Structural analysis of airfield concrete pavement with doweled joints taking into account curling of slabs

• Autorzy: Graczyk M. , Gajewski M. , Szczerba R.

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.016.009

Warianty tytułu

PL

Analiza statyczna dyblowanej betonowej nawierzchni lotniskowej z uwzględnieniem zjawiska curlingu płyt

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The subject of this paper is the structural analysis of a concrete airfield pavement with doweled joints after curling focusing on the doweled joints behaviour. The paper presents some examples of such pavement structures and dowel bar installation. Attention is paid to the effects of curling of slabs due to the temperature gradient across the slab thickness. It can result in the development of cracks at edges and corners of the slabs. A global structural analysis was carried out for a concrete airfield pavement exposed to extreme loading after curling. Aircraft wheel loading was considered in the analysis. The calculations of the doweled joints were parameterized based on the slab thickness and dowel diameter. The finite element method analysis was carried out using the ABAQUS/Standard software package.

PL

W pracy przedstawiano tematykę analizy dyblowanej betonowej nawierzchni lotniskowej po wystąpieniu zjawiska curlingu płyt uwzględniając zachowania połączeń dyblowanych płyt betonowych. Zaprezentowano przykładowe rozwiązania konstrukcyjne tego typu nawierzchni oraz sposób osadzania dybli w płycie betonowej. W artykule przedstawiono powiązanie zjawiska curlingu, które powstaje na skutek nierównomiernego rozkładu temperatury w przekroju pionowym płyty betonowej. W wyniku tego zjawiska mogą niekiedy wystąpić pęknięcia w pobliżu krawędzi oraz naroży płyt. Autorzy przedstawili ponadto wyniki globalnej analizy statycznej nawierzchni lotniskowej w stanie ekstremalnego obciążenia po wystąpieniu zjawiska curlingu. Analizę przeprowadzono na przykładzie obciążenia od kół samolotu. W analizach połączenia dyblowanego dokonano sparametryzowania obliczeń ze względu na grubość płyty oraz średnicę dybli. Obliczenia metodą elementów skończonych zrealizowano z wykorzystaniem programu komputerowego ABAQUS/Standard.

Słowa kluczowe

EN

concrete airfield pavements with doweled joints; curling of concrete slabs; designing; FEM modelling; PCC pavements

PL

curling płyt; nawierzchnie lotniskowe dyblowane; modelowanie MES; nawierzchnie betonowe; projektowanie

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 15, no. 2
• Strony: 137--155
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Graczyk M.

• Road and Bridge Research Institute, Instytutowa 1, 03-302 Warsaw

autor

Gajewski M.

• Road and Bridge Research Institute, Instytutowa 1, 03-302 Warsaw

autor

Szczerba R.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Armii Ludowej 16, 00-637 Warsaw

Bibliografia

• 1. Graczyk M., Zbiciak A., Józefiak K.: Design of airport pavements with use of analytical methods and FEM. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 14, 2, 2015, 101-115
• 2. Mackiewicz P.: Thermal stress analysis of jointed plane in concrete pavements. Applied Thermal Engineering, 73, 1, 2014, 1167-1174
• 3. Szydło A., Mackiewicz P., Wardęga R., Krawczyk B.: Katalog Typowych Konstrukcji Nawierzchni Sztywnych. Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad, Warszawa, 2014
• 4. Guo E., Ricalde L., Kawa I.: FAA Finite element design procedure for rigid pavements. U.S. Department of Transportation, Washington, 2007
• 5. Nita P.: Betonowe nawierzchnie lotniskowe. Teoria i wymiarowanie konstrukcyjne. Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych, Warszawa, 2005
• 6. Nita P.: Budowa i utrzymanie nawierzchni lotniskowych. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 2008
• 7. Mackiewicz P.: Finite-Element Analysis of Stress Concentration around Dowel Bars in Jointed Plain Concrete Pavement. Journal of Transportation Engineering, 141, 6, 2015, 06015001-1 - 06016001-8
• 8. Seruga A., Seruga T., Juliszewski L.: Dyble w drogowych nawierzchniach betonowych. Czasopismo Techniczne, 108, Zeszyt 18, 2-B, 2011, 113-134
• 9. Dacko M., Marszałek J.: Numeryczna analiza wpływu połączeń dyblowych na stan przemieszczeń i naprężeń w płytach lotniskowych. Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej, 53, 8, 2004, 35-43
• 10. Yu H.T., Smith K.D., Darter M.I., Kazanovich L.: Performance of Concrete Pavements, Improving Pavement Performance, 111. Report No. FHWA-RD-95-111, Federal Highway Administration, 1998
• 11. Field evaluation of elliptical steel dowel performance. FHWA Project DTFH-61-03-C-00119. Final report. Iowa State University, Iowa, 2008
• 12. Design and evaluation of jointed plain concrete pavement with fiber reinforced polymer dowels. FHWA-HRT-06-106. US Department of Transportation Federal Highway Administration, 2009
• 13. Labocha S.: Modelowanie dybli w betonowych nawierzchniach metodą MES. Magazyn Autostrady, 12, 2013, 42-47
• 14. Walker W.W., Holland J.A.: Performance-based dowel design. Concrete Construction. Handley Wood, 2007, 1-8
• 15. Huang Y.H.: Pavement Analysis and Design. Pearson Education, Upper Saddle River, NJ, 2004
• 16. Yoder E.J., Witczak M.W.: Principles of Pavement Design. Wiley, New York, 1975
• 17. Horonjeff R., McKelvey F.X., Sproule W.J., Young S.B.: Planning and design of airports. McGraw-Hill, New York, 2010
• 18. Szydło A.: Nawierzchnie drogowe z betonu cementowego: teoria, wymiarowanie, realizacja. Polski Cement, Kraków, 2004
• 19. Wytyczne lotniskowe - projektowanie ukształtowania i obliczenie nawierzchni pól wzlotów stałych lotnisk wojskowych. MON-DWLot, Poznań, 1972
• 20. Westergaard H.M.: Stresses in concrete pavements computed by theoretical analysis. Public Roads, 7, 2, 1926, 25-35
• 21. Westergaard H.M.: New formulas for stresses in concrete pavements of airfields. American Society of Civil Engineers Transactions, 113, 2340, 1948, 425-444
• 22. Nagórski R.: Mechanika nawierzchni drogowych w zarysie. PWN, Warszawa, 2014
• 23. Graczyk M.: Nośność konstrukcji nawierzchni wielowarstwowych w krajowych warunkach klimatycznych. Studia i materiały, IBDiM, zeszyt 63, Warszawa, 2010
• 24. http://www.mapei.com/US-EN/tech-talk-post.asp?IDPost=80 (30.02.2016)
• 25. http://www.pavementinteractive.org/article/rigid-pavement-response/ (30.02.2016)
• 26. Developing, and Delivering Highway Transportation Innovations. Federal Highway Administration Research and Technology Coordinating. Publication Number: FHWA-04-122, 2005.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.