Ableitung von Äquivalenzfaktoren zur Bewertung der Schädigung von Luftfahrzeugen bei der rechnerischen Dimensionierung von Flugbetriebsflächen

Abstract

Die Entwicklungen der letzten Jahrzehnte zeigen, dass die Flugzeugindustrie zu immer größer werdendem Fluggerät tendiert. Aktuell bildet der Airbus A380 mit einer Höchstmasse von 560 Tonnen die Spitze. In Kombination mit den ebenso komplexer werdenden Radkonfigurationen ergeben sich daraus sehr hohe Belastungen für den Oberbau von Flugbetriebsflächen. Da im Hinblick auf einen unterbrechungsfreien Betrieb unbedingt ausreichende Gebrauchstauglichkeit zu gewährleisten ist, muss einer korrekten Bemessung große Aufmerksamkeit zuteilwerden. Bisher zur Anwendung gekommene Verfahren ruhen meist auf empirischer Basis und führen wegen der notwendigen, hohen Systemreserven oft zu unwirtschaftlichen Bemessungsergebnissen. Deshalb wurde am Institut für Verkehrswissenschaften der TU Wien eine Österreichische Methode entwickelt, welche auf analytischen Ansätzen der konkreten mechanogenen und klimatischen Beanspruchungen beruht. Diese Arbeit beschäftigt sich zunächst mit der historischen Anwendung von Bemessungsmethoden sowie den nationalen und internationalen Rahmenbedingungen. Eine Rolle spielt vor allem die ICAO, die internationale Zivilluftfahrtsbehörde, die etliche Vorgaben zur Bewertung der Tragfähigkeit, nicht aber zur Bemessung gibt. Außerdem wird genauer auf das gängige Bemessungsverfahren der USA eingegangen, da dort seit jeher große Bemühungen zur Vereinheitlichung sämtlicher Belange der Luftfahrt getätigt werden. Im Anschluss wird die Vorgehensweise der neuen Österreichischen Bemessungsmethode im Detail erläutert. Ein Hauptaugenmerk wird dabei auf die Ermittlung der Aggressivitätszahlen gelegt. Diese stellen einen wichtigen Bestandteil der Österreichischen Methode dar, da sie eine Gewichtung der Auswirkungen einzelner Flugzeugmuster ermöglichen. Es werden zu diesem Zweck die Rahmenbedingungen des Flughafen Wiens berücksichtigt und beispielhaft Berechnungen an halbstarren und starren Oberbauten durchgeführt. Nach einer Gegenüberstellung der Ergebnisse, mit jenen des Flughafen Wiens, können diesbezüglich Aussagen zur Plausibilität gemacht werden. Das letzte Kapitel der Arbeit behandelt die Ausbildung und Verteilung von Fugen bei starren Oberbauten.

Developments in previous decades show that the aviation industry tends to produce aircraft increasing in size and weight. At the moment the Airbus A380 heads the list with some 560 tons maximum mass. In combination with quite complex types of landing gears these high masses lead to extensive loads on the pavements of airports. Correct pavement design is of significant importance as operation has to proceed unobstructed. Thus, sufficient usability must be ensured. Previously used methods are usually based on empirical research and therefore often result in uneconomic outcomes with high reserves. That is why the Institute of Transportation of the Vienna University of Technology developed an Austrian method which is based on an analytic approach regarding to the mechanical and climatical inputs. At the beginning of this master thesis, a chapter presents general information of the historic usage of pavement design methods and the national and international conditions. The ICAO, the International Civil Aviation Organization, which gives requirements for pavement evaluation, not for design though, is of particular relevance. Furthermore the current design method of the USA is described, as aviation has always played a major role in this country. Afterwards the procedure of the new Austrian method is discussed in detail. The main chapter of this master thesis describes the determination of the aggressiveness factors. They represent a main part of the Austrian method since they allow the determination of the effects of different aircraft types. For this purpose the frame conditions of the Vienna International Airport are considered and examples are shown for semirigid and rigid pavements. After the comparison of the results with those of the Vienna Airport a conclusion regarding the plausibility can be given. The last chapter deals with types of joints and joint layout of rigid pavements.