پژوهشنامه حمل و نقل

پژوهشنامه حمل و نقل

ارزیابی روسازی باند بتنی فرودگاه تحت بار ضربه به روش عددی ایزوژئومتریک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری‌، گروه مهندسی عمران‌، واحد شاهرود‌، دانشگاه آزاداسلامی‌، شاهرود، ایران
2 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد شاهرود، دانشگاه آزاداسلامی، شاهرود، ایران
3 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد شاهرود، دانشگاه آزاداسلامی‌، شاهرود، ایران
چکیده
امروزه با توسعه صنعت هوانوردی و پیدایش هواپیماهای پهن پیکر نیاز به ساخت باندهای پرواز مناسب،جهت بهره برداری ضروری است از این رو روسازی باند فرودگاه به دلیل فرود سخت هواپیما همیشه در معرض بارهای ضربه ای شدید قرار میگیرند.با توجه به اینکه تحقیقات محدودی برروی روسازی های صلب بتنی تحت بار ضربه صورت گرفته این تحقیق نسبت به توسعه روش نوین حل عددی ایزوژئومتریک برروی باند فرودگاه تحت بارگزاری ضربه پرداخته و نتایج تحلیل ایزوزئومتریک با نتایج اجزا محدودو ازمایشگاهی wu(2018) اعتبار سنجی میگردد.با توجه به انتخاب درجات ازادی کمتردرروش ایزوزئومتریک نسبت به روش اجزا محدود مشاهده شد نتایج روش مذکور با هزینه محاسباتی و درصدخطا کمتر به نتایج آزمایشگاهی نزدیک تر بوده که علت آن بهره گیری از نربز وبی اسپیلاین ها می باشد.در نهایت این پژوهش با استفاده از روش فوق پارامتر های مختلف سرعت ، جرم وزنه و مقاومت فشاری بتن بر روی روسازی بتنی می پردازد که با توجه به نتایج مشاهده شد افزایش سرعت وزنه از 4 به 6 m/s باعث افزایش جابه جایی قائم روسازی در نقطه P1 ،P2 به ترتیب به میزان 108 ،113 درصد و افزایش مقاومت بتن تا محدوده مشخصی در کاهش جابه جایی موثر نبوده و از محدوده 54 به 90 Mpa باعث کاهش جابه جایی قائم در نقطه P1، P2به میزان 60 و31 درصد وهمچنین افزایش جرم وزنه از 800 به1400 kg موجب افزایش انحراف قائم در نقطه P1،P2 به میزان38و43 درصدمیگردد لذا افزایش سرعت وزنه نسبت به سایر پارامتر ها موجب تسریع در تخریب روسازی باند فرودگاه میگردد
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Evaluation of airport concrete runway pavement under impact load by isogeometric numerical method

نویسندگان English

Mahdi Abbasi Sardarabadi 1
Ahmad Gangali 2
Ehsan Kashi 2
Hamidreza Irani 3
1 Ph.D., Student, Department of Civil Engineering, Sha.c., Islamic Azad University, Shahrood, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Sha.c., Islamic Azad University, Shahrood, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Sha.c., Islamic Azad University, Shahrood, Iran.
چکیده English

Today, with the development of the aviation industry and appearance of wide-body air-planes, need to build suitable runways Thereforethe runway pavements are always ex-posed to the hard landing of the airplanes.Considering that limited research has been done on rigid concrete pavements under impact load, this research development isogeometric numerical solution method, and the results of the isogeomet-ric analysis are validated with the finite element and laboratory results. Considering the selection of less degrees of free-dom in the isogeometric method compared to the finite element observed the results of the mentioned method are closer to the laboratory results with a lower computational cost and error percentage, which is due to the use of splines. Finally, this research using The above method deals with different parameters of speed, weight mass and compressive strength of concrete it was observed that increasing the speed of the weight from 4 to 6 m/s increases the vertical displacement of the pavement at point P1 and P2, respectively amount of 108, 113% and the increase of concrete strength from the range of 54 to 90 Mpa, it causes a decrease in the vertical displacement at the point P1, P2 by 60 and 31%, and also the increase in the mass of the weight from 800 to 1400 kg causes an increase in the deviation Vertical at P1 and P2 points is 38 and 43%, therefore, increasing the speed of the weight compared to other parameters accelerates the destruction of the runway pavement

کلیدواژه‌ها English

Impact load
pavement
Airport runway
Transverse Seam
isogeometric
-محمدی، یعقوب و فتحی جلفا، ایرج  (1395). بررسی عملکرد بتن انعطافی روسازی باند فرودگاه حاوی پودر لاستیک و خرده لاستیک در مقابل ضربه، اولین کنفرانس ملی پژوهش­های کاربردی در مهندسی.
 
-فخری و طاهری (1401). ارزیابی عملکرد و مدل سازی سه بعدی روسازی­های بتنی بلوکی فرودگاهی، مهندسی
زیرساخت­های حمل و نقل
، 8، 32، 115-99.
-صدرایی و همکاران­، (2018).  بررسی عملکرد دینامیکی دالهای بتنی مسلح شده با میلگرد اف آر پی و دال­های پیش تنیده در برابر ضربه. رساله دکتری دانشگاه شریف.
- سلطانی و همکاران، (1401). عملکرد دالهای بتنی مسلح تقویت شده با الیاف فولادی و ورق­هایFRP ، در برابر بارگذاری دینامیکی ناشی از ضربه، رساله دکتری دانشگاه شریف.
 
 
-A. Moropoulou, N.P. Avdelidis, M. Kouri, and K. Kakaras, (2001). An Application of
Thermography for Detection of Delamination in Airport Pavements, Journal of NDT and
E International
, 34, Elsevier Science Limited.
329-335,
-Amir modaress and Hamed shabani (2015).
Investigating the effect of aircraft impact loading on the longitudinal top-down crack propagation parameters in asphalt runway pavement using fracture mechanics.
Engineering Fracture Mechanics.
-Chen, Y. and May, I.M. (2009). Reinforced Concrete Members under Drop Weight Impact. Proceeding of the Institution of Civil Engineers, Structures and Buildings, 162, 45-56.
-D. Rufino and J. Roesler, (2006). Effect of Slab-Base Interaction on Measured Concrete Pavement Responses, ASCE Journal of
Transportation Engineering
, 132, 425-435.
 
-G.T. Houlsby, (1991). How the Dilatancy of Soils Affects their Behavior, Tenth European Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Florence, Italy. (37)
-H. Kim, and W.G. Buttler, (2009). Finite
Element Cohesive Fracture Modelling of Airport Pavements at Low Temperatures, Journal of Cold Regions Science and Technology, 57, Elsevier Science Limited.
123-131.
-Hayder Abbas Ashour AlAraza, Kharun Mahmud (2022). A parametric study of concrete runway pavement layers depression under impact load.  Monthly Journal on Construction and Architecture­, С. 1206–1217.
-Hughes, T.J.R.; Reali, A.; Sangalli, G. (2010). Efficient quadrature for NURBS-based isogeometric analysis. Comput. Methods Appl. Mech. Engrg. 199 (5–8), 301–313.
-Hummeltenberg, A., Beckmann, B., Weber, T., and Curbach, M., (2011). Investigation of Concrete Slabs under Impact Load. Applied
Mechanics and Materials,
82, 398-403.
-I. Mijangos, and K.U. Kelly, (2009).
Drucker-Prager Finite Element Constitutive Model of Microindentation in Polycrystalline Alumina, Proc. of the SEM Annual Conference, June 1-4, Albuquerque New Mexico, USA, (36)­.
-I. L. Al-Qadi, S. Portas, M. Coni, and S. Lahouar, (2010). Runway Instrumentation and Response Measurements, Journal of the
Transportation Research Board
, No. 2153, 162-169.
-Iqbal, M.A., Kumar V., Mittal, A.K. (2018). Experimental investigation of prestressed and reinforced concrete plates under falling weight impactor. Thin-Walled Struct. 126, 106-116.
-J. Ozbolt, A. Sharma, B. Irhan, and E. Sola, (2014). Tensile Behaviour of Concrete under High Loading Rates, International Journal
of Impact Engineering
, 69, Elsevier Science Limited.  55-68.
-Jifeng Yuan­, Jin Wu­, Tian Su and Dadi Lin (2022). Dynamic Response of Reinforced
Recycled Aggregate Concrete Pavement under Impact Loading. Sci. 12, 8804.
-K. Gopalakrishnan and M.R. Thompson, (2007). Behaviour of Airfield Pavement
Subgrades Under Blast Load Test. Proceedings of the institution of Civil Engineers, Transport 160, TR2, 79-87.
-K. Hoegh, L. Khazanovich, K. Maser, and N. Tran, (2012). Evaluation of Ultrasonic Technique for Detecting Delamination in Asphalt Pavements, Journal of the Transportation
Research Board
, 2316, 105-110.
-K. Su, Y. Hachiya, and R. Maekawa, (2009). Study on Recycled Asphalt Concrete for Use in Surface Course in Airport Pavement, Journal of Resources, Conservation and Recycling,
Elsevier Science Limited. 54, 37-44,
-K.R. Maser, and I. Sande, (1996). Condition Assessment of Transportation Infrastructure Using Ground-Penetrating Radar, Journal of
Infrastructure Systems
, 2(2), 94-101.
 
-Kennedy, R.P. (1976). A Review of Procedures for the Analysis and Design of Concrete Structures to Resist Missile Impact Effects.
 Nuclear Engineering and Design, 37, 183-203.
 -Kishi, N., Kurihashi, Y., GhadimiKhasraghy, S., and Mikami, H. (2011). Numerical Simulation of Impact Response Behavior of
Rectangular Reinforced Concrete Slabs under Falling-weight Impact loading. Applied
Mechanics and Materials,
82, 266-271.
-Kumar, V, Iqbal, M.A, Mittal, A.K. (2018). Study of induced prestress on deformation and energy absorption characteristics of concrete slabs under drop impact loading. Constr. Build. Mater. 188, 656-675
-Kurihashi, Y., Taguchi, F., Kishi, N., and Mikami, H. (2006). Experimental Study on Static and Dynamic Response of PVA Short-fiber Mixed R.C. Slab. fib Proceeding of the 2nd International Congress, ID 13-20, Naples, Italy, June 5-8, 1-10.
-M. Bounsanti, and G. Leonardi (2011).
A Finite Element Model to Evaluate Airport Flexible Pavements Response under Impact, Journal of Applied Mechanics and Materials, 138, 257-262.
-M. Kim, and E. Tutumluer, (2008). Multiple Wheel Load Interaction in Flexible Pavements, Journal of the Transportation Research Board, No. 2068, 9-60.
-M.R. Taheri, M.M Zaman, and A. Alvappillai, (1990). Dynamic Response of Concrete
Pavement to Moving Aircrafts, Journal of
Applied Math Modelling
, 14, 562-575.
-Mutalib, A.A. (2011). Experimental and Numerical Studies of FRP Strengthened RC Slabs under Impact Loads. International Journal of Impact Engineering, 100(3),
256- 263.
-Othman, H., Marzouk, H. (2016).
An experimental investigation on the effect of steel reinforcement on impact response of
reinforced concrete plates. Int. J. Impact Eng. 88, 12-21.
 
 -Piegl, L.; Tiller, W. (1997). The NURBS Book. 2nd ed., Springer-Verlag, New York 
-Rogers D.F., (2001). An Introduction to NURBS, Morgan Kaufmann Publishers.  
 
-S. Kuo, H.S. Mahgoub, R.D. (1896). Holliday, Pavement Responses Due to Hard Landing of Heavy Aircraft, Journal of the Transportation Research Board, 88-95.
-Saima Ali, Sabrina Fawz, (2020). Performance of protective concrete runway pavement under aircraft impact loadin.
-V. Carvelli, C. Corazza, and C. Poggi, (2007). Mechanical Modelling of Monofilament
Technical Textiles. Journal of Computational Materials Science, 42, Elsevier, 671-691.
-Wu J., Wu H., Tan H.W.A., Chew S.H. (2018). Multilayer pavement system under blast load. Springer Tracts in Civil Engineering.
doi: 10.1007/978-981-10-5001-5
 -V. Khanna, M.A. Mooney, and G.A. Miller, (2012). Impulse Response Dynamic Stiffness Decay in Aging General Aviation Airfield Pavements, Journal of the Transportation
Research Board, No. 2153, 162-169.
-W. Jun, (2012). Development of Advanced Pavement Materials System for Blast Laod, Thesis of Doctor of Philosophy, National University of Singapore.
-X. Yan, X. Weng, and Y. Kou, (2014).
Influence of Fiber Grid on Interlayer Bond Property of Airport Double-Layer Pavement, Journal of Reinforced Plastics and Composites, 33(1), 101-111.
-Y. Fujita, and R. Ishimaru, (1998). Study on Internal Friction Angle and Tensile Strength of Plain Concrete, Proc. on Fracture Mechanics