Tire Induced Surface Cracking due to Extreme Wheel Loads

  • Productgroep:Download / Rapport
  • Soort:Gratis uitgave
  • Vakgebied(en):Infrastructuur
  • Datum uitgifte:28 mrt 2013
  • Aantal pagina's:44
  • Druk:1
  • Artikelnummer:D13-01

In dit rapport staat een analytisch model waarmee het risico op het ontstaan van schade aan het verhardingsoppervlak kan worden afgezet tegen bandenspanning, wieldruk en zijdelingse krachten.


Engelstalig rapport. In Dutch: Door vliegtuigbanden veroorzaakte vliegveldverhardingsbreuken veroorzaakt door extreme wiellasten
 
The international civil aircraf organisation (ICAO) has suggested to increase the maximum allowable tire pressure of civil aircraft to 1,75 Mpa. Over the last decades aircraft engineers have had a tendency to develop wheelsets with fewer and smaller wheels combined with high maximum take-off weights. In this report an analytical model is presented with which one can determine the risk of tire induced surface cracking as a function of tire pressure and shear stress. It has been concluded that in case of an aircraft going in a straight line, no damage is to be expected. Asphalt limits could be exceeded under certain load conditions, particularly in taxiway curves that are taken at high speeds and in areas of sharply turning traffic, such as tight push-back operations with lateral wheel slip. The results of this study are not only of interest for airfield authorities; the results are also interesting for road authorities and owners of for example container terminals.
 
Nederlandse vertaling:
De internationale burgerluchtvaartorganisatie ICAO heeft voorgesteld de maximaal toegestane bandenspanning van verkeersvliegtuigen te verhogen tot 1,75 MPa. Dat heeft te maken met de neiging van vliegtuigbouwers om te kiezen voor wielstellen met minder en kleinere banden, maar wel met hoge startgewichten. In dit rapport staat een analytisch model waarmee het risico op het ontstaan van schade aan het verhardingsoppervlak kan worden afgezet tegen bandenspanning, wieldruk en zijdelingse krachten. De modelberekeningen wijzen uit dat wanneer vliegtuigen rechtuit rollen, geen schade te verwachten is.  In bochten doet zich wel een potentieel probleem voor. Bijvoorbeeld bij het manoeuvreren op het platform (met name bij een zogeheten push-back door een vliegtuigtractor) of wanneer bij een relatief hoge taxisnelheid een krappe bocht wordt genomen. De beschreven methode is niet alleen toepasbaar voor vliegveldverhardingen, maar ook voor verhardingen van bijvoorbeeld rotondes, bedrijventerreinen en containerterminals.

Preface

Summary

1 Literature Review

Overview

1.1 ID1: Tire Pressure Category Changes – Working Paper by ICAO Aerodromes Panel

1.2 ID2: Full-Scale High Tire Pressure Test – FAA

1.3 ID3: High Tire Pressure Test – Airbus

1.4 ID4: High Tire Pressure Effects on HMA using APA – Song & Garg

1.5 ID5: Evaluation of Pavement Damage due to New Tire Design – Wang & Al-Qadi

1.6 ID6: Impact of Non-Uniform Tire Pressure on Airfield Pavement Response

1.7 ID7: Unified Constitutive Model Airport Pavement – Desai, Rigby, & Samavedam

1.8 ID8: Novel Approach to Performance Based Test for Rutting – Meegoda & Chang

1.9 Literature Conclusions

2 Experience at Amsterdam Airport Schiphol

3 Linear and Visco-Elastic Calculations

3.1 Model description

3.2 Failure Mechanism

3.2.1 Mohr-Coulomb

3.2.2 Failure Criteria

3.3 Structure and Loading Details

3.3.1 Pavement Structure and Material Characteristics

3.3.2 Load Characteristics

3.4 Straight Moving Loads

3.4.1 Elastic versus Visco-Elastic

3.4.2 Effect of Tire Pressure and Wheel Load

3.4.3 Effect of Speed

3.4.4 Conclusions for Straight Moving Loads

3.5 Loads in Curves

3.5.1 General

3.5.2 Normal Taxiway Curves

3.5.3 Push-Back Operations

3.5.4 High-Shear Movements

3.6 The Main Trigger of Surface Damage

3.7 Analytical Solution to Predict Critical Stresses

4 Model to Predict Tire Induced Surface Cracking

4.1 Shear Stress Calculation

4.2 Determination of Coulomb Parameters

4.2.1 Direct Tensile Strength Test

4.2.2 Indirect Tensile Strength Test

4.3 Calculation of FSR

5 Conclusions and Recommendations

5.1 Impact of Tire-Pavement Interaction on PCN

5.2 Impact of Tire-Pavement Interaction on Surface Material Selection

5.3 Considerations for Further Study on this Subject

References