профилей.

Возможна комбинация перечисленных способов отображения естественного рельефа. Но первичный результат любого вида съемки и конечный результат проектирования рельефа обычно представлен отметками.

        Следует иметь в виду, что изображение поверхности только в отметках мало  наглядно и поэтому в чистом виде встречается редко, только при  ускоренных изысканиях полевых аэродромов.

Обычно поверхность изображается одновременно в отметках и горизонталях (на стадиях технического проекта и рабочих чертежей) или только в горизонталях (для предварительного проектирования на стации проектного задания).

Для предварительного проектирования рельефа на стадии проектного задания используются планы участков в масштабе 1:5000 с изображением рельефа только горизонталями сечением h гор в 0,5м или 1м.

Для технического и рабочего проектирования исходным топографическим материалом служат планы масштаба  1:2000 (реже  1:1000) с сечением горизонталей 0,25м и отметками в углах квадратов нивелировочной сетки размерам   40 * 40 м.

Вертикальные профили в практике проектирования используются как

дополнительное средств,  позволяющее в наиболее наглядной форме представить, а затем проанализировать рельеф по какому - либо заданному направлению.

     По тем же причинам в  ходе дальнейшего изложения способов проектирования будут применяться продольные и поперечные профили для

Пояснения  различных приемов проектирования рельефа.

Элементы поля характеризуются не только протяженностью, но и  шириной, следовательно, в общем случае съемка должна быть не линейной, а площадной.

Степень отображения естественного рельефа площадной съемки будет зависеть от количества съемочных точек при тахеометрической или мензульной съемке.

Рассмотрим подробно способы изображения  естественного

рельефа.

I. При способе числовых отметок (или способе отметок) рельеф аэродрома изображается системой отметок. Территория аэродрома разбивается на квадраты. Oдин из направлений сетки квадратов обязательно должно быть параллельным направлению летной полосы. Числовые отметки проставляют в каждой вершине квадратов нивелировочной сетки. При этом различают: черные отметки,относящиеся  к естественной поверхности; красные или проектные отметки, относящиеся к проектной поверхности; рабочие отметки, определяющиеся как разность между проектной и черной отметками в данной точке.

Рабочая отметка определяет глубину выемки или высоту насыпи в данной точке и указывается в сантиметрах, рабочая отметка со знаком   " - "   означает выемку, со знаком  " + " - насыпь.

При способе горизонталей естественная поверхность  изображается cистемой горизонталей (черных), а проектная поверхностью красными (проектными) горизонталями.

На планах проектные горизонтали вычерчивают красным   цветом, а черные – черным или коричневым.

Направление  уклонов отмечают бергштрихами, которые наносят на резких изгибах горизонталей, отметки подписывают в разрывах   только метровых горизонталей. В наиболее характерных точках рельефа указывают их отметки.

Способ вертикальных профилей заключается в изображении естественной  или проектной поверхности с помощью системы вертикальных профилей. Вертикальные профили вычерчивают по нескольким направлениям (обычно взаимно – перпендикулярным продольным и

поперечный направлениям).

Вертикальные профили дополняют черными, проектными и рабочими отметками.

В соответствии с указанными способами  изображения рельефа разработаны и методы вертикальной планировки аэродромов, которые получили наименование: метод отметок, горизонталей и вертикальных профилей.

Метод отметок позволяет определить проектные и рабочие отметки в вершинах квадратов нивелировочной сетки, метод горизонталей - нанести проектные горизонтали, а метод вертикальных профилей – определить проектные и рабочие отметки по заданному направлению.  

В результате использования того или иного метода определяется очертание и высотного положение проектной поверхности, вид и объёмы земляных работ. Каждый из указанных методов имеет свои достоинства и недостатки.

Метод отметок позволяет отражать на плане сравнительно небольшие изменения в очертании поверхности аэродрома, неулавливаемые горизонтали.

Поэтому он незаменим при слабо выраженном рельефе. Метод отметок позволяет непосредственно получать проектные и рабочие отметки в

вершинах квадратов нивелировочной сетки, которые  дальше наносят в натуру при строительстве аэродрома.

Главный недостаток метода отметок - отсутствие наглядности в

изображении рельефа. Чтобы представить себе в этом случае рельеф даже небольшого участка, необходимо сопоставить и проанализировать целый ряд чисел. Отсутствие наглядности в целом затрудняет процесс проектирования, кроме того, метод весьма трудоемок, так как необходимо увязать большее число отметок в различных направлениях, что требует наличия большего опыта проектирования у инженера-проектировщика. Вследствие того метод получил ограниченное применение.

Главным достоинством метода горизонталей является его наглядность. Горизонтали дают возможность сравнительно быстро, полно и правильно представить рельеф участка. Эго преимущество является чрезвычайно существенным при проектировании рельефа аэродромов, занимающих большие площади. Процесс проектирования менее трудоемкий и более простой. Вместе с тем изображение проектного рельефа только горизонталей не дает необходимого – материала для выноса проекта в натуру. Поэтому методу горизонталей в чистом виде используется широко лишь на стадии технического задания и проекта аэродрома.

Метод вертикальных профилей (или метод профилей) применяется в качестве основного при проектировании линейных сооружений автомобильных и железных  дорог, каналов,  дамб,  трубопроводов).

При проектировании аэродромов метод профилей используется как вспомогательное средство, когда требуется проанализировать рельеф  на наиболее ответственном направлении (например, по оси ВПП).

Недостатки и достоинства рассмотренных методов не позволяют

использовать какой-либо один из них на стадии рабочих  чертежей.

Обычно поверхность аэродрома изображают одновременно в отметках и

горизонталях.

Наиболее ценное решение задач проектирования достигается сочетанием всех трех методов.

5. Исходным материалом для проектирования рельефа летных полос  методом горизонталей является геодезическая съемка участка местности под аэродром с изображением естественного рельефа поверхности горизонталями.

При проектировании рельефа методом горизонталей, как и при проектировании методом отметок, предварительно изучается естественный рельеф и выбираются направления наибольшей дефектности.

Отображение рельефа горизонталями обеспечивает необходимую наглядность и, следовательно, исходный рельеф можно оценить достаточно объективно. Так представление рельефа по данным нивелировочной съемки по квадратам при вполне достаточном количестве съемочных точек остается весьма приблизительным. Но тот же рельеф после наведения горизонталей воспринимается без всяких затруднений.

В методе отметок направления, по которым в основном производится дефектовка и исправление рельефа, совпадают со сторонами сетки квадратов. Эти направления могут и не характеризоваться наибольшей дефектностью, что затрудняет отыскание оптимального решения, В методе горизонталей направления дефектовки и исправления рельефа наперед не задаются, они выбираются по направлению наибольшей дефектности.

В методе горизонталей первичным результатом проектирования является установление местоположения проектных горизонталей и поэтому в процессе проектирования возможно непрерывное сопоставление проектного рельефа с естественным и в необходимых случаях  немедленная корректировка получаемых решений.

Для облегчения проектирования рельефа из всего многообразия естественного рельефа можно для практических целей выделить шесть элементарных форм:

- склон;

- водораздел;        

- тальвег;

- всхолмление;

- блюдце;        

- седловина.

Такое выделение форм является в известной мере условным. Например, пять последних из названных форм включают в ceбя склоны. Всхолмление представляет собой совокупность двух и более водоразделов, а блюдце - двух и более тальвегов. Седловина образуется из двух водоразделов и двух тальвегов. Тем не менее самостоятельное рассмотрение каждой из указанных форм очень удобно для изучения методов проектирования.

Под аэродромы, обычно, выбирают участки с относительно спокойным рельефом, где нет  высоких холмов, глубоких котловин, обрывистых склонов и т.д. Элементарные формы рельефа, слагающие естественную поверхность участков под аэродромом более сглажены и плавно переходят из одной формы в другую. Горизонтали позволяет установить количественные

характеристики рельефа (уклон и кривизну).

Рассмотрим склон и его продольный профиль по направлению I-I

Расстояние        hгор между горизонталями секущими плоскостями, называемое сечение горизонталей, для   топографического плана определенного масштаба  является величиной постоянной. Расстояния между соседними  горизоталями в плане d1, d2, d3 называются заложением. Заложения для  каждого участки топографического плана могут иметь самые различные значения. Отношение сечения горизонталей к их заложени:о определяет уклон местности на данном участке, например

        i1 = hгор / d1

Так как сечение горизонталей является величиной постоянной, то уклон местности HP участке между двумя горизонталями в заданном

направлении определяется только величиной заложения. По величине заложения можно судить об уклоне, так как каждому заложению соответствует определений  уклон,

                 d = hгор / i

чем заложение больше, тем уклон меньше и наоборот. Таким образом, величина   заложений  между горизонталями обратно пропорциональна величине уклона.

Сгущение горизонталей на плане свидетельствует сб увеличении уклона местности, а увеличение этого расстояния указывает

уменьшение уклона.        .             

Если    d1 >  d2, то    i1 < i2 

Как было указано ранее,  кривизна поверхности  характеризуется величиной излома продольного профиля.

В направлении  I-I излом продольного профиля будет:

∆i = i2 - i1 =  hгор / d2 -   hгор / d1

Из этой зависимости следует, что если два смежных участка характеризуются одинаковыми заложениями   d1 =  d2,  то

уклон этих .участков одинаков  i1 = i2  и излома профиля  нет ∆i =0.

Если же заложения горизонталей у смежных участков  различны

d1 ≠  d2, то  i1 ≠  i2 и здесь  имеет место излома   профиля.

Следовательно, чем больше различие в заложениях, тем больше величина излома    ∆i  или, тем меньше радиус кривизны на данном участке. Из этого следует, что кривизна поверхности будет зависеть от сочетания соседних  заложений.

Рассмотрим кривизну поверхности в направлении, перпендикулярном оси водораздела.

Пусть имеем два водораздела и их продольные профили в направлениях I - I. Изображения водоразделов отличаются кривизной от горизонталей. Большая кривизна горизонталей обуславливает, большую кривизну в продольном профиле (∆i2  > ∆ i1)

Таким образом, о кривизне поверхности можно судить не только по сочетанию соседних заложений разноименных горизонталей, но и по кривизне самих горизонталей на плане. Как указывалось выше, проектирование рельефа методом горизонталей сводится к смещению горизонталей на дефектных участках относительно их по первоначального положения.

В связи с этим необходимо усвоить следующее правило: если

исправление дефектного участка производится насыпью, то проекные горизонтали смещаются вниз по уклону (низ-насыпь), а если

выемкой - вверх по уклону, т.е. против уклона (вверх - выемка).

Если исправление дефектного участка производится выемкой – насыпью, то проектные горизонтали смещаются относительно одноименных черных как вниз, так и вверх по уклону одновременно.

   От величины смещения проектных горизонталей зависит объем |земляных работ. Чем меньше величина этого смещения, тем проектная  поверхность будет ближе к естественной и, следовательно, тем меньше будет объем земляных работ.

Итак, сущность проектирования вертикальной планировки методом горизонталей сводится к смещению черных горизонталей на дефектных

участках относительна их первоначального положений таким образом,

чтобы:

- удовлетворялись нормативные требования к уклонам и кривизне

поверхности;

-выполнялись руководящие принципы проектирования;

-сохранялись основные формы рельефа с целью уменьшения объемов

земляных работ.

        Уклон и кривизна поверхности на плане в горизонталях

характеризуются:

-величиной заложений между горизонталями (уклон);

-сочетанием заложений (кривизна);        

-искривлением горизонтами на плане (кривизна поверхности).

6. Под руководящими принципами проектирования понимают главные положения, которое кладутся в основу проекта с целью получения решения с наиболее выгодными в данных конкретных условиях строительно-экономическими и  эксплуатационные показателями.

Основными  руководящими принципами проектирования рельефа летного поля являются:

1. Обеспечение безопасности полетов авиации.

2. Экономичность решения.

3. Обеспечение  наибольшей прочности и устойчивости грунтовой поверхности элементов летного поля и основании покрытий.

4. Обеспечение благоприятных условий для строительства покрытий.

5. Учет перспективы развития аэродрома.

        Рассмотрим каждый принцип в отдельности.

1. Обеспечение безопасности полетов авиации – решающий принцип во всех случаях. Его требования будут выполняться в том случае, если числовые значения основных характеристик проектного рельефа не будет превосходить тех значений, которые установлены нормами (imax; Rmin),

то есть  iест ≤imax; Rв, ест  ≥ Rв, min,доп.

Основное условия реализации этого принципа - тщательная дефектовка и правильное применение методов и приемов исправления рельефа. На всех этапах проектирования летного поля важно обеспечить не только безопасность, но и в наибольшей мере удобную работу авиации. При проектировании не следует без крайней необходимости прибегать к предельно-допустимым характеристикам проектной поверхности.

2. Экономичность решения, возможное снижение стойкости работ

является обязательной предпосылкой на всех этапах проектирования.

Проектное решение должно быть экономично с точки зрения

единовременных - затрат на строительство и последующую эксплуатации

аэродрома. При проектировании необходимо учесть много факторов,

влияющих на экономичность эксплуатации аэродромов. Не всегда при

небольших единовременных затратах на строительство можно добиться

экономичности в последующей эксплуатации аэродрома. При строительстве полевых аэродромов решающим может оказаться требование минимального объема работ. Такой объем земляных работ достигается в том случае, если проектная поверхность в наибольшей степени приближается к естественной (так называемое проектирование по огибающей)

На рисунке показано два решения:        

- исправление дефекта выполнено выпуклой вертикальной кривой 1-2-3-4-5 ;

- исправление выполнено сочетанием участков выпуклей и двух вогнутых кривых   1-6-7-8-5 .

Оба решения возможны, но очевидно во втором решение будет меньший объём земляных работ. Обеспечивая во втором решении меньший объем земляных работ возникает вероятность применения предельных значений характеристик Rв, min и imax, что обуславливает предельно возможные условия работы авиации. При окончательном выборе варианта это также следует учитывать.

Минимальный объем земляных работ обычно достигается в том случае, когда имеет место частный баланс при решение дефектного участка. Но при этом увеличивается площадь, где будут производится земляные работы. Увеличение площади работ приведет к увеличению участка с поврежденной дерниной, что при некоторых условиях оказывается нежелательным.

Стоимость выполнения земляных работ при строительстве аэродромов достигает значительных сумм.

Но от  общей стоимости строительно-монтажных работ стоимость земляных работ составляет 1-2%. Учитывая это, может быть нецелесообразной экономия на земляных работах при создании проектной поверхности аэродрома, от очертания и высотного  положения которой в значительной степени зависят его эксплуатационные качества.

3. Обеспечение наибольшей прочности и устойчивости грунтовой поверхности элементов летного поля и оснований покрытия.

Для осуществления требований этого принципа с позиций проектирования рельефа главным является обеспечение надежного водоотвода.  Наилучшие условия будут в том случае, если поверхность летного поля имеет достаточные уклоны и созданы благоприятные условия для трассирования водоотводящих систем. К этому принципу относится и наличие благоприятных грунтов, которые сохранили бы достаточную несущую способность при изменяющихся условиях их увлажнения. При разработке проектной поверхности следует учитывать  характер грунтовых напластований с тем, чтобы после производства земляных работ грунты в пределах активной зоны имели удовлетворительные строительные качества.        В отдельных случаях приходится прибегать к замене

неблагоприятных грунтов и к проведению специальных дренажных работ для осуществления отдельных участков летной зоны.

4. Обеспечение благоприятных условий для строительства

искусственных покрытий.

         При строительстве покрытий излому профиля осложняют производство работ и поэтому при проектировании рельефа следует стремиться к уменьшению их количества. Для некоторых покрытий, вследствие особенностей их конструкции, необходимо, чтобы расстояние между изломами было значительным (500-1000метров), например, для покрытий типа струнобетонного. Формальное право иметь изломы через шаг проектирования при разработке поверхности искусственных покрытий можно использовать только в отдельных случаях, каждый раз определяя такую возможность исходя из конструкции покрытия.

5. Учет перспективы развития  аэродрома.        ,

В ряде случаев, проектируя рельеф летнего поля важно знать не только класс проектируемого аэродрома в настоящее время, но и перспективы его развития в последующем. В противном случае могут возникнуть неоправданные дополнительные объемы работ при последующем усовершенствования летного поля.

7. Для разработки технически обоснованного и экономически

оправданного проекта вертикальной планировки требуются следующие исходные данные:

1. Нормативные требования к проектной поверхности, определяемые

классом аэродрома. Определяются из нормативных документов.

( ВСН, СНиП и т. д.).

2. Топографо-геодезические данные, характеризующие ситуацию и ее

естественный рельеф участка. Масштабы планов топографической съемки

зависят от стадии проектирования. При двухстадийном проектировании

основой для разработки проекта вертикальной планировки аэродрома

на стадии технического проекта служит план топографической съемки

в масштабе 1:5000 с изображением рельефа горизонталями сечением

0,5м, на стадии рабочих чертежей -план топографической съемки

масштабе 1:2000 с сечением горизонталей 0,25м. Планы топографи-

ческой съемки должны захватывать и местность непосредственно

прилегающую к аэродрому.

Это необходимо для определения местоположения резерва грунта, решение вопросов об отводе поверхностной воды за пределы аэродрома.

3. Инженерно-геологические данные:

-условия залегания и распространения основных видов грунтов и их строительные свойства;      

- мощность почвенно-растительного слоя и его агротехнические свойства;        

- наличие и характер распространения в плане физико-геологических явлений;

- условия залегания и уровень грунтовых вод, их химический состав наличие верховодки, возможность затопления и подтопления участка.

4. Климатические данные:                            

- характеристика климата района расположения аэродрома;

- дорожно-климатическая зона участка строительства;

- данные о количестве атмосферных осадков и их периодичность в течение года;

- данные о глубине промерзания грунта.

Для выполнения проекта вертикальной планировки необходимы также характеристики принятых по проекту или предполагаемых аэродромных покрытий   (тип I. толщина покрытия и основания).

Эти данные необходимы для определения проектных и рабочих отметок дна корыта.

Используемая литература:

1. Федотов Г.А., П.И.Поспелов Изыскания и проектирование автомобильных дорог: учебник Федотов Г.А. – 518с.

        Интернет – ресурсы:

        https://moluch.ru/conf/ped/archive/72/4081/

        rosavtodor.ru › ediucation/25.html