Infrastrutture Aeroportuali

Università degli Studi di Trieste

Facoltà di Ingegneria

CDLS in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi di Trasporto

Corso di Infrastrutture Aeroportuali Prof. Roberti

Riccardo Gatti Matricola n. 88600013 e‐mail: [email protected] a.a. 2008/2009

Quaderno delle

ESERCITAZIONI

Riccardo Gatti Matricola 88600013

i

INDICE Esercitazione 1 – Orientamento delle piste pag. 1 Esercitazione 2 – Geometria del lato aria pag. 8 Esercitazione 3 – Capacità e ritardi pag. 22 Esercitazione 4 – Inquinamenti acustico pag. 45 Esercitazione 5 – Pavimentazioni aeroportuali pag. 53


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ESERCITAZIONE 1 Orientamento delle piste Uno dei fattori che concorrono alla scelta del sito è lʹorientamento delle piste di volo. Questʹultimo è definito sulla base degli ostacoli che il territorio circostante lʹaeroporto può presentare ai velivoli in fase di decollo e di atterraggio, ai problemi di impatto ambientale, alla situazione anemometrica locale. Gli effetti del vento si manifestano oltre che sulle apparecchiature direzionali, anche sui mori anomali di deriva degli aeromobili. Se la direzione di volo dellʹaereo non coincide con quella del vento, questo procede con un angolo di deriva S la cui entità dipende dallʹintensità della componente trasversale del vento rispetto alla direzione di volo. Il pilota deve quindi far produrre una velocità propria dellʹaereo (V propria) tale che, composta con il vettore V vento, dia luogo a una risultante V vera aereo orientata nella direzione voluta (la direzione della pista). In atterraggio le ruote formano con lʹasse della pista lʹangolo S di deriva, e se non possono girare convenientemente e si ha uno strisciamento laterale; l’aereo tende a girare intorno allʹasse di rollio, sollevandosi dalla parte da cui ispira il vento.

Secondo la normativa ICAO vigente non sono possibili decolli o atterraggi in presenza di una componente divento in direzione trasversale alla pista superiore a 19 km/h (10 nodi), 24 km/h (13 nodi) e 37 km/h (20 nodi) rispettivamente per aerei che necessitano di una pista con lunghezza minore di 1200 m, compresa tra 1200 e 1500 e superiore a 1500 m. Lʹintensità e la direzione del vento influiscono anche sul numero di piste necessarie a garantire un buon funzionamento dellʹaeroporto. Infatti, l’ICAO richiede che la pista, o il sistema di piste, assicurino un Coefficiente di Utilizzazione Anemometrico (CUA) pari o superiore a 0,95. Il coefficiente di utilizzazione è il rapporto fra il numero dei casi per i quali si può utilizzare una certa direzione di decollo o di atterraggio e quelli per i quali si desidera utilizzarla. Un coefficiente di utilizzazione pari a 0,95 vuol dire quindi che per il 95% del tempo ci deve essere almeno una pista in cui la componente trasversale del vento rispetto il suo asse non impedisca le operazioni di volo. Avendo a disposizione i dati anemometrici della zona interessata è possibile costruire il diagramma delle intensità e frequenze dei venti, chiamato “diagramma anemometrico” mediante il quale è possibile ottimizzare lʹorientamento delle piste. Lʹorientamento della pista è determinato nel modo seguente:

‐ Si divide la rosa dei venti in 16 spicchi e, proporzionalmente allʹintensità dei venti, si rappresentano dei cerchi concentrici.

‐ Si riportano i dati anemometrici disponibili nei settori individuati dallʹintersezione tra i 16 spicchi e i cerchi concentrici e si definisce il massimo vento trasversale ammissibile.

‐ Si riportano due rette parallele e tangenti al cerchio che rappresenta la massima componente trasversale di vento e si sommano le percentuali delle porzioni di cerchio contenute tra le due rette, ottenendo così il coefficiente di utilizzazione di una pista in quella direzione.

‐ Si ripete il ragionamento per le 16 direzioni di base: la direzione ottimale sarà quella caratterizzata dal coefficiente di utilizzazione maggiore.

NOTA: nel caso di pista monodirezionale bisogna fare attenzione alle zone della rosa dei venti da considerare.


2

Lʹesercitazione consiste nellʹanalizzare e verificare se lʹattuale orientamento della pista dellʹaeroporto di Ronchi dei Legionari sia ottimale. Dati anemometrici:

Direzione del vento

Fasce dʹintensità [nodi]

4 ‐ 10 10 ‐ 13 13 ‐ 20 > 20 N 0,787 0 0,068 0

NNE 0,513 0,102 0,102 0 NE 1,267 0,376 0,136 0 ENE 1,917 0,410 0,205 0,136 E 4,863 1,130 1,061 0,171

ESE 1,095 0,102 0,064 0,034 SE 1,232 0,205 0,034 0,034 SSE 0,924 0 0,068 0 S 0,958 0 0,068 0,034

SSW 0 0,136 0 0 SW 0 0 0 0 WSW 0 0 0 0 W 0 0 0 0

WNW 0 0 0 0 NW 0 0 0 0 NNW 0 0 0 0

Calma (0 ‐ 4 nodi) 81,768

Totale 100

Rosa dei venti:


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Riepilogo analisi per pista bidirezionale:

Vento trasversale massimo 20 nodi



Direzione del vento

Coefficiente anemometrico

Direzione del vento


Direzione del vento


N 99,648 N 98,315 N 96,710 NNE 99,684 NNE 98,573 NNE 97,224 NE 99,796 NE 99,251 NE 98,243 ENE 99,908 ENE 99,588 ENE 99,266 E 99,938 E 99,554 E 99,214

ESE 99,873 ESE 99,365 ESE 98,610 SE 99,737 SE 98,974 SE 97,432 SSE 99,679 SSE 98,394 SSE 96,666 S 99,648 S 98,315 S 96,710

SSW 99,684 SSW 98,573 SSW 97,224 SW 99,796 SW 99,251 SW 98,243 WSW 99,908 WSW 99,588 WSW 99,266 W 99,938 W 99,554 W 99,214

WNW 99,873 WNW 99,365 WNW 98,610 NW 99,737 NW 98,974 NW 97,432 NNW 99,679 NNW 98,394 NNW 96,666

Riepilogo analisi per pista monodirezionale:




Direzione del vento


Direzione del vento


Direzione del vento


N 91,187 N 90,452 N 89,647 NNE 95,395 NNE 94,372 NNE 93,346 NE 96,894 NE 96,451 NE 95,606 ENE 98,248 ENE 98,020 ENE 97,711 E 98,862 E 98,545 E 98,297

ESE 98,591 ESE 98,190 ESE 97,563 SE 97,276 SE 96,681 SE 95,459 SSE 95,062 SSE 94,016 SSE 92,911 S 90,229 S 89,631 S 89,170

SSW 86,059 SSW 85,969 SSW 86,075 SW 84,669 SW 84,655 SW 85,095 WSW 83,428 WSW 83,444 WSW 84,746 W 82,845 W 82,799 W 84,048

WNW 83,050 WNW 82,964 WNW 84,019 NW 84,230 NW 84,061 NW 84,155 NNW 86,385 NNW 86,168 NNW 85,794


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ESERCITAZIONE 2 Geometria del lato aria DEFINIZIONE DELLA LUNGHEZZA DI PISTA BASE La normativa ICAO definisce una lunghezza caratteristica che è la lunghezza di una pista orizzontale (i=0) posta a livello del mare in condizioni di “atmosfera tipo” cioè: aria asciutta, temperatura di 15°C, pressione barometrica 760 mm; si fa inoltre riferimento ad una velocità del vento nulla ed ha una superficie pavimentata, asciutta, in calcestruzzo. Il valore della lunghezza caratteristica di pista è utilizzato al fine di classificare gli aeroporti. Per determinare in via approssimata il valore della lunghezza di pista “effettiva” l’ICAO ha introdotto dei fattori di correzione per tenere conto degli effetti della temperatura, della quota e della pendenza longitudinale. L’ICAO fornisce una tabella che per ogni quota fornisce alcuni parametri tipo dellʹaria: temperatura media, pressione, peso specifico, densità assoluta e relativa.

La lunghezza base di una pista si ottiene dividendo la lunghezza reale per il prodotto di tre coefficienti:

321 KKKLL basereale ⋅⋅⋅=

( )30007,0+11 HK ⋅=

( )STK −⋅= R2 T0,01+1

( )i0,1+13 ⋅=K dove: H = quota sul livello del mare [m] TR = temperatura di riferimento dellʹaeroporto (media delle massime nel mese più caldo) [°C] TS = temperatura standard alla quota H, ottenuta interpolando i valori della tabella precedente [°C] i = pendenza media della pista [%] Per quanto riguarda lʹaeroporto di Ronchi dei Legionari si ha la seguente situazione: Lunghezza reale Lr 3000 m Quota sul livello del mare H 12,5 m Temperatura di riferimento Tr 28,6 °C Temperatura standard Ts 14,919 °C Quota massima pista Hmax 11,7 m


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Quota minima pista Hmin 10,1 m Pendenza media longitudinale i 0,053 %

Fattori correttivi K1 1,003 K2 1,137 K3 1,005

Lunghezza base Lb 2617 m La pendenza media è convenzionalmente calcolata dividendo la differenza tra la quota massima e minima (ottenute dal profilo di seguito riportato) per la lunghezza della pista.

CLASSIFICAZIONE ICAO DELL’AEROPORTO La classificazione funzionale degli aeroporti mira a individuare, attraverso un semplice codice alfanumerico, le classi di aeromobili che possono operare con sicurezza allʹinterno di unʹinfrastruttura aeroportuale, in funzione delle caratteristiche fisiche di questʹultima. I criteri per la classifica funzionale sono precisati nellʹAnnesso 14 dell’ICAO. La classe di un aeroporto è individuata da un codice costituito da due simboli, uno numerico (da 1 a 4), lʹaltro alfabetico (da A a F):

‐ il simbolo numerico si riferisce alle necessità dellʹaereo di progetto durante le fasi di decollo e atterraggio, esso serve a stabilire le caratteristiche della pista di volo e delle superfici di limitazione ostacoli.


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‐ il simbolo alfabetico si riferisce alle esigenze di manovra dellʹaereo di progetto sintetizzate dallʹapertura alare e dalla distanza tra i bordi esterni delle ruote del carrello principale.

Per lʹaeroporto di Ronchi dei Legionari si ha: Lunghezza pista Lb 2617 m Larghezza runway 45 m Larghezza taxiway 25 m Pendenza longitudinale i 0,053 % Codice numerico: Secondo la lunghezza pista di base (Lb):

‐ Codice 1 se Lb<800m ‐ Codice 2 se 800<Lb<1200m ‐ Codice 3 se 1200<Lb<1800m ‐ Codice 4 se Lb>1800m

Secondo la pendenza (i):

‐ Codice 1 o 2 se i<2% ‐ Codice 3 o 4 se i<1%

Quindi il codice numerico risulta essere 4. Codice alfabetico: In base alla larghezza della runway:

Quindi il codice alfabetico risulta essere E. In conclusione la classe ICAO è 4E. VERIFICA DEL PRFILO IN FUNZIONE DELLA CLASSE ICAO Con riferimento alle limitazioni richieste dall’ICAO:


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‐ Massima pendenza longitudinale dei 4 quarti di pista Pendenza massima 1,25 % Pendenza massima nel primo e nellʹultimo quarto 0,8 %

Quarto Pendenza massima [%] Verifica 1 0,235 V 2 0,600 V 3 0,052 V 4 0,282 V

‐ Variazioni di pendenza longitudinale Variazione di pendenza massima 1,5 %

Pendenza massima [%] Verifica 0,235 V

‐ Distanza tra i vertici di raccordi verticali La distanza tra i vertici di due raccordi verticali successivi non devʹessere inferiore a:

‐ 45 m; ‐ la somma dei valori numerici assoluti delle pendenze delle livellette convergenti nel raccordo

moltiplicati per i seguenti valori di A:

Tratto Inizio Fine i D Dmin,2

Verifica [m] [m] [%] [m] [m]

1 0 692,5 0,130 2 692,5 2085 0,115 1392,5 948,0973 V 3 2085 3000 0,098

‐ Distanze di visibilità I cambiamenti di pendenza longitudinale devono essere tali da assicurare che da ogni punto ad altezza h1 sopra la pista si vedano tutti gli altri punti a quota h2 per una distanza pari alla distanza di visibilità. Le condizioni di visibilità previste dall’ICAO sono contenute in tabella:


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Raggio del raccordo verticale 30000 m h1 3 m h2 3 m Distanza di visibilità 1500 m Variazione di pendenza tratto 1‐2 0,22 % Variazione di pendenza tratto 2‐3 0,10 %

Raccordo Rv Verifica 1 3636643 V 2 20511947 V

DISTANZE DICHIARATE Innanzitutto è necessario definire alcuni elementi della pista di volo:

‐ Runway (RWY): pista di volo, zona pavimentata atta ad accogliere un aeromobile in atterraggio o in decollo;

‐ Clearway (CWY): tratto libero da ostacoli avente le caratteristiche di livellamento superficiale, pendenza trasversale e pendenza longitudinale richieste dall’ICAO. Può essere dichiarata come CWY anche la superficie del mare o di uno specchio dʹacqua immediatamente prossimo alla fine della pista;

‐ Stopway (SWY): tratto di pista pavimentato in modo più leggero percorribile solo occasionalmente.

In base alle prescrizioni ICAO, ogni pista di volo deve essere caratterizzata dai seguenti valori di “distanze dichiarate”, cioè distanze disponibili per il decollo e lʹatterraggio:

‐ TORA (Take‐Off Run Available): lunghezza di pista dichiarata disponibile e adatta per la corsa a terra di un aereo che decolla. Essa è commisurata alla lunghezza di pista che strutturalmente e funzionalmente può essere percorsa dallʹaereo in decollo;

‐ TODA (Take‐Off Distance Available): lunghezza della TORA più lunghezza della Clearway, se

esiste;

‐ ASDA (Acceleration/Stop Distance Available): lunghezza dellaTORA più lunghezza della Stopway, se esiste;

‐ LDA (Landing Distance Available): lunghezza di pista dichiarata disponibile e adatta per la corsa

a terra di un aereo in fase di atterraggio. Lunghezza Runway 3000 m Lunghezza Clearway [09] 100 m Lunghezza Clearway [27] 120 m Lunghezza Stopway [09] 60 m Lunghezza Stopway [27] 60 m Decalage soglia [09] 300 m Decalage soglia [27] 0 m


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Distanza dichiarata

Direzione [09] [27] [m] [m]

TORA 3000 3000 TODA 3100 3120 ASDA 3060 3060 LDA 2700 ‐

Nota: per la testata [27] non era stata calcolata LDA perché l’atterraggio non consentito in questa direzione. DISTANZE RICHIESTE Le distanze richieste dagli aeromobili nelle fasi di decollo e atterraggio definite dall’ICAO sono:

‐ TOR (Take‐Off Run): la maggiore tra le seguenti distanze: o la distanza compresa tra il punto di rilascio dei freni ed il punto in cui l’aeromobile, con

avaria alla velocità V1 (velocità di decisione) del motore critico (quello che, in caso di avaria, produce la maggior perdita di potenza), raggiunge la quota 35 ft sulla pista;

o la stessa distanza, nel caso di motori efficienti, incrementata del 15%;

‐ TOD (Take‐Off Distance): la maggiore tra le seguenti distanze: o la distanza compresa tra il punto di rilascio dei freni ed il punto intermedio tra il punto di

distacco (VLO, velocità di Lift‐Off) ed il punto in cui l’aeromobile raggiunge la quota 35 ft, con il motore in avaria alla velocità V1;

o la stessa distanza, nel caso di motori efficienti, incrementata del 15%;

‐ ASD (Acceleration/Stop Distance): distanza compresa tra il punto di rilascio dei freni e il punto in cui si arresta il veicolo nel caso di avaria alla velocità V1;

‐ LDR (Landing Distance Reuired):

o Metodo A: la maggiore tra le seguenti distanze: la distanza orizzontale necessaria in configurazione di atterraggio, con angolo di

discesa 3° e con tutti i motor operativi per fermarsi su pista bagnata a patire da un punto alto 35 ft sulla superficie di atterraggio, incrementata del 15%;

la stessa distanza, nel caso di motore critico inoperativo, incrementata del 10%; o Metodo B: la maggiore tra le seguenti distanze:

su pista asciutta è costituita dalla distanza orizzontale necessaria per atterrare e fermarsi a partire da 15 m in corrispondenza della soglia, incrementata del 67%;

su pista bagnata si ottiene la LDR incrementando del 15% il valore su pista asciutta

Le distanze richieste variano fortemente, per ogni aeromobile al variare delle condizioni in cui avviene il decollo; i parametri principali sono il peso e lʹassetto del velivolo, la temperatura atmosferica, la quota della pista, lʹintensità e la direzione del vento, lʹuso o meno dellʹimpianto di condizionamento e dellʹantighiaccio, pendenza della pista e suo stato superficiale. Le case costruttrici forniscono “diagrammi di prestazione” con cui è possibile determinare le distanze richieste sulla base di tutti i parametri caratteristici o solo di alcuni di essi.


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Per lʹaeroporto di Ronchi si sono considerati i seguenti aeromobili:

Aereo Peso al decollo Peso all’atterraggio Velocità in soglia

[kg] [kg] [km/h] MD80 67000 55000 250 ATR42 14500 ‐ 200 BAE 146/300 44000 38000 200 Boeing 747‐400ER Freighter 412770 302093 250

Sulla base dei diagrammi di prestazione forniti si sono ottenuti i seguenti valori: MD80 ‐ Calcolo TOD TR 28,6 °C airport P.A. SLMTOW 67 ton pendenza media 0,053 % TOD 7825 ft 2385 m

‐ Verifica TODA

Direzione Verifica [09] V [27] V


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‐ Calcolo LDR MLW 55 ton Airport P.A. SL LDR pista asciutta 5200 ft LDR pista asciutta corretta 5943 ft 1811 m LDR pista bagnata 5950 ft LDR pista bagnata corretta 6800 ft 2073 m

‐ Verifica LDA

Direzione Pista Verifica [09] asciutta V [09] bagnata V

ATR42 ‐ Calcolo TOD TR 28,6 °C quota pista 12,5 m MTOW 14500 kg TOD 1050 m

TOD reale 1056

‐ Verifica TODA



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BAE 146/300 ‐ Calcolo TOD MTOW 44225 kg MLW 38329 kg MZFW 35607 kg OEW 24881 kg Carburante consumato 5896 kg 12999 lb Range percorso 1100 nm Payload (PYL) 10200 kg

TOD base 5100 ft 1554 m TOD reale 1782 m ‐ Verifica TODA



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‐ Calcolo LDR LDR pista asciutta 1140 m LDR pista bagnata 1311 m

‐ Verifica LDA

Direzione Pista Verifica [09] asciutta V [09] bagnata V

BOEING 747‐400ER FREIGHTER (CF6‐80C2B5F ENGINES) ‐ Calcolo TOD airport P.A. SL MTOW 412770 kg


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TOD base 10400 ft 3170 m TOD reale 3622 m

‐ Verifica TODA

Direzione Verifica [09] F [27] F

‐ Calcolo LDR MLW 302093 kg Airport P.A. SL LDR pista asciutta 7350 ft LDR pista asciutta corretta 8399 ft 2560 m LDR pista bagnata 8400 ft LDR pista bagnata corretta 9594 ft 2926 m


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‐ Verifica LDA

Direzione Pista Verifica [09] asciutta V [09] bagnata F

VERIFICA DELLE USCITE PER I VARI AEREI La posizione delle uscite rispetto alla soglia è legata alla velocità di uscita di pista degli aeromobili. In una figura è rappresentata la fase di decelerazione degli aeromobili in atterraggio: sullʹasse delle ordinate sono riportate le velocità durante tutta la fase di atterraggio, dallʹistante t=0 in cui lʹaereo si presenta in soglia con V=Vps pari a circa 1,3 Vst (velocità di stallo), fino allʹistante t2 in cui lʹaereo esce dalla pista imboccando il primo raccordo utile.


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La velocità VB rappresenta la velocità alla quale è azionata la “retro spinta”, generalmente VB=100 km/h, e vengono azionati i freni meccanici. Proseguendo con una decelerazione in genere minore lʹaereo raggiunge la velocità VC che rappresenta la velocità di rullaggio rapido. A questo punto, se trova subito disponibile un idoneo raccordo di uscita, prosegue a decelerare fino alla velocità dʹuscita (VU) e al tempo t1 libera della pista. Se invece non è subito disponibile un raccordo dʹuscita, prosegue la corsa nella pista alla VC fino a che non raggiunge il primo raccordo utile. La velocità dʹuscita è funzione del raggio del raccordo dʹuscita. La decelerazione in pista è fissata dall’ICAO, come riferimento a criteri di confort per i passeggeri, nei seguenti valori: d=1,52 m/s2 in rettifilo e d=0,76 m/s2 in curva. Per le bretelle di uscita rapida la normativa ICAO prevede queste limitazioni per le varie categorie di aeroporto:

Lo spazio di atterraggio può essere scomposto in tre segmenti:

‐ S1: spazio percorso dal momento in cui lʹaereo si presenta in soglia allʹaltezza di 15 m e con inclinazione di 3° fino al momento in cui inizia la manovra di rotazione;

‐ S2: spazio percorso durante la manovra di rotazione; ‐ S3: spazio necessario per la decelerazione.

Questi tre segmenti sono calcolati come:

( )°⋅= 3151 tgS

mm tvS ⋅=2

( )( )

23 2

lnav

gff

S ⋅⋅−⋅

=μμ

dove vm = velocità di manovra [m/s] tm = tempo di manovra [s] f = coefficiente di aderenza pneumatico‐pavimentazione μ = coefficiente di resistenza al rotolamento g = accelerazione gravitazionale [m/s2] vps = velocità di presentazione in soglia [m/s] Per calcolare le distanze necessarie per gli atterraggi si considerano quindi: Quota sopra soglia 15 m Angolo di discesa 3 ° Tempo medio 2 s Decelerazione 1,52 m/s2 Per lʹaeroporto di Ronchi si ha: Posizione della presunta bretella d’uscita rapida 1900 m dalla testata [09] Si analizzano ora gli spazi necessari per ciascun aereo:


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MD80 e BOEING 747‐400ER FREIGHTER Velocità in soglia 250 km/h 69 m/s S1 286 m 300 m S2 139 m S3+ 1461 m + calcolato come differenza tra la lunghezza di pista e la somma dei precedenti segmenti (S1+S2) All’altezza della presunta bretella di uscita rapida il velivolo ha una velocità: v2 19,5 m/s 70 km/h Il raggio di quest’uscita è pero inferiore a 550 m e dunque non può essere utilizzata da questo tipo di aereo come bretella d’uscita rapida. BAE 146/300 e ATR42 Velocità in soglia 200 km/h 56 m/s S1 286 m 300 m S2 111 M S3 1489 M + calcolato come differenza tra la lunghezza di pista e la somma dei precedenti segmenti (S1+S2) All’altezza della presunta bretella di uscita rapida il velivolo ha una velocità: v2 0 m/s 0 km/h Poiché la velocità che si può raggiungere in questo punto è nulla, questo tipo di aereo può utilizzare quest’uscita come bretella d’uscita rapida.


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ESERCITAZIONE 3 Capacità e ritardi OPERAZIONI PRELIMINARI CALCOLO DELLA CAPACITÀ DI UNA RUNWAY L’aeroporto considerato presenta una runway singola con una taxiway parallela e lunga coma la pista di volo. Tutti gli aiuti alla navigazione e al traffico aereo sono presenti e non sono previste limitazioni allo spazio aereo. La domanda annua prevista per l’aeroporto è di 220000 operazioni ed è così ripartita:

Classe aereo MTOW [lb] Motori Classifica turbolenza % A

< 12500 singolo

S 41 B multi C 12500‐300000 multi L 55 D > 300000 multi H 4

La configurazione d’uso della runway che meglio rappresenta l’aeroporto è la numero 1 di quelle previste dalla norma FAA 150/5060‐5 “Airport Capacity and Delay” riportata in seguito.

Il Mix Index (C+3∙D) risulta essere 67 e di conseguenza si determinano la capacità oraria e il volume annuale di servizio (ASV) in condizioni VFR (Visual Flight Rules) e IFR (Instrument Flight Rules):

Configurazione Mix Index

Capacità oraria Volume annuale di operazioni [operazioni/h] ASV Verifica

% VFR IFR [operazioni/anno]1 67 63 56 205000 F

Se ne conclude quindi che il volume annuale di servizio di 205000 operazioni è inferiore alla domanda prevista di 220000 operazioni; quindi, senza nessun intervento per aumentare la capacità dell’infrastruttura, si avranno problemi di ritardi. IDENTIFICAZIONE DEGLI ADEGUAMENTI Per soddisfare la domanda di 220000 operazioni è dunque necessario effettuare degli interventi. Innanzitutto s’identifica una configurazione alternativa con inserimento di una nuova runway. Le soluzioni considerate corrispondono alle configurazioni 2, 3, 4, 9, 14 e 15 della normativa FAA e sono le seguenti:


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Per ognuna di queste s’individuano gli ASV:

ConfigurazioneMix Index

Capacità oraria Volume annuale di operazioni [operazioni/h] ASV Verifica

% VFR IFR [operazioni/anno] % 2 67 121 56 260000 V 3 67 126 65 275000 V 4 67 126 111 305000 V 9 67 77 56 215000 F 14 67 85 56 220000 V 15 67 82 56 215000 F

In particolare la configurazione per cui la capacità oraria e l’ASV sono massimi è la numero 4. RITARDO ANNUO La domanda annua rimane quella considerata in precedenza e quindi pari a 220000 operazioni. Per ogni configurazione si calcola il rapporto tra domanda e ASV e i ritardi annui massimi e minimi. Per calcolare quest’ultimo è necessario identificare il ritardo medio giornaliero massimo e minimo ricorrendo al grafico seguente:


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Configurazione D/ASV

Ritardo medio Ritardo annuo Max Min Max Min

% [min] [min] [1000 min] [1000 min] 1 1,07 3,50 5,80 770,00 1276,00 2 0,85 1,15 1,80 253,00 396,00 3 0,80 0,95 1,45 209,00 319,00 4 0,72 0,70 1,10 154,00 242,00 9 1,02 2,60 4,00 572,00 880,00 14 1,00 2,30 3,40 506,00 748,00 15 1,02 2,60 4,00 572,00 880,00

Si osserva come per la configurazione 4 il ritardo medio per aereo e quello annuo siano i più bassi. CAPACITÀ La configurazione dell’aeroporto è quella presentata in figura, in cui si utilizza una runway per gli atterraggi e l’altra per i decolli:

La percentuali di arrivi in caso di condizioni VFR è del 45%, 55% in caso di IFR e le operazioni nell’ora di punta tipica sono così ripartite:

Aereo VFR IFR Tipologia Classe operazioni % operazioni %

single‐engine A 13 26 2 6 light‐twins B 10 20 5 15

transport‐type C 25 50 25 73 widebodies D 2 4 2 6

Totale 50 100 34 100 Le operazioni di Touch&Go sono 3 in condizioni VFR e nessuno in IFR.


25

CAPACITÀ ORARIA DI UNA RUNWAY La configurazione di riferimento dell’aeroporto è la numero 43. Tramite le indicazioni fornite dalla tabella 3.2 del FAA 150/5060‐5 è possibile ricavare i diagrammi a cui fare riferimento per determinare i parametri per determinare la capacità.

I diagrammi di riferimento sono quindi il 3.27 per le condizioni VFR e 3.59 per IFR.

Condizioni Configurazione Diagramma per il calcolo di capacità

Mix di traffico Mix Index Arrivi

A B C D [%] [%] [%] [%] [%] [%]

VFR 43

3‐27 26 20 50 4 62 45 IFR 3‐59 6 15 73 6 91 55

Diagramma 3.27


26

Diagramma 3.59

I parametri che è necessario individuare sono: - C*: capacità oraria base; - T: coefficiente che tiene conto delle operazioni Touch&Go, T=1 se non ci sono operazioni di questo tipo; - E: coefficiente riferito al numero e alla distanza dalla soglia delle uscite sulla runway, se due uscite sono distanziate da meno di 75ft si considerano come un’uscita singola.

ETCC ⋅⋅= *

Condizioni C* Touch&Go

Uscite Capacità

Posizione Numero E

[1000] [%] T [100 ft] [1000] VFR 89 0,12 1,06 45 60 2 0,94 89 IFR 53 0,00 1 60 1 0,97 51

Per il calcolo della percentuale di operazioni Touch&Go è necessario considerare che ogni operazione di questo tipo consiste in realtà in due operazioni (atterraggio e decollo). Per quanto riguarda invece il numero di uscite, se ne sono considerate soltanto due perché solo due rientrano nel range 3500‐7000 ft. La capacità oraria calcolata per condizioni VFR è 89000 operazioni/ora, mentre vale 51000 operazioni/ora per IFR. In conclusione si osserva che essa è sufficiente per sopportare le domande di operazioni che erano di 50 e 34 operazioni, rispettivamente per condizioni VFR e IFR.


27

CAPACITÀ ORARIA DI UNA TAXIWAY Con riferimento all’esercizio precedente, si considerano due taxiway, la prima (A) si trova a 2300 ft dalla soglia della pista d’atterraggio e la seconda (B) a 3000 ft dalla soglia della pista di decollo.

In condizioni VFR si ha una domanda di 50 operazioni/ora con il 45% di arrivi, quindi le operazioni si distribuiscono in questo modo: 23 arrivi e 27 partenze. Il coefficiente di T&G riduce però la domanda di partenze a 24 operazioni e quella degli arrivi a 20. Nel caso di IFR si hanno invece analogamente 19 arrivi e 15 partenze (nessuna riduzione perché non si hanno operazioni T&G). Le capacità delle taxiway si determinano con riferimento ai diagrammi 3.66a (per gli arrivi) e 3.67a (per le partenze) del FAA 150/5060‐5.


28

Si ha dunque:

Condizioni Taxiway Runway Capacità taxiway

Distanza dalla soglia

OperazioniMix index

Arrivi Partenze [ft]

VFR A 2300 20 62 125 B 3000 24 62 107

IFR A 2300 19 91 92 B 3000 15 91 112

In conclusione si può affermare che la capacità delle taxiway non limita la capacità dell’aeroporto in quanto la domanda equivale a mano di un quarto della capacità teorica. CAPACITÀ ORARIA DI UN GATE Si considera un complesso di gate così ripartito tra 3 compagnie (X,Y e Z):

Compagnia Numero gate

Gates Domanda [oper] Tempo medio al gate [min] Non WB WB Non WB WB Non WB (Tn) WB (Tw)

X 5 4 1 13 2 45 55 Y 3 2 1 8 0 40 0 Z 2 2 0 4 0 35 0

Con WB s’identificano i gate in cui è possibile accogliere aerei widebody. Si determinano: - Gate Mix: rapporto tra numero di gate WB e numero totale di gate; - percentuale di gate WB per ogni gruppo di gate; - rapporto di occupazione del gate (R): rapporto tra il tempo medio di occupazione dei gate WB e dei gate non WB, uguale a 1 nel caso non ci siano aerei WB.

Compagnia Gate Mix % gate Rapporto di occupazione gate

[%] [%] R = Tn/Tw X 87 20 1,22 Y 100 33 1,00 Z 100 0 1,00

Tramite le indicazioni fornite dalla tabella 3.68 del FAA 150/5060‐5 è possibile ricavare i parametri per determinare la capacità. La capacità oraria di ogni gruppo di gate si calcola come:

NSGG ⋅⋅= * dove - G*: capacità base del gate in funzione di R=1,0, 1,2, 1,4 e 1,61; - S: fattore di dimensione del gate: tiene conto della percentuale di gate che possono accogliere aerei WB; - N: numero dei gate del gruppo.

1 in caso di valori intermedi di R non s’interpolano i risultati ma si considera il grafico corrispondente al valore di R più basso.


29

Dal grafico si ricava:

Compagnia G* S N G X 2,60 0,97 5 13 Y 3,00 1,00 3 9 Z 3,40 1,00 2 7

Totale 29 In conclusione la capacità dei gate della compagnia X è insufficiente per la domanda che si riferisce a tale compagnia, invece per le compagnie Y e Z la situazione è opposta. In generale la capacità del terminal è maggiore della domanda combinata delle varie compagnie. METODO APPROSSIMATO Ora si determina la capacità del gate utilizzando il metodo approssimato al posto di quello utilizzato dal FAA e tralasciando la distinzione tra compagnie aeree. Per il calcolo delle capacità si considerano: m = percentuale di aerei di una certa classe che opera sull’aeroporto; T = tempo di servizio del gate per aerei di una certa classe;


30

N = numero di gate che possono accogliere aerei di una certa classe; u = fattore di utilizzazione del gruppo di gate che possono accogliere aerei di una certa classe.

Classe aereo m

T N u VFR IFR

A 0,26 0,06 35 10 1 B 0,20 0,15 40 10 1 C 0,50 0,73 45 10 1 D 0,04 0,06 55 2 1

Si calcola innanzitutto la capacità riguardante le varie classi:

( ) ( )DDDDD TmNuC ⋅⋅=

( ) ( )CCDDCCC TmTmNuC ⋅+⋅⋅=

( ) ( )BBCCDDBBB TmTmTmNuC ⋅+⋅+⋅⋅=

( ) ( )AABBCCDDAAA TmTmTmTmNuC ⋅+⋅+⋅+⋅⋅= Per ognuna di queste si verifica se permette l’accoglimento di tutti i veicoli desiderati in condizioni VFR:

Capacità Condizione D C B A D 54,55 1 2,00 V 20,45 F 7,27 F 8,27 F C 24,29 2 0,89 V 9,11 V 3,24 F 3,68 F B 18,35 3 0,67 V 6,88 V 2,45 V 2,78 F A 14,35 4 0,53 V 5,38 V 1,91 V 2,18 V

L’unica soluzione che soddisfa le condizioni è l’ultima, per essa infatti si ha: D) 253,0605535,1404,0 ≤=⋅⋅ ok

C) 47,938,5604535,1450,0 ≤=⋅⋅ ok

B) 09,491,1604035,1420,0 ≤=⋅⋅ ok

A) 18,218,2603535,1426,0 ≤=⋅⋅ ok Analogamente si opera in caso di condizioni IFR:

Capacità Condizione D C B A D 37,09 1 2,00 V 20,31 F 3,64 F 1,30 F C 16,63 2 0,90 V 9,10 V 1,63 F 0,58 F B 14,30 3 0,77 V 7,83 V 1,40 V 0,50 F A 13,62 4 0,73 V 7,45 V 1,33 V 0,48 V

CAPACITÀ ORARIA DELL’AEROPORTO Per calcolare la capacità globale dell’aeroporto è necessario innanzitutto calcolare: - rapporto di domanda: rapporto tra la domanda dell’elemento e quella della runway; - quoziente dell’elemento: rapporto tra la capacità dell’elemento e il rapporto di domanda.


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In condizioni VFR: Componente Capacità oraria Domanda oraria Rapporto di domanda Quoziente dell’elemento Runway 89 50 1,00 89

Taxiway A 125 20 0,46 272 Taxiway B 107 24 0,48 223

Gates 29 27 0,54 54 Capacità 54

In condizioni IFR: Componente Capacità oraria Domanda oraria Rapporto di domanda Quoziente del componenteRunway 51 34 1,00 51

Taxiway A 92 19 0,56 165 Taxiway B 112 15 0,44 254

Gates 29 27 0,79 37 Capacità 37

VOLUME ANNUALE DI SERVIZIO Si assume di avere: operazioni annue 219750 operazioni giornaliere medie 690 operazioni nell’ora di picco 50 S’identificano la percentuale d’utilizzo (P) di ogni condizione d’uso della runway, la capacità oraria (C) di ogni condizione operativa e la configurazione che fornisce la capacità massima.

Configurazione Condizioni Uso runway Mix Index Percentuale d’uso

Capacità oraria [%] [%]

1 VFR 62 74 89

2 IFR 91 5 51

3 VFR 62 5 62

4 IFR 91 5 52

5 VFR 62 4 59 6 IFR 91 4 46 7 IFR Sotto la minima 91 3

Sulla base della percentuale di capacità massima si determina il fattore di peso (W) per calcolare la capacità oraria pesata:

( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )nn

nnnw WPWPWP

WCPWCPWCPC

⋅++⋅+⋅⋅⋅++⋅⋅+⋅⋅

=...

...

2211

222111


32

Percentuale di capacità massima

Fattore di peso

VFR IFR

Mix Index (0‐20)

Mix Index (21‐50)

Mix Index (51‐100)

91+ 1 1 1 1 81‐90 5 1 3 5 66‐80 15 2 8 15 51‐65 20 3 12 20 0‐50 25 4 16 25

Configurazione Condizioni P C percentuale di capacità

massima W P * C * W P * W

1 VFR 74 89 100,00 1 65,62 0,74 2 IFR 5 51 57,97 20 51,41 1,00 3 VFR 5 62 69,91 15 46,50 0,75 4 IFR 5 52 58,64 20 52,00 1,00 5 VFR 4 59 66,53 15 35,40 0,60 6 IFR 4 46 51,87 20 36,80 0,80 7 IFR 3 0,00 25 0,00 0,75

Totale 287,73 5,64 La capacità oraria pesata è quindi Cw = 51. Si calcolano poi - rapporto giornaliero (D) di domanda: rapporto tra domanda annua e domanda media giornaliera; - rapporto orario (H) di domanda: rapporto tra domanda media giornaliera e domanda nell’ora di picco. Infine il volume annuale di servizio ASV è dato da:

HDCASV w ⋅⋅=

Cw D H

ASV [operazioni/h] [operazioni/anno]

51 318 14 227052 RITARDI RITARDO ORARIO DI UNA RUNWAY Sempre con riferimento all’aeroporto analizzato finora, si vuole calcolare il ritardo giornaliero per il modo d’uso principale della runway. La domanda di picco nei 15 minuti è di 20 operazioni in condizioni VFR, 15 in IFR. La configurazione di riferimento dell’aeroporto è la numero 43. Tramite le indicazioni fornite dalla tabella 3.2 del FAA 150/5060‐5 è possibile ricavare i diagrammi a cui fare riferimento per determinare il ritardo.


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I diagrammi di riferimento sono quindi il 3.85 per le condizioni VFR e 3.91 per IFR.

Diagramma 3.85

Diagramma 3.91


34

Gli indici di ritardo si determinano con questi grafici, in particolare si ottengono l’indice di ritardo per gli arrivi (ADI) e quello per le partenze (DDI) conoscendo il mix index e la percentuale di arrivi.

Condizioni Figura ritardo Capacità Percentuale arrivi Mix Index ADI DDI VFR 3‐85 89 45 62 0,95 0,78 IFR 3‐91 51,41 55 90,647059 1,00 0,47

I fattori di ritardo, ADF e DDF, si ottengono semplicemente moltiplicando gli indici per il rapporto tra capacità (C) e domanda (D). Infine si determina il fattore di profilo di domanda (DPF) dividendo la domanda nei 15 minuti di picco per la domanda oraria e moltiplicando per 100.

Condizioni Capacità Domanda

D/C Ritardo arrivi Ritardo partenze DPF

Oraria Picco 15 min ADI ADF DDI DDF [%] VFR 89 50 20 0,56 0,95 0,54 0,78 0,44 40 IFR 51 34 15 0,66 1,00 0,66 0,47 0,31 44

Utilizzando il diagramma 3.69 è ora possibile identificare il ritardo medio giornaliero per entrambe le condizioni e infine si ottiene il ritardo orario impostando questa equazione: ritardo orario = domanda oraria ∙ [(% arrivi ∙ ritardo medio arrivi) ∙ (% partenze ∙ ritardo medio partenze)]

Diagramma 3.69

Condizioni Domanda oraria % arrivi ADF DDF

DPF Ritardo medio [min] Ritardo orario [%] Arrivi Partenze [min]

VFR 50 45 0,54 0,44 40 1,3 0,95 55 IFR 34 55 0,66 0,31 44 2,9 0,6 63


35

RITARDO GIORNALIERO DI UNA RUNWAY (con domanda sempre inferiore alla capacità) Si calcola il ritardo giornaliero di una runway sapendo che la domanda oraria in condizioni VFR è la seguente:

La domanda è quindi sempre inferiore alla capacità. Per una domanda compresa tra 11 e 44 operazioni/ora la percentuale di arrivi è del 50%, scende al 45% quando la domanda supera le 44 operazioni/ora. Inoltre per questioni di abbattimento del rumore tra le 22:00 e le 7:00 è permesso l’uso di una sola runway. Innanzitutto è necessario calcolare le capacità delle varie condizioni operative in modo analogo a quanto visto negli esercizi precedenti:

Domanda Config. Figura capacità

Mix di traffico [%] Mix index Arrivi

T&GUscite Runway

A B C D Posizione Numero

[%] [%] [%] [%] [%] [%] [100 ft] 11‐19 1 3 23 75 2 0 2 50 5 30 45 60 1 11‐19 43 27 40 55 5 0 5 50 20 30 45 60 1 20‐35 43 27 35 35 30 0 30 50 10 30 45 60 2 36‐44 43 27 30 27 42 1 45 50 8 30 45 60 2 45+ 43 27 26 20 50 4 62 45 12 30 45 60 2

Domanda ConfigurazioneC*

T&G E Capacità

[1000 oper] [1000 oper] 11‐19 1 103 1,04 0,86 92,12 11‐19 43 108 1,08 0,85 99,14 20‐35 43 102 1,03 0,92 96,66 36‐44 43 94 1,03 0,92 89,07 45+ 43 89 1,06 0,94 88,68


36

Si ripete poi il calcolo del ritardo orario per tutte e 24 le ore in modo da ottenere i ritardi medi per arrivi e partenze per ogni singola ora. Si assume che in caso di domanda inferiore a 10 operazioni/ora il DPF sia 25, se invece la domanda è superiore si assume 40 come DPF. Inoltre si considera che il 40% delle operazioni avvenga in un intervallo di 15 minuti quando la domanda è pari o superiore a 10 operazioni/ora.

Ora Oraria

D/C Mix Index

Ritardo arrivi Ritardo partenze DPF Ritardo medio

[min] Ritardo orario

D C ADI ADF DDI DDF [%] Arrivi Partenze [min] 24:00‐1:00 1 92 0,01 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1:00‐2:00 0 2:00‐3:00 0 3:00‐4:00 0 4:00‐5:00 0 5:00‐6:00 3 92 0,03 0 0,64 0,02 0,50 0,02 25 0 0 0 6:00‐7:00 10 92 0,11 2 0,64 0,07 0,50 0,05 40 0,05 0,05 1 7:00‐8:00 20 97 0,21 30 1 0,21 0,63 0,13 40 0,3 0,15 5 8:00‐9:00 39 89 0,44 45 1 0,44 0,65 0,28 40 0,95 0,5 28 9:00‐10:00 45 89 0,51 62 0,95 0,48 0,78 0,39 40 1,1 0,8 42 10:00‐11:00 33 89 0,37 30 1 0,37 0,63 0,23 40 0,7 0,35 17 11:00‐12:00 25 97 0,26 30 1 0,26 0,63 0,16 40 0,4 0,2 8 12:00‐13:00 25 97 0,26 30 1 0,26 0,63 0,16 40 0,4 0,2 8 13:00‐14:00 30 89 0,34 30 1 0,34 0,63 0,21 40 0,6 0,3 14 14:00‐15:00 32 89 0,36 30 1 0,36 0,63 0,23 40 0,65 0,35 16 15:00‐16:00 45 89 0,51 62 0,95 0,48 0,78 0,39 40 1,1 0,8 42 16:00‐17:00 50 89 0,56 62 0,95 0,53 0,78 0,44 40 1,3 0,95 55 17:00‐18:00 48 89 0,54 62 0,95 0,51 0,78 0,42 40 1,2 0,9 50 18:00‐19:00 38 89 0,43 45 1 0,43 0,65 0,28 40 0,9 0,4 25 19:00‐20:00 17 97 0,18 5 1 0,18 0,63 0,11 40 0,25 0,15 3 20:00‐21:00 10 97 0,10 5 1 0,10 0,63 0,06 40 0,05 0,05 1 21:00‐22:00 10 97 0,10 5 1 0,10 0,63 0,06 40 0,05 0,05 1 22:00‐23:00 6 92 0,07 2 0,64 0,04 0,50 0,03 25 0 0 0 23:00‐24:00 4 92 0,04 0 0,64 0,03 0,50 0,02 25 0 0 0

Ritardo giornaliero 313 Il ritardo giornaliero è quindi pari a 313 minuti.


37

RITARDO GIORNALIERO DI UNA RUWAY (con periodo di saturazione) Si calcola il ritardo giornaliero nel caso in cui l’aeroporto chiuda la runway nord‐sud e quindi la domanda oraria in condizioni VFR superi la capacità nell’intervallo 15.00‐18.00:

Innanzitutto è necessario calcolare le capacità delle varie condizioni operative in modo analogo a quanto visto negli esercizi precedenti:

Domanda Config. Figura capacità

Mix di traffico [%] Mix Index Arrivi

T&G Uscite Runway

A B C D Posizione Numero

[%] [%] [%] [%] [%] [%] [100 ft] 11‐19 1 3 40 55 5 0 5 50 20 30 45 60 1 20‐35 1 3 35 35 30 0 30 50 10 30 45 60 2 36‐44 1 3 30 27 42 1 45 45 8 30 45 60 2 45‐50 1 3 26 20 50 4 62 45 12 30 45 60 2 51‐59 1 3 21 17 59 3 68 45 10 30 45 60 2 60+ 1 3 20 15 62 3 71 45 9 30 45 60 2

Domanda ConfigurazioneC*

T&G E Capacità

[1000] [1000] 11‐19 1 97 1,1 0,86 91,76 20‐35 1 71 1,04 0,93 68,67 36‐44 1 65 1,04 0,93 62,89 45‐50 1 62 1,1 0,91 62,06 51‐59 1 61 1,04 0,91 57,73 60+ 1 58 1,04 0,91 54,89


38

S’identifica in seguito il periodo di saturazione:, ossia il periodo dall’iniziale sovraccarico fino al recupero completo (15:00‐20:00):

Periodo Domanda Capacità Sovraccarico Recupero Sovraccarico accumulato 14:00‐15:00 32 69 0 0 0 15:00‐16:00 61 55 6 0 6 16:00‐17:00 65 55 10 0 16 17:00‐18:00 60 55 5 0 21 18:00‐19:00 38 55 0 17 4 19:00‐20:00 17 55 0 4 0 20:00‐21:00 10 92 0 0 0

Si noti che per l’ora 18:00‐19:00 si ha a domanda di 38 operazioni/ora a cui corrisponderebbe una capacità di 63 operazioni/ora, tenendo conto però degli aerei delle ora precedenti che devono essere smaltiti si considera una capacità di 55 operazioni/ora (a favore di sicurezza). Analogamente per l’ora successiva. Per determinare il ritardo nel periodo di saturazione è necessario innanzitutto definire il rapporto tra domanda e capacità nel periodo di saturazione (AD/C), definire gli indici di ritardo ADI e DDI (con riferimento al grafico 3.71) e i fattori di ritardo ADF e DDF (con riferimento a AD/C).

Diagramma 3.71

Durata AD/C Mix Index

Percentuale arrivi

Ritardo arrivi Ritardo partenze ADI ADF DDI DDF

15.00‐18:00 1,13 71 45 0,78 0,88 1,00 1,13


39

Attraverso i diagrammi 3.70 è possibile quindi determinare il ritardo medio per un periodo di sovraccarico di 3 ore e infine calcolare il ritardo del periodo di saturazione (DTS):

Ritardo medio Ritardo periodo di saturazione Arrivi Partenze (DTS) [min] [min] [min] 4,9 13,7 2347

Diagramma 3.70 A questo punto si calcola il ritardo orario delle ore in cui non si ha sovraccarico ed è infine possibile calcolare il ritardo giornaliero della runway (i calcoli sono riportati nella pagina successiva). Il ritardo giornaliero è quindi pari a 2504 minuti, esso quindi cresce notevolmente quando la domanda supera la capacità per alcune ore.


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Ora Oraria

D/C Mix Index

Ritardo arrivi Ritardo partenze DPF Ritardo medio [min]

Ritardo orario

D C ADI ADF DDI DDF [%] Arrivi Partenze [min] 24:00‐1:00 1 92 0,01 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1:00‐2:00 0 2:00‐3:00 0 3:00‐4:00 0 4:00‐5:00 0 5:00‐6:00 3 92 0,03 5 0,65 0,02 0,50 0,02 40 0,0 0,0 0 6:00‐7:00 10 92 0,11 5 0,65 0,07 0,50 0,05 40 0,1 0,0 1 7:00‐8:00 20 69 0,29 30 0,70 0,20 0,52 0,15 40 0,2 0,2 4 8:00‐9:00 39 63 0,62 45 0,72 0,45 0,64 0,40 40 1,0 0,8 35 9:00‐10:00 45 62 0,73 62 0,67 0,49 0,74 0,54 40 1,1 1,4 57 10:00‐11:00 33 69 0,48 30 0,70 0,33 0,56 0,27 40 0,6 0,4 17 11:00‐12:00 25 69 0,36 30 0,70 0,25 0,52 0,19 40 0,4 0,2 8 12:00‐13:00 25 69 0,36 30 0,70 0,25 0,52 0,19 40 0,4 0,2 8 13:00‐14:00 30 69 0,43 30 0,70 0,30 0,53 0,23 40 0,5 0,3 12 14:00‐15:00 32 69 0,46 30 0,70 0,32 0,56 0,26 40 0,6 0,4 16 15:00‐16:00 61 55 1,11 16:00‐17:00 65 55 1,18 71 0,78 0,88 1,00 1,13 40 17:00‐18:00 60 55 1,09 4,9 13,7 2347 18:00‐19:00 38 55 0,69 19:00‐20:00 17 55 0,31 20:00‐21:00 10 92 0,11 5 0,65 0,07 0,50 0,05 40 0,1 0,0 1 21:00‐22:00 10 92 0,11 5 0,65 0,07 0,50 0,05 40 0,1 0,0 1 22:00‐23:00 6 92 0,07 5 0,65 0,04 0,50 0,03 40 0,0 0,0 0 23:00‐24:00 4 92 0,04 5 0,65 0,03 0,50 0,02 40 0,0 0,0 0

Ritardo giornaliero 2504


41

RITARDO ANNUO DI UNA RUNWAY Infine si desidera determinare il ritardo annuo della runway assumendo una domanda annua dell’aeroporto di 153000 operazioni, DPF = 40 e una domanda giornaliera relativamente uniforme nei vari mesi. La domanda mensile è fornita mentre quella giornaliera si ottiene distribuendo uniformemente quest’ultima sui vari giorni del mese. Inoltre è necessario considerare la percentuale di utilizzo della pista in condizioni VFR e IFR e i relativi giorni e domande rappresentativi. Per i calcoli si considera che la percentuale di domanda IFR rappresenti il 68% di quella VFR.

Mese Giorni Domanda mensile

Domanda giornaliera

Condizioni Percentuale di avvenimento

Giorni rappresentativi Numero Domanda

Gen 31 11631 375 VFR 82 25,4 398 IFR 18 5,6 271

Feb 28 10926 390 VFR 80 22,4 417 IFR 20 5,6 283

Mar 31 12561 405 VFR 85 26,4 426 IFR 15 4,7 289

Apr 30 12096 403 VFR 87 26,1 421 IFR 13 3,9 286

Mag 31 12756 411 VFR 90 27,9 425 IFR 10 3,1 289

Giu 30 13508 450 VFR 92 27,6 462 IFR 8 2,4 314

Lug 31 13832 446 VFR 95 29,5 453 IFR 5 1,6 308

Ago 31 15227 491 VFR 98 30,4 494 IFR 2 0,6 336

Set 30 12456 415 VFR 98 29,4 418 IFR 2 0,6 284

Ott 31 13119 423 VFR 96 29,8 429 IFR 4 1,2 292

Nov 30 12456 415 VFR 90 27,0 429 IFR 10 3,0 292

Dic 31 12432 401 VFR 85 26,4 421 IFR 15 4,7 286

La percentuale di operazioni giornaliere che avvengono in ciascuna ora è ricavata dai dati forniti e si suppone che essa sia la stessa per ciascuna condizione (VFR o IFR).


42


43

Il ritardo giornaliero è calcolato come nell’esercizio precedente, si riporta l’esempio per il mese di gennaio in condizioni VFR. Solitamente non è necessario calcolare il ritardo per livelli di domanda molti bassi, nell’esempio si considera un minuto di ritardo quando il numero di operazioni/ora è compreso tra 5 e 10.

Ora Oraria

D/C Mix Index

Ritardo arrivi Ritardo partenze DPF Ritardo medio

[min] Ritardo orario

D C ADI ADF DDI DDF [%] Arrivi Partenze [min] 24:00‐1:00 1 1:00‐2:00 0 2:00‐3:00 0 3:00‐4:00 0 4:00‐5:00 0 5:00‐6:00 2 6:00‐7:00 8 1 7:00‐8:00 16 97 0,17 5 1 0,17 0,62 0,10 40 0,15 0,1 2 8:00‐9:00 31 97 0,32 30 1 0,32 0,63 0,20 40 0,55 0,25 12 9:00‐10:00 37 89 0,41 45 1 0,41 0,65 0,27 40 0,85 0,4 22 10:00‐11:00 27 97 0,27 30 1 0,27 0,63 0,17 40 0,4 0,2 8 11:00‐12:00 20 97 0,21 30 1 0,21 0,63 0,13 40 0,3 0,1 4 12:00‐13:00 20 97 0,21 30 1 0,21 0,63 0,13 40 0,3 0,1 4 13:00‐14:00 24 97 0,25 30 1 0,25 0,63 0,16 40 0,35 0,15 6 14:00‐15:00 26 97 0,27 30 1 0,27 0,63 0,17 40 0,4 0,15 7 15:00‐16:00 37 89 0,41 45 1 0,41 0,65 0,27 40 0,85 0,4 22 16:00‐17:00 41 89 0,46 45 1 0,46 0,65 0,30 40 1 0,5 29 17:00‐18:00 39 89 0,44 45 1 0,44 0,65 0,28 40 0,9 0,45 25 18:00‐19:00 31 97 0,32 30 1 0,32 0,63 0,20 40 0,55 0,25 12 19:00‐20:00 14 97 0,14 5 1 0,14 0,62 0,09 40 0,1 0,1 1 20:00‐21:00 8 1 21:00‐22:00 8 1 22:00‐23:00 5 1 23:00‐24:00 3

Ritardo giornaliero 158 Il ritardo mensile per ogni condizione di navigazione (VFR o IFR) si calcola moltiplicando il ritardo giornaliero relativo alla specifica condizione per il numero di giorni rappresentativi di quella condizione. Il ritardo mensile totale è dato dalla somma di quelli che si riferiscono a entrambe le condizioni. Infine il ritardo annuo si ottiene come somma di quelli mensili.


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Mese Giorni Condizioni Giorni rappresentativi Ritardo annuo

Numero Domanda Ritardo Totale

Gen 31 VFR 25,4 398 158 4027

4674 IFR 5,6 271 116 647

Feb 28 VFR 22,4 417 185 4144

4872 IFR 5,6 283 130 728

Mar 31 VFR 26,4 426 199 5244

5923 IFR 4,7 289 146 679

Apr 30 VFR 26,1 421 193 5037

5603 IFR 3,9 286 145 566

Mag 31 VFR 27,9 425 201 5608

6067 IFR 3,1 289 148 459

Giu 30 VFR 27,6 462 278 7673

8141 IFR 2,4 314 195 468

Lug 31 VFR 29,5 453 270 7952

8246 IFR 1,6 308 190 295

Ago 31 VFR 30,4 494 355 10785

10941 IFR 0,6 336 251 156

Set 30 VFR 29,4 418 209 6145

6235 IFR 0,6 284 150 90

Ott 31 VFR 29,8 429 225 6696

6897 IFR 1,2 292 162 201

Nov 30 VFR 27,0 429 209 5643

6093 IFR 3,0 292 150 450

Dic 31 VFR 26,4 421 192 5059

5724 IFR 4,7 286 143 665

Ritardo annuo VFR 74012

79414 IFR 5402

La differenza tra ritardo in condizioni VFR e IFR sancisce che le variazioni di domanda contribuiscono ai ritardi molto più delle differenti condizioni di navigazione. Per avere un’idea del ritardo medio per ogni operazione è sufficiente dividere il ritardo annuo per il numero di operazioni annue, esso risulta quindi pari a 0,52 minuti.


45

ESERCITAZIONE 4 Inquinamento acustico Lʹesercitazione consiste nel calcolo di NEF e di LVA per lʹaeroporto di Ronchi dei Legionari, esso viene valutato per tutti i punti di una griglia a maglia quadrata di lato 500 m sovrapposta all’area circostante l’aeroporto. I dati a disposizione sono i seguenti: PISTA DI VOLO Lunghezza pista 3000 m Decalage soglia [09] 300 m OPERAZIONI Movimenti giornalieri 25 Operazioni giornaliere 50

Operazioni % sul totale % diurni % notturni

Decolli D09 20 70 30 D27 80 70 30

Atterraggi A09 100 70 30 A27 ‐ ‐ ‐

MIX DI TRAFFICO

Aereo % DC9/30 12MD80 16DASH8 22A.G. 50

CARATTERISTICHE DEGLI AEREI

Aereo MOTORI MTOW

quantità tipologia [ton] DC9/30 2 turbofan BRD 50 MD80 2 turbofan ARD 67 DASH8 2 turboelica 20 A.G. 2 turboreattori 5

Innanzitutto è necessario individuare le distanze orizzontali lungo gli assi x (asse della pista) e (ortogonale a x) di tutti i punti della griglia dal punto di inizio della manovra. OPERATIVITÀ GIORNALIERA Sulla base della mix di traffico si calcola l’operatività giornaliera dell’aeroporto. Ad esempio i decolli diurni dalla testata [09] dell’aereo MD80 si ottengono in questo modo: 0,2 ∙ 0,7 ∙ 0,12 ∙ 25 = 0,42.


46

Procedendo analogamente per tutti gli altri elementi della tabella si ottiene:

Aereo Giorno Notte

D09 D27 A09 D09 D27 A09 DC9/30 0,42 1,68 2,1 0,18 0,72 0,9 MD80 0,56 2,24 2,8 0,24 0,96 1,2 DASH8 0,77 3,08 3,85 0,33 1,32 1,65 A.G. 1,75 7 8,75 0,75 3 3,75

PROFILO GENERALIZZATO DI DECOLLO A questo punto, utilizzando i grafici forniti (se ne riportano degli esempi in seguito), si calcolano i profili generalizzati di decollo dei vari aerei:

Aereo MOTORI MTOW Profilo

quantità tipologia [ton] DC9/30 2 turbofan BRD 50 C MD80 2 turbofan ARD 67 B DASH8 2 turboelica 20 AA A.G. 2 turboreattori 5 AA


47

Per gli atterraggi si considera un profilo standard di avvicinamento inclinato di 3° (≅ 5%) con punto di atterraggio 300 m dopo la soglia. Inclinazione 3 ° Decalage 300 m DISTANZA MINIMA RISPETTO ALLA TRAIETTORIA DEL VELIVOLO Con i profili generalizzati e conoscendo la distanza orizzontale dal punto in cui si vuole calcolare il NEF dal punto di rilascio dei freni, si determina la quota del velivolo utilizzando i diagrammi forniti (se ne riporta un esempio in seguito). Per gli atterraggi si calcola invece la quota riferendosi al profilo di atterraggio standard.

Note quota e distanza orizzontale è dunque possibile calcolare le distanze minime da qualsiasi nodo della griglia rispetto la traiettoria degli aeromobili.


48

CALCOLO EPNL L’EPNL (Effective Perceived Noise Level) rappresenta il livello di pressione sonora espresso in EPNdB, esso tiene conto della conformazione spettrale dell’evento sonoro, della durata dell’evento e della risposta soggettiva ai toni puri dello spettro sonoro. Analiticamente è espresso dalla seguente formula:

∫ ⋅⋅=2

1

10

0

101log10t

t

PNLT dtT

EPNL [EPNdB]

dove T0 = 10 s (t1‐t2) = intervallo durante il quale la grandezza PNLT è scesa di 10 PNdB rispetto al suo valore massimo PNLT = livello di rumore percepito corretto per tenere conto della presenza dei toni puri. Per l’esercitazione si sono calcolati i valori di EPNL per ogni punto, ogni aereo e ogni operazione utilizzando i grafici che legano l’EPNL alla distanza minima.

I valori ottenuti per l’EPNL devono poi essere corretti considerando il fenomeno dell’assorbimento effettuato del suolo (A) e della schermatura della fusoliera (S).

SAEPNLEPNLcorretto −−=

( )βδ

⋅=

3tgeA ( )βsenS −⋅= 13


49

dove δ = attenuazione superficiale del rumore [EPNdB] β = angolo con cui viene “visto” il motore Per il calcolo di δ si fa riferimento al grafico riportato di seguito.

CALCOLO NEF Si calcola il valore del NEF per ogni punto, ogni aereo (i) e ogni operazione (j) applicando la seguente formula:

( ) ( ) ( ) ( )[ ] 88,67,16,log10,, −+⋅+= jiNjiNjiEPNLjiNEF ndcorretto dove Nd = numero di operazioni (j) diurne per l’aereo (i) Nn = numero di operazioni (j) notturne per l’aereo (i) Il NEF totale per ogni punto è infine calcolato come

( )[ ]{ }∑∑⋅=i j

jiNEFNEF 10,10log10

I risultati dei calcoli visti in precedenza portano ai seguenti valori del NEF totale in ogni punto, valori con cui sarà possibile tracciare le curve di isodisturbo (isoNEF).


50

Valori del NEF totale per ogni nodo della griglia:

A B C D E F 0 19,24 14,62 14,00 13,94 12,47 11,24 1 19,86 15,26 14,45 13,98 12,18 11,12 2 20,55 15,80 14,97 14,09 11,93 11,01 3 21,30 16,25 15,60 14,27 11,80 11,03 4 22,14 17,12 16,00 14,21 11,76 11,13 5 23,09 17,98 16,01 14,12 11,81 11,36 6 24,18 18,88 16,28 14,12 11,98 11,65 7 25,46 19,90 16,43 14,21 12,36 11,50 8 27,20 21,37 17,57 14,41 12,85 11,29 9 29,25 21,46 17,38 16,61 12,34 11,14 10 32,48 22,89 18,01 16,68 11,91 11,03 11 54,70 24,79 18,95 16,20 11,62 10,93 12 54,75 24,69 19,34 15,72 11,38 10,83 13 54,26 27,41 20,11 16,61 11,83 10,95 14 53,91 29,18 20,97 17,25 12,35 11,30 15 53,96 28,14 22,04 17,96 12,89 11,61 16 53,54 26,74 23,40 18,51 13,60 11,94 17 53,31 27,08 22,76 19,48 14,37 12,32 18 52,24 27,20 21,74 20,35 15,17 12,78 19 43,85 26,90 21,50 19,84 16,10 13,25 20 40,57 27,09 21,57 19,25 17,02 13,74 21 38,15 26,17 21,82 18,96 16,23 14,33 22 36,27 25,30 21,66 18,83 15,57 14,78 23 34,73 24,60 21,36 18,84 15,27 14,32 24 33,42 24,01 21,38 18,96 15,18 13,93 25 32,28 23,51 20,92 19,05 15,26 13,75 26 31,27 23,45 20,20 18,82 15,48 13,71 27 30,37 23,42 19,60 18,67 15,85 13,77 28 29,55 22,90 19,09 18,63 16,26 13,91 29 28,80 22,29 18,63 18,27 16,27 14,13 30 28,10 21,84 18,22 17,72 16,09 14,43 31 27,46 21,41 17,84 17,31 16,10 14,77 32 26,87 21,00 17,50 16,93 16,23 14,98 33 26,31 20,61 17,20 16,59 16,01 14,93 34 25,79 20,24 16,95 16,28 15,46 14,87 35 25,30 19,88 16,72 15,99 14,95 14,92 36 24,83 19,53 16,73 15,72 14,52 15,00 37 24,39 19,20 16,82 15,47 14,15 14,86 38 23,97 18,87 16,85 15,23 13,83 14,49 39 23,58 18,55 16,64 15,02 13,55 14,10 40 23,20 18,24 16,19 14,83 13,31 13,75


51

CALCOLO LVA Per calcolare LVA è necessario innanzitutto convertire i valori calcolati per il NEF in SEL (Sound Exposure Level) che esprime l’energia associata al singolo evento sonoro:

( )

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⋅⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅=⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡⋅⋅= ∫∫

2

1

2

1

2

00

10

0

1log10101log10t

t

t

t

AL dtPP

tdt

tSEL

dove t0 = 1 s (t1‐t2) = intervallo durante il quale risulta L(A) > L(A)max ‐ 10 dB(A) L(A) = livello di pressione sonora pesato espresso in dB(A) P = pressione sonora P0 = pressione sonora di riferimento pari a 20 ∙ 10‐6 Pa Esiste inoltre una correlazione che lega in modo sufficientemente approssimato il SEL all’EPNL:

3−≅ EPNLSEL Dai valori di SEL così ottenuti è possibile ottenere i valori di LVA utilizzando le seguenti relazioni:

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⋅= ∑

=

N

j

LVA

jVA

NL

1

10,101log10

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ ⋅+⋅⋅= 1010

, 1024710

2417log10 VAnVAd LL

jVAL

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⋅⋅= ∑

=

di

N

i

LSE

dVAd T

L1

10101log10

10101log101

10 +⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⋅⋅= ∑

=

ni

N

i

LSE

nVAn T

L

dove N = numero di giorni d’osservazione del fenomeno Td = durata del periodo diurno (6:00‐23:00), ossia 61200 s Tn = durata del periodo notturno (23:00‐6:00), ossia 25200 s Nd = numero totale dei movimenti degli aeromobili nel periodo diurno Nn = numero totale dei movimenti degli aeromobili nel periodo notturno LVA,j = livello di valutazione del rumore aeroportuale giornaliero LVAd = livello di valutazione del rumore aeroportuale nel periodo diurno LVAn = livello di valutazione del rumore aeroportuale nel periodo notturno SELi = livello sonoro dell’i‐esimo evento associato al singolo movimento


52

Valori di LVA per ogni nodo della griglia:

A B C D E F 0 41,88 38,35 35,42 33,93 31,29 30,08 1 42,70 39,09 35,94 34,92 31,95 30,74 2 43,54 39,76 36,38 35,84 32,62 31,45 3 44,40 40,27 36,69 36,72 33,32 32,22 4 45,28 41,19 36,28 37,42 34,07 33,10 5 46,20 42,03 38,10 38,07 34,90 34,13 6 47,17 42,83 39,50 38,73 35,85 35,02 7 48,20 43,63 40,62 39,44 37,01 34,57 8 50,14 45,49 43,46 40,21 38,02 33,95 9 51,74 46,50 43,74 43,21 37,26 33,50 10 55,21 48,80 44,85 43,46 36,50 33,10 11 82,68 51,75 46,08 42,91 35,80 32,60 12 82,71 51,93 46,49 42,38 34,97 31,94 13 81,76 54,65 47,18 43,45 35,84 32,85 14 81,12 56,04 47,83 44,05 36,58 33,55 15 81,22 55,41 49,01 44,87 37,82 34,65 16 81,23 53,84 50,29 45,45 38,77 35,47 17 81,11 53,51 50,01 46,54 40,26 36,78 18 80,19 52,40 48,85 47,47 41,39 37,69 19 70,79 52,44 48,25 46,93 42,54 38,49 20 67,82 52,26 47,80 46,02 43,60 39,29 21 65,59 51,95 47,22 45,45 42,76 40,18 22 63,83 51,65 46,57 44,94 41,79 40,82 23 62,37 51,38 45,76 44,49 41,04 40,08 24 61,12 51,14 44,89 44,07 40,45 39,22 25 60,02 50,93 45,21 43,63 39,96 38,54 26 59,05 51,15 45,10 43,06 39,55 37,98 27 58,16 51,35 44,93 42,50 39,22 37,52 28 57,36 50,94 44,75 41,97 38,94 37,14 29 56,62 50,23 44,56 41,33 38,54 36,82 30 55,93 49,61 44,40 40,88 38,10 36,56 31 55,29 49,05 44,25 40,92 37,73 36,36 32 54,70 48,52 44,13 40,83 37,42 36,13 33 54,14 48,01 44,04 40,72 37,09 35,82 34 53,61 47,53 43,98 40,60 36,75 35,54 35 53,11 47,06 43,91 40,48 36,44 35,32 36 52,64 46,60 44,11 40,38 36,37 35,14 37 52,19 46,15 44,38 40,30 36,39 34,96 38 51,76 45,71 44,54 40,24 36,38 34,75 39 51,36 45,27 44,37 40,19 36,36 34,58 40 50,97 44,84 43,89 40,17 36,34 34,44


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ESERCITAZIONE 5 Pavimentazioni aeroportuali Per dimensionamento di un’infrastruttura aeroportuale s’intende l’insieme di tutte le operazioni che conducono alla definizione degli spessori da assegnare ai singoli strati costituenti la struttura di pavimentazione e delle proprietà dei materiali che li compongono, in relazione ad una prefissata durata di servizio e al traffico che è previsto che la impegni. La variabilità dei carichi applicati e delle ripetizioni delle sollecitazioni conduce a distinguere zone cosiddette “critiche” da zone “non critiche”. L’esercitazione consiste nella progettazione di una pavimentazione flessibile e di una rigida e infine nella valutazione della capacità portante delle pavimentazioni con il metodo ACN‐PCN. Il terreno di sottofondo e i materiali con cui realizzare le pavimentazioni sono: Terreno di sottofondo CBR 15 K 6,44 kg/cm3 Pavimentazione flessibile Fondazione misto granulare CBR 30 Base conglomerati bituminosi

Pavimentazione rigida Fondazione misto di frantumazione CBR 80 Base calcestruzzo σrot,28 35 kg/cm2

σrot,90 38,5 kg/cm2 PROGETTAZIONE DELLE PAVIMANTAZIONI INDIVIDUAZIONE AEREO DI PROGETTO Per passare alla progettazione delle pavimentazioni è innanzitutto necessario determinare l’aereo di progetto, ossia quello che, fra gli aerei che serviranno l’aeroporto, richiede, singolarmente e con riferimento al numero delle sue operazioni a pieno carico (decolli), lo spessore totale di pavimentazione maggiore. I dati da considerare sono i seguenti:

Aereo mix MTOW

carrello [%] kg lb

MD80 56 67000 147710 ruote gemelle ATR42 32 14500 31967 ruote gemelle BAe146 12 44000 97003 ruote gemelle

Operazioni giornaliere 25% operazioni giornaliere aerei commerciali 50 % Partenze annue aerei commerciali 2281,25


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Tutti gli aerei hanno carrelli a ruote gemelle, di conseguenza non è necessario alcun tipo di omogeneizzazione per determinare l’aereo di progetto. Si passa a valutare dunque il numero di partenze annue dei vari velivoli e il carico per gamba che caratterizza ognuno di essi. Sulla base di questo carico e del valore del CBR del terreno di sottofondo si calcola lo spessore totale di pavimentazione flessibile corrispondente ad ogni aereo (metodo CBR), l’aereo di progetto sarà quello che richiederà lo spessore maggiore:

Aereo Mix di traffico MTOW Partenze

annue

Fattore di conversione del carrello

Partenze annue del carrello omogeneo

Carico per gamba Spessore totale pavimentazione

[%] lb lb kN MD80 56 147710 1278 1 1277,50 64623 288 41 ATR42 32 31967 730 1 730,00 13986 62 13 BAe146 12 97003 274 1 273,75 42439 189 30 L’aereo di progetto è dunque MD80. A questo punto si calcolano le partenze annue equivalenti per le 3 tipologie di aereo, utilizzando la seguente formula di ponderazione:

( ) ipip NPPN loglog 5,0 ⋅=

con Ni = numero di partenze annue dell’aereo considerato, se i = n si tratta dell’aereo di progetto Pi = carico per ruota dell’aereo considerato, se i = n si tratta dell’aereo di progetto

Aereo Carico per ruota Carico per ruota dell’aereo di progetto

Partenze annue equivalenti lb kg lb kg

MD80 35081 15913 35081 15913 1278 ATR42 7592 3444 35081 15913 21 BAe146 23038 10450 35081 15913 94

Totale 1393


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PROGETTAZIONE PAVIMENTAZIONE FLESSIBILE Conoscendo il CBR del sottofondo, il peso e le partenze annue dell’aereo di progetto è possibile determinare lo spessore totale della pavimentazione flessibile utilizzando il diagramma 3.3 contenuto nel FAA 150/5320‐6D.

L’input è quindi: CBR = 15 Peso dell’aereo di progetto = 147710 lb Partenze annue equivalenti = 1393 Si ottiene dunque uno spessore totale della pavimentazione pari a 15,5 in ≈ 39 cm. Per ottenere lo spessore dei singoli strati è necessario riutilizzare il grafico 3.3. Innanzitutto si ottiene lo spessore degli strati superiori (base e manto d’usura) entrando nel grafico con il CBR della fondazione (30): si ottiene uno spessore totale di 9 in quindi lo spessore della fondazione risulta essere 15,5 – 9 = 6,5 in ≈ 16,5 cm. Per il manto d’usura il diagramma prevede uno spessore di 4 in ≈ 10 cm. Ne risulterebbe uno strato di base di spessore 5 in ≈ 12,5 cm ma ciò non è possibile in quanto esistono delle limitazioni allo spessore di tale strato (tabella 3.4 FAA 150/5320‐6D), in particolare si ha che lo spessore minimo in questo caso è di 8 in.


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Tabella 3.4

È necessario quindi rivedere gli spessori e quindi aumentare lo spessore dello strato di base fino al valore minimo a discapito dello spessore della fondazione, si ottiene: - spessore fondazione = 3,5 in ≈ 9 cm - spessore base = 8 in ≈ 20,5 cm - spessore manto d’usura = 4 in ≈ 10 cm Lo strato di base dev’essere realizzato in materiale legato perché l’aereo di progetto ha un peso superiore alle 100000 lb, lo stato di fondazione può essere quindi ridotto applicando un coefficiente c = 1,4 (indicazioni FAA: c = 1,2‐1,6).

In conclusione: - spessore fondazione = 2,5 in ≈ 6,5 cm - spessore base = 8 in ≈ 20,5 cm - spessore manto d’usura = 4 in ≈ 10 cm Per le zone “non critiche” si applica una riduzione dello 0,9 per fondazione e base e per lo strato d’usura lo spessore è preso paria 3 in ≈ 7,5 cm. Nelle stopway lo spessore degli strati può essere ridotto del 50%, nelle shoulders del 30% e negli apron un aumento del 10%. PROGETTAZIONE PAVIMENTAZIONE RIGIDA Poiché l’aereo di progetto ha un peso superiore alle 100000 lb, è necessario inserire uno strato di fondazione sotto la piastra in calcestruzzo. Occorre innanzitutto stabilire uno spessore di tale strato ricordando che la norma FAA prevede un limite inferiore di 4 in ≈ 10 cm. S’ipotizza quindi uno spessore di 10 in ≈ 25,5 cm e con questo valore e il valore


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del modulo di reazione del sottofondo si entra nel grafico 3.16 per ottenere il modulo di reazione nel caso di fondazione stabilizzata. Il nuovo K risulta essere 400 pci (pound/cubic inch) ≈ 11 kg/cm3. Per calcolare lo spessore della piastra in calcestruzzo non armata si utilizza il grafico 3.18 una volta note la resistenza flessionale del calcestruzzo a 90 giorni (548 psi, pound/ square inch), K (400 pci), il peso dell’aereo di progetto (147710 lb) e il numero di partenze annue (1393).

Grafico 3.18


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Lo spessore della piastra di calcestruzzo dovrà essere quindi di 13,3 in ≈ 34 cm. Per far si che il rapporto tra il raggio di rigidità relativa (l) e lo spessore della lastra (h) sia compreso tra 4 e 6 (coma stabilito dalla norma FAA), la piastra di calcestruzzo viene realizzata a forma quadrata di lato 4,5 m. Infatti, noti il modulo elastico del cls (E = 480000 kg/cm2), il coefficiente di Poisson del cls (μ = 0,15), lo spessore della lastra di cls (h = 34 cm) e il modulo di reazione del piano di posa (K = 11 kg/cm3)

( ) 97112

42

3

=⋅−⋅

⋅=

KhElμ

cm

La distanza massima tra i giunti è 6l = 5,79 m e la minima è 4l = 3,86 m. Tale distanza rispetta anche i valori massimi previsti dalla stessa norma:

Tabella 3. 11

Per le zone “non critiche” si applica una riduzione dello 0,9 a entrambi gli strati. Nelle stopway lo spessore degli strati può essere ridotto del 50%, nelle shoulders del 30% e negli apron un aumento del 10%. METODO ACN‐PCN L’ACN (Aircraft Classification Number) è il numero che esprime convenzionalmente l’effetto prodotto da un aereo su una pavimentazione, in relazione ad un dato sottofondo. Ogni aereo è caratterizzato da una serie di valori ACN definiti in funzione del suo carico operativo, del tipo di pavimentazione e della classe di portanza del sottofondo. Il PCN (Pavement Classification Number) è il numero che esprime convenzionalmente il carico che può essere sopportato dalla pavimentazione senza limitazioni operative. Ogni pavimentazione è caratterizzata da un unico valore PCN. Il metodo ACN/PCN è strutturato in modo tale che una pavimentazione può sopportare un aereo caratterizzato da un valore di ACN uguale o inferiore al valore PCN della pavimentazione stessa. CALCOLO ACN DEGLI AEREI L’ACN è calcolato per 2 tipi di pavimentazione (rigida e flessibile), per 4 valori della capacità portante del sottofondo e per 2 valori di carico degli aeromobili (MTOW e OEW). L’ACN è numericamente definito come il doppio del carico su ruota singola, avente una pressione di gonfiaggio standard pari a 1,25 MPa, che richiede lo stesso spessore di pavimentazione di quello dell’aeromobile in esame.


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La norma FAA individua innanzitutto 4 classi di sottofondo e 4 classi di pressione di gonfiaggio dei pneumatici. Classi di terreno di sottofondo:

Classe

Pavimentazioni flessibili Pavimentazioni rigide CBR K

caratteristico minimo massimo caratteristico minimo massimo[%] [%] [%] [MN/m3] [MN/m3] [MN/m3]

A 15 13 150 120 B 10 8 13 80 60 120 C 6 4 8 40 25 60 D 3 4 20 25

Classi di pressione di gonfiaggio dei pneumatici:

Classe Pressione gonfiaggio max

[Mpa] W > 1,5 X 1 ‐ 1,5 Y 0,5 – 1 Z 0 ‐ 0,5

Per il calcolo dei valori di ACN per l’aereo MD80 si sono utilizzati i grafici forniti dall’azienda costruttrice. Per le pavimentazioni flessibili è sufficiente conoscere il valore del CBR del sottofondo e il peso dell’aereo (MTOW = 147710 lb, OEW = 77000 lb), per le pavimentazioni rigide si deve invece conoscere la tensione ammissibile nel calcestruzzo in esercizio (2,75 MPa ≈ 400 psi), il peso dell’aereo e il valore del K del sottofondo. Si ottengono i seguenti risultati:

Pavimentazioni flessibili Pavimentazioni rigide Classe sottofondo Classe sottofondo A B C D A B C D

MTOW 39 41 46 49 MTOW 43 46 48 50 OEW 18 18 20 24 OEW 20 21 22 24


60


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Per il calcolo dei valori ACN degli aerei ATR42 e BAE146 non sono disponibili grafici analoghi. Si ricorre allora a una determinazione dell’ACN tramite il metodo CBR. Per le pavimentazioni flessibili, in pratica si utilizzano i grafici del metodo CBR (pag. 54) per calcolare gli spessori di riferimento in base al valore CBR del sottofondo e al carico per gamba dell’aereo (riferito sia a MTOW sia a OEW), con questi spessori (t, espressi in cm) si determina poi il valore degli ACN utilizzando la seguente relazione:

( ) 01249,0878,010002

−=

CBRtACN

Caratteristiche ATR42 BAe146

MTOW 31967 lb 97003 lb OEW 22675 lb 54853 lb carrello ruote gemelle ruote gemelle peso per gamba MTOW 15984 lb 48502 lb

71,10 kN 215,75 kN peso per gamba OEW 11338 lb 27427 lb

50,43 kN 122,00 kN

ATR42 Classe sottofondo

A B C D

MTOW spessore di riferimento 15 20 30 50

ACN 5 5 7 9

OEW spessore di riferimento 12 17 26 40

ACN 3 4 5 6

BAE146 Classe sottofondo

A B C D

MTOW spessore di riferimento

30 42 62 98

ACN 20 23 29 34

OEW spessore di riferimento 20 28 42 76

ACN 9 10 13 21 Per le pavimentazioni rigide è possibile seguire un procedimento analogo: si utilizzano i grafici del metodo CBR per calcolare gli spessori di riferimento della piastra in calcestruzzo in base al valore K del sottofondo, al carico per gamba dell’aereo (riferito sia a MTOW sia a OEW) e alla sollecitazione ammissibile a flessione del calcestruzzo (2,75 MPa ≈ 400 psi). Con questi spessori si determina poi il valore degli ACN utilizzando il grafico di conversione riportato in seguito. Poiché i grafici forniti non consentivano una determinazione di questi valori, si è ricorso ai valori contenuti nella tabella degli ACN scaricabile dal sito della Transport Canada (www.tc.gc.ca) in particolare alla pagina http://www.tc.gc.ca/civilaviation/international/Technical/Pavement/Downloads/ALR_Table_e.pdf).


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ATR42

Classe sottofondo

A B C D MTOW 10 11 12 12 OEW 6 6 7 7

BAE146

Classe sottofondo

A B C D MTOW 27 28 30 31 OEW 13 14 15 16


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CALCOLO PCN DELLA PAVIMENTAZIONE Numericamente, il valore del PCN rappresenta la capacità portante di una pavimentazione espressa come carico su ruota singola (CRSp, in [kg]) avente la pressione di gonfiaggio di 1,25 MPa:

10002 pCRS

PCN =

Il PCN è presentato mediante un codice in cui sono inclusi: - il valore numerico del PCN; - il tipo di pavimentazione: rigida (R) o flessibile (F); - le categorie del sottofondo; - la pressione di gonfiaggio ammissibile; - il metodo utilizzato per la determinazione del PCN: basata su criteri tecnici (T) o sull’esperienza (U). Per la valutazione del PCN la norma FAA 150/5335‐5 fornisce dei diagrammi, in base al tipo di carrello (2.3 e 2.4), è sufficiente entrare con il peso dell’aereo di progetto e ricavare il PCN in base alla categoria di sottofondo considerata:

Ne risulta:

Pavimentazioni flessibili Pavimentazioni rigide Classe sottofondo Classe sottofondo

A B C D A B C D 38 40 44 48 41 43 45 46

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Infrastrutture Aeroportuali