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         

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

 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

INDICE        Esercitazione 1 – Orientamento delle piste      Esercitazione 2 – Geometria del lato aria      Esercitazione 3 – Capacità e ritardi        Esercitazione 4 – Inquinamenti acustico       Esercitazione 5 – Pavimentazioni aeroportuali                                                                       

 

 

 

 

 

 

 

pag. 1 

 

 

 

 

 

 

pag. 8 

 

 

 

 

 

 

pag. 22 

 

 

 

 

 

 

pag. 45 

 

 

 

 

 

 

pag. 53 

i 

 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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.  

 

1 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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

Direzione del  vento  N  NNE  NE  ENE  E  ESE  SE  SSE  S  SSW  SW  WSW  W  WNW  NW  NNW 

4 ‐ 10  0,787  0,513  1,267  1,917  4,863  1,095  1,232  0,924  0,958  0  0  0  0  0  0  0 

Calma (0 ‐ 4 nodi) 

81,768 

Totale 

100 

10 ‐ 13  0  0,102  0,376  0,410  1,130  0,102  0,205  0  0  0,136  0  0  0  0  0  0 

13 ‐ 20  0,068  0,102  0,136  0,205  1,061  0,064  0,034  0,068  0,068  0  0  0  0  0  0  0 

> 20  0  0  0  0,136  0,171  0,034  0,034  0  0,034  0  0  0  0  0  0  0 

  Rosa dei venti: 

 

 

2 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

Riepilogo analisi per pista bidirezionale:    Vento trasversale massimo  Vento trasversale massimo  20 nodi  13 nodi  Direzione  del vento 

Coefficiente  anemometrico 

N  NNE  NE  ENE  E  ESE  SE  SSE  S  SSW  SW  WSW  W  WNW  NW  NNW 

99,648  99,684  99,796  99,908  99,938  99,873  99,737  99,679  99,648  99,684  99,796  99,908  99,938  99,873  99,737  99,679 

 

Direzione  del vento 

Coefficiente  anemometrico 

N  NNE  NE  ENE  E  ESE  SE  SSE  S  SSW  SW  WSW  W  WNW  NW  NNW 

98,315  98,573  99,251  99,588  99,554  99,365  98,974  98,394  98,315  98,573  99,251  99,588  99,554  99,365  98,974  98,394 

Vento trasversale massimo  10 nodi 

 

  Riepilogo analisi per pista monodirezionale:    Vento trasversale massimo  Vento trasversale massimo  20 nodi  13 nodi 

 

Direzione  del vento 

Coefficiente  anemometrico 

N  NNE  NE  ENE  E  ESE  SE  SSE  S  SSW  SW  WSW  W  WNW  NW  NNW 

91,187  95,395  96,894  98,248  98,862  98,591  97,276  95,062  90,229  86,059  84,669  83,428  82,845  83,050  84,230  86,385 

 

Direzione  del vento 

Coefficiente  anemometrico 

N  NNE  NE  ENE  E  ESE  SE  SSE  S  SSW  SW  WSW  W  WNW  NW  NNW 

90,452  94,372  96,451  98,020  98,545  98,190  96,681  94,016  89,631  85,969  84,655  83,444  82,799  82,964  84,061  86,168  3 

Direzione  del vento 

Coefficiente  anemometrico 

N  NNE  NE  ENE  E  ESE  SE  SSE  S  SSW  SW  WSW  W  WNW  NW  NNW 

96,710  97,224  98,243  99,266  99,214  98,610  97,432  96,666  96,710  97,224  98,243  99,266  99,214  98,610  97,432  96,666 

Vento trasversale massimo  10 nodi 

 

Direzione  del vento 

Coefficiente  anemometrico 

N  NNE  NE  ENE  E  ESE  SE  SSE  S  SSW  SW  WSW  W  WNW  NW  NNW 

89,647  93,346  95,606  97,711  98,297  97,563  95,459  92,911  89,170  86,075  85,095  84,746  84,048  84,019  84,155  85,794 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

 

   

     

 

4 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

 

                                                       

 

5 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

 

   

     

 

6 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

 

                                                       

 

7 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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:    Lreale = Lbase ⋅ K 1 ⋅ K 2 ⋅ K 3  

K 1 = 1 + 0,07 ⋅ (H 300 )  

K 2 = 1 + 0,01 ⋅ (TR − T S )   K 3 = 1 + 0,1 ⋅ (i )   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 

 

8 

Riccardo Gatti 

 

Quota minima pista  Pendenza media longitudinale  Fattori correttivi  K1  K2  K3 

Hmin  i 

Matricola 88600013 

10,1 m  0,053 % 

1,003  1,137  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. 

 

9 

Riccardo Gatti 

‐

 

Matricola 88600013 

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 Larghezza runway  45 Larghezza taxiway  25 Pendenza longitudinale  i  0,053   Codice numerico:    Secondo la lunghezza pista di base (Lb):  ‐ Codice 1 se Lb<800m  ‐ Codice 2 se 8001800m    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:   

m  m  m  % 

    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:   

 

 

10 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

‐ 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  1  2  3 

Inizio  [m]  0  692,5  2085 

Fine  [m]  692,5  2085  3000 

i  [%]  0,130  0,115  0,098 

D  [m] 

Dmin,2  [m] 

Verifica 

1392,5 

948,0973 

V 

  ‐ 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:   

         

 

11 

Riccardo Gatti 

 

Raggio del raccordo verticale  h1  h2  Distanza di visibilità  Variazione di pendenza tratto 1‐2  Variazione di pendenza tratto 2‐3 

30000 3 3 1500 0,22 0,10

Matricola 88600013 

m  m  m  m  %  % 

  Raccordo  1  2 

Rv  3636643  20511947 

Verifica  V  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         

 

12 

Riccardo Gatti 

 

Distanza  dichiarata  TORA  TODA  ASDA  LDA 

Matricola 88600013 

Direzione  [09]  [27]  [m]  [m]  3000  3000  3100  3120  3060  3060  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:  ƒ 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%;  ƒ la stessa distanza, nel caso di motore critico inoperativo, incrementata del 10%;  o Metodo B: la maggiore tra le seguenti distanze:  ƒ 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%;  ƒ 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.     

 

13 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

Per lʹaeroporto di Ronchi si sono considerati i seguenti aeromobili:    Peso al decollo  Peso all’atterraggio  Velocità in soglia  Aereo  [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.  SL MTOW  67 ton  pendenza media  0,053 %     TOD  7825 ft     2385 m   

    ‐ Verifica TODA  Direzione  [09]  [27] 

 

Verifica  V  V  14 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

‐ 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  [09]  [09]    ATR42    ‐ Calcolo TOD  TR  quota pista  MTOW     TOD  TOD reale    ‐ Verifica TODA 

Pista  asciutta  bagnata 

28,6 °C  12,5 m  14500 kg  1050 m    1056  

Direzione  [09]  [27] 

Verifica  V  V 

   

 

Verifica  V  V 

15 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

      BAE 146/300    ‐ Calcolo TOD  MTOW  MLW  MZFW  OEW  Carburante consumato     Range percorso  Payload (PYL)  TOD base     TOD reale 

44225  38329  35607  24881  5896  12999  1100  10200 

kg  kg  kg  kg  kg  lb  nm  kg 

5100  ft  1554  m  1782  m 

  ‐ Verifica TODA  Direzione  [09]  [27] 

Verifica  V  V 

   

 

16 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

    ‐ Calcolo LDR    LDR pista asciutta  LDR pista bagnata   

1140  m  1311  m 

    ‐ Verifica LDA  Direzione  [09]  [09] 

Pista  asciutta  bagnata 

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

 

17 

Verifica  V  V 

Riccardo Gatti 

TOD base     TOD reale 

 

Matricola 88600013 

10400 ft  3170 m  3622 m 

 

    ‐ Verifica TODA  Direzione  [09]  [27] 

Verifica  F  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         

 

18 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

    ‐ Verifica LDA  Direzione  [09]  [09] 

Pista  asciutta  bagnata 

Verifica  V  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.   

   

 

19 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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:    S 1 = 15 ⋅ tg (3 ° )  

S2 = vm ⋅ tm   ln( f μ ) S3 = ⋅ v a2   2 ⋅ ( f − μ )⋅ g 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: 

 

20 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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.                             

 

21 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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 

singolo 

< 12500 

B 

multi 

S 

41 

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):    Capacità oraria  Volume annuale di operazioni  Mix Index  [operazioni/h]  ASV  Verifica  Configurazione  1 

% 

VFR 

IFR 

[operazioni/anno]

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: 

 

22 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

    Per ognuna di queste s’individuano gli ASV:    Capacità oraria  Mix Index  [operazioni/h]  Configurazione 2  3  4  9  14  15 

Volume annuale di operazioni  ASV 

Verifica 

% 

VFR 

IFR 

[operazioni/anno] 

% 

67  67  67  67  67  67 

121  126  126  77  85  82 

56  65  111  56  56  56 

260000  275000  305000  215000  220000  215000 

V  V  V  F  V  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: 

 

 

23 

Riccardo Gatti 

 

Configurazione 

D/ASV  % 

1  2  3  4  9  14  15 

1,07  0,85  0,80  0,72  1,02  1,00  1,02 

Matricola 88600013 

Ritardo medio  Max  Min  [min]  [min]  3,50  1,15  0,95  0,70  2,60  2,30  2,60 

5,80  1,80  1,45  1,10  4,00  3,40  4,00 

Ritardo annuo  Max  Min  [1000 min]  [1000 min]  770,00  253,00  209,00  154,00  572,00  506,00  572,00 

1276,00  396,00  319,00  242,00  880,00  748,00  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  light‐twins  transport‐type  widebodies  Totale 

A  B  C  D 

13  10  25  2 

26  20  50  4 

2  5  25  2 

6  15  73  6 

50 

100 

34 

100 

  Le operazioni di Touch&Go sono 3 in condizioni VFR e nessuno in IFR.             

 

24 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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.    Mix di traffico  Diagramma  Mix Index  B  C  D  Condizioni  Configurazione  per il calcolo  A  di capacità  [%]  [%]  [%]  [%]  [%]  VFR  IFR 

43 

Arrivi  [%] 

3‐27 

26 

20 

50 

4 

62 

45 

3‐59 

6 

15 

73 

6 

91 

55 

     

  Diagramma 3.27             

 

25 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

  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.    C = C * ⋅T ⋅ E     Uscite  C*  Touch&Go  Capacità Posizione  Condizioni  Numero  E  [1000]  [%]  T  [100 ft]  [1000]  VFR  IFR 

89  53 

0,12  0,00 

1,06  1 

45  60 

60 

2  1 

0,94  0,97 

89  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.                 

 

26 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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.   

     

 

27 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

Si ha dunque:    Taxiway  Distanza dalla soglia 

Condizioni 

VFR  IFR 

Runway  Mix index  Operazioni

 

[ft] 

A 

2300 

20 

62 

B 

3000 

24 

62 

A 

2300 

19 

91 

B 

3000 

15 

91 

Capacità taxiway  Arrivi 

Partenze 

125  107  92  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):    Gates  Domanda [oper]  Tempo medio al gate [min]  Numero  Compagnia  gate  Non WB  WB  Non WB  WB  Non WB (Tn)  WB (Tw)  X  Y  Z 

5  3  2 

4  2  2 

1  1  0 

13  8  4 

2  0  0 

45  40  35 

55  0  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.    Gate Mix  % gate  Rapporto di occupazione gate  Compagnia  [%]  [%]  R = Tn/Tw  X  Y  Z 

87  100  100 

20  33  0 

1,22  1,00  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:     G = G* ⋅ S ⋅ N     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.  28 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

    Dal grafico si ricava:    Compagnia 

G* 

S 

N 

G 

X  Y  Z 

2,60  3,00  3,40 

0,97  1,00  1,00 

5  3  2 

13  9  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; 

 

29 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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.    m  Classe aereo  T  N  u  VFR  IFR  A  B  C  D 

0,26  0,20  0,50  0,04 

0,06  0,15  0,73  0,06 

35  40  45  55 

10  10  10  2 

1  1  1  1 

  Si calcola innanzitutto la capacità riguardante le varie classi:   

CD = (u D ⋅ N D ) (mD ⋅ TD )  

CC = (u C ⋅ N C ) (m D ⋅ TD + mC ⋅ TC )   C B = (u B ⋅ N B ) (m D ⋅ TD + mC ⋅ TC + m B ⋅ TB )   C A = (u A ⋅ N A ) (m D ⋅ TD + mC ⋅ TC + m B ⋅ TB + m A ⋅ T A )  

  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  C  B  A 

54,55  24,29  18,35  14,35 

1  2  3  4 

2,00  0,89  0,67  0,53 

V  20,45  F  7,27  F  V  9,11  V  3,24  F  V  6,88  V  2,45  V  V  5,38  V  1,91  V 

8,27  F  3,68  F  2,78  F  2,18  V 

  L’unica soluzione che soddisfa le condizioni è l’ultima, per essa infatti si ha:    D)  0,04 ⋅ 14,35 ⋅ 55

60 = 0,53 ≤ 2   C)  0,50 ⋅ 14,35 ⋅ 45 60 = 5,38 ≤ 9,47   B)  0,20 ⋅ 14,35 ⋅ 40 60 = 1,91 ≤ 4,09   A)  0,26 ⋅ 14,35 ⋅ 35 60 = 2,18 ≤ 2,18  

ok  ok  ok  ok 

  Analogamente si opera in caso di condizioni IFR:    Capacità  Condizione  D  D  C  B  A 

37,09  16,63  14,30  13,62 

1  2  3  4 

2,00  0,90  0,77  0,73 

C 

B 

V  20,31  F  3,64  F  V  9,10  V  1,63  F  V  7,83  V  1,40  V  V  7,45  V  1,33  V 

A  1,30  F  0,58  F  0,50  F  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.   

 

30 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

  In condizioni VFR:    Componente  Capacità oraria  Domanda oraria  Rapporto di domanda  Quoziente dell’elemento  Runway  Taxiway A  Taxiway B  Gates 

89  125  107  29 

50  20  24  27 

1,00  0,46  0,48  0,54 

89  272  223  54 

Capacità 

54 

  In condizioni IFR:    Componente  Capacità oraria  Domanda oraria  Rapporto di domanda  Quoziente del componente Runway  Taxiway A  Taxiway B  Gates 

51  92  112  29 

34  19  15  27 

1,00  0,56  0,44  0,79 

51  165  254  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.    Mix Index  Percentuale d’uso  Configurazione  Condizioni  Uso runway  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:   

Cw =

(P1 ⋅ C1 ⋅ W1 ) + (P2 ⋅ C 2 ⋅ W2 ) + ... + (Pn ⋅ C n ⋅ Wn )   (P1 ⋅ W1 ) + (P2 ⋅ W2 ) + ... + (Pn ⋅ Wn )

      

 

31 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

  Fattore di peso  Percentuale di  capacità massima 

VFR 

91+ 

1 

Mix Index  (0‐20)  1 

IFR  Mix Index  (21‐50)  1 

Mix Index  (51‐100)  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  1  2  3  4  5  6  7 

VFR  IFR  VFR  IFR  VFR  IFR  IFR 

P 

C 

74  5  5  5  4  4  3 

89  51  62  52  59  46 

percentuale di capacità  massima  100,00  57,97  69,91  58,64  66,53  51,87  0,00 

W 

P * C * W  P * W 

1  20  15  20  15  20  25 

65,62  51,41  46,50  52,00  35,40  36,80  0,00 

0,74  1,00  0,75  1,00  0,60  0,80  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:    ASV = C w ⋅ D ⋅ H     Cw  [operazioni/h]  51 

D 

H 

318 

14 

ASV  [operazioni/anno]  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.   

 

32 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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

  Diagramma 3.85 

  Diagramma 3.91 

 

33 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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  IFR 

3‐85  3‐91 

89  51,41 

45  55 

62  90,647059 

0,95  1,00 

0,78  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.    Domanda  Ritardo arrivi  Ritardo partenze  DPF  Condizioni  Capacità  D/C  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  % arrivi  oraria 

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 

     

 

34 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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:    Uscite Runway  Mix di traffico [%]  Mix  Arrivi  Figura  A  B  C  D  index Posizione  T&G Domanda  Config.  capacità  Numero  [%]  [%] [%] [%] [%]  [%]  [100 ft]  11‐19  11‐19  20‐35  36‐44  45+ 

1  43  43  43  43 

3  27  27  27  27 

23  40  35  30  26 

75  2  55  5  35  30  27  42  20  50 

0  0  0  1  4 

2  5  30  45  62 

50  50  50  50  45 

5  20  10  8  12 

30  30  30  30  30 

45  45  45  45  45 

60  60  60  60  60 

  Domanda Configurazione 11‐19  11‐19  20‐35  36‐44  45+ 

1  43  43  43  43 

C*  [1000 oper]  103  108  102  94  89 

   

 

35 

T&G 

E 

1,04  1,08  1,03  1,03  1,06 

0,86  0,85  0,92  0,92  0,94 

Capacità  [1000 oper]  92,12  99,14  96,66  89,07  88,68 

1  1  2  2  2 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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.    Ritardo medio  Ritardo  Oraria  Mix  Ritardo arrivi  Ritardo partenze  DPF  [min]  orario  Ora  D/C  Index  D  C  ADI  ADF  DDI  DDF  [%]  Arrivi  Partenze [min]  24:00‐1:00  1:00‐2:00  2:00‐3:00  3:00‐4:00  4:00‐5:00  5:00‐6:00  6:00‐7:00  7:00‐8:00  8:00‐9:00  9:00‐10:00  10:00‐11:00  11:00‐12:00  12:00‐13:00  13:00‐14:00  14:00‐15:00  15:00‐16:00  16:00‐17:00  17:00‐18:00  18:00‐19:00  19:00‐20:00  20:00‐21:00  21:00‐22:00  22:00‐23:00  23:00‐24:00 

1  0  0  0  0  3  10  20  39  45  33  25  25  30  32  45  50  48  38  17  10  10  6  4 

92  0,01 

0 

0 

0 

0 

0 

0 

0 

0 

0 

92  92  97  89  89  89  97  97  89  89  89  89  89  89  97  97  97  92  92 

0  2  30  45  62  30  30  30  30  30  62  62  62  45  5  5  5  2  0 

0,64  0,64  1  1  0,95  1  1  1  1  1  0,95  0,95  0,95  1  1  1  1  0,64  0,64 

0,02  0,07  0,21  0,44  0,48  0,37  0,26  0,26  0,34  0,36  0,48  0,53  0,51  0,43  0,18  0,10  0,10  0,04  0,03 

0,50  0,50  0,63  0,65  0,78  0,63  0,63  0,63  0,63  0,63  0,78  0,78  0,78  0,65  0,63  0,63  0,63  0,50  0,50 

0,02  0,05  0,13  0,28  0,39  0,23  0,16  0,16  0,21  0,23  0,39  0,44  0,42  0,28  0,11  0,06  0,06  0,03  0,02 

25  40  40  40  40  40  40  40  40  40  40  40  40  40  40  40  40  25  25 

0  0,05  0,3  0,95  1,1  0,7  0,4  0,4  0,6  0,65  1,1  1,3  1,2  0,9  0,25  0,05  0,05  0  0 

0  0,05  0,15  0,5  0,8  0,35  0,2  0,2  0,3  0,35  0,8  0,95  0,9  0,4  0,15  0,05  0,05  0  0 

0  1  5  28  42  17  8  8  14  16  42  55  50  25  3  1  1  0  0 

Ritardo giornaliero 

313 

0,03  0,11  0,21  0,44  0,51  0,37  0,26  0,26  0,34  0,36  0,51  0,56  0,54  0,43  0,18  0,10  0,10  0,07  0,04 

  Il ritardo giornaliero è quindi pari a 313 minuti.                           

 

36 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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:    Uscite Runway  Mix di traffico [%]  Mix  Arrivi  Figura  Index  A  B  C  D  Posizione  Domanda  Config.  T&G  capacità  Numero  [%]  [%]  [%]  [%]  [%]  [%]  [100 ft]  11‐19  20‐35  36‐44  45‐50  51‐59  60+ 

1  1  1  1  1  1 

3  3  3  3  3  3 

40  35  30  26  21  20 

55  35  27  20  17  15 

5  30  42  50  59  62 

0  0  1  4  3  3 

5  30  45  62  68  71 

50  50  45  45  45  45 

20  10  8  12  10  9 

30  30  30  30  30  30 

45  45  45  45  45  45 

  Domanda  Configurazione 11‐19  20‐35  36‐44  45‐50  51‐59  60+ 

1  1  1  1  1  1 

C*  [1000]  97  71  65  62  61  58 

       

 

37 

T&G 

E 

1,1  1,04  1,04  1,1  1,04  1,04 

0,86  0,93  0,93  0,91  0,91  0,91 

Capacità  [1000]  91,76  68,67  62,89  62,06  57,73  54,89 

60  60  60  60  60  60 

1  2  2  2  2  2 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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  15:00‐16:00  16:00‐17:00  17:00‐18:00  18:00‐19:00  19:00‐20:00  20:00‐21:00 

32  61  65  60  38  17  10 

69  55  55  55  55  55  92 

0  6  10  5  0  0  0 

0  0  0  0  17  4  0 

0  6  16  21  4  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 

15.00‐18:00 

1,13 

Mix  Percentuale  Index  arrivi  71 

45 

     

 

38 

Ritardo arrivi 

Ritardo partenze 

ADI 

ADF 

DDI 

DDF 

0,78 

0,88 

1,00 

1,13 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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.                       

 

39 

Riccardo Gatti 

Ora  24:00‐1:00  1:00‐2:00  2:00‐3:00  3:00‐4:00  4:00‐5:00  5:00‐6:00  6:00‐7:00  7:00‐8:00  8:00‐9:00  9:00‐10:00  10:00‐11:00  11:00‐12:00  12:00‐13:00  13:00‐14:00  14:00‐15:00  15:00‐16:00  16:00‐17:00  17:00‐18:00  18:00‐19:00  19:00‐20:00  20:00‐21:00  21:00‐22:00  22:00‐23:00  23:00‐24:00 

 

Oraria 

Matricola 88600013 

Ritardo medio  Mix  Ritardo arrivi  Ritardo partenze  DPF  [min]  D/C  Index  ADI  ADF  DDI  DDF  [%]  Arrivi  Partenze

D 

C 

1  0  0  0  0  3  10  20  39  45  33  25  25  30  32  61  65  60  38  17  10  10  6  4 

92  0,01 

0 

0 

0 

0 

0 

0 

0 

0 

0 

92  92  69  63  62  69  69  69  69  69  55  55  55  55  55  92  92  92  92 

5  5  30  45  62  30  30  30  30  30 

0,65  0,65  0,70  0,72  0,67  0,70  0,70  0,70  0,70  0,70 

0,02  0,07  0,20  0,45  0,49  0,33  0,25  0,25  0,30  0,32 

0,50  0,50  0,52  0,64  0,74  0,56  0,52  0,52  0,53  0,56 

0,02  0,05  0,15  0,40  0,54  0,27  0,19  0,19  0,23  0,26 

40  40  40  40  40  40  40  40  40  40 

0,0  0,1  0,2  1,0  1,1  0,6  0,4  0,4  0,5  0,6 

0,0  0,0  0,2  0,8  1,4  0,4  0,2  0,2  0,3  0,4 

0  1  4  35  57  17  8  8  12  16 

71 

0,78 

0,88 

1,00 

1,13 

40  4,9 

13,7 

2347 

0,1  0,1  0,0  0,0 

0,0  0,0  0,0  0,0 

1  1  0  0 

0,03  0,11  0,29  0,62  0,73  0,48  0,36  0,36  0,43  0,46  1,11  1,18  1,09  0,69  0,31  0,11  0,11  0,07  0,04 

5  5  5  5 

0,65  0,65  0,65  0,65 

0,07  0,07  0,04  0,03 

0,50  0,50  0,50  0,50 

0,05  0,05  0,03  0,02 

40  40  40  40 

Ritardo giornaliero                                           

 

Ritardo  orario  [min] 

40 

2504 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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.    Percentuale di  Giorni rappresentativi  Domanda  Domanda  Condizioni  Mese  Giorni  mensile  giornaliera  avvenimento  Numero  Domanda  Gen 

31 

11631 

375 

Feb 

28 

10926 

390 

Mar 

31 

12561 

405 

Apr 

30 

12096 

403 

Mag 

31 

12756 

411 

Giu 

30 

13508 

450 

Lug 

31 

13832 

446 

Ago 

31 

15227 

491 

Set 

30 

12456 

415 

Ott 

31 

13119 

423 

Nov 

30 

12456 

415 

Dic 

31 

12432 

401 

VFR 

82 

25,4 

398 

IFR 

18 

5,6 

271 

VFR 

80 

22,4 

417 

IFR 

20 

5,6 

283 

VFR 

85 

26,4 

426 

IFR 

15 

4,7 

289 

VFR 

87 

26,1 

421 

IFR 

13 

3,9 

286 

VFR 

90 

27,9 

425 

IFR 

10 

3,1 

289 

VFR 

92 

27,6 

462 

IFR 

8 

2,4 

314 

VFR 

95 

29,5 

453 

IFR 

5 

1,6 

308 

VFR 

98 

30,4 

494 

IFR 

2 

0,6 

336 

VFR 

98 

29,4 

418 

IFR 

2 

0,6 

284 

VFR 

96 

29,8 

429 

IFR 

4 

1,2 

292 

VFR 

90 

27,0 

429 

IFR 

10 

3,0 

292 

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).                 

 

41 

Riccardo Gatti 

 

 

Matricola 88600013 

  42 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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.    Ritardo medio  Ritardo  Oraria  Mix  Ritardo arrivi  Ritardo partenze DPF  [min]  orario  Ora  D/C  Index  D  C  ADI  ADF  DDI  DDF  [%]  Arrivi  Partenze [min]  24:00‐1:00  1:00‐2:00  2:00‐3:00  3:00‐4:00  4:00‐5:00  5:00‐6:00  6:00‐7:00  7:00‐8:00  8:00‐9:00  9:00‐10:00  10:00‐11:00  11:00‐12:00  12:00‐13:00  13:00‐14:00  14:00‐15:00  15:00‐16:00  16:00‐17:00  17:00‐18:00  18:00‐19:00  19:00‐20:00  20:00‐21:00  21:00‐22:00  22:00‐23:00  23:00‐24:00 

1  0  0  0  0  2  8  16  31  37  27  20  20  24  26  37  41  39  31  14  8  8  5  3 

97  97  89  97  97  97  97  97  89  89  89  97  97 

0,17  0,32  0,41  0,27  0,21  0,21  0,25  0,27  0,41  0,46  0,44  0,32  0,14 

5  30  45  30  30  30  30  30  45  45  45  30  5 

1  1  1  1  1  1  1  1  1  1  1  1  1 

0,17  0,32  0,41  0,27  0,21  0,21  0,25  0,27  0,41  0,46  0,44  0,32  0,14 

0,62  0,63  0,65  0,63  0,63  0,63  0,63  0,63  0,65  0,65  0,65  0,63  0,62 

0,10  0,20  0,27  0,17  0,13  0,13  0,16  0,17  0,27  0,30  0,28  0,20  0,09 

40  40  40  40  40  40  40  40  40  40  40  40  40 

0,15  0,55  0,85  0,4  0,3  0,3  0,35  0,4  0,85  1  0,9  0,55  0,1 

0,1  0,25  0,4  0,2  0,1  0,1  0,15  0,15  0,4  0,5  0,45  0,25  0,1 

Ritardo giornaliero 

1  2  12  22  8  4  4  6  7  22  29  25  12  1  1  1  1  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.                     

 

43 

Riccardo Gatti 

 

Mese  Giorni  Condizioni  Gen 

31 

Feb 

28 

Mar 

31 

Apr 

30 

Mag 

31 

Giu 

30 

Lug 

31 

Ago 

31 

Set 

30 

Ott 

31 

Nov 

30 

Dic 

31 

Matricola 88600013 

Giorni rappresentativi  Numero  Domanda  Ritardo 

Ritardo annuo  Totale 

VFR 

25,4 

398 

158 

4027 

IFR 

5,6 

271 

116 

647 

VFR 

22,4 

417 

185 

4144 

IFR 

5,6 

283 

130 

728 

VFR 

26,4 

426 

199 

5244 

IFR 

4,7 

289 

146 

679 

VFR 

26,1 

421 

193 

5037 

IFR 

3,9 

286 

145 

566 

VFR 

27,9 

425 

201 

5608 

IFR 

3,1 

289 

148 

459 

VFR 

27,6 

462 

278 

7673 

IFR 

2,4 

314 

195 

468 

VFR 

29,5 

453 

270 

7952 

IFR 

1,6 

308 

190 

295 

VFR 

30,4 

494 

355 

10785 

IFR 

0,6 

336 

251 

156 

VFR 

29,4 

418 

209 

6145 

IFR 

0,6 

284 

150 

90 

VFR 

29,8 

429 

225 

6696 

IFR 

1,2 

292 

162 

201 

VFR 

27,0 

429 

209 

5643 

IFR 

3,0 

292 

150 

450 

VFR 

26,4 

421 

192 

5059 

IFR 

4,7 

286 

143 

665 

VFR 

74012 

IFR 

5402 

Ritardo annuo 

4674  4872  5923  5603  6067  8141  8246  10941  6235  6897  6093  5724  79414 

  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.                             

 

44 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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  D09  20  70  30  Decolli  D27  80  70  30  A09  100  70  30  Atterraggi  A27  ‐  ‐  ‐    MIX DI TRAFFICO    Aereo  %  DC9/30  12 MD80  16 DASH8  22 A.G.  50   CARATTERISTICHE DEGLI AEREI    MOTORI  MTOW  Aereo  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.   

 

45 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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

Aereo  DC9/30  MD80  DASH8  A.G. 

D09  0,42  0,56  0,77  1,75 

Giorno  D27  1,68  2,24  3,08  7 

A09  2,1  2,8  3,85  8,75 

D09  0,18  0,24  0,33  0,75 

Notte  D27  0,72  0,96  1,32  3 

A09  0,9  1,2  1,65  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:    MOTORI  MTOW  Profilo  Aereo  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     

         

 

46 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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. 

 

 

47 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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:    t

EPNL = 10 ⋅ log

1 2 PNLT 10 10 ⋅ dt    [EPNdB]  T0 ∫t1

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).    EPNLcorretto = EPNL − A − S  

δ

A= e

tg (3⋅β )

(

 

 

)

S = 3 ⋅ 1 − senβ  

   

48 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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:    NEF (i, j ) = EPNLcorretto (i, j ) + 10 ⋅ log N d (i, j ) + 16,67 N n (i, j ) − 88  

[

  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   

{

NEF = 10 ⋅ log ∑i ∑ j 10[NEF (i , j ) 10]

]

} 

  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).     

     

 

49 

Riccardo Gatti 

 

Valori del NEF totale per ogni nodo della griglia:    A  B  C  0  19,24  14,62  14,00  1  19,86  15,26  14,45  2  20,55  15,80  14,97  3  21,30  16,25  15,60  4  22,14  17,12  16,00  5  23,09  17,98  16,01  6  24,18  18,88  16,28  7  25,46  19,90  16,43  8  27,20  21,37  17,57  9  29,25  21,46  17,38  10  32,48  22,89  18,01  11  54,70  24,79  18,95  12  54,75  24,69  19,34  13  54,26  27,41  20,11  14  53,91  29,18  20,97  15  53,96  28,14  22,04  16  53,54  26,74  23,40  17  53,31  27,08  22,76  18  52,24  27,20  21,74  19  43,85  26,90  21,50  20  40,57  27,09  21,57  21  38,15  26,17  21,82  22  36,27  25,30  21,66  23  34,73  24,60  21,36  24  33,42  24,01  21,38  25  32,28  23,51  20,92  26  31,27  23,45  20,20  27  30,37  23,42  19,60  28  29,55  22,90  19,09  29  28,80  22,29  18,63  30  28,10  21,84  18,22  31  27,46  21,41  17,84  32  26,87  21,00  17,50  33  26,31  20,61  17,20  34  25,79  20,24  16,95  35  25,30  19,88  16,72  36  24,83  19,53  16,73  37  24,39  19,20  16,82  38  23,97  18,87  16,85  39  23,58  18,55  16,64  40  23,20  18,24  16,19           

 

50 

Matricola 88600013 

D  13,94  13,98  14,09  14,27  14,21  14,12  14,12  14,21  14,41  16,61  16,68  16,20  15,72  16,61  17,25  17,96  18,51  19,48  20,35  19,84  19,25  18,96  18,83  18,84  18,96  19,05  18,82  18,67  18,63  18,27  17,72  17,31  16,93  16,59  16,28  15,99  15,72  15,47  15,23  15,02  14,83 

E  12,47  12,18  11,93  11,80  11,76  11,81  11,98  12,36  12,85  12,34  11,91  11,62  11,38  11,83  12,35  12,89  13,60  14,37  15,17  16,10  17,02  16,23  15,57  15,27  15,18  15,26  15,48  15,85  16,26  16,27  16,09  16,10  16,23  16,01  15,46  14,95  14,52  14,15  13,83  13,55  13,31 

F  11,24  11,12  11,01  11,03  11,13  11,36  11,65  11,50  11,29  11,14  11,03  10,93  10,83  10,95  11,30  11,61  11,94  12,32  12,78  13,25  13,74  14,33  14,78  14,32  13,93  13,75  13,71  13,77  13,91  14,13  14,43  14,77  14,98  14,93  14,87  14,92  15,00  14,86  14,49  14,10  13,75 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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:   

⎡ 1 t2 ⎛ P ⎞2 ⎤ ⎡ 1 t 2 L ( A) 10 ⎤ SEL = 10 ⋅ log⎢ ∫ 10 ⋅ dt ⎥ = 10 ⋅ log⎢ ∫ ⎜⎜ ⎟⎟ ⋅ dt ⎥   t1 t ⎢⎣ t0 t1 ⎝ P0 ⎠ ⎥⎦ ⎦ ⎣0   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:    SEL ≅ EPNL − 3     Dai valori di SEL così ottenuti è possibile ottenere i valori di LVA utilizzando le seguenti relazioni:   

LVA, j

⎡ 1 N L 10 ⎤ LVA = 10 ⋅ log ⎢ ∑10 VA, j ⎥   ⎦ ⎣ N j =1 17 7 ⎤ ⎡ = 10 ⋅ log ⎢ ⋅ 10 LVAd 10 + ⋅ 10 LVAn 10 ⎥   24 ⎦ ⎣ 24 Nd ⎡1 ⎤ LVAd = 10 ⋅ log⎢ ⋅ ∑10 SE Li 10 ⎥   ⎣ Td i =1 ⎦

⎡ 1 Nn ⎤ LVAn = 10 ⋅ log ⎢ ⋅ ∑10 SE Li 10 ⎥ + 10   ⎣ Tn i =1 ⎦   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                 

 

51 

Riccardo Gatti 

Valori di LVA per ogni nodo della griglia:    A  B  0  41,88  38,35  1  42,70  39,09  2  43,54  39,76  3  44,40  40,27  4  45,28  41,19  5  46,20  42,03  6  47,17  42,83  7  48,20  43,63  8  50,14  45,49  9  51,74  46,50  10  55,21  48,80  11  82,68  51,75  12  82,71  51,93  13  81,76  54,65  14  81,12  56,04  15  81,22  55,41  16  81,23  53,84  17  81,11  53,51  18  80,19  52,40  19  70,79  52,44  20  67,82  52,26  21  65,59  51,95  22  63,83  51,65  23  62,37  51,38  24  61,12  51,14  25  60,02  50,93  26  59,05  51,15  27  58,16  51,35  28  57,36  50,94  29  56,62  50,23  30  55,93  49,61  31  55,29  49,05  32  54,70  48,52  33  54,14  48,01  34  53,61  47,53  35  53,11  47,06  36  52,64  46,60  37  52,19  46,15  38  51,76  45,71  39  51,36  45,27  40  50,97  44,84           

 

 

C  35,42  35,94  36,38  36,69  36,28  38,10  39,50  40,62  43,46  43,74  44,85  46,08  46,49  47,18  47,83  49,01  50,29  50,01  48,85  48,25  47,80  47,22  46,57  45,76  44,89  45,21  45,10  44,93  44,75  44,56  44,40  44,25  44,13  44,04  43,98  43,91  44,11  44,38  44,54  44,37  43,89 

52 

Matricola 88600013 

D  33,93  34,92  35,84  36,72  37,42  38,07  38,73  39,44  40,21  43,21  43,46  42,91  42,38  43,45  44,05  44,87  45,45  46,54  47,47  46,93  46,02  45,45  44,94  44,49  44,07  43,63  43,06  42,50  41,97  41,33  40,88  40,92  40,83  40,72  40,60  40,48  40,38  40,30  40,24  40,19  40,17 

E  31,29  31,95  32,62  33,32  34,07  34,90  35,85  37,01  38,02  37,26  36,50  35,80  34,97  35,84  36,58  37,82  38,77  40,26  41,39  42,54  43,60  42,76  41,79  41,04  40,45  39,96  39,55  39,22  38,94  38,54  38,10  37,73  37,42  37,09  36,75  36,44  36,37  36,39  36,38  36,36  36,34 

F  30,08  30,74  31,45  32,22  33,10  34,13  35,02  34,57  33,95  33,50  33,10  32,60  31,94  32,85  33,55  34,65  35,47  36,78  37,69  38,49  39,29  40,18  40,82  40,08  39,22  38,54  37,98  37,52  37,14  36,82  36,56  36,36  36,13  35,82  35,54  35,32  35,14  34,96  34,75  34,58  34,44 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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  Base  calcestruzzo 

CBR 80  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:    mix  MTOW  Aereo  carrello  [%]  kg  lb  MD80  ATR42  BAe146 

56  32  12 

67000  14500  44000 

147710  31967  97003 

  Operazioni giornaliere  % operazioni giornaliere aerei commerciali  Partenze annue aerei commerciali 

 

25 50 %  2281,25 53 

ruote gemelle  ruote gemelle  ruote gemelle 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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  Fattore di  Partenze annue  Carico per gamba  Spessore totale  MTOW  Partenze  traffico  conversione  del carrello  pavimentazione annue  del carrello  omogeneo  [%]  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: 

log N p = (Pi Pp )

0,5

⋅ log N i  

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    Carico per ruota  Carico per ruota dell’aereo di progetto  Aereo  Partenze annue equivalenti  lb  kg  lb  kg  MD80  35081  ATR42  7592  BAe146  23038 

 

15913  3444  10450 

35081  35081  35081 

54 

15913  15913  15913 

1278  21  94 

Totale 

1393 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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.   

 

55 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

  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 

 

56 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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 

 

57 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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)   

E ⋅ h3 l= = 97 cm  12 ⋅ 1 − μ 2 ⋅ K 4

(

)

  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.   

 

58 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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

A  B  C  D 

CBR   caratteristico 

minimo 

[%] 

[%] 

15  10  6  3 

13  8  4 

K   massimo  caratteristico

minimo 

massimo [MN/m3]

[%] 

[MN/m ] 

[MN/m ] 

13  8  4 

150  80  40  20 

120  60  25 

3

3

120  60  25 

  Classi di pressione di gonfiaggio dei pneumatici:    Pressione gonfiaggio max  Classe  [Mpa]  W  X  Y  Z 

> 1,5  1 ‐ 1,5  0,5 – 1  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  A  B  C  D  MTOW  39  41  46  OEW 

18  18  20 

49 

MTOW  43  46  48 

24 

OEW 

         

 

Classe sottofondo  A  B  C  D 

59 

20  21  22 

50  24 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

   

   

 

60 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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:   

ACN =

t 2 1000   (0,878 CBR ) − 0,01249

  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  A  MTOW 

OEW 

spessore di  riferimento ACN  spessore di  riferimento ACN 

Classe sottofondo  B  C 

D 

15 

20 

30 

50 

5 

5 

7 

9 

12 

17 

26 

40 

3 

4 

5 

6 

  BAE146  A  MTOW 

OEW 

spessore di  riferimento ACN  spessore di  riferimento ACN 

Classe sottofondo  B  C 

D 

30 

42 

62 

98 

20 

23 

29 

34 

20 

28 

42 

76 

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).   

 

61 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

     

      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 

   

 

62 

Riccardo Gatti 

 

Matricola 88600013 

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:   

PCN =

2CRS p 1000

 

  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  A  B  C  D 

Classe sottofondo  A  B  C  D 

38 

41 

40 

44 

48 

 

 

63 

43 

45 

46