Lezione 08: Geometria Aeroporti

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1 Università degli Studi di Trieste Dipartimento di Ingegneria e Architettura Laurea Magistrale: Ingegneria Civile Corso : Strade Ferrovie ed Aeroporti (190MI) Lezione 08: Geometria Aeroporti Roberto Roberti Tel.: roberto.roberti@dia.units.it Anno accademico 2017/2018

2 Argomenti Le superfici di limitazione degli ostacoli Orientamento delle piste Dati di riferimento di un aerodromo Manovre di decollo e atterraggio e Lunghezza pista Caratteristiche geometriche delle runway (planimetriche e altimetriche) Distanze di separazione nella circolazione a terra Caratteristiche geometriche delle uscite dalle runway e delle holding bay Caratteristiche geometriche delle taxiway e manovre di taxing Esercizio sulle piste di volo Area terminale Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 2

3 Superfici limiti degli ostacoli Roberto Roberti 3

4 Superficie orizzontale e conica Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 4

5 Superfici orizzontali composte Roberto Roberti 5

6 Superficie orizzontale esterna < m < 30 m Struttura < 150 m Centro aeroporto Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 6

7 Superficie di transizione e avvicinamento (1) Divergence Dist. from threshold Length inner edge Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 7

8 Superficie di transizione e avvicinamento (2) Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 8

9 Superfici interne (1) Roberto Roberti 9

10 Superficie interne (2) Roberto Roberti 10

11 Superfici interne (3) Roberto Roberti 11

12 Superficie di decollo Roberto Roberti 12

13 Superfici PANS OPS (1) Roberto Roberti 13

14 Superfici PANS OPS (2) Roberto Roberti 14

15 Normativa italiana Zone di tutela (PSZ Pubblic Safety Zones) Roberto Roberti 15

16 Orientamento delle piste e regime dei venti SOGLIA RUNWAY Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 16

17 Norme ICAO e FAA Lunghezza di campo Aereo [m] Vento trasversale max [km/h (nodi)] < (10) (13) > (20) NORMA ICAO Codice Aeroporto Vento trasversale max [km/h (nodi)] AI - BI 10,5 AII - BII 13,0 AIII, BIII e da CI a DIII 16,0 Da AIV a DIV 20,0 NORMA FAA Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 17

18 W = 15 knots Regime dei venti (1) NORD ( 0 ) NORD ( 0 ) OVEST 45 EST OVEST EST (270 ) (90 ) (270 ) (90 ) SUD ( 180 ) SUD ( 180 ) VENTO DA 315 A 15 KNOTS PISTA 27 Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 18

19 Regime dei venti (2) Wc = W * sin (γ) Wh = W * cos (γ) Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 19

20 Regime dei venti (3) Roberto Roberti 20

21 Calcolo del coefficiente anemometrico (1) Roberto Roberti 21

22 Calcolo del coefficiente anemometrico (2) Roberto Roberti 22

23 Calcolo del coefficiente anemometrico (3) 1,00 0,95 Coefficiente anemometrico 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW N Direzioni Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 23

24 Coefficiente per più piste Roberto Roberti 24

25 Esempio di calcolo 6/8 1/4 1/4 1/4 2/3 6/8 1/4 7/8 1/4 1/4 2/3 7/8 Roberto Roberti 25

26 Dati aeroporto di Ronchi direzionn NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW Intensità Vento 0-4 nodi 81, ,787 0,513 1,267 1,917 4,863 1,095 1,232 0,924 0, ,102 0,376 0,41 1,13 0,102 0, , ,068 0,102 0,136 0,205 1,061 0,064 0,034 0,068 0, > ,136 0,171 0,034 0, , Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 26

27 Dati di riferimento di un aerodromo Punto di riferimento Altitudine aerodromo e piste Temperatura di riferimento Dimensioni e informazioni aerodromo Distanze dichiarate Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 27

28 Le manovre di decollo (1) V LO V 2 V R = 0,94 V LO V LO = 1,2 V S V 2 V LO Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 28

29 Le manovre di decollo (2) Roberto Roberti 29

30 La salita di decollo Roberto Roberti 30

31 Le manovre di avvicinamento (1) Roberto Roberti 31

32 Le manovre di avvicinamento (2) Roberto Roberti 32

33 Le manovre di atterraggio Roberto Roberti 33

34 Le distanze dichiarate TORA (Take-Off Run Available, corsa di decollo disponibile) lunghezza di pista dichiarata disponibile e adatta alla corsa a terra di un aereo che decolla; TODA (Take-Off Distance Available, distanza di decollo disponibile) TORA + clearway se esistente; ASDA (Accelerate Stop Distance Available, distanza di accelerazione ed arresto disponibile) TORA + stopway se esistente; LDA (Landing Distance Available, distanza di atterraggio disponibile) lunghezza di pista dichiarata disponibile e adatta per un aereo in fase di atterraggio; Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 34

35 Le distanze richieste (1) TOD (Take-Off Distance) è la maggiore delle seguenti distanze: a) Distanza orizzontale compresa fra il punto di partenza per il decollo ed il punto in cui un aeromobile con il motore critico inoperativo alla V 1 raggiunge con la sua parte più bassa la quota di 35 piedi (10,7 m); b) La stessa distanza del punto a, con tutti i motori operativi, incrementata del 15 %. TOR (Take-Off Run) è la maggiore delle seguenti distanze: a) Distanza orizzontale compresa fra il punto di partenza ed il punto intermedio fra il punto di distacco (V LO Velocità di Lift-Off) ed il punto finale di decollo (quota di 35 piedi), nel caso di avaria al motore critico in corrispondenza di V 1 ; b) La stessa distanza del punto a con tutti i motori operativi, incrementata del 15%. Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 35

36 Le distanze richieste (2) ASD (Accelerete-Stop Distance) è la distanza compresa tra il punto di inizio decollo ed il punto di completo arresto del veivolo, nel caso di avaria al raggiungimento della velocità V 1. Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 36

37 Le distanze richieste (3) LDR (Landing Distance Required) Metodo A: è la maggiore delle seguenti distanze: a) distanza orizzontale necessaria in configurazione di atterraggio, con angolo di discesa 3 e con tutti i motori operativi per fermarsi su pista bagnata a partire da un punto alto 10,7 m sulla superficie di atterraggio, incrementata del 15 %; b) La stessa distanza del punto a ipotizzando il motore critico inoperativo, incrementata del 10 %. LDR (Landing Distance Required) Metodo B: a) Su pista asciutta è costituita dalla distanza orizzontale necessaria per atterrare e fermarsi a partire da 15 metri in corrispondenza della soglia, incrementata del 67 %. b) Su pista bagnata si ottiene la LDR incrementando del 15% il valore su pista asciutta precedente Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 37

38 Compatibilità tra distanze richieste e dichiarate (1) TOR < TORA TOD < TODA ASD < ASDA LDR < LDA Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 38

39 Compatibilità tra distanze richieste e dichiarate (2) Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 39

40 Roberto Roberti 40 La dinamica del volo T P Q R 2 a p v S C 2 1 P ρ = 2 m r v S C 2 1 R ρ = 2 c a p,c 2 d a,d p v S C 2 1 v S C 2 1 P Q ρ = ρ = = 2 d p,c 2 d,d p ) v (3,5 C v C = 12,25 (3,5) C C 2 p,c p,d = =

41 R aer. = 1 C 2 r ρ S m v 2 Lo spazio di decollo (1) S1 S2 S3 V LO V 2 R rot. = f rot. Q 1 2 C p ρ S a v 2 R = R aer + R. rot. T R = Q a g ds = v dt = v dv a S v R = v= 0 v a 1 dv Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 41

42 Lo spazio di decollo (2) S1 S2 S3 V 2 V LO S v R = v= 0 v a 1 dv S = S 3 = 10,7 tg(3 ) 2 vm tm = vr + v 2 t [s ] m 3 2 vm Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 42

43 Roberto Roberti 43 Fattori che influenzano lo spazio di decollo 2 h a h p 2 0 a 0 p v S C 2 1 v S C 2 1 P Q ρ = ρ = = δ = ρ ρ = 0 0 h 0 h v v v L real. = L base K1 * K2 * K3 K1 = 1 + 0,07 * (H/300) K2 = 1 + 0,01* (T R - T S ) K3 = 1 + 0,1* ( i ) T S = 15 0,0065* H

44 Esempio di calcolo L base = 1700 m; Quota aeroporto: H = 150 m; Temperatura di riferimento T R = 24 Pendenza media pista i = 0,5 % T S = 15 0,0065* H = 14,025 L real. = L base * K1 * K2 * K3 = 1700 * 1,035 * 1,100 * 1, K1 = 1 + 0,07 * (H/300) = 1 + 0,07 * (150/300) = 1,035 K2 = 1 + 0,01* (T R - T S ) = 1 + 0,01 * (24 14,025) = 1,100 K3 = 1 + 0,1* ( i ) = 1 + 0,1 (0,5) = 1,050 Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 44

45 Roberto Roberti 45 Lo spazio di atterraggio + = 2 ) ( 2 1 v S C f C Q f dt dv g Q a p r ρ 2 a a p v S C 2 1 g m Q ρ = = a dv v dt v ds = = + = 2 a 2 p r v v f C C f ds dv g v 2 3 v a g ) (f 2 f ln S µ µ = p r C C µ = m m 2 t v S = ) tg(3 15 S 1 =

46 I diagrammi di prestazione (1) Roberto Roberti 46

47 I diagrammi di prestazione (2) Roberto Roberti 47

48 Larghezza della runway (1) Asse pista d P = 99,5 % 9 m 9 m Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 48

49 Larghezza della runway (2) Asse pista z d SL SL = 9 + d + z = ,5 = 22, 5 L = 2* SL = 45 m P = 99,5 % 9 m 9 m Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 49

50 Larghezza della runway (3) Banchina Pista Banchina Cod. alfabetico A B C D E F Cod. numerico [m] [m] [m] [m] [m] [m] Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 50

51 Pendenze longitudinali della runway (1) Cod. numerico Pendenza longitudinale media (Hmax Hmin)/L 2 % 2 % 1 % 1 % Pendenza massima 2 % 2 % 1,5 % 1,25 % Pendenza massima I e IV quarto - - 0,8 % * 0,8 % Variazione di pendenza 2 % 2 % 1,5 % 1,5 % Raggio raccordi verticali m m m m I quarto II quarto III quarto IV quarto Hmax Hmin L Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 51

52 Pendenze longitudinali della runway (2) Cod. numerico A m m m m R m m m m D A * ( x y + y z ) D 45 m Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 52

53 Distanze visibilità Cod. alfabetico A B C D E F [m] [m] [m] [m] [m] [m] h1 1, h2 1, Distanza di vis. L/2 L/2 L/2 L/2 L/2 L/2 h1 L h2 L/2 Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 53

54 Sezione trasversale Runway End Safety Area Runway Roberto Roberti 54

55 Larghezza piste di circolazione F 30.5 m C 55 m 115 m 60 m 6 m Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 55

56 Le distanze di separazione (1) F 190 m 115 m 97.5 m 57.5 m 50.5 m Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 56

57 Le distanze di separazione (2) F Y Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 57

58 Le distanze di separazione (3) F (WS) (C) (S) 97,5 Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 58

59 Le distanze di separazione (4) F (C) (S) 57,5 (C) (S) Y 57,5 Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 59

60 Le distanze di separazione (5) F 50,5 Y S Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 60

61 Le curve delle taxiway (1) V R 2 = 127,133 [ tg( α) + f ] T 0,133 L aereo si sposta verso il centro della curva Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 61

62 Le curve delle taxiway (2) Roberto Roberti 62

63 I raccordi planimetrici nelle taxiway (1) Roberto Roberti 63

64 I raccordi planimetrici nelle taxiway (2) Roberto Roberti 64

65 Le bretelle di uscita rapida (1) Codice numerico R [m] V [km/h] 3, , V R 2 = 127,133 f T v 2 D v 1 D = 2 v1 v 2 d 2 2 d = 1,52 m/s2 d = 0,76 m/s2 nei rettilinei nelle curve Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 65

66 Le bretelle di uscita rapida (2) Programma REDIM al sito Roberto Roberti 66

67 Le bretelle di uscita rapida (3) Codice numerico R [m] V [km/h] 3, , V R 2 = 127,133 f T v 3 = 0 D = 2 v1 v 2 d 2 2 d = 1,52 m/s2 d = 0,76 m/s2 nei rettilinei nelle curve v 2 D Dmin = 35 m per codici 1,2 Dmin = 75 m per codici 3,4 v 3 = 0 Z Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 67

68 Le bretelle di uscita rapida (4) Roberto Roberti 68

69 Le aeree di attesa (1) Roberto Roberti 69

70 Le aeree di attesa (2) Roberto Roberti 70

71 Esercitazione (1) USO DEI DIAGRAMMI DI PRESTAZIONE PER IL CALCOLO DELLA LUNGHEZZA DI PISTA AL DECOLLO E ALL ATTERRAGGIO DATI: Lunghezza pista: Quota di riferimento dell aeroporto: Temperatura di riferimento dell aeroporto: Pendenza longitudinale della pista m 12, 5 m s.l.m 28,6 C Vedi profilo allegato AEREI Peso al decollo [kg] Peso all atterraggio [km/h] Velocità in soglia [km/h] MD ATR BAE 146/ DETERMINARE: Lunghezza base sella pista; Classe ICAO dell aeroporto; verificare il profilo in funzione della classe ICAO; Distanze dichiarate; distanze richieste per ogni aereo; verifica delle uscite per i vari aerei; Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 71

72 Esercitazione (13) V1 V2 Codice numerico R [m] V [km/h] 3, , Aereo V1 [km/h] S1 [m] S2 [m] S3 [m] V2 [km/h] MD ,9 1461,1 70 ATR ,1 1488,9 0 BAe 146/ ,1 1488,9 0 v = v1 2 1,52 S3 R = 2 V2 127,133 0,121 Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 72

73 Le problematiche dell area terminale Capacità, adeguata alla domanda TERMINAL Distanze pedonali limitate Ambiente piacevole e comodo Servizi disponibili e vicini Sicurezza PIAZZALI (APRON) ACCESSI Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 73

74 Tipologie dei terminal DISTRIBUZIONE ORIZZONTALE: Lineare Moli Satellite Piazzale aperto (Transporter) DISTRIBUZIONE VERTICALE Piano singolo Un piano e mezzo Due piani Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 74

75 Terminal lineare centralizzato Roberto Roberti 75

76 Terminal lineare centralizzato Roberto Roberti 76

77 Terminal lineare semi-centralizzato Roberto Roberti 77

78 Terminal centralizzato con moli (1) Roberto Roberti 78

79 Terminal centralizzato con moli (2) Roberto Roberti 79

80 Terminal a satellite (1) Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 80

81 Terminal a satellite (2) Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 81

82 Transporter con terminal centrale Roberto Roberti 82

83 Terminal ad un piano Roberto Roberti 83

84 Terminal ad un piano e mezzo Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 84

85 Terminal a due piani Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 85

86 Numero di Stalli u = fattore di utilizzazione (0 1) N Ti = m C + α i i 60 u N = numero stalli necessari m i = % di aerei del gruppo i che opera sull aeroporto T i = tempo di servizio del gate per l aereo di tipo i C = domanda richiesta all aeroporto (Aerei/ora) α = riserva Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 86

87 Ingombri statici e dinamici (1) Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 87

88 Ingombri statici e dinamici (2) Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 88

89 Configurazione dei parcheggi (1) Roberto Roberti 89

90 Configurazione dei parcheggi (2) Roberto Roberti 90

91 Dimensioni degli stalli e manovre (1) Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 91

92 Dimensioni degli stalli e manovre (2) B = D * sen(a) S F = D * sen(a) (a + R) m = 2 * R - D Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 92

93 Dimensioni degli stalli e manovre (3) D = 2 * H m H = (5/6) * a + (L/5) + p + (a/2) D R4 = (5/6) * a B = 2 * R4 m = (5/3)*a m m = 4 5 metri p = 4 6 metri Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 93

94 Analisi dinamica negli apron Roberto Roberti 94