Διερεύνηση παραμέτρων αξιολόγησης οδοστρωματων αεροδρομίων
Authors: Αρμένη Αγγελική 
Published: November 2022

Τα οδοστρώματα αποτελούν μία από τις βασικές υποδομές ενός αεροδρομίου που καθορίζει σε μεγάλο βαθμό τη λειτουργία του. Για την εξασφάλιση της κίνησης των αεροσκαφών με ασφάλεια είναι απαραίτητη η αξιολόγηση της κατάστασης των οδοστρωμάτων του αεροδρομίου σε τακτά χρονικά διαστήματα. Ειδικότερα η αξιολόγηση της δομικής κατάστασης ενός οδοστρώματος καθορίζει τις απαιτούμενες ενέργειες για επέμβαση προκειμένου να διατηρηθεί η κατάσταση του οδοστρώματος σε επιθυμητά επίπεδα. Η υπόψη διαδικασία είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με τον προσδιορισμό της φέρουσας ικανότητας ενός οδοστρώματος, για την οποία έχουν αναπτυχθεί διάφορες μεθοδολογίες διεθνώς. Αρχικά, η αξιολόγηση βασίστηκε σε εμπειρικές διαδικασίες σχεδιασμού που εφαρμόστηκαν και σε οδοστρώματα οδών. Πλην όμως, οι εξελίξεις στον τομέα της ανάλυσης των οδοστρωμάτων και η ανάπτυξη εξελιγμένων αναλυτικών μεθοδολογιών σχεδιασμού οδήγησαν στην τροποποίηση και των διαδικασιών αξιολόγησης οδοστρωμάτων αεροδρομίων. Παράλληλα, χρήσιμο εργαλείο για τη διαχείριση οδοστρωμάτων αεροδρομίων αποτέλεσε η ανάπτυξη συστημάτων κατάταξης της φέρουσας ικανότητάς τους σε καθορισμένο σύστημα αναφοράς φορτίων. Παρόλο που η εφαρμογή συστημάτων κατάταξης τυγχάνει αποδοχής πάνω από μισό αιώνα, ακόμα και η επίσημη μέθοδος κατάταξης ACN-PCN (Aircraft Classification Number-Pavement Classification Number) παρουσιάζει αρκετές αδυναμίες. Προς τούτο στο εγγύς μέλλον αναμένεται να τεθεί σε ισχύ η επικαιροποιημένη διαδικασία κατάταξης οδοστρωμάτων αεροδρομίων ACR-PCR (Aircraft Classification Rating-Pavement Classification Rating) .Υπό το πρίσμα των παραπάνω στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας διερευνήθηκε η επίδραση της εξέλιξης των μεθοδολογιών αξιολόγησης εύκαμπτων οδοστρωμάτων αεροδρομίων. Από τη σχετική διερεύνηση προέκυψε ότι οδοστρώματα που έχουν σχεδιαστεί με εμπειρικές διαδικασίες σχεδιασμού φαίνεται να είναι δομικά επαρκή όταν αξιολογούνται με τις πρόσφατες αναλυτικές διαδικασίες αξιολόγησης που έχουν αναπτυχθεί. Επιπλέον διερευνήθηκε η εφαρμοσιμότητα των υπόψη μεθοδολογιών σε συνθήκες διαφορετικές από εκείνες για τις οποίες έχουν αναπτυχθεί. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στη θεώρηση των μηχανικών χαρακτηριστικών των υλικών των επιμέρους στρώσεων του οδοστρώματος και ειδικότερα στη συμπεριφορά των ασφαλτικών στρώσεων. Η διερεύνηση ανέδειξε τη σημασία της ορθής θεώρησης του μέτρου ελαστικότητας των ασφαλτικών στρώσεων, το οποίο επηρεάζεται από τη θερμοκρασία, κατά την αξιολόγηση της δομικής κατάστασης οδοστρωμάτων του ελλαδικού χώρου. Επίσης κατά την ανάλυση ελήφθησαν υπόψη και εξελιγμένες θεωρήσεις των υλικών, όπως είναι η ιξωδοελαστική θεώρηση, η οποία μέχρι στιγμής δεν περιλαμβάνεται στις ισχύουσες μεθοδολογίες αξιολόγησης οδοστρωμάτων αεροδρομίων. Από τη σχετική διερεύνηση προέκυψε ότι η συνήθης θεώρηση της ελαστικής συμπεριφοράς των υλικών που υιοθετείται μέχρι στιγμής εμφανίζεται ευμενέστερη ως προς την αναπτυσσόμενη εντατική κατάσταση των οδοστρωμάτων, γεγονός το οποίο μπορεί να επηρεάσει τη λήψη αποφάσεων για τη διαχείριση των οδοστρωμάτων αεροδρομίων. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε προκαταρκτική διερεύνηση της επίδρασης της εισαγωγής της επικαιροποιημένης διαδικασίας κατάταξης της φέρουσας ικανότητας οδοστρωμάτων αεροδρομίων ACR-PCR. Από τη σχετική διαδικασία προέκυψε ότι το επικαιροποιημένο σύστημα είναι βελτιωμένο, εντούτοις εξακολουθούν να εντοπίζονται κάποιες αδυναμίες όσον αφορά στο προσομοίωμα εκτίμησης του δείκτη ACR για την περίπτωση των εύκαμπτων οδοστρωμάτων. Επιπλέον το σύστημα ACR-PCR εξακολουθεί να μην λαμβάνει υπόψη το μηχανισμό αστοχίας των ασφαλτικών στρώσεων, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε εκτεταμένη φθορά κατά τη λήψη αποφάσεων στο πλαίσιο της διαχείρισης του αεροδρομίου. Αναφορικά με τη διερεύνηση της ύπαρξης συσχέτισης μεταξύ των δεικτών PCN και PCR, προέκυψε ότι υπάρχει ικανοποιητική συσχέτιση, η οποία μπορεί να δώσει μία προκαταρκτική εικόνα της μεταβολής της κατάταξης κατά την εφαρμογή του επικαιροποιημένου συστήματος για σενάρια κυκλοφορίας που εντοπίζονται στον ελλαδικό χώρο. Επιπλέον από την εφαρμογή των δύο συστημάτων κατάταξης σε αεροδρόμια του ελλαδικού χώρου εντοπίστηκαν πρακτικά θέματα που μπορεί να προκύψουν κατά την εφαρμογή του νέου συστήματος ACR-PCR. Σχετικά με τη μεταβατική περίοδο μέχρι την πλήρη ισχύ του συστήματος κατάταξης ACR-PCR διερευνήθηκε ο έλεγχος της επάρκειας της φέρουσας ικανότητας υφιστάμενων οδοστρωμάτων αεροδρομίων στα οποία παρατηρούνται φαινόμενα υπερφόρτωσης. Από τη σχετική διαδικασία προέκυψε ότι το εμπειρικό κριτήριο υπερφόρτωσης του Διεθνούς Οργανισμού Πολιτικής Αεροπορίας ICAO (ICAO: International Civil Aviation Organization) θα πρέπει να χρησιμοποιείται με προσοχή για το χρονικό διάστημα κατά το οποίο είναι σε ισχύ η μέθοδος ACN-PCN. Ακολούθησε η διεξαγωγή πειραμάτων πεδίου για την ακριβέστερη εκτίμηση των επιτόπου στοιχείων του οδοστρώματος και την αξιολόγηση της δομικής κατάστασής του με στόχο την τροφοδότηση των συστημάτων κατάταξης. Ο συνδυασμός στοιχείων πεδίου και στοιχείων εργαστηριακών δοκιμών μπορεί να συμβάλλει στη βελτιστοποίηση των διαδικασιών κατάταξης της φέρουσας ικανότητας οδοστρωμάτων κατά την εφαρμογή μεθόδων σε χώρες διαφορετικές από εκείνες στις οποίες έχουν αναπτυχθεί οι ισχύουσες μεθοδολογίες. Επιστέγασμα της διερεύνησης αποτέλεσε η ανάπτυξη ενός μοντέλου εκτίμησης του επικαιροποιημένου δείκτη κατάταξης της φέρουσας ικανότητας του οδοστρώματος ενός αεροδρομίου PCR με βάση τον ισχύοντα δείκτη PCN. Το υπόψη μοντέλο θα μπορούσε να αποτελέσει ένα χρήσιμο εργαλείο κατά την προκαταρκτική φάση εφαρμογής του νέου συστήματος κατάταξης.