Politecnico di Bari. Costruzioni di strade, ferrovie e aeroporti Prof. Pasquale Colonna A.A Aeroporti

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1 Aeroporti

2 Politecnico di Bari La regolazione del traffico aereo La regolazione del traffico aereo (1) Le caratteristiche del trasporto aereo rendono necessarie la cooperazione internazionale L attività regolamentativa e di indirizzo è svolta principalmente dall ICAO (International Civil Aviation Organization), che fornisce agli stati membri le direttive unitarie sulle caratteristiche strutturali degli aeroporti e sulla sicurezza dei voli In Italia il trasporto aereo civile è regolato e gestito da ENAC (Ente Nazionale per l Aviazione Civile) che si occupa dei molteplici aspetti di regolamentazione del sistema del trasporto aereo, del controllo e presidio dell applicazione delle norme adottate, della disciplina degli aspetti amministrativo-economici del sistema stesso ENAV (Ente Nazionale Assistenza al Volo) cui sono demandati i compiti di assistenza e controllo del traffico aereo

3 Politecnico di Bari La regolazione del traffico aereo La regolazione del traffico aereo (2) Il trasporto aereo si svolge su aerovie, dette corridoi aerei; ciascuna aerovia è caratterizzata da una sigla e può essere percorsa a più livelli altimetrici Gli spazi aerei sono suddivisi in Regioni di Controllo Aereo (CTA), gestiti da Centri Regionali di Controllo che presiedono allo spazio aereo da una quota prestabilita in su (senza limiti superiori) Milano, Padova, Roma e Brindisi Dimensioni minori hanno le zone di traffico aeroportuale, controllate dai singoli aeroporti Al servizio di avvicinamento e alla successione partenze/arrivi provvede la torre di controllo Il pilota dispone di carte di volo in cui sono riportate le disposizioni per involo ed atterraggio

4 Politecnico di Bari La regolazione del traffico aereo La regolazione del traffico aereo (3)

5 I sistemi di assistenza al volo (1) I sistemi di radionavigazione possono essere classificati in quattro categorie A lungo raggio, con portata > 300 km, guidano l aeroplano lungo le aerovie Radar GPS A breve raggio, con portata < 300 km, guidano l aeroplano verso un punto (l aerostazione) Radiofari ad alta frequenza omnidirezionale (VOR) Radiogoniometri (NDB) Misuratori di distanze (DME) Per avvicinamento ed atterraggio (sistemi ad alta precisione) Per movimenti a terra in aeroporti molto trafficati e soggetti a cattive condizioni meteorologiche A-SMGCS (Advanced Surface Movement Ground Control System), presente in Italia solo a Malpensa

6 I sistemi di assistenza al volo (2) In avvicinamento e atterraggio, il pilota è assistito tramite ILS (Instrumental Landing System), di categorie A, B, C (di cui l ultima permette l atterraggio anche in assenza totale di visibilità) Costituito da Un localizzatore che individua il piano verticale passante per l asse della pista Un antenna (Glide Path) che fornisce il piano inclinato per la corretta traettoria di discesa (3 ) La traettoria d atterraggio è data dall intersezione dei due piani ed è individuata da un display a bordo dell aeromobile MLS (Microwave Landing Sistem), meno sensibile dell ILS e con una diversa tecnologia, fornisce un ampio campo per l intercettazione dell aereo (angolo verticale di 20 ed orizzontale di 120 ) Radar di avvicinamento primari e secondari che controllano lo spazio aereo in ogni condizione atmosferica

7 La localizzazione di un aeroporto Nella scelta dell area di un aeroporto bisogna valutare Fattori economici Richieste ed esigenze di traffico Presenza di altri aeroporti vicini Possibilità di espansione Collegamenti col territorio Bacino di traffico Accessibilità Fattori di sicurezza Condizioni atmosferiche (ad esempio, rilevazioni anemometriche) Utilizzabilità (in %) Ostacoli circostanti Sviluppo dell area suburbana Anche in relazione all inquinamento acustico, misurato in termini di NEF (Noise Exposure Forecast)» Zona A: NEF 30, insediamenti abitativi» Zona A: NEF 40, insediamenti abitativi con limitazioni (scuole, ospedali)» Zona A: NEF > 40, solo insediamenti agricoli ed industriali Situazione geomorfologica

8 La classificazione degli La classificazione degli aeroporti fa riferimento all aereo critico di progetto, cioè all aereo, fra quelli che si prevede utilizzeranno con maggior frequenza l aeroporto, che ha le maggiori esigenze L attuale sistema è basata su due simboli, uno numerico (da 1 a 4) ed uno alfabetico (da A ad E) Il primo si riferisce alla lunghezza di campo caratteristico, cioè alla minima distanza di decollo richiesta dall aereo critico col massimo carico, a livello del mare, in assenza di vento e in condizioni atmosferiche standard (15 C) e con pendenza longitudinale nulla Il secondo riguarda le esigenze di manovra dell aereo critico nella fase di rullaggio, espressa dalla larghezza alare e dallo scartamento del carrello principale aeroporti (1)

9 La classificazione degli aeroporti (2) aeroporti (2) Gli aeroporti sono classificati anche dal punto di vista degli impianti antincendio; le norme ICAO distinguono gli aeroporti in 9 categorie in funzione delle dimensioni massime degli aerei in uso. Ciascuna categoria deve rispettare particolari prescrizioni Un aeroporto non può processare normalmente aerei con dimensioni maggiori di quelle relative alla sua classificazione antincendio Sono consentite eccezioni per un numero di operazioni relative ad aerei fuori norma inferiore a 700 nei tre mesi consecutivi più trafficati

10 L area aeroportuale (1) L area aeroportuale è caratterizzata da Piste di volo, per il decollo e l atterraggio degli aeromobili Piste di rullaggio e circolazione, che collegano le piste al piazzale di sosta e all aerostazione (taxiways) Aree d attesa, utilizzate da aerei in coda per il decollo Aree di stazionamento, per carico/scarico e rifornimento degli aeromobili e per la sosta e le riparazioni (hangar) Aerostazione, dove si svolgono tutte le operazioni relative ai viaggiatori Elementi di collegamento con la realtà territoriale, che garantiscono l intermodalità

11 L area aeroportuale (2)

12 Le piste di volo (1) Per dimensionare le piste di volo si fa riferimento alle manovre di decollo e di atterraggio dell aereo critico di progetto Spazio di decollo: spazio, in proiezione orizzontale, compreso tra il punto in cui l aereo inizia il rullaggio (testata della pista) e il punto in cui raggiunge la quota di 10,70 m (35 ft) rispetto al piano della pista Spazio di atterraggio: spazio, in proiezione orizzontale, compreso tra il punto in cui l aereo si trova alla quota di 10,70 m (35 ft) rispetto al piano della pista e quello in cui si arresta La manovra di decollo è sempre più restrittiva ai fini del calcolo della pista Fase di rullaggio: il velivolo parte da fermo e raggiunge la velocità di rotazione, ossia quella alla quale il pilota, abbassando la cloche, provoca la rotazione del velivolo Fase di manovra: il velivolo prosegue la corsa con il solo carrello posteriore poggiato al suolo, fino a raggiungere la portanza massima Fase di salita: l aereo inizia la traiettoria di involo in modo da raggiungere, al termine della pista, l altezza di 10,70 m e da qui seguire la traiettoria di decollo

13 Le piste di volo (2) Le piste di volo (2) Si possono distinguere tre tipi di decollo, per i quali vengono utilizzate tre diverse zone della pista Decollo normale Con tutti i motori a pieno regime Il velivolo utilizza la pista normale Decollo interrotto Quando si verifica un evento critico prima del raggiungimento della velocità di decisione, oltre la quale il pilota non può più frenare in sicurezza Il pilota può agire sui freni ed arrestare il velivolo sfruttando anche la stopway Decollo critico (con avaria motore) Quando l evento critico si verifica a velocità superiori a quella di decisione e perciò l aeromobile deve proseguire la sua corsa L aereo deve raggiungere l altezza di 10,70 m e la velocità di sicurezza al decollo in corrispondenza del termine della clearway

14 Le piste di volo (3) Dalle manovre di decollo ed atterraggio dell aereo critico di progetto si desumono le distanze dichiarate della pista di volo TORA (Take-Off Run Available): distanza disponibile per la corsa a terra di un aereo che decolla TODA (Take-Off Distance Available): lunghezza minore tra 1,5 volte la TORA e la somma della TORA e della clearway ASDA (Accelerate-Stop Distance Available): distanza tra il punto da cui un aeromobile può avviare la corsa di decollo ed il punto oltre il quale non è garantito l arresto; e la somma di TORA e stopway LDA (Landing Distance Available): distanza disponibile per la corsa a terra di un aereo che atterra

15 Le piste di volo (4) Lateralmente alle piste di volo vi sono due bande, di larghezza variabile da 5 a 7,5 m, che accolgono le apparecchiature luminose e le caditoie per l allontanamento delle acque Esternamente alle bande si estende la striscia di volo per una distanza dall asse pista di 75 m per una pista non di precisione e di 150 m per una di precisione. La striscia di volo si sviluppa anche al di là delle testate per 60 m, considerando la stopway come parte della pista

16 Le piste di volo (5) Gli aeroporti con scarso traffico sono dotati di una sola pista di volo e generalmente l aerostazione è disposta nella zona centrale All aumentare del traffico l aeroporto deve essere dotato di 2 piste la cui disposizione può essere parallela, parallela a piste sfalsate o a due piste inclinate fra loro In alcuni casi due piste possono essere intersecanti fra di loro, si cerca però sempre di evitare questa soluzione Per grandi aeroporti il numero di piste va da 3 a 5

17 Le superfici di rispetto (1) Le superfici di rispetto (1) Il terreno e i manufatti all interno e all esterno del sedime aeroportuale possono limitare le operazioni degli aeromobili Per evitare interferenze, l ICAO precisa le superfici di rispetto che, in condizioni ideali, devono essere libere da ostacoli Superfici di limitazione per l atterraggio Superficie di avvicinamento (Approach Surface) Superficie orizzontale interna (Inner Horizontal Surface) Superficie conica (Conical Surface) Superficie orizzontale esterna (Outer Horizontal Surface) Superfici di transizione (Transitional Surface) Superfici di limitazione per il decollo Le norme ICAO definiscono anche le misure di sicurezza da adottare in presenza di ostacoli che forano le superfici di rispetto, in funzione di Natura e posizione dell ostacolo Entità dell infrazione Volume e tipo di traffico Procedure strumentali adottate

18 Le superfici di rispetto (2) Procedura strumentale Classificazione dell aeroporto

19 I piazzali di sosta Il dimensionamento del piazzale è di fondamentale importanza ed è funzione di Numero di aerei da servire contemporaneamente (nell ora di punta) Tipi di aerei in sosta Numero dei viaggiatori nei periodi di punta Gli spazi necessari ai movimenti e agli stazionamenti si calcolano dalle dimensioni degli aerei tipici I sistemi di parcheggio adoperati possono essere Frontali (per un numero di aeromobili che va da 2 a 4) A piazzale aperto (per più di 5 aeromobili, con trasferimenti a piedi o in autobus di grande capienza) A dito od assiale A satellite

20 Le norme di riferimento L ICAO, in base alla classificazione degli aeroporti, fornisce tabelle che prescrivono le caratteristiche geometriche delle piste di volo, delle vie di rullaggio, delle strisce di sicurezza e delle piazzole di parcheggio

21 Le pavimentazioni aeroportuali Dal punto di vista delle pavimentazioni, in un aeroporto si hanno due tipi di zone Critiche: dove cui l aereo è fermo o procede a bassa velocità Non critiche: dove l alta velocità dell aereo diminuisce le sollecitazione sulla pavimentazione Normalmente si adoperano le pavimentazioni rigide per le zone critiche e quelle flessibili per quelle non critiche Pavimentazioni rigide Fondazione in misto granulometrico o stabilizzata a calce o cemento, di spessore da 15 a 45 cm Rivestimento superficiale di piastre in calcestruzzo accostate, di lato di 5-7 m e spessore da 20 a 70 cm, separate fra loro da giunti. La superficie viene rigata per migliorare l aderenza Pavimentazioni flessibili: tipologicamente simili a quelle stradali, sono costituite da una serie di strati con caratteristiche granulometriche e statiche standardizzate

22 Le pavimentazioni aeroportuali Pavimentazioni rigide Sono composte da: una fondazione in terra- cemento o terra-calce o misto granulometrico stabilizzato, con spessore che va da 15 a 45 cm. un rivestimento superficiale fatto da piastre in calcestruzzo accostate, con lato di 5-75 mt, spessore che va da 20 a 70 cm, separate fra loro da giunti. La superficie viene rigata per migliorare l aderenza. l

23 Le pavimentazioni aeroportuali I giunti delle pavimentazioni si suddividono in longitudinali e trasversali in base al loro posizionamento. Possono essere armati o non armati, generalmente si preferiscono quelli non armati per la loro maggiore facilità costruttiva, affidando la piano di posa irrigidito ed all attrito attrito fra piastre adiacenti la funzione di trasferimento del carico. In base alla loro funzione i giunti si possono poi suddividere in: i 1. Giunti di ritiro o contrazione (riducono la fessurazione provocata dal ritiro). Per quelli trasversali il distanziamento è funzione dello spessore della piastra e varia da 7 a 10 mt.. La profondità del taglio (che si effettua con seghe a disco nell intervallo di tempo che va dalla presa alla fessurazione) varia da 6 a 8 cm, mentre la larghezza da 0.2 a 0.8 cm. In seguito il taglio viene riempito di materiale bituminoso b o da altro materiale che impermeabilizzi la superficie. Un altro metodo costruttivo prevede l affondamento di una striscia di feltro bitumato per un terzo dello lo spessore della piastra quando il calcestruzzo è ancora fresco, in seguito ad indurimento avvenuto prevede la regolarizzazione della superficie.

24 Le pavimentazioni aeroportuali 2. Giunti di costruzione (per riprese di getto). Possono essere trasversali e longitudinali, Si fanno generalmente coincidere con quelli di ritiro. I giunti longitudinali sono del tipo ad incastro per un migliore trasferimento dei carichi. Anche e questi giunti richiedono l impermeabilizzazione. l 3. Giunti di dilatazione (riducono gli effetti delle variazioni termiche). Ormai vengono utilizzati solo all intersezione della pista con le vie di circolazione. L altezza dei giunti si fa uguale allo spessore della pavimentazione ne e la larghezza si limita a mm. Il corpo del giunto è costituito da materiale compressibile che occupa la spazio fra le due piastre fino a 4 6 cm dalla superficie; la sezione rimanente viene riempita can mastice bituminoso. La sigillatura dei giunti ha la funzione di proteggere la fondazione da infiltrazioni di acqua o di materiale fine, che ne altererebbero la portanza; per ottenere un idonea chiusura, si impiegano mastici colati a caldo, ovvero speciali guarnizioni.

25 Le pavimentazioni aeroportuali Pavimentazioni flessibili Tipologicamente simili a quelle stradali, sono costituite da una serie di strati con caratteristiche granulometriche e statiche standardizzate In figura è rappresentato l andamento dell aderenza in funzione della velocità per pavimentazioni rigide rigate, e flessibili con conglomerato bituminoso rigato e non.

26 Le pavimentazioni aeroportuali Generalmente si sceglie di adoperare pavimentazioni flessibili solo nelle zone non critiche. Zone critiche: sono le zone in cui l aereo è fermo o procede a bassa velocità Zone non critiche: sono le zone in cui l alta velocità dell aereo diminuisce il peso scaricato sulla pavimentazione Pavimentazioni rigide Resistono più a lungo a carichi più forti e frequenti L aderenza è garantita nel tempo grazie alla rigatura Costruzione più complessa e gestione non facile dei giunti Molto onerose Pavimentazioni flessibili Si possono più facilmente deformare sotto carichi pesanti e ripetuti nel tempo Più sensibili alle variazioni termiche e all aggressivit aggressività del kerosene Tecnologia di costruzione non complessa e testata nel tempo Vita utile più breve

27 Le pavimentazioni aeroportuali Particolare sezione pavimentazione flessibile

28 Le pavimentazioni aeroportuali Particolare sezione pavimentazione rigida

29 L aerostazione (1)

30 L aerostazione (2) Le operazioni che l aerostazione deve garantire con la massima chiarezza all utenza sono Accesso all area con mezzo proprio o con servizi collettivi, ampi parcheggi a più piani Percorsi pedonali differenziati comodi e con indicazioni comprensibili Per viaggiatori in partenza (check-in, consegna bagagli, operazioni sicurezza di volo, uffici di polizia, sala d imbarco ) Per viaggiatori in arrivo (percorso dall aereo allo smistamento bagagli, visto passaporti, avvio all esterno e scelta del mezzo) Per viaggiatori in transito ( percorso dal gate arrivo a quello di partenza, visto passaporti) Percorsi rapidi e differenziazione dei bagagli in arrivo, partenza e transito Servizi di confort per i viaggiatori all interno Il corpo dell aerostazione è intimamente connesso con la scelta tipologica dell area di parcheggio e con le condizioni di traffico prevedibili Il numero dei piani operativi è scelto in funzione del traffico Fino ad passeggeri/anno: terminal ad un livello Fino a passeggeri/anno: terminal a un livello e mezzo Oltre: terminal a due livelli Nel suo progetto si deve tener conto di ulteriori interventi futuri dovuti all incremento di traffico (soluzioni modulari)

31 References Agostinacchio, Ciampa, Olita, 2005, Strade Ferrovie Aeroporti, cap ICAO, 1999, Annex 14 to the Convention on International Civil Aviation: Aerodromes. Volume I - Aerodrome Design and Operations, Third Edition Fonzone, 2007, Costruzione di strade, ferrovie e aeroporti, ppt delle lezioni aa 2006/7 Facoltà di Ingegneria di Taranto, Politecnico di Bari