Aeroporti - Politecnico di Bari

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Politecnico di Bari
Aeroporti
Costruzioni di strade, ferrovie e aeroporti
Prof. Pasquale Colonna A.A. 2008-2009
Politecnico di Bari
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
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(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
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(3)
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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
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•
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
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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
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La classificazione degli
aeroporti (1)
•
•
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
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•
La classificazione degli
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
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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
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L’area aeroportuale (2)
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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
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•
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
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• 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
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• 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
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• 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
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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
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Le superfici di rispetto (2)
Procedura strumentale
Classificazione dell’aeroporto
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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
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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
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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
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Pavimentazioni rigide
Sono composte da:
una fondazione in terracemento 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 5-7 mt,
spessore che va da 20 a 70
cm, separate fra loro da giunti.
La superficie viene rigata per
migliorare l’aderenza.
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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 fra piastre adiacenti la funzione di trasferimento
del carico.
In base alla loro funzione i giunti si possono poi suddividere in:
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 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 spessore della
piastra quando il calcestruzzo è ancora fresco, in seguito ad indurimento
avvenuto prevede la regolarizzazione della superficie.
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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 questi giunti
richiedono l’impermeabilizzazione.
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 e la larghezza
si limita a 15 – 25 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.
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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.
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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
Pavimentazioni flessibili
Resistono più a lungo a carichi più forti e
frequenti
Si possono più facilmente deformare sotto
carichi pesanti e ripetuti nel tempo
L’aderenza è garantita nel tempo grazie alla
rigatura
Più sensibili alle variazioni termiche e
all’aggressività del kerosene
Costruzione più complessa e gestione non
facile dei giunti
Tecnologia di costruzione non complessa e
testata nel tempo
Molto onerose
Vita utile più breve
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Particolare sezione pavimentazione flessibile
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Particolare sezione pavimentazione rigida
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L’aerostazione (1)
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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 800.00 passeggeri/anno: terminal ad un livello
• Fino a 1.500.000 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)
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References
• Agostinacchio, Ciampa, Olita, 2005,
Strade Ferrovie Aeroporti, cap. 21-28
• 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

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