بخشی از مقاله
چکیده
طراحی ضخامت روسازی فرودگاه همواره چالش برانگیز بودهاست چراکه علاوه بر تأمین مقاومت کافی برای تحمل بارناشی از عبور چرخهای هواپیما، باید تا حد ممکن اقتصادی باشد. از این رو محققین نرمافزارهای متعددی برای پاسخ به این نیاز ارائه دادهاند، آخرین نسخه نرمافزار ارائه شده توسط سازمان هوانوردی آمریکا برای این منظور FAARFIELD است.
هدف از ارائه این مقاله، معرفی قابلیتهای نرمافزارFAARFIELD و جنبههای تکامل آن نسبت به نسخه پیشین آن یعنی LEDFAA است. جهت نیل به این هدف از دو نرمافزار FAARFIELD و LEDFAA و نیز نتایج سایر پژوهشهای مرتبط استفاده شدهاست.
بررسیها نشان میدهند که نرمافزار FAARFIELD بهدلیل استفاده از مدل المان محدود سهبعدی در طراحی روسازی صلب، رفتار واقعیتری از بارگذاری هواپیما بر روسازی باند فرودگاه نسبت به نسخه پیشین خود ارائه میدهد. بهعلاوه این نرمافزار با در نظر گرفتن نتایج حاصل از آزمایشهای میدانی بر روی روسازی باند فرودگاه که در مقیاس واقعی صورتگرفتهاست، مدل شکست روسازی صلب و الگوریتم طراحی روکش را اصلاح نمودهاست.
-1 مقدمه
حملونقل و جابهجایی کالا و مسافر در هر کشور، یکی از اجزای کلیدی توسعه اقتصادی و اجتماعی آن بهشمار میرود و بخش عمدهای از بودجهی ملی را به خود اختصاص میدهد. با توجه به سرعت بالای حملونقل هوایی در جابهجایی کالا و مسافر و تاثیر آن بر توسعه اقتصادی، در برنامهریزی حملونقل کشور بسیار مورد توجه و همواره از اهمیت بالایی برخوردار بوده است.در این راستا احداث فرودگاه به عنوان محلی برای نگهداری، نشست و برخاست انواع هواپیماهای مسافری ، نظامی و تجاری اجتناب ناپذیر است و تسهیلات زمینی نیز بخش لاینفک فرودگاه ها محسوب میشود که ازجمله مهمترین آنها سیستم روسازی یا همان باند پرواز فرودگاهها است.
FAARFIELD یک نرمافزار برای طراحی روسازی فرودگاه است که با انتشار بخشنامه AC150/5320-6E در سال 2009، جایگزین LEDFAA گردید. بهعلت کاستیهای آنالیزلایههای الاستیک که مبنای برنامهLEDFAA است در محاسبه تنشهای بحرانی روسازی صلب تحت بارگذاریهای پیچیده دارد، نیاز به روشهای حل دقیقتر بیش از پیش احساس شد و در نتیجه تلاش محققان منجر به ادغام دو تئوری لایههای ارتجاعی و روش المان محدود سهبعدی در طراحی روسازی باند فرودگاه و در نهایت پایهگذاری برنامه FAARFIELD شد
هدف اصلی این مقاله، معرفی تغییرات اساسی FAARFIELD نسبت به نسخه پیشین آن یعنی LEDFAA است. بیش-تر تغییرات ایجادشده مربوط به درون برنامه است که قابل مشاهده نیست ولی منجر به ارتقای توانایی برنامه شدهاست. برخی از جنبههای تکامل برنامه FAARFIELD نسبت به LEDFAA که در ادامه توضیح داده میشود، بهصورت زیر است.
-1 به حداقل رساندن زمان محاسبات المان محدود سهبعدی
-2 اصلاح مدل شکست روسازی صلب بتنی
-3 اصلاح الگوریتم طراحی روکش
-4 اصلاحات مربوط به کاربر شامل تنظیمات کاربر ، راهنمایی در زمان اجرا ، بازسازی کتابخانه هواپیما
-2 زمان اجرای برنامه
معرفی مدل المان محدود سهبعدی در روشهای طراحی، منجر به تغییرات الگوریتم طراحی روسازیهای صلب بتنی شدهاست. در آنالیز المان محدود، اندازه مسأله وابسته به تعداد المانها یا تقسیمبندی مدل است که در مورد روسازی، وابسته به گروهبندی چرخها و نیز تعداد لایههای ساختاری مدل است. اندازه مسأله، مهمترین فاکتور تأثیرگذار بر زمان اجرای برنامه است. جداول 1 و 2 تعداد معادلات مورد نیاز برای حل آنالیز المان محدود سهبعدی سازه روسازی برای گروهبندی مختلف چرخهای هواپیما بهترتیب برای روسازیهای صلب و نیز روکشهای صلب ارائه میدهد. نامگذاری دستهبندی چرخها براساس دستورالعمل FAA5300.7 صورت گرفته است.
جدول-1 تعداد معادلات آنالیز 3D- FEM برای روسازی صلب
جدول-2 تعداد معادلات آنالیز 3D- FEM برای روکش PCC بر روسازی صلب
شکل1 انواع مشبندی را براساس گروهبندی و شکل چرخها نشان میدهد. زمان مورد نیاز برای محاسبه در سیستم 3D-FEM2 در جداول 3 و4 ارائه شدهاست.
شکل-1 مشبندی المان محدود روسازی صلب برای دستهبندی مختلف چرخها S - - a - یاD ، 2D - - b - ، 3D - - c - و - - - d
جدول-3 زمان محاسبه تنش برای روسازی صلب
جدول-4 زمان محاسبه تنش برای روکشPCC بر روسازی صلب
طراحی روسازی، یک فرآیند تکراری است. عمر سازه روسازی صلب با ضخامت مشخص با محاسبه تنش کف دال، برای هرکدام از هواپیماهای موجود در ترکیب ترافیک، قابل تعییناست. محاسبه عمر روکش صلب بر PCC3 نیز مستلزم محاسبات متعدد تنش است چون با افزایش اعمال بیشتر ترافیک، مدول دال PCC کاهش مییابد
الگوریتم طراحی اجرا شده در LEDFAA ، برای هر دو نوع روسازی صلب و انعطافپذیر، براساس LEA4 صورت میگیرد که تنشها را در هر نقطه برای هر هواپیمای موجود در ترکیب ترافیک بهطور جداگانه محاسبه میکند. اما وقتی در برنامه FAARFIELD الگوی 3D- FEM برای روسازیهای صلب اجرا میشود،
