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Appunti di Costruzioni Ferroviarie e Aeroportuali

Appunti integrali delle lezioni del corso di Costruzioni ferroviarie e aeroportuali M riguardanti tutti gli argomenti affrontati a lezione, revisionati e riscritti a casa basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni della prof.ssa Vignali dell’università degli Studi di Bologna - Unibo. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Costruzioni ferroviarie e aeroportuali docente Prof. V. Vignali

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ESTRATTO DOCUMENTO

La regolazione avviene per fasi: staccati gli organi di attacco la fase successiva è andare a completare

lo svincolamento della rotaia sollevandola dalle traverse. Il sollevamento avviene sia manualmente sia

per mezzo di rulli di scorrimento, posti ogni 15 traverse tra la rotaia e la traversa. Sono rulli molto

piccoli che funzionano da lubrificante per far sì che la rotaia sia completamente svincolata dalla

traversa. A questo punto si monta il morsetto in corrispondenza del giunto e si misura la temperatura

della rotaia, necessaria per calcolare l’allungamento da compensare. La fase successiva è mettere in

azione il morsetto e per farlo si deve sapere qual è l’allungamento che deve compensare (quanto deve

tendere), quindi si calcola l’allungamento ΔL che sarà distribuito su tutto il profilato della rotaia per

permettere di avere, come risultato finale, la completa compensazione in mezzeria all’interno del tratto

immobile. Per il calcolo di ΔL si considera la mezzeria, cioè lo spezzone compreso tra il punto fisso e il

giunto di regolazione, viene suddivisa in 4 spezzoni uguali. In corrispondenza di ciascun quarto viene

marcata la piastra d’attacco col gesso: questi segni saranno poi utili per capire quando il morsetto ha

tirato abbastanza. E’ così possibile calcolare l’allungamento da imprimere col morsetto durante la

regolazione, con la formula: = = −

L’allungamento ΔL dipende quindi dal coefficiente di dilatazione lineare dell’acciaio, dalla lunghezza della

semisezione (tratto compreso tra il giunto di regolazione ed il punto fisso), e dalla variazione di

temperatura, ottenuta dalla differenza tra la temperatura di regolazione e quella effettiva (misurata

è un valore “parziale”) e deve

al momento della posa del morsetto). Il ΔL vale per la semisezione (quindi

essere distribuito sui 4 quarti, andando a segnare, anche in questo caso col gesso, l’allungamento che si

vuole ottenere in corrispondenza di ogni quarto. In particolare l’allungamento viene distribuito; se ad

esempio dalla formula si ottiene un ΔL = 40 mm, si richiede un allungamento massimo sull’ultimo quarto

(4/4), i 3/4 sul terzo quarto, i 2/4 sul secondo quarto e 1/4 sul primo quarto (cioè si segnano 10, 20,

30, 40 sui quarti di rotaia distribuendo l’allungamento). A ciascun segno bianco di prima si aggiunge con

un colore diverso in corrispondenza del delta di allungamento che si deve ottenere. È buona norma che

durante la regolazione non piova, altrimenti i segni scompaiono. D’altro canto non è possibile usare altro

se non il gesso perché si parla di mm ed il segno deve essere preciso (per es. le bombolette spray

farebbero un segno impreciso); inoltre la rotaia è in materiale scabroso e non è semplice apporvi un

segno sopra se non con il gesso.

Quindi in corrispondenza di ogni quarto si sono ottenuti due segni: uno bianco del quarto sulla piastra

ed il segno rosso dell’allungamento sulla rotaia. A questo punto, noto l’allungamento, si deve calcolare

quanto deve essere grande il taglio da fare in corrispondenza del giunto di regolazione (cioè calcolare

quanta rotaia togliere in corrispondenza del giunto). La larghezza del taglio non è uguale all'allungamento

calcolato ma è maggiore perché bisogna tener conto della saldatura: nel momento in cui il morsetto ha

finito di lavorare il giunto di regolazione deve essere saldato e la saldatura è ottenuta per apporto di

materiale. Quindi la luce di dilatazione deve tenere conto anche di questa lavorazione. La luce di

dilatazione è pari agli allungamenti delle due semisezioni (40 + 40 mm) con l’aggiunta di 24 mm per la

saldatura (spessore che fornisce i requisiti di resistenza richiesti); ma

essendo la saldatura ottenuta per apporto di metallo liquido, che

raffreddandosi si ritira e salda, vanno tolti 3 mm di ritiro. In pratica,

all’allungamento totale (i 2 ΔL calcolati) si devono aggiungere 21 mm

dovuti alla saldatura. Quindi il taglio da fare in corrispondenza del 61

morsetto, cioè il tratto di rotaia da togliere dal giunto di regolazione, è una luce di dilatazione di 101

mm (40 + 40 + 24 – 3 mm). Eseguito il taglio il morsetto viene teso e mette in trazione la rotaia, cioè

avvicina le due testate in corrispondenza del giunto di regolazione, fino a raggiungere l’allungamento

calcolato. Per vedere quando si è arrivati alla fine si guardano i segni lasciati sulla rotaia (rossi) e sulla

piastra (bianchi): quando si agisce col morsetto si tira la rotaia fino a quando i due segni coincidono.

ΔL stesso se

è proporzionale al quarto e coincide col

Quello bianco è sulla piastra, che è fissa (il ΔL

siamo nel quarto quarto, in figura). Quando i due segni coincidono significa che il morsetto ha raggiunto

il ΔL richiesto, viene fermato (in modo che le rotaie sono tese e compensano l’allungamento desiderato)

e l’ultimo passaggio da fare è diminuire lo stato di vincolo lasciato agli estremi in modo tale da distribuire

in modo graduale le sollecitazioni che il morsetto cede alla rotaia. Quindi in corrispondenza dei punti

fissi, dove si erano lasciate 80 traverse vincolate, se ne vanno a svincolare una parte aumentando il

tratto libero della rotaia: se ne lasciano vincolate solo 30 traverse, svincolandone 50 su entrambi i punti

fissi. A questo punto si tolgono i rulli che erano stati messi ogni 15 traverse, in modo da riportare piano

piano la rotaia nella sua condizione iniziale di posa. Il passo successivo è la chiusura degli organi di

attacco che erano stati allentati: anche in questo caso si parte dal giunto di regolazione verso i punti

fissi. In corrispondenza del giunto di regolazione si lasciano 20 traverse libere (perché qui si esegue la

saldatura della rotaia), da queste 20 traverse verso il punto fisso si stringono gli organi di attacco per

riportare gradualmente la rotaia alla sua condizione di posa. In questa situazione si ha la rotaia ancorata

al morsetto, quindi in tensione, con tutti gli organi di attacco stretti tranne le 20 traverse in

corrispondenza del giunto dove va eseguita la saldatura. La saldatura si esegue con il morsetto in

tensione utilizzando apposite casseforme entro le quali è inserito dell’acciaio in forma liquida in modo

tale da effettuare la saldatura con apporto di materiale. Il morsetto rimane ancorato finché la saldatura

non si è raffreddata; dopodiché si toglie e si serrano le rimanenti 20 traverse da un lato e dall’altro

dell’organo di giunzione. In questo modo la LRS è regolata ed ancorata al binario.

Rilievi per i controlli della LRS

A questo punto bisogna verificare che la regolazione della LRS sia avvenuta con successo. I rilievi sono

volti a verificare che, in seguito alla regolazione, il binario non abbia perso il suo coordinamento plano –

altimetrico. Il fatto che la regolazione non abbia cambiato l’assetto del binario è una cosa estremamente

importante perché, siccome la regolazione è fatta manualmente, un binario che a seguito della

regolazione ha perso la sua posizione significa che i morsetti lo hanno teso talmente tanto da provocarne

lo slineamento e quindi la forza di regolazione non si è distribuita correttamente. Questi controlli sono

eseguiti:

- prima di aprire al traffico quando la regolazione è terminata: una volta tolto il morsetto e ancorati gli

ultimi organi di attacco si verifica che il binario sia ancora nella posizione plano - altimetrica di progetto.

Se la verifica è soddisfatta la LRS è pronta per la circolazione dei veicoli;

- durante l’esercizio della linea: perché la circolazione dei veicoli provoca l’usura del binario e quindi

anche della LRS. Quindi i controlli sono da ripetersi durante l’esercizio della linea ed in particolare sono

ripetuti sempre dopo ogni intervento di rincalzatura e comunque con frequenza abbastanza elevata nel

primo anno di esercizio. Se i controlli eseguiti durante il primo anno di esercizio, con frequenza mensile,

consentono di verificare il corretto funzionamento della LRS, dopo questo periodo la frequenza dei

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controlli diminuisce e si concentrano nei periodi più critici per il funzionamento, cioè in periodi con

elevata escursione termica (in agosto sotto al sole, in dicembre sotto alla neve; o comunque nei periodi

dove le escursioni termiche sono molto veloci perché sono i periodi più sensibili per il funzionamento

della LRS). I controlli possono essere:

- manuali: eseguiti dagli operatori che misurano la posizione plano-altimetrica del binario, quando

l'intervento è piccolo;

- automatici: se l’intervento è grande o nel caso di costruzione di una nuova linea i controlli sono fatti in

modo automatico facendo circolare sulla linea degli appositi treni, i treni di misura, dotati di diverse

apparecchiature che valutano la posizione orizzontale e verticale del binario. Questi mezzi automatici

sono i normali mezzi che si utilizzano durante la manutenzione, quindi nella pratica i controlli sono

sempre automatici indipendentemente dalla lunghezza del tratto. Sono convogli leggeri che si muovono

a basse velocità pertanto anche durante i primi controlli in sede di regolazione non rovinano la LRS. 63

MANUTENZIONE e DIAGNOSTICA FERROVIARIA (cap.6)

Avendo l’esigenza di interrompere il meno possibile la linea, in termini ferroviari un buon progetto ha la

stessa importanza di una buona manutenzione. La manutenzione ferroviaria, ancor di più di quella

stradale, ha la funzione principale di prevenire il guasto se possibile, e qualora si sia verificato di

rimediarlo nel più breve tempo possibile. Questo perché mentre su una strada si può lavorare su una

corsia interrompendo il traffico solamente su una corsia per volta, nel caso ferroviario non è possibile

ed è necessaria la chiusura della linea. Vale il criterio che una sovrastruttura progettata bene ha bisogno

di una frequenza manutentiva più ridotta: la qualità dei materiali e la corretta messa in opera sono molto

importanti. L’obiettivo della manutenzione ferroviaria è mantenere l’efficienza della linea minimizzando

i costi e garantendo l’offerta di trasporto migliore. Come nell’ambito stradale, gli interventi di

manutenzione possono essere interventi di manutenzione ordinaria ed interventi di manutenzione

straordinaria.

Manutenzione ordinaria: interventi che non richiedono la sostituzione dell’oggetto della manutenzione;

necessitano di tempistiche medio – basse per cui l’incidenza sulla circolazione è modesta. Dal punto di

vista economico sono programmati annualmente all’interno dei costi riservati all’esercizio nel bilancio

complessivo dell’ente gestore, secondo le curve dei guasti degli elementi.

Manutenzione straordinaria: interventi che vanno a variare le caratteristiche del bene oggetto di

manutenzione, coincidono con la sua sostituzione. Si effettuano con una frequenza molto ridotta

rispetto agli interventi di manutenzione ordinaria ed hanno, generalmente, costo molto elevato. Sono

interventi che si verificano a seguito di qualche calamità naturale (es. si rifà la linea per cedimento del

rilevato causa frana o terremoto) o, nel caso di rinnovamento di linea esistente sono interventi che

hanno frequenze decennali. La maggior parte della manutenzione è quindi ordinaria.

La manutenzione ordinaria può essere di tipo correttivo o di tipo preventivo.

Manutenzione ordinaria correttiva: si va a correggere un guasto che si è verificato.

Manutenzione ordinaria preventiva: si realizza prima del guasto al fine di prevenirlo. Questa

manutenzione ha costi inferiori rispetto a quella correttiva, perché non entrano in gioco le esternalità

negative dovute all’interruzione della linea in quanto i tempi di manutenzione sono più corti. Viene

programmata all’interno dei piani di manutenzione: si parla di manutenzione preventiva ciclica (in quanto

è messa in atto ad intervalli temporali definiti, è una manutenzione sistematica), o manutenzione

preventiva su condizione (messa in atto quando si verifica una particolare condizione che precede il

guasto. Nel momento in cui qualche elemento dell’infrastruttura si trova in una particolare condizione

oltre la quale si guasta, si attua questa manutenzione preventiva su condizione). Per applicare

correttamente una manutenzione preventiva su condizione è necessario rilevare frequentemente lo

stato della linea per avere sotto controllo lo stato dei vari elementi che la compongono, usando la

diagnostica ferroviaria: insieme delle attività per conoscere in tempo reale lo stato della linea, in termini

complessivi (non solo sovrastruttura ferroviaria). Mentre la manutenzione ordinaria correttiva e quella

preventiva ciclica si fanno indipendentemente dalla diagnostica ferroviaria, quella preventiva su

condizione non può esistere senza l’attività di diagnostica. 64

Nei piani manutentivi di RFI i sistemi e le componenti da sottoporre a manutenzione sono tutti quelli

che compongono la linea ferroviaria, partendo dalla sovrastruttura ferroviaria e armamento, passando

da tutti gli impianti di trazione, segnalamento, telecomunicazione, comprese le opere civili che

compongono la linea. A ciascuno di questi settori corrisponde un piano manutentivo proprio, le varie

Direzioni di RFI che si occupano dei vari settori producono il piano di manutenzione relativo al settore

di competenza. Noi ci occuperemo della manutenzione della sovrastruttura, intesa come armamento e

strati costituenti la sovrastruttura. Tenendo conto che gli elementi dell’armamento quando si guastano

vuol dire che si rompono e quindi devono essere sostituiti, noi vedremo in modo approfondito tutto quello

che riguarda la sovrastruttura sotto l’armamento (cioè gli interventi di manutenzione ordinaria che

riguardano solo la massicciata e quelli straordinari che riguardano tutto il pacchetto).

Manutenzione ordinaria della massicciata

La massicciata ha bisogno di manutenzione quando non è in grado di garantire le funzioni per le quali è

stata realizzata. Queste funzioni riguardano da un lato l’interazione con i convogli, cioè il fatto che

questi cedono sollecitazioni alla massicciata; dall’altro sono legate alla stabilità del binario. Quindi la

manutenzione della massicciata ha due obiettivi principali: evitare l’inquinamento della massicciata

assicurando che questa mantenga i suoi requisiti di efficienza, in termini di elasticità e permeabilità,

nel tempo; e garantire che il binario mantenga la sua posizione plano – altimetrica nel tempo. La stabilità

della massicciata è strettamente connessa alla sua capacità di non deformarsi, o meglio di non cambiare

volume, cioè mantenere la sagoma di progetto nel tempo. Questo perché le prestazioni della massicciata

nel tempo sono strettamente connesse al fatto che essendo realizzata in materiale slegato (pietrisco)

il transito dei convogli ne produce l’assestamento (movimenti relativi tra gli aggregati di pietrisco tali

per cui gli aggregati più piccoli si infilano negli spazi vuoti compresi tra gli aggregati più grossolani,

quindi il volume della massicciata diminuisce perché si assesta). Quando il volume diminuisce significa

che la massicciata ha perso il suo volume di progetto e che il binario si sposta perché il piano di posa si

abbassa. L’assestamento della massicciata è un fenomeno non eliminabile perché strettamente connesso

alla circolazione dei treni, si verifica anche se il progetto della posa in opera della massicciata è stato

svolto in modo perfetto. L’attività di manutenzione non è mirata ad evitare che il fenomeno si verifichi,

ma ad evitare le cause che ne velocizzano lo sviluppo.

Stabilità della massicciata ed inquinamento della massicciata sono strettamente connesse: le cause che

portano all’inquinamento della massicciata sono le stesse che ne velocizzano il fenomeno di

assestamento.

L’inquinamento della massicciata è prodotto da diverse cause. Le principali sono la vegetazione che

cresce all’interno della massicciata stessa, le acque meteoriche che non defluendo dalla massicciata

rimangono al suo interno, i rifiuti gettati dai finestrini del treno. La vegetazione è causa di inquinamento

perché le radici delle erbe o degli arbusti si infilano tra il pietrisco andando ad aumentare

l’assestamento della massicciata, in quanto si portano dietro del materiale terroso molto fine che

funziona da lubrificante tra i grani del pietrisco amplificando l’avvicinamento reciproco tra i grani e

quindi sotto carico è amplificato l’assestamento della massicciata. Le radici inoltre portano umidità che,

soprattutto nel caso di traverse in legno, viene ceduta alla traversa con il risultato di maggiore

instabilità del binario. Quando invece si hanno alberi di una certa altezza il problema è legato alla

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visibilità, perché a causa dell’apparato fogliario, soprattutto nelle linee tradizionali dove è importante

che il macchinista veda bene perché non ci sono apparati di controllo automatici, non vedere i segnali

compromette la sicurezza di circolazione. Per evitare o ridurre al minimo l’inquinamento della

massicciata gli interventi da mettere in atto sono il controllo della vegetazione e lo smaltimento delle

acque meteoriche. Sia il controllo della vegetazione che lo smaltimento delle acque meteoriche sono

interventi di manutenzione ordinaria, previsti quindi nei piani di manutenzione.

Il controllo della vegetazione può avvenire in diversi modi e dipende dal tipo di vegetazione presente.

Se sono alberi l’attività è manuale, andando a tagliare l’albero. Se si tratta di erbe o piccoli arbusti la

manutenzione è di tipo automatico tramite veicoli appositi, i treni diserbatori. Sono dei convogli

attrezzati per il controllo della vegetazione, che circolano sulla linea esclusivamente durante queste

fasi manutentive, con l’obiettivo di far seccare tutto ciò che è nato e cresciuto nel pietrisco. Un

intervento non esclude l’altro, lungo una linea ci sono zone di diserbo automatico e zone di taglio alberi

manuale (dipende appunto dal tipo di vegetazione). I treni diserbatori sono convogli sui quali sono

alloggiate tre cisterne, una contenente acqua ed una contenente diserbante, nella terza vengono

miscelati e spruzzati lungo la linea da entrambi i lati del convoglio. In questo modo è sufficiente un unico

passaggio del treno diserbatore per controllare la vegetazione di tutto il binario. E’ il macchinista del

treno che decide a che velocità andare e che miscela spruzzare in relazione al tipo e alla quantità di

vegetazione da colpire e delle condizioni climatiche, specialmente dell’umidità dell’aria. Queste

operazioni è buona norma farle quando non piove, altrimenti l’efficienza del diserbante decade prima

ancora che cada a terra. I treni possono lavorare sia sulla linea che in stazione, dove il problema della

vegetazione è importante tanto quanto sulla linea perché il movimento dei treni qui è a vista e, se la

vegetazione copre un organo di scambio, il macchinista non vedendolo non rallenta la velocità del

convoglio.

L’intervento di taglio manuale ed il treno diserbatore spesso si usano in parallelo perché il treno non

garantisce le stesse prestazioni su tutti i tratti della linea a seconda che questa sia in trincea, in rilevato

o al piano campagna; in trincea riesce a raggiungere le scarpate anche ad altezze notevoli, in rilevato si

raggiunge sicuramente il piano del ferro ma può capitare che alcuni tratti delle scarpate del rilevato

non vengano raggiunti dallo spruzzo. L’effetto diserbante dipende anche dal tipo di vegetazione, in

quanto le miscele diserbanti funzionano per erbe/arbusti mentre in caso di alberi serve il taglio manuale.

Altra problematica che spesso si incontra con treni diserbatori è che man mano che il treno avanza le

cisterne si vuotano e si ha necessità di ricaricare il convoglio. Se il punto di accumulo è vicino alla linea

le tempistiche di manutenzione sono brevi, altrimenti aumentano perché aumenta il tempo morto di

ricarico della cisterna; inoltre è molto importante anche la posizione del punto di accumulo lungo la linea

perché se il punto di accumulo è posto dietro al treno (dietro rispetto ad un tratto già trattato), il treno

diserbatore deve tornare indietro, caricarsi e ripartire occupando tutto il tronco. Questo è negativo

perché generalmente nei tratti liberati dal treno si svolgono gli altri lavori di manutenzione e la

tempistica totale dell’intervento aumenta.

Altra problematica incontrata con questi tipi di convoglio si ha in corrispondenza delle opere d’arte della

linea (quali impianti, linee aeree, ...) perché in corrispondenza di questi punti singolari il treno

diserbatore non può spruzzare ed il controllo della vegetazione deve essere manuale perché la miscela

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diserbante rovinerebbe questi apparecchi sensibili. Stessa cosa vale quando ai lati della linea ci sono

degli edifici sensibili, cortili, impianti industriali e nei tratti ferroviari urbani. Dato che la forza del

getto si può regolare in alcuni di questi tratti si riduce la gittata ma quando la vicinanza è elevata il

controllo della vegetazione deve essere manuale. Questi interventi, nei piani di manutenzione, sono

fissati con frequenza pari a 2/3 volte all’anno e non è omogena (non ogni 4 mesi) ma sono concentrati

nei mesi nei quali la vegetazione cresce di più ed è anche in relazione al clima della zona.

Riguardo agli interventi di manutenzione per controllare lo smaltimento delle acque meteoriche, la

massicciata (sia su linee tradizionali che sulla AV) è dotata di tutti gli organi di scolo necessari per il

completo defluire delle precipitazioni meteoriche. L’intervento di manutenzione è mirato a verificare

che questi siano efficienti, controllando che siano puliti o, altrimenti, pulendoli. Un altro controllo è

quello relativo alle loro quote e pendenze: le opere di scolo funzionano quando hanno una pendenza tale

da indurre l’allontanamento delle acque. Se questa è persa va ripristinata per favorire l’allontanamento

delle acque da banchine, cunette e fossi di guardia.

15/04/2015

Ci sono poi gli interventi di manutenzione che hanno l’obiettivo di garantire e ripristinare la stabilità

della massicciata. A causa del passaggio dei veicoli, infatti, gli aggregati che compongono il pietrisco si

spostano reciprocamente tra loro avvicinandosi, in questo modo la massicciata si assesta ed il suo piano

di posa si abbassa facendo perdere al binario la sua posizione di progetto. Gli interventi di manutenzione

per ripristinare la massicciata hanno l’obiettivo di colmare l’assestamento che la massicciata ha subito;

sono tutti interventi che si realizzano in modo automatico (facendo circolare sulla linea convogli allestiti

ai fini dell’intervento) e sono:

- interventi di manutenzione ordinaria: rincalzatura della massicciata, livellamento del binario,

allineamento del binario, profilatura laterale della massicciata;

- interventi di manutenzione straordinaria: risanamento della massicciata, rinnovamento del binario.

Sia gli interventi di manutenzione ordinaria che quelli di manutenzione straordinaria hanno un’incidenza

sulla linea misurata in termini di tempo di interruzione o limitazione della circolazione, perché sono tutti

interventi da effettuare senza traffico.

Interventi di manutenzione ordinaria della massicciata

Sono mirati a riportare il binario nella posizione plano – altimetrica corretta; non è detto che prevedano

l’apporto di nuovo materiale e, se è necessario, l’apporto di nuovo pietrisco è minimo.

Rincalzatura della massicciata

L'intervento di manutenzione della massicciata più diffuso, in

termini di frequenza, è la rincalzatura. L’intervento ha l'obiettivo di

ripristinare il pietrisco nelle zone di appoggio del binario, quindi in

corrispondenza di rotaie e traverse. Nel momento in cui la massicciata ha perso la stabilità significa che

il piano di posa del binario (quindi traverse e rotaie) si è abbassato di quota e la rincalzatura serve a

riportare le traverse alla quota di progetto, andando a ripristinare il pietrisco sul quale queste

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appoggiano; la rincalzatura serve a risagomare nuovamente la sovrastruttura ferroviaria ai fianchi delle

traverse. Viene fatta con mezzi idonei e possono essere utilizzati diversi sistemi, ma il principio che li

accumuna è di inserire, tra una traversa e l'altra e vicino alle testate delle traverse, delle masse

battenti che riportano il pietrisco sotto la traversa. In sostanza, il pietrisco che si è spostato verso

l'esterno a causa dei carichi da traffico è riavvicinato alla traversa, in modo che questa rialza

riacquistando la sua posizione di progetto. Per applicare questo intervento i convogli rincalzatori

sollevano la traversa fino alla quota di progetto, in modo tale che le masse battenti possano inserirvi

sotto il pietrisco. L'intervento di rincalzatura è composto da due fasi: il sollevamento delle traverse

alla quota di progetto ed il riposizionamento del pietrisco sotto le traverse tramite delle masse battenti.

I convogli rincalzatori si differenziano tra loro in funzione del metodo con cui riposizionano il pietrisco

in quanto il meccanismo impresso alle masse battenti può essere: a percussione, a vibrazione o a

vibrocompressione.

Il meccanismo più semplice è quello a percussione, dove la massa battente viene inserita tra una traversa

e l'altra e le viene applicata un'elevata velocità di battuta; cioè la massa battente agisce come un

martello che colpisce molto velocemente: grazie all’energia che le masse battenti cedono al pietrisco,

questo si sposta e ritorna sotto la traversa. Il maggior difetto del metodo è che l'azione di percussione

si ferma a profondità ridotte e quindi lo spessore del pietrisco riposizionato non è elevato; per questo

motivo servono più passaggi consecutivi, comportando tempistiche di lavorazione non particolarmente

vantaggiose.

Questo problema è in parte risolto con il meccanismo a vibrazione, dove la massa battente vibra e

facendo vibrare gli aggregati del pietrisco li fa riavvicinare tra di loro riportandoli sotto alle traverse.

Siccome la vibrazione ha una frequenza molto elevata, la profondità di lavorazione cresce ottenendo

un'efficacia di intervento più elevata in tempi molto più corti.

Il meccanismo più performante unisce compressione e vibrazione ed è la vibrocompressione, dove le

masse battenti applicano ai grani di pietrisco sia sforzi di compressione sia sforzi di vibrazione,

garantendo un'efficienza massima.

I convogli rincalzatori, o macchine rincalzatrici, sono veicoli isolati (il convoglio è formato solo dal veicolo

rincalzatore) che funzionano come un normale treno sulla linea e sono dotati di due sistemi fondamentali

che nella seguente figura sono evidenziati col cerchio rosso:

- l'organo rincalzatore (al centro del cerchio) formato dalle masse battenti che hanno il compito di

risistemare il pietrisco;

- il tastatore (al lato destro del cerchio) che scivola lungo la rotaia, valutandone in automatico la quota;

nota la quota di appoggio della rotaia, si conosce anche quella della traversa. In questo modo calcola in

automatico il gap tra la quota rilevata e quella di progetto. Al tastatore sono collegati dei piccoli rulli,

tramite i quali la rotaia e le traverse ad essa collegate sono sollevate fino alla quota di progetto, in modo

da liberare sotto alle traverse lo spazio dove le masse battenti spingono il pietrisco.

Le masse battenti funzionano sia in linea sia in corrispondenza degli scambi, cioè le macchine

rincalzatrici sono dotate di più masse battenti il cui funzionamento viene acceso al punto giusto della

linea: il gruppo rincalzatore degli scambi è azionato in corrispondenza degli scambi, mentre il gruppo

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rincalzatore di linea è azionato quando non ci sono gli scambi cioè durante la percorrenza della linea.

Quindi i gruppi rincalzatore sono disposti in serie, in modo da azionare quello giusto nel punto giusto

della linea.

Livellamento del binario

Quando si esegue la rincalzatura si ha la necessità di conoscere la quota della rotaia, cioè la posizione

altimetrica del binario. Per questo agli interventi di rincalzatura si uniscono i controlli della posizione

altimetrica del binario, cioè il livellamento, che serve a riportare il binario nella posizione altimetrica di

progetto.

In questo caso il procedimento è analogo alla rincalzatura: si verifica la posizione altimetrica del binario;

si calcola il gap rispetto alla quota di progetto; si solleva il binario fino a portarlo alla quota opportuna;

si esegue la rincalzatura in modo da fornire l'appoggio al binario. Gli organi di livellamento sono molto

simili a quelli della macchina rincalzatrice; per questo motivo, le macchine più moderne sono formate da

più convogli dove quello del livellamento precede quello della rincalzatura.

Allineamento del binario

L’operazione di livellamento, che si occupa di ridare la quota di progetto, è complementare

all'allineamento del binario e consiste nel ridare al binario la giusta posizione planimetrica ripristinando

il giusto scartamento. Anche in questo caso bisogna verificare dove sono presenti i difetti planimetrici

e quale gap è necessario colmare per ripristinare le condizioni di progetto. Successivamente il binario

viene spostato planimetricamente in modo da riportarlo nella posizione giusta. In rettifilo le operazioni

di allineamento consistono semplicemente nell'allineare le rotaie ad una distanza reciproca di 1435 mm;

mentre in curva e sui raccordi, oltre allo scartamento, si ripristina anche la sopraelevazione della rotaia

esterna. L'allineamento (ripristino planimetrico) si effettua con lo stesso treno di manutenzione

utilizzato per il livellamento (ripristino altimetrico). Il sistema funziona in modo simile a quello descritto

prima: sono presenti dei tastatori per l'allineamento (quota) e dei tastatori per il livellamento

(planimetria). Questi sistemi riportano in posizione la rotaia e poi il passaggio dell'organo rincalzatore

ripristina il piano di posa del binario. [vedi filmati]

Guardando la sezione trasversale della linea ferroviaria, con questi interventi si è ripristinato il binario

nella zona delle traverse; per riportare a nuovo tutta la massicciata mancano i bordi laterali della

massicciata.

Profilatura laterale della massicciata

I bordi laterali della massicciata a causa dell'assestamento del pietrisco perdono la loro configurazione

a trapezio. Quindi la manutenzione relativa deve mirare a riprofilare la sezione trasversale ripristinando

la forma trapezoidale: per la profilatura laterale della massicciata esistono dei convogli specializzati a

parte che non sono compresi nei treni rincalzatori e livellatori visti finora; per questo motivo il convoglio

profilatore segue quello rincalzatore: si ha una successione di convogli di manutenzione. Per profilare la

sezione trasversale le profilatrici ferroviarie utilizzano dei vomeri, ossia delle pale metalliche, simili ad

ali di aeroplano, che riportano le masse di pietrisco nella posizione giusta. Queste pale cambiano nome

a seconda della funzione che svolgono, si hanno vomeri: frontali, di spianatura e laterali. 69

Nelle operazioni di spostamento il convoglio si muove a vomeri chiusi; quando arriva nel luogo di

intervento vengono aperti i vomeri laterali e quelli di spianatura perché quelli frontali sono fissi. Il

vomere laterale raschia la sezione laterale della massicciata e avanzando porta avanti il pietrisco,

ricostituendo il piano orizzontale del trapezio. Il pietrisco che si accumula davanti al vomere laterale

entra sotto l'azione di quello di spianatura: il vomere di spianatura evita che il pietrisco spostato da

quello laterale si vada ad incastrare tra le rotaie coprendo le traverse. Quindi il vomere è detto di

spianatura perché trattiene il pietrisco in più impedendogli di entrare nella zona tra le due rotaie, che

è già stata sistemata con l'intervento di rincalzatura. L'azione del vomere di spianatura e di quello

laterale è coordinata in modo che l'accumulo che si forma davanti al vomere di spianatura sia spostato

verso l'esterno della sezione dal vomere laterale. Il vomere frontale entra invece in azione quando, per

eseguire una profilatura corretta, viene apportato nuovo pietrisco: la sua funzione è di captare il

pietrisco che scende dalla parte superiore della profilatrice ed è portato al piano rotaia e di spingerlo

verso gli altri vomeri, in modo che la profilatura possa essere compiuta. Per essere sicuri che non ci sia

dispersione di pietrisco nella zona tra le due rotaie le profilatrici sono dotate di spazzole, che agiscono

in corrispondenza delle rotaie ed allontanano gli eventuali grani di pietrisco che sono sfuggiti dai vari

vomeri. La profilatrice, a differenza delle macchine viste finora, può lavorare nei due sensi di marcia

poiché i vomeri possono essere inclinati ad angoli differenti. Il pietrisco caricato sul carro profilatore

non è controllato dal punto di vista granulometrico, quindi il controllo della miscela di pietrisco avviene

prima della fase di profilatura: il pietrisco immesso nel carro è già stato controllato perché, a differenza

di altre macchine descritte di seguito (che fanno il controllo automatico della miscela), la profilatrice

non ha organi di controllo della miscela, cioè la profilatrice fa scendere sul piano del ferro qualunque

tipo di sasso gli vengo immesso nel carro.

Interventi di manutenzione straordinaria della massicciata

I 2 interventi principali di manutenzione straordinaria prevedono l’apporto di nuovo materiale:

nell’intervento di risanamento si sostituisce la massicciata lasciando lo stesso armamento; mentre

nell’intervento di rinnovamento del binario si prevede la sostituzione completa del binario cambiando sia

la massicciata sia l’armamento.

Risanamento della massicciata

Il risanamento consiste in operazioni atte a ripristinare l’integrità e l’efficienza della massicciata

degradata per inquinamento o inadatta per difetto di pezzatura (elementi troppo grossi) o per qualità

del pietrisco. Le operazioni sono essenzialmente due:

- rimozione della massicciata preesistente, consistente nello scavo della massicciata ad una profondità

tra i 15 ed i 35 cm sotto il piano di posa delle traverse,

- formazione della nuova massicciata.

In questa seconda fase è possibile riciclare il pietrisco esistente dopo aver controllato che sia ancora

idoneo dal punto di vista granulometrico per far parte di una massicciata, riciclandolo mettendolo nella

parte più bassa della massicciata, cioè la parte più lontana dell’armamento. L’ultimo strato della

massicciata, cioè i 10 cm più vicini alle traverse, devono sempre essere realizzati con pietrisco nuovo.

70

Quando si utilizza pietrisco riciclato preso in sito, per la parte più profonda della nuova massicciata, si

deve vagliare (per togliere le parti fini) e lavare (per togliere le polveri), altrimenti si realizza una

massicciata inquinata come quella che è stata tolta.

I convogli per il risanamento ricostruiscono la massicciata senza togliere l'armamento, il quale viene

sollevato dalla sua posizione per realizzare la massicciata sottostante, poi viene riposizionato alla sua

quota di progetto. Le macchine risanatrici sono dei convogli, cioè un insieme di carri ognuno dei quali ha

una funzione diversa. La disposizione dei carri segue le fasi di lavorazione: in testa al convoglio

risanatore ci sono i carri dedicati allo scavo della massicciata, chiamati organi di lavoro; in coda, quelli

dedicati alla costruzione della massicciata nuova.

In generale il convoglio risanatore ha il compito di: togliere il pietrisco inquinato che è in sito, mettere

giù il pietrisco nuovo, e nella parte finale del treno deve dare al sistema pietrisco – binario la sua

posizione di progetto, quindi la coda del convoglio risanatore è il convoglio che si occupa di allineamento,

livellamento e rincalzatura (interventi già visti).

La prima parte del convoglio deve togliere il pietrisco in sito tramite dei dispositivi escavatori, che lo

aspirano e lo conducono nella parte alta del convoglio. I dispositivi escavatori sono su entrambi i lati del

convoglio, in modo da aspirare tutta la sezione trasversale della massicciata. Affinché il dispositivo

escavatore riesca a risucchiare tutto il pietrisco è necessario che rotaie e traverse siano sollevate per

evitare che del pietrisco rimanga incastrato tra l’armamento. Una volta portato il pietrisco nella parte

alta del treno di risanamento ci sono dei vagli, che vagliano la miscela in arrivo dalla massicciata, e dei

filtri di lavaggio. I vagli sono divisi per granulometria, cioè ogni vaglio separa dalla miscela di pietrisco

una determinata frazione granulometrica: sono quindi disposti uno di seguito all'altro in modo tale che

la miscela entra all'inizio della successione di vagli, viene passata via via da un vaglio all'altro ed arriva

al termine della parte di vagliatura perfettamente all'interno della curva granulometrica richiesta. La

successione dei vagli inizia con diametri minori e finisce con diametri maggiori affinché il passante a

ciascun vaglio possa passare anche a quelli successivi, in modo tale da avere in coda al convoglio tutta la

miscela formata (è eseguita un'analisi granulometrica in orizzontale, e non in verticale come in genere

si fa nel caso stradale con i vagli impilati uno sull’altro). In tutti questi passaggi il pietrisco è sempre

bagnato per evitare che si creino nuvole di polvere. Al termine dei vagli e dei convogliatori la miscela di

pietrisco è idonea ad essere rimessa sulla piattaforma; a questo punto partendo dalla parte superiore

del treno di risanamento il pietrisco scende sul piano del ferro, attraverso dei canali, ed è scaricato ai

lati delle traverse.

Una svolta scaricato il pietrisco nel treno di risanamento entra in funzione la macchina allineatrice-

livellatrice-rincalzatrice che dal mucchio di pietrisco lo sistema secondo la sagoma trasversale di

progetto. Una volta che il pietrisco è stato rimesso in posizione, le rotaie e le traverse (quindi tutto

l'armamento) vengono riappoggiate al pietrisco e gli organi automatici vanno a controllarne la posizione.

Il riciclaggio del pietrisco esistente non può essere completo perché la parte superiore della massicciata

deve essere costituita da pietrisco vergine. Il pietrisco nuovo viene immesso direttamente nella parte

superiore del convoglio all'inizio del treno di vagliatura, in modo tale che il convoglio ne controlli la curva

granulometrica e che venga perfettamente mescolato al pietrisco proveniente dalla massicciata

precedente, in modo tale da avere una miscela finale assortita. 71

In pratica, il pietrisco nuovo deve essere importato nel treno di risanamento per realizzare la parte più

superficiale della massicciata; i treni di risanamento più moderni prevedono la vagliatura (cioè il

controllo della frazione granulometrica) anche per il pietrisco nuovo, in modo da curare tutte le fasi

della costruzione della massicciata. Quindi anche il pietrisco nuovo segue un percorso di vagliatura molto

simile a quello del pietrisco esistente, affinché arrivi idoneo alla posa in opera. Quello che cambia è il

percorso che lo porta al piano del ferro, cioè il percorso che lo fa scendere dalla parte superiore del

treno risanatore fino al piano di posa, perché prima deve scendere il pietrisco esistente, che formerà

la base della nuova massicciata; poi deve scendere il pietrisco nuovo che deve formare la parte superiore.

Quindi nella fase di discesa devono seguire due percorsi separati, sia dal punto di vista fisico sia dal

punto di vista delle tempistiche di caduta, altrimenti il tutto andrebbe ad amalgamarsi creando una

miscela inadeguata.

Le macchine risanatrici lavorano solo se viene interrotta la circolazione: è necessario che la linea sia

completamente libera dai convogli. Poiché queste macchine comportano costi elevati, si imposta una

durata degli interventi di risanamento non inferiore alle 3 ore, cioè si calibrano i tratti da risanare in

modo tale da impiegare almeno 3 ore di intervento, valore che assicura il maggior rapporto costi-

benefici; per questo sono da evitare interventi di risanamento su tratti molto brevi. Inoltre, quando

dopo le 3 ore si riapre al traffico, si mettono delle restrizioni sulla velocità dei convogli almeno per le

prime ore di traffico. In questo modo si permette alla nuova massicciata di avere un assestamento

iniziale sotto alle sollecitazioni da traffico; soprattutto per le linee ad alta velocità alla ripresa della

circolazione è buona norma far circolare i convogli a velocità non troppo elevate, in modo che la

massicciata abbia un assestamento fisiologico iniziale sotto le sollecitazioni da traffico.

Rinnovamento del binario

I concetti visti per il risanamento sono simili anche per l'intervento di rinnovamento, cioè l’intervento

dove si prevede sia il cambiamento della massicciata che dell'armamento. Vanno però aggiunte tutte le

fasi relative allo smontaggio dell'armamento esistente ed al suo allontanamento, e tutte le fasi relative

alla posa in opera del nuovo armamento. In pratica il rinnovamento è un risanamento con l'aggiunta di

tutte le fasi inerenti alla sostituzione dell'armamento.

Per rinnovare un binario si possono utilizzare due sistemi principali:

• il sistema a portali;

• il treno di rinnovamento.

I sistemi sono molto diversi tra loro sia nel modo di funzionare, sia nelle prestazioni, sia nei costi. Per

questo motivo, nella pratica, il sistema a portali è utilizzato per interventi limitati (su tratti corti della

linea), mentre il treno di rinnovamento (o treno rinnovatore) si utilizza per interventi su estese più

lunghe.

Sistema a portali

Nel sistema a portali tutte le operazioni di rinnovamento del binario si svolgono andando a spostare

lungo la linea da rinnovare delle gru a portale. La prima cosa da fare è posare delle rotaie nuove che

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costituiscono il piano di appoggio e movimento delle gru, cioè che costituiscono i binari sui quali le gru si

spostano. Queste nuove rotaie vengono posizionate ai lati del binario da rinnovare; i portali che inglobano

il binario da rinnovare sono ad apertura di 3.20 m. Poiché le gru a portale sono lente e sono

perfettamente simmetriche come funzionamento, il binario provvisorio che si realizza non necessita di

un ancoraggio particolare: viene semplicemente appoggiato sul suo piano di posa, inserendo degli

ancoraggi bullonati non molto frequenti perché l'andamento delle gru è lento e lo spostamento dei carichi

avviene in modo verticale e simmetrico rispetto al portale, per cui le sollecitazioni tangenziali che le gru

danno alle rotaie non sono particolarmente significative.

Una volta definito il binario provvisorio su cui far muovere le gru a portale, si può incominciare a togliere

l'armamento esistente. Per prime vengono tolte le rotaie, che sono tagliate in lunghezze che vanno dai

30 ai 48 m, in modo tale da creare degli spezzoni di rotaia con le traverse ancora attaccate che sono

agganciati dalle gru. Le gru si spostano allontanando gli spezzoni di rotaia dalla zona del binario da rifare

e collocandole in aree di stoccaggio vicine al cantiere.

Una volta tolto l'armamento esistente, la fase successiva consisterebbe nel risistemare la massicciata

per ospitare il nuovo binario. In realtà, avendo tolto l’armamento esistente, non si può far circolare i

convogli di rincalzatura-allineamento-profilatura in modo tale da ripristinare la massicciata, perché non

si hanno più i binari su cui questi convogli possono muoversi. Quindi si dà una sistemata molto provvisoria

al pietrisco tramite un erpice attaccato nel retro della gru a portale e la sistemazione definitiva della

massicciata si lascia come ultima fase dopo la posa del nuovo armamento, in modo tale che il nuovo

armamento possa costituire il binario per i convogli che sistemano la massicciata. In seguito al passaggio

dell'erpice si ha un piano di posa sicuramente orizzontale, ma non è detto che sia stabile.

A questo punto si procede con la realizzazione dell'armamento nuovo: tramite la gru si portano in sito

nuove rotaie e traverse. Le gru sono dotate di bracci ai quali si ancorano centralmente al portale 30

traverse per volta, già munite di organi di attacco, che vengono portate dalla zona di stoccaggio al

cantiere. I bracci sono formulati in modo tale che le traverse si trovano già alla giusta distanza: quindi

le traverse devono essere solamente ancorate, spostate e appoggiate.

Le nuove rotaie, che sono trasportate per mezzo di organi di aggancio simili a quelli utilizzati per la

rimozione di quelle vecchie, sono appoggiate sulle traverse esattamente in corrispondenza degli organi

di attacco perché sono tutti organi di aggancio-spostamento calibrati (il posizionamento del binario

avviene in modo preciso). A questo punto avviene il serraggio degli organi di attacco che è fatto

manualmente dagli operai, in modo da avere un armamento in posizione. I binari sono operativi e vi si

possono far circolare tutti i convogli (profilatrice, rincalzatrice, livellatrice, allineatrice) per la

risistemazione della massicciata al fine di darle la nuova configurazione.

A questo punto, posato il nuovo armamento, si fa passare un treno di risanamento soprattutto quando la

tratta è lunga. L’unica cosa alla quale è necessario prestare attenzione, poiché le traverse sono

semplicemente appoggiate sul piano di posa, e quindi non si può fare affidamento sul confinamento

laterale del pietrisco che ancora non c’è, il treno di risanamento deve andare piano.

Il sistema a gru a portali è idoneo per interventi su tratti corti perché ci sono tanti i tempi morti relativi

agli spostamenti in avanti e indietro della gru, dal sito di cantiere al luogo di approvvigionamento e

deposito dei materiali e viceversa. Quindi, se l'intervento è lungo, non è possibile utilizzare le gru a

73

portali perché è maggiore il tempo dei vari spostamenti rispetto a quello dell'intervento, anche perché

anche in questo caso la circolazione è interrotta. Questi interventi sono fatti di notte, in modo da

indurre un impatto minore alla circolazione.

Treno di rinnovamento

Per interventi su tratte lunghe, per eliminare il problema dei tempi morti dovuti alle gru, si utilizzano i

treni di rinnovamento. I treni di rinnovamento sono quelli più complessi tra tutti quelli visti finora e sono

molto lunghi perché su di essi si svolgono tutte le fasi di rimozione di armamento e massicciata esistenti

e costruzione di armamento e massicciata nuova. Anche in questo caso il treno è formato da tanti

convogli, ognuno con una funzione particolare, disposti secondo l'ordine delle lavorazioni. Partendo dalla

testa del treno c'è un primo gruppo di convogli che smonta l'armamento esistente, lo rimuove dalla sua

posizione e lo allontana liberando la linea; poi c’è un gruppo terminale che costruisce l'armamento nuovo,

quindi prende rotaie e traverse nuove e le mette in sito. Tra questi due gruppi ce n'è uno intermedio

che lavora sul piano di posa senza armamento, perché il vecchio è stato tolto, e prepara il piano di posa

del nuovo armamento. Tutte le lavorazioni avvengono in successione, per cui il treno entra su una linea

vecchia ed esce su una linea nuova e sotto al treno si rinnova la linea (massicciata e armamento). [vedi

filmato]

Questi treni hanno un altro grande vantaggio, cioè non hanno bisogno di andare nei piazzali di accumulo

e approvvigionamento perché il materiale vecchio e quello nuovo sono accatastati su dei carri che sono

all'interno del treno nei quali confluiscono traverse e rotaie vecchie ed altri carri sui quali, alla partenza

del treno di rinnovamento, sono caricati rotaie e traverse nuove, eliminando i tempi morti del convoglio.

I treni di rinnovamento funzionano in un'unica direzione e su un solo binario; per le linee a più binari il

treno deve fare più passaggi risistemando un binario alla volta.

Il primo gruppo del treno è quello che rimuove l'armamento esistente, smontando il vecchio binario e

portandolo ai carri di accumulo.

La rimozione del vecchio binario avviene rimuovendo prima le rotaie e poi le traverse, smontando quindi

gli organi di attacco. Il primo organo del convoglio si occupa dello svitamento degli organi di ancoraggio

in corrispondenza degli organi di attacco su entrambe le rotaie, in modo tale che la traversa sia

completamente libera dalla rotaia. Oltre a svitare gli organi di attacco questi sistemi, ogni 48 m, segano

la rotaia creando degli spezzoni che possono essere spostati ai carri di deposito sui quali si accatasta il

binario da portare in discarica.

A questo punto c'è una pinza che tiene sollevata la rotaia: la rotaia, in realtà, non può essere ancora

tolta perché il treno per avanzare ha bisogno del contatto con la rotaia. Quindi la rotaia è tenuta

sollevata in modo che la parte successiva del convoglio abbia il suo piano di appoggio; togliere la rotaia

adesso significherebbe non far avanzare il treno. Sollevando le rotaie, però, è data libertà d'azione alle

traverse: quindi l’organo che viene subito dopo è una pinza doppia che inforca le traverse su entrambi i

lati, le solleva e le porta al piano superiore del treno (percorso in grigio). Una volta appoggiate tutte le

traverse da demolire sul piano entra in funzione un carrello che, scivolando avanti e indietro sulla base

metallica di cui è dotato il convoglio, aggancia le traverse vecchie, le solleva e le sposta fino al carro di

deposito. 74

A questo punto si ha la rotaia sollevata, le traverse e gli organi di attacco sono state portate via e quindi

siamo a pietrisco libero. Viene attivato l'aspiratore che aspira il tratto superficiale di pietrisco ed

anche questo viene allontanato: in questo modo, alla fine del primo ramo del treno di rinnovamento, si è

allontanato tutto l'armamento e tutta la parte superficiale della massicciata. Quello che rimane sono le

ali più estreme della massicciata, perché l'aspiratore toglie il pietrisco vicino alle traverse; le estremità

della massicciata saranno sistemate in un secondo momento con un'azione di profilatura.

Il secondo gruppo del treno è quello che si occupa della costruzione del nuovo binario.

Dalla parte alta del convoglio arriva nuovo pietrisco, che viene distribuito sul piano di posa, e tramite

dei percorsi le traverse scendono fino ad arrivare al piano del ferro. Le traverse nuove arrivano tramite

le stesse gru che hanno allontanato le traverse vecchie, in quanto dai carri di approvvigionamento del

materiale agganciano le nuove e le spingono nella parte alta del convoglio. Le traverse vengono ruotate

in modo da porle longitudinali rispetto al convoglio e vengono spinte giù per un canale verso il piano del

ferro (in blu nella figura). Arrivate in fondo sono nuovamente ruotate affinché siano posate

trasversalmente al binario all'interasse di norma: cioè tutta la posa avviene mettendo le traverse nella

posizione corretta. In realtà tra la scesa del nuovo pietrisco e la posa della nuova traversa si ha una

barra livellatrice che dà una spianata al piano di posa, in modo tale che le traverse siano appoggiate su

un piano il più possibile orizzontale.

Posate le traverse c’è il sistema che serve per completare il posizionamento del nuovo armamento, quindi

c'è un dispositivo che stringe gli organi di attacco tra rotaia e traversa. Come è stato detto prima la

rotaia è stata solo sollevata ma non rimossa per permettere il passaggio del convoglio: se questa è idonea

per essere riutilizzata viene riportata in posizione in modo tale da essere agganciata agli organi di

attacco; se invece non è idonea a tergo del canale lungo il quale scendono le traverse ce n'è un altro (non

presente nella figura) che, con un procedimento analogo a quello delle traverse, aggancia le rotaie sul

piano di deposito e le fa scendere inclinate fino al piano del ferro, le posiziona e l'organismo che stringe

gli organi di attacco le fissa alle traverse.

Completato e ancorato l'armamento si deve completare la restante parte costruita a pietrisco lungo i

bordi, perché finora si è finita solo la parte più vicina alle traverse. Viene utilizzato un secondo

aspiratore, dotato di un braccio più lungo del primo, che aspira le unghiature della sezione trasversale.

In questo modo si è tolto tutto il pietrisco vecchio e lo si va a sostituire col pietrisco nuovo, che scende

da un condotto vicino a quello delle traverse per costituire il nuovo binario; per le zone laterali esiste

un altro punto di rifornimento del pietrisco caratterizzato da una barra di spruzzatura molto più larga

del precedente per disporre il pietrisco su tutta la larghezza della sezione trasversale.

Il pietrisco, come per il rinnovamento, può essere: riciclato per la parte inferiore e nuovo per la parte

superiore. Quindi il pietrisco, quando viene aspirato sia nella prima fase di aspirazione sia nella seconda,

viene portato nella parte alta del convoglio dove passa attraverso i vari vagli posti in successione. Alla

fine dei vagli il pietrisco selezionato (da un punto di vista granulometrico) cade in una tramoggia, pulito

e lavato e quindi idoneo per il riciclaggio.

A questo punto, possono esserci due casi:

• il pietrisco va bene così quindi scende dalla tramoggia ed è calato sul piano del ferro; 75

• la miscela riciclata, non essendo perfetta, deve essere integrata con del materiale nuovo affinché

diventi idonea.

Il secondo caso è il più frequente: il materiale nuovo arriva dal carro di stoccaggio e viene convogliato

nello stesso punto di quello riciclato in modo da avere, nella fase di risalita, una miscela completa. In

corrispondenza della tramoggia il pietrisco nuovo segue lo stesso percorso ma non è mescolato con quello

ripulito.

A questo punto si esegue il controllo finale della plano-altimetria del binario, quindi a tergo dei carri di

deposito e di approvvigionamento sono presenti la rincalzatrice, la livellatrice e l'allineatrice.

Anche per questo intervento si deve chiudere la linea e quando si riapre alla circolazione si devono

imporre basse velocità, in modo da permettere alla massicciata di avere un assestamento iniziale

fisiologico.

Diagnostica ferroviaria

La diagnostica ferroviaria permette di capire quando è necessario effettuare l'intervento di

manutenzione. La diagnostica ferroviaria è l'insieme di tutte le attività, mezzi e sistemi che servono

per trovare i difetti della linea, in modo tale da programmare la relativa manutenzione (diagnostica nel

senso che va a scoprire i difetti della linea: stretta correlazione tra diagnostica e manutenzione

ferroviaria). RFI effettua la diagnostica in modo automatico con dei convogli appositi che consentono

di monitorare e controllare sia la geometria del binario (giusta posizione plano-altimetrica), sia la qualità

dei materiali (se armamento e massicciata sono idonei o se hanno subito un decadimento).

I mezzi che usa RFI sono tanti, alcuni utilizzati per le linee tradizionali altri per l’AV; ciò che li

differenzia, oltre alla velocità di rilievo, è la quantità di parametri rilevati:

• i mezzi utilizzati sulle linee tradizionali (Galileo, Talete, Cartesio ed Euclide) rilevano ciascuno

qualcosa, quindi per avere il rilievo completo dello stato della linea se ne devono far circolare tanti;

• i veicoli usati per le linee ad alta velocità (Archimede e Diamante) rivelano tutto lo stato della linea

nello stesso momento, quindi la diagnostica avviene facendo circolare solo un mezzo.

La flotta di mezzi diagnostici di RFI comprende anche tipologie vecchie perché le esigenze sulle linee

col tempo sono cambiate e, avendo investito sulla diagnostica da tempo, attualmente i mezzi sono più

evoluti.

Galileo

Uno dei veicoli più utilizzati è Galileo, che si occupa esclusivamente delle rotaie: verifica la correttezza

della posizione e che il materiale che la compone non abbia dei problemi. Il controllo sulla rotaia è

eseguito da sensori ad ultrasuoni; quando rilevano un'anomalia sulla rotaia la identificano spruzzando

della vernice bianca, in modo tale che gli addetti alla manutenzione sappiano con esattezza dove

intervenire. La velocità di Galileo è di 45 km/h, per questo non può essere usato sulle linee AV in quanto

i mezzi di diagnostica non richiedono necessariamente l'interruzione della circolazione sulla linea, ma

comunque ne comportano un rallentamento perché i treni diagnostici non possono essere disturbati dai

treni in transito. 76

Talete

Anche Talete si occupa solo delle rotaie; è il successore di Galileo e, rispetto a questo, controlla in più

il profilo della rotaia. Mentre Galileo studiava la geometria della rotaia in termini di posizione e qualità

dei materiali, Talete aggiunge un parametro di controllo estremamente importante riuscendo a rilevare

e controllare l'usura del fungo della rotaia (che è uno dei fenomeni di maggior decadimento delle rotaie

perché è in corrispondenza del fungo che la ruota striscia contro la rotaia). Talete ha anche migliorato

le modalità con cui sono forniti i risultati: mentre Galileo identifica semplicemente con un colore la

sezione problematica, Talete fornisce un rilievo continuo delle caratteristiche della rotaia. Il fatto di

avere un rilievo continuo è utile sia per la manutenzione ordinaria (perché si individuano le sezioni

d'intervento), sia perché ogni volta lo stato del rilievo alimenta un database più grande rispetto al quale

possono essere fatti numerosi confronti sul decadimento della vita utile del binario. Inoltre da questi

grafici, cosa che con Galileo non era possibile fare, si identificano anche le sezioni “vicine” alla

manutenzione (quando il parametro considerato è vicino ad una soglia critica che richiede una prossima

manutenzione): tramite i grafici, quindi, si può programmare la manutenzione (criterio rappresentativo

dei mezzi diagnostici più moderni).

Cartesio

Cartesio si occupa delle linee, cioè della parte aerea e delle rotaie, controllando lo stato di tutti gli

impianti che stanno sopra il treno oltre che delle rotaie. Il tutto viene rilevato tramite telecamere e,

rispetto ai convogli visti finora, la velocità di rilievo è maggiore abbassando i tempi di diagnostica (ma

si parla sempre di mezzi ammissibili solo sulle linee tradizionali).

Euclide

Il passo verso i mezzi più performanti idonei anche per le linee AV è venuto con Euclide, perché per la

prima volta si è riusciti a rilevare l'intera sovrastruttura (massicciata ed armamento) tramite dei

sistemi laser che forniscono i risultati sia sotto forma numerica, sia sotto forma grafica: di tutta la

corsa di rilievo si ha il dato numerico (quindi l'andamento), e dei punti con i difetti si ha anche l'immagine

grafica, in modo tale da capire l'entità del danno nei punti significativi. Il fatto di associare l'andamento

del rilievo con la foto del danno è il sistema che ha consentito il passaggio ai mezzi diagnostici più

sofisticati che sono Archimede e Diamante.

Archimede e Diamante

Archimede e Diamante sono i mezzi diagnostici per eccellenza delle linee ad alta velocità e delle linee

tradizionali principali, operando ad una velocità media di esercizio di 200 km/h. Archimede e Diamante

oltre ad essere treni diagnostici sono anche treni di misura: non solo forniscono la diagnosi dello stato

dell'infrastruttura ma consentono anche di misurare, in automatico, l'entità del difetto. Un altro pregio

molto importante dei due mezzi è di consentire sia un controllo totale del sistema, sia un controllo

parziale; cioè possono essere spenti alcuni meccanismi di controllo rilevando solo qualche parametro. Il

passo in avanti di questi mezzi diagnostici è molto rilevante perché rispetto ai treni che li hanno

preceduti è la possibilità di avere un report con già calcolato l'entità dei difetti: sapere l'entità dei

difetti, alla fine della corsa di rilievo, è un enorme vantaggio perché consente due tipi di attività: 77

• permette una manutenzione quasi simultanea perché, nota l'entità del difetto, già durante la corsa del

treno diagnostico è possibile avvertire le unità territoriali della linea dalle quali partono gli addetti alla

manutenzione; in questo modo, i tempi morti tra il rilievo e l'intervento di manutenzione quasi si

annullano. In questo modo entra nell’ottica di gestione della manutenzione la “manutenzione su

condizione”, cioè si conosce dove va fatto l'intervento e in tempi molto brevi si esegue (si riducono i

tempi morti tra rilievo del problema ed intervento).

• il vantaggio più grande è che noto il calcolo numerico del difetto, se questo è associato all'andamento

dei vari parametri sulla linea, si hanno a disposizione un dato di rottura ed un dato di tendenza. Unendo

questi due dati, mettendoli all'interno di un modello matematico di affidabilità si ottiene l’andamento

nel tempo del decadimento del sistema (si stabilisce quando un determinato pezzo si rompe nel tempo).

Questo significa che riuscendo ad unire questi risultati di affidabilità ai budget di manutenzione si

riesce a programmare le attività di “manutenzione preventiva”, cioè si riesce a cambiare l'elemento

prima che si rompa. Se tutto funziona in modo ottimale si è ottenuta una linea in cui, durante la sua vita

utile, non arriva mai al guasto che è il miglior compromesso tra efficienza e costi.

In ordine di tempo è stato studiato e messo in opera prima Archimede e poi è arrivato Diamante.

Attualmente Archimede è utilizzato sulle linee AV sia sulle linee principali veloci; Diamante è usato solo

per le linee AV perché fa le stesse cose ma in modo più veloce di Archimede.

Archimede è un treno simile a qualunque altro convoglio ed è formato da una motrice di coda, 4 carrozze

ed una semipilota, cioè una carrozza che non ha il motore ma ha tutti i comandi per guidare il treno e

serve a far lavorare Archimede in entrambe le direzioni. La motrice è in coda (il treno è spinto) mentre

tutti gli organi di guida e di comando sono uguali sia nella carrozza motrice che in quella semipilota. La

motrice è in coda perché i sistemi di misura di Archimede funzionano meglio: i sistemi di rilievo della

linea sono in parte ubicati nella parte alta del treno e sono infastiditi dai regimi di corrente elettrica

che si innescano nella zona dei pantografi, dato che nel loro intorno hanno dei campi elettrici che

influenzano alcuni sistemi di monitoraggio che usa Archimede per rilevare la linea. Questi sistemi di

monitoraggio influenzati sono vicini alla testa del treno, quindi la motrice è stata spostata in coda in

modo tale da avere la massima distanza possibile tra i pantografi e gli apparati disturbati.

Partendo dalla coda c'è la motrice che, a parte la presenza del macchinista, è esclusivamente occupata

dagli apparati motore.

In ciascuna delle 4 carrozze, invece, sono presenti degli apparati di misurazione (sensori) differenti. La

prima carrozza, detta anche carrozza semipilota, è in parte occupata dagli organi di guida (riservata a

coloro che si occupano della guida di Archimede) ed in parte riservata ad ospitare coloro che, durante

la corsa di rilievo, stanno sul treno e in tempo reale analizzano il rilievo della linea. Quindi gran parte

della carrozza semipilota è costituita da ambienti che ospitano numerosi monitor, dai quali i tecnici

vedono in tempo reale il rilievo della linea. Dalla carrozza semipilota si riscontrano i difetti e si avverte

l'unità territoriale di competenza che manda gli addetti a sistemare i difetti.

La seconda carrozza contiene tutti gli impianti elettrici di alimentazione della linea che forniscono la

corrente elettrica ad Archimede affinché funzioni. Oltre al rifornimento dell'energia elettrica la

seconda carrozza rileva tutti gli impianti elettrici della linea che stanno sopra al treno, comunicando alla

carrozza semipilota tutti i dati di rilievo della linea aerea del sistema. 78

La terza carrozza rileva l'armamento, cioè tutto ciò che sta sotto al treno (traverse, rotaie, organi di

attacco e organi di giunzione), oltre che la massicciata.

I dati rilevati dalla seconda e dalla terza carrozza, prima di arrivare alla carrozza semipilota che si

occupa di avvertire l'unità territoriale, passano per la quarta carrozza che è l'unità di diagnostica, cioè

prende in entrata tutti i dati di rilievo di ciò che sta sopra (2° carrozza) e di ciò che sta sotto al treno

(3° carrozza) e tramite dei sistemi, che letti i valori di rilievo, identificano le sezioni difettose e

calcolano l'entità del difetto.

Questo tipo di organizzazione è la stessa che si trova su Diamante.

L'organizzazione di Archimede, per funzionare, ha bisogno di un equipaggio, costituito da 12 persone

suddivisi tra: 2 macchinisti; 1 capotreno; 8 tecnici che controllano il funzionamento dei vari sistemi; 1

supervisore che è un individuo esterno al treno che controlla il rilievo in modo da verificarne l'efficacia

e lo svolgimento (non appartiene ad Archimede ma è un incaricato che fa parte della direzione

territoriale alla quale appartiene la linea rilevata).

Oltre al personale di bordo c'è anche quello di terra, che è una sorta di collegamento tra quello di bordo

e l'intervento di manutenzione: nel momento in cui parte la comunicazione del difetto serve un addetto

intermedio che la riceva e, sapendo a quale unità territoriale appartiene il tratto di linea difettoso, la

avverte per far partire gli addetti.

Tutti i dati che Archimede, dalla sua prima corsa di rilievo, ha rilevato e rileva sono tutti stoccati

all'interno del Centro Diagnostico Nazionale di RFI in modo tale da avere sempre a disposizione un

database utile nel pianificare la manutenzione preventiva.

Diamante è in grado di eseguire il controllo diagnostico della linea ad una velocità di 300 km/h, quindi a

velocità maggiore rispetto ai 200 km/h di Archimede. Il funzionamento è molto simile ad Archimede;

cambia solo la tempistica per la raccolta del dato e per la sua elaborazione, cioè il confronto tra soglia

del difetto e valore rilevato. Archimede e Diamante valutano molteplici parametri della linea che sono

scelti da RFI. Nelle linee extra gestione di RFI, ad esempio le linee regionali e alcune

d'intercomunicazione, i parametri di diagnostica da rilevare sono fissati e non a libera scelta e fanno

riferimento alla:

◦ qualità geometrica del binario (scartamento; allineamento; livello longitudinale e trasversale; scarto

di livello trasversale; difetto di sopraelevazione; sghembo, cioè l'inclinazione espressa in “per mille” di

una rotaia rispetto all’altra);

◦ qualità del materiale (usura della rotaia; presenza nelle campate delle rotaie di fori e fenditure;

tenuta degli attacchi; stato delle traverse in cemento armato precompresso e in legno).

Quando questi parametri sono rilevati, per il calcolo dell'entità del difetto, sono confrontati con valori

di soglia, cioè valori limite oltre i quali è presente il difetto. Ciascun parametro, punto per punto, è

confrontato col valore di soglia e quando scende/sale rispetto a questo valore, a seconda del difetto, si

accende la luce rossa del difetto. In funzione dell'entità dello scostamento dal valore di soglia cambia

l'intervento di manutenzione: se lo scostamento è piccolo, basta la manutenzione ordinaria; se lo

scostamento è molto grande possono servire interventi di manutenzione straordinaria. L'entità di

79

questo gap condiziona poi la limitazione sulla linea, che può essere una semplice riduzione della velocità

o la chiusura totale della linea.

Per confrontare questi valori di soglia, i sensori ed i dispositivi ubicati sui treni diagnostici fanno il

confronto in modo continuo, punto per punto della linea, e forniscono un output grafico (cioè un

andamento del parametro su tutto il tratto del rilievo) e su quest'andamento sono evidenziate le sezioni

difettose. Come output, oltre al grafico, è fornita una lista di tutti i difetti della linea che serve non

tanto per capire i difetti riscontati (perché questo compito è già stato svolto dal grafico), ma serve per

classificare le linee in funzione del loro onere di manutenzione. Questo perché quando una linea supera

un determinato onere di manutenzione (ha bisogno molto spesso di manutenzione o richiede troppo una

manutenzione straordinaria), nell’ottica della programmazione della manutenzione è necessario

rinnovare la linea. Inoltre, dal grafico continuo, l’identificazione dei difetti avviene non soltanto per

l’ubicazione (cioè segno dove sono i difetti), ma vengono anche catalogati in funzione della loro entità.

La catalogazione ha lo scopo di evidenziare i difetti “rilevanti”, cioè quelli ai quali sono associati

interventi di manutenzione molto lunghi. Perché questi difetti seguiranno un percorso leggermente

diverso per essere risolti; nel senso che mentre per la manutenzione ordinaria è sufficiente la

comunicazione all'unità territoriale che manda gli addetti a risolvere il problema, per i difetti rilevanti

la linea deve essere chiusa quindi la velocità del percorso fino ad arrivare all'intervento, ed il percorso

stesso, cambiano (se la linea deve essere interrotta, soprattutto per quelle più importanti, si deve

trovare un percorso alterativo per l’utenza). Quindi la presenza di difetti rilevanti fa variare tutto il

procedimento per arrivare all'effettuazione dell’intervento.

Le attività di diagnostica non sono svolte sempre ma solo al bisogno. I treni diagnostici sono fatti

circolare sulle varie linee con frequenza programmata, stabilita nei piani di manutenzione, quando si

parla di verifica ordinaria. Si possono poi avere delle corse di verifica straordinaria, cioè quelle corse

fatte dopo aver eseguito interventi di manutenzione straordinaria che sono andati a cambiare il binario,

quindi si ha la necessità di rilevarne lo stato prima di aprire la linea al traffico. Infine, può capitare che

siano necessarie delle corse aggiuntive, dette corse di verifica di servizio, che servono per verificare

un elemento particolare del sistema che ha avuto un malfunzionamento particolare oppure è stato

tarato. Nei piani di manutenzione le corse di servizio è buona norma farle coincidere con quelle ordinarie,

in modo tale da minimizzare i costi. 80

ALTA VELOCITA’ FERROVIARIA (cap.7)

Con la dizione Alta Velocità ci si riferisce a servizi forniti con materiale rotabile e con infrastrutture

che consentono velocità comprese fra i 250 e i 300 km/h. Si tratta ovviamente di una definizione

provvisoria in quanto una velocità che oggi è

considerata “alta” potrà non esserlo domani:

già da molti anni numerose società di gestione

europee stanno testando velocità superiori.

Sia il progetto sia la manutenzione di una linea

AV sono diverse da quelle delle linee

tradizionali in quanto l’obiettivo che ci si

propone è quello che il convoglio non trovi dei punti singolari che ne rallentino il moto. Dal punto di vista

del progetto i criteri con cui disegnare il tracciato di una linea AV sono rettifili i più lunghi possibile e

curve di raggio maggiore possibile, in modo tale da realizzare delle transizioni il più fluenti possibile.

Infatti il raggio di curvatura minimo è di 5 km, le pendenze sono molto basse, la sopraelevazione è molto

più bassa rispetto al valore massimo per le linee tradizionali, il raggio minimo dei raccordi altimetrici

sono 20 km: si parla di tracciati dove tutto ciò che non è rettifilo e pianeggiante è talmente largo da

non essere quasi percepito. Questi valori sono minimi, quindi il progettista li deve tenere come valore

limite minimo e valgono per le linee ad AV gestite da RFI. Le linee ad AV non sono diverse dalle linee

tradizionali solo dal punto di vista dei parametri di progetto dell’infrastruttura, ma anche dal punto di

vista dei veicoli. Attualmente viaggiano esclusivamente degli ETR500 o ETR1000, treni a cassa non

oscillante (non sono pendolini, cioè non sono treni ad assetto variabile) in quanto RFI già nella fase

iniziale di costruzione dell’AV, avendo fatto la scelta di tenere dei raggi di curvatura molto elevati, i

veicoli ad assetto variabile come i pendolini non danno un rapporto beneficio/costo favorevole. Per cui

la scelta sin dall’inizio è stata quella di spostarsi verso veicoli a cassa non oscillante, cioè veicoli nei quali

le oscillazioni della cassa del veicolo rispetto al suo apparato motore sono molto piccole, quindi il veicolo

si può schematizzare come un corpo sufficientemente rigido da interagire con la rotaia solo tramite le

ruote. Sono treni che oltre ad avere una cassa non oscillante hanno due locomotive, una in testa ed una

in coda, entrambe motrici che funzionano contemporaneamente. Relativamente alla sovrastruttura

ferroviaria, quella per l’AV varia rispetto alla sovrastruttura tradizionale per la presenza di uno strato

in più, lo strato super compattato, che si trova al di sotto dello strato di sub-ballast. Questo strato

super compattato, di spessore almeno 30 cm, si chiama super compattato perché in fase di posa viene

compattato ad un livello molto elevato fino a raggiungere un grado di costipamento >95% della densità

ottenuta con prova Proctor modificata. Viene realizzato con una miscela molto simile allo stabilizzato

granulometrico, cioè è una miscela incoerente, non legata, nella quale la compattazione viene raggiunta

tramite i passaggi successivi di rulli vibranti. La funzione che ha all’interno dello strato sono

principalmente due: da un lato aumentare la resistenza del sistema, dall’altro aumentare la capacità di

assorbimento dalle vibrazioni da traffico (le vibrazioni che i convogli cedono alla sovrastruttura). Lo

strato super compattato si estende lungo tutta la sezione trasversale, non è confinato solo sotto al

binario vero e proprio, in modo tale da lavorare come barriera alle vibrazioni e come strato resistente.

La sezione trasversale, soprattutto quella in rilevato (le linee AV sono generalmente al p.c. e se non è

81

possibile sono in rilevato, la trincea è sconsigliabile per problemi di ingombro relativamente agli

apparecchi di linea), le indicazioni di RFI oltre quelle relative a spessori e materiali, sono relative alle

scarpate del rilevato. Lungo tutto lo sviluppo delle linee AV la linea è contornata da delle strade di

servizio, dette stradello, che sono gestite da RFI (cioè non aperte al traffico), le quali vengono

utilizzate sia per esigenze di manutenzione sia in caso di emergenza, quindi sono sempre libere. In

particolare devono essere sempre recintate per impedire l’accesso di estranei realizzando una fascia

sui due lati della linea sempre protetta. La presenza delle linee di comunicazione secondarie vale su

tutto lo sviluppo della linea, indipendentemente che questa sia in rilevato o meno.

Un altro elemento che differenzia una linea AV da una LT, oltre allo strato super compattato, è la

presenza di materassini antivibranti. Questo perché il passaggio dei convogli ad AV ha tra i problemi

principali la generazione di elevati tenori di vibrazioni da traffico, che nel momento in cui si

distribuiscono all’interno della sovrastruttura vanno ad avvicinare reciprocamente i grani favorendone

l’assestamento, con perdita della planarità del piano di posa. I materassini oltre ad essere antivibranti

sono anche smorzanti, cioè riescono ad assorbire una quota elevata di rumore prodotto dal passaggio

dei convogli, che soprattutto nelle zone vicino ad altre attività, costituisce una causa importante di

inquinamento acustico. I materassini sono strati di spessore dell’odine dei 2-3 cm, realizzati con miscele

polimeriche ed in grado di assorbire vibrazioni e rumore. Nelle sovrastrutture per l’AV sono sistemati

a 2 profondità principali: sotto al ballast, quindi il materassino è inserito tra lo strato di ballast e quello

di sub-ballast; sotto al sub-ballast, quindi tra lo strato di sub-ballast e lo strato super compattato.

Quando si costruisce una nuova linea il posizionamento migliore è il secondo; mentre negli interventi di

manutenzione si usa la prima configurazione perché per poter utilizzare la seconda si dovrebbe togliere

tutta la sovrastruttura con aumento di tempi e di costi. Quando il materassino lo si mette sotto al

ballast è necessario proteggerlo su entrambe le facce con dei geosintetici con funzione di separazione

perché a causa delle sollecitazioni dei convogli il materassino viene schiacciato dal ballast, che è a spigoli

vivi, quindi si può lacerare. Lo si protegge anche nell’applicazione sotto al sub-ballast, però con la

funzione anticontaminante, per evitare che le particelle fini del super compattato vadano a chiudere i

pori del materassino. Dato che i materassini costano molto sono applicati quasi esclusivamente nella zona

sotto i binari, cioè non corrono lungo tutta la sezione trasversale della massicciata: si escludono i bordi,

andandoli a stendere sotto alla zona di competenza dei binari.

Riguardo all’armamento nelle linee AV si montano esclusivamente traverse in c.a.p., gli organi di attacco

sono elastici e già inglobati nella traversa compresa di piastra sottorotaia.

Relativamente all’armamento nelle zone di scambio si è già visto che per le linee AV servono scambi ad

hoc in quanto se utilizzassimo quelli tradizionali la presenza dello spazio nocivo e delle controrotaie non

sarebbe possibile: per questo si devono usare gli scambi con il cuore a punta mobile in modo da non avere

controrotaia e spazio nocivo. Relativamente al posizionamento si inclina la rotaia, che è una LRS.

Sicurezza di circolazione sulle linee AV

Il problema di fondo è che i segnali verticali lungo la linea possono non essere visti dal macchinista o

male interpretati, visto che il treno viaggia a 300 km/h. per questo è obbligatorio montare dei sistemi

di controllo e comando automatici, che controllano lo stato della linea e sulla base dei risultati ottenuti

comandano il veicolo. E’ una trasmissione terra – treno finalizzata a regolare l’andatura del treno in

82

funzione delle condizioni della linea, il tutto in tempo reale (a 300 km/h i perditempo non sono ammessi).

Sono sistemi attualmente usati anche sulle linee tradizionali principali, perché si è visto che oltre i 120

km/h l’affidabilità del macchinista cala.

I sistemi di controllo e comando funzionano grazie al cervello di terra e al cervello di bordo che

interagiscono tra loro, muovendo il treno in condizioni di sicurezza sulla base delle condizioni della linea.

Il cervello di terra per ogni convoglio, note le sue caratteristiche di frenatura e la sua velocità, calcola

lo spazio di sicurezza dinamico (quanto spazio occorre realmente al treno per arrestarsi

completamente). Noto lo spazio di sicurezza dinamico e note eventuali limitazioni di velocità o di

tracciato presenti sulle linea, il cervello di terra calcola la velocità che il treno deve rispettare ed invia

al cervello di bordo la velocità limite che il convoglio deve rispettare. Il cervello di bordo elabora le

informazioni che gli arrivano da terra, in termini di velocità limite e di libertà della linea, e incrociando

questi due dati calcola il distanziamento rispetto al treno che lo precede. L’automatismo di bordo, nel

caso in cui il macchinista per qualsiasi motivo non rispetti la velocità limite o il distanziamento calcolato,

aziona automaticamente il freno.

Automatismo di terra e di bordo collaborano tra loro per ogni convoglio. Siccome sulla linea circolano

diversi convogli ci saranno altrettanti cervelli di terra e di bordo che devono relazionarsi tra loro. A tal

fine RFI insieme ad altre società di gestione europee ha studiato un sistema di controllo e comando del

treno che vale a livello europeo (ERTMS o ETCS a seconda che si studi la parte di gestione o la parte di

controllo), sistema che attualmente è applicato su tutte le linee AV europee.

Il sistema deve interloquire sia col treno che lo precede ma anche con quello che lo segue, perché per

il treno che segue è il riferimento rispetto al quale calcolare il distanziamento. Il tutto avviene in modo

automatico.

Il sistema è stato sviluppato nell’ambito di un progetto europeo per fasi successive, ed è partito da un

livello iniziale (1) e si è via via sviluppato in un livello 2 ed un livello 3. Attualmente RFI e tutti i gestori

europei utilizzano il livello 2, il livello 3 è ancora in fase di studio. Ciò che cambia passando da un livello

all’altro sono 3 elementi: il canale di comunicazione terra – treno – cioè il modo in cui il cervello di bordo

e di terra comunicano tra loro; il modo in cui si va a valutare l’occupazione del binario – cioè come si

valuta quando una sezione di linea è occupata o meno; le modalità con cui si valuta il distanziamento tra

treni successivi.

Livello 1

Il primo studiato a livello europeo, applicato sulle linee AV che però attualmente sono passate al livello

2. Nel livello 1 la trasmissione delle informazioni tra terra e treno avviene attraverso delle boe, cioè

delle scatole poste ad un determinato interasse sul binario e quando il treno transita sulla boa questa

aggiorna i suoi dati. Si tratta di una trasmissione terra – treno che avviene solo in determinate posizioni

della linea: è un sistema di comunicazione discontinuo. Questo è il maggior difetto, che ha fatto sì che

il progetto di ricerca abbia avuto una seconda fase di studio, in quanto a 300 km/h è abbastanza

difficoltoso per il macchinista ricevere le informazioni di guida in modo discontinuo, perché magari al di

fuori dei punti in cui riceve le informazioni possono esserci delle situazioni pericolose di cui il

macchinista non viene a conoscenza. Relativamente al modo in cui si determina l’occupazione del binario,

si utilizzano i convenzionali circuiti di binario che regolano il segnalamento. L’ETCS di 1° livello capisce

83

in che posizione si trova il treno e calcola il distanziamento rispetto agli altri convogli andando ad

indicare al macchinista le relative manovre. Già da questo primo livello è abilitata la funzione di

frenatura automatica nel caso in cui il macchinista non rispetti le indicazioni.

Le boe sono scatoline gialle ancorate nella parte centrale delle traverse tramite dei bulloni, sono poste

ad intervalli definiti per avere un calcolo preciso della posizione ed in particolare sotto al convoglio sono

montate delle antenne che colloquiano con la boa quando il treno vi transita sopra. Le boe non devono

essere alimentate da corrente elettrica perché sono alimentate dal passaggio del treno (è così per tutti

i livelli dell’ETCS).

Livello 2

E’ il livello attualmente in uso nelle linee AV. Il passo in avanti è notevole perché la grande differenza è

che la trasmissione terra – treno non avviene più solo in alcuni punti (cioè nelle boe) ma avviene in modo

continuo attraverso un collegamento radio tra il convoglio ed il radio block center (struttura che in

continuo, tramite collegamento radio su frequenze esclusive di RFI – GSM-Radio – colloquia col treno).

Le antenne GSM-R sono disposte lungo la linea non a distanze prefissate, ma in funzione della

conformazione della linea, ubicandole nelle vicinanze dei tratti di linea più problematici ai fini della

comunicazione terra – treno, come all’inizio ed alla fine delle gallerie (l’ammasso roccioso non facilita la

trasmissione). Il radio block center di RFI per l’AV italiana è uno, fisicamente ubicato nel posto di

controllo della stazione di Roma Termini; in particolare svolge non soltanto la funzione di comunicare

con tutti i veicoli che si muovono sulla linea AV ma svolge anche la funzione di raccolta e creazione di un

database delle informazioni scambiate dai treni AV e il centro, in modo tale da tenere anche lo storico

delle condizioni di circolazione (utile sia in caso di incidente, per ricostruire i fatti, sia in caso di

programmazione del sistema di gestione e di circolazione della linea). Il fatto di avere un sistema di

colloquio terra – treno continuo fa sì che non servano più i segnali: il segnalamento laterale lungo la linea

non è più presente, perché il macchinista riceve in cabina le manovre da eseguire. Il metodo per

determinare l’occupazione del binario è sempre tramite il circuito di binario.

Livello 3

Ancora non è stato applicato operativamente. E’ più performante rispetto al 2 perché i circuiti di binario

non servono più: l’occupazione del binario da parte del treno non è più effettuata tramite i cdb ma è

effettuata tramite il sistema di blocco mobile per cui il treno, percorrendo la linea, passa sulle sezioni

di blocco mobili o dinamiche occupando o liberando il binario. Questo passaggio è estremamente

importante, non solo perché elimina i circuiti di binario, ma soprattutto perché non si ragiona più a

sezioni di blocco di lunghezza fissa ma in termini di spazio fisico reale necessario per il treno (spazio

dinamico). L’ETCS di livello 3 è in fase di studio e non si sa ancora quando verrà applicato, per cui le

linee AV attualmente e nei prossimi anni funzionano con l’ETCS di livello 2.

Manutenzione delle linee AV

Sulle linee AV quando si parla di manutenzione si ha la necessità, più che nelle altre linee, di diminuire

la frequenza di manutenzione e quindi i tempi di chiusura o limitazione della linea. I piani di manutenzione

sono impostati prevedendo quasi esclusivamente interventi di manutenzione ordinaria, in particolare

manutenzione preventiva. Cioè per ogni elemento della linea si costruiscono le relative curve di guasto,

84

in modo tale da consentire per tutti gli elementi che compongono la linea, di intervenire lontano dal

guasto (molto prima), per poter far fronte ad un ammaloramento non particolarmente elevato. In questo

modo si sfruttano gli interventi di manutenzione ordinaria: questa scelta, definita da RFI sin dall’inizio

dell’apertura al traffico delle linee AV, è dettata dal fatto che in caso in cui servissero interventi di

manutenzione straordinaria che per molte ore chiudono la linea RFI è tenuta a trovare un percorso

alternativo. Questo perché sulle linee AV il blocco completo della linea non è ammesso a meno di intervalli

temporali molto piccoli che coincidono al tempo tra un convoglio e l’altro. O meglio, è possibile eliminare

qualche corsa giornaliera in modo tale da avere una tempistica dei lavori più lunga, ma non si può chiudere

la linea imponendo che non transiti nessun convoglio. Quando nelle linee AV si effettuano degli interventi

di manutenzione straordinaria si effettuano per tronchi molto piccoli, che non interessano tutta la linea,

in modo tale da impattare meno sulla circolazione. Tenendo conto che gli interventi di manutenzione

straordinaria si fanno su tutta la sezione trasversale della linea, ad RFI conviene molto di più cambiare

un elemento quando è ancora lontano dal suo punto di guasto piuttosto che aspettare e rischiare che

per una qualsiasi causa l’elemento si rompa. Per le linee AV si parla sempre di piani di manutenzione

preventiva. 85

PROGETTO del CORPO STRADALE (cap.8)

Il corpo stradale è tutto ciò che sta sotto alla sovrastruttura ferroviaria.

Rilevati ferroviari

Sulle linee gestite da RFI la progettazione di un rilevato ferroviario (per linee tradizionali e per AV)

avviene nel rispetto delle circolari e delle specifiche predisposte dall'ente gestore, nelle quali vengono

descritti ai progettisti sia i materiali con cui i rilevati ferroviari devono essere realizzati sia le modalità

di costruzione. La scelta dei materiali e delle modalità costruttive ha l'obiettivo di realizzare un rilevato

ferroviario che sia stabile nel tempo, costituendo un piano di appoggio stabile per la sovrastruttura

ferroviaria. In generale, come nel caso stradale, la scelta di un materiale idoneo ha lo stesso peso della

scelta delle opportune modalità di realizzazione, in termini di qualità del risultato finale, infatti avere

un ottimo materiale sistemato male è equivalente ad avere un pessimo materiale messo bene. Nel caso

di rilevati ferroviari la lavorazione più importante in termini di prestazione nel tempo è l'addensamento

del materiale.

Le linee guida di RFI, sia per le linee ordinarie sia per le AV, dicono al progettista che tipo di materiale

utilizzare in termini di requisiti geometrici e di resistenza; riguardo invece alle modalità di messa in

opera, e in particolare all'addensamento, specificano quale mezzo deve essere utilizzato per addensare

e quanta energia di compattazione deve essere fornita al materiale (l'energia di compattazione è

espressa in numero di passate, cioè quante volte deve passare il rullo per addensare il materiale fino al

grado voluto).

In termini di fasi costruttive un rilevato ferroviario non è molto diverso da un rilevato stradale, nel

caso ferroviario, però, le prestazioni richieste al rilevato sono più alte in virtù del fatto che i veicoli

circolanti sono più pesanti e molto veloci, soprattutto nel caso di alte velocità (quindi sollecitazioni

maggiori comportano la necessità di un rilevato ferroviario più performante).

La costruzione di un rilevato ferroviario si compone di due fasi successive: preparazione del piano di

posa e costruzione vera e propria del rilevato.

La preparazione del piano di posa consiste nel verificarne le condizioni di stabilità e resistenza in modo

da garantirne un’idonea resistenza. Quando si parla di rilevati in generale, anche nel caso ferroviario, il

piano di posa è inteso come il piano campagna meno lo scotico (cioè a meno dell’asportazione del terreno

vegetale superficiale pari a 20 cm). Nel caso dei rilevati ferroviari non è detto che il materiale derivante

dallo scotico sia da portare in discarica; in alcuni casi è possibile utilizzarlo, una volta ripulito dalla

vegetazione, per la rifinitura laterale delle scarpate usandolo come topsoil. Una volta eseguito lo scotico

si è ottenuto il piano di posa del rilevato: la prima valutazione da fare è relativa all'analisi del materiale

costituente e alle sue caratteristiche portanti. L'analisi del materiale è svolta per mezzo delle 8 classi

CNR UNI 10006; quindi si preleva il materiale del piano di posa, dopo avere fatto lo scotico, e lo si

classifica: il materiale è idoneo se è di tipo A1 o A3 (se è di classe A2, A4...A8 non va bene). Se il piano

di posa è di tipo A1 o A3 è sufficiente solo stabilizzarlo mediante compattazione con un rullo vibrante,

in modo tale da conferigli la stabilità necessaria. Per i rilevati ferroviari, avendo sempre a che fare con

materiali incoerenti, i rulli utilizzati per compattare sono sempre vibranti, mai statici, perché dovendo

trattare materiali incoerenti l’effetto vibrante amplifica l'addensamento: grazie alla vibrazione, i grani

86

del materiale si avvicinano maggiormente tra di loro, addensandosi di più. Questo vale per tutte le fasi

della costruzione del rilevato.

Se il piano di posa non è di tipo A1 o A3 il terreno che compone il piano di posa non ha una capacità

portante adeguata per sostenere il rilevato, quindi è necessario eseguire degli interventi di bonifica. A

seconda di quanto è scarso il materiale la bonifica può essere superficiale o profonda. La bonifica

superficiale consiste nel sostituire il terreno scarso con quello buono; la bonifica profonda è effettuata

mediante interventi strutturali senza cambio di materiale.

Si effettua una bonifica superficiale quando la fascia di terreno scadente non supera la profondità di

2 m, in quanto l'intervento più economico è asportare questo strato di terreno e sostituirlo con uno

buono. Se lo strato interessato è oltre i 2-3 m conviene eseguire una bonifica profonda, consolidando il

materiale scadente senza sostituirlo. Gli interventi di consolidamento sono diversi (pag. 4), il criterio

per scegliere l’intervento più adatto è: se è presente una falda sono utilizzati i drenaggi in modo da

captare l’acqua ed allontanarla, con eventualmente la tecnica del precarico; se il terreno è misto limo-

argilloso si iniettano delle malte più o meno cementizie per migliorarne la resistenza. La scelta tra i

possibili interventi di consolidamento spetta al progettista, poiché le linee guida di RFI non danno i

range d'applicazione di ogni intervento.

Applicato l'intervento di consolidamento si ottiene un piano di posa pronto per la realizzazione del corpo

del rilevato; pronto nel senso che ha un’idonea stabilità, quindi ha un addensamento idoneo.

I test che permettono di verificare se il piano di posa è pronto a sostenere il corpo del rilevato sono:

• prova di tipo granulometrico, cioè il materiale deve essere addensato in modo tale da fornire un valore

di densità secca in sito pari almeno al 95% di quella ottenuta in laboratorio con la prova Proctor

modificata,

• prova di tipo strutturale, cioè si esegue sul piano di posa una prova di carico con piastra a 2 cicli

verificando che durante il primo ciclo di carico, ad un determinato intervallo di pressione (0.05 – 0.15

MPa), corrisponda un modulo di deformazione di 20 MPa. Successivamente si controlla il modulo di

costipamento, cioè il rapporto tra i moduli del primo e del secondo ciclo, che deve essere > 0.60.

Se entrambe le prove sono soddisfatte il piano di posa è pronto a sostenere il rilevato che deve essere

realizzato.

Prima di iniziare con la costruzione del corpo del rilevato per strati successivi si interpone uno stato

anticapillare, cioè un geotessile (tessuto o non tessuto, a seconda del costo), interposto tra il piano di

posa e il corpo del rilevato, con funzione anticontaminante. Questo impedisce la risalita verso l'alto di

acqua e materiale fine, che altrimenti andrebbero ad inquinare il corpo del rilevato e quindi a diminuirne

la resistenza. La modalità di stesa del geosintetico dipende dal tipo di materiale con il quale è realizzato

il corpo del rilevato: se è realizzato con un materiale che ha un contenuto di fine (il test relativo è

l'equivalente in sabbia) < 35%, il geosintetico è semplicemente steso alla base del rilevato. Nel caso la

condizione precedente non sia verificata è buona norma risvoltare il geosintetico, cioè viene ripiegato

su entrambi i lati del rilevato, per una lunghezza di risvolto pari ad almeno 3 m, in modo da avvolgere il

primo strato del rilevato che ha spessore medio di 0.5 m. 87

Se il budget lo consente la seconda scelta, in termini strutturali, è sempre la migliore; quindi si applica

il risvolto indipendentemente dalla presenza dalla percentuale di fine nel rilevato. Le indicazioni minime

fornite da RFI, però, sono quelle appena viste.

A questo punto si costruisce il trapezio, per strati successivi dell’ordine di 50-60 cm, e per ognuno,

prima della costruzione del successivo, si addensa con rulli vibranti controllando l'assortimento

granulometrico (controllo della densità in sito) e la resistenza (prova di carico con piastra). Questi

controlli devono essere fatti ad ogni strato del corpo del rilevato.

A questo punto, a differenza del caso stradale, non c'è bisogno di realizzare il cassonetto dove inserire

la pavimentazione perché la sovrastruttura ferroviaria è posizionata sul rilevato. Restano da sistemare

le scarpate, che hanno sempre una pendenza 2/3, e la sistemazione prevede l'installazione delle opere

di scolo (tombini ed embrici) ed il rinverdimento, che è effettuato stendendo sulle scarpate il materiale

proveniente dallo scotico.

A questo punto si è arrivati al piano di posa della sovrastruttura.

Trincee ferroviarie

Nel caso ferroviario, soprattutto nell'ambito di nuovi progetti, la percentuale di percorso in trincea

deve essere la più bassa possibile. Possono però esserci delle condizioni che non consentono di evitare

la realizzazione della trincea. La costruzione di una trincea ferroviaria è più complicata rispetto a quella

del rilevato ferroviario, perché oltre alla predisposizione del piano di posa, che è simile a quello del

rilevato, nel caso della trincea si aggiunge il problema della stabilità delle scarpate che devono restare

stabili durante tutta la vita utile della linea ferroviaria. Tenendo presente che nel caso di eventuali

problemi gli interventi sulle scarpate richiedono la chiusura della linea, generalmente si scelgono degli

interventi strutturali di stabilizzazione molto performanti. La prima fase della costruzione di una

trincea ferroviaria è lo studio della stabilità delle sue scarpate, quindi la conoscenza del terreno entro

il quale verrà realizzata. Le scarpate delle trincee ferroviarie si realizzano sempre con pendenza 1/1

(quindi con angolo a 45°).

Le problematiche inerenti alla stabilità delle scarpate sono legate al tipo di terreno entro al quale viene

realizzata la trincea (perché se ha scarsa resistenza al taglio le scarpate non saranno stabili); legate

alla disomogeneità e anisotropia del terreno (ciascuna stratificazione offre una resistenza al taglio

diversa, quindi non è detto che la stabilità complessiva della scarpata sia verificata); legata alla presenza

della falda freatica (caso in cui la stabilità è a rischio perché la presenza della falda freatica fa

cambiare nel tempo la resistenza al taglio del materiale).

Visto l'impatto che eventuali interventi di manutenzione sulle scarpate hanno sull'esercizio della linea,

quando il terreno non ha una resistenza al taglio propria idonea, si interviene dal punto di vista

strutturale interponendo delle opere strutturali che vanno a contenere la scarpata. A seconda di quanto

è scarso il terreno cambia il tipo di opera: nel caso di terreni non particolarmente scadenti si usano muri

di sostegno in cemento armato o terre rinforzate; nel caso di terreni più scarsi si ricorre a tiranti o

ancoraggi. La valutazione del tipo di opera è da fare su due piani differenti:

◦ da un punto di vista strutturale, si deve scegliere un intervento di sostegno che riesca a rendere

stabile nel tempo la scarpata; 88

◦ da un punto di vista di spazio, l'opera scelta deve avere il minor ingombro possibile in modo tale di non

necessitare di ampi franchi ai bordi della sovrastruttura.

Di solito, a causa dell'ultimo requisito, le opere che si utilizzano

di più sono le terre rinforzate e le paratie, le quali avendo un

paramento verticale ed uno scarso ingombro di fondazione

(rispetto ad esempio ad un muro ad L in c.a.) non interagiscono con la linea ferroviaria e garantiscono

minimi spazi liberi laterali.

Quindi la prima fase di valutazione verificare se sia necessario un intervento strutturale di sostegno

delle scarpate: se è necessario si realizza per primo questo intervento strutturale, in seguito si procede

con l'esecuzione della trincea. Se invece non è necessario si realizzano le scarpate della trincea con

pendenza 1/1. Una volta che le scarpate della trincea sono realizzate si passa al piano orizzontale: anche

in questo caso è eseguito prima lo scotico e poi la stabilizzazione mediante rulli vibranti. Sono sempre

richiesti i requisiti granulometrici, in termini di densità secca in sito, ed i requisiti strutturali, in termini

di modulo di deformazione valutato con la prova di carico su piastra.

La differenza rispetto alla costruzione di un rilevato ferroviario è relativa al fatto che nel caso delle

trincee il piano di posa deve essere realizzato con un materiale performante (quindi A1, A3, A2-4, A2-

5). Altrimenti, se il terreno non rientra in queste classi, si tolgono i primi 2 m di terreno e si

sostituiscono con terreno adeguato. Anche in questo caso il materiale dello scotico è utilizzato come

top soil per le scarpate.

Una volta preparato il piano di posa l'ultima fase è la realizzazione della sovrastruttura.

Sottopassi ferroviari

L'esigenza che si presenta nel progetto di una linea nuova e nell'adeguamento di una esistente è

costituita dall'intersezione di più rami: sia nel caso stradale che nel caso ferroviario in caso di

intersezione l’attraversamento è possibile per via aerea e per via terra, cioè si può far sì che una

scavalchi l’altra usando dei sovrappassi; oppure far sì che una passi sotto all’altra usando dei sottopassi.

Nel caso ferroviario la soluzione migliore è la seconda poiché ci sono tecnologie che permettono la

realizzazione del sottopasso, sotto ad una linea ferroviaria, senza interromperla; mentre nel caso del

sovrappasso si dovrebbe interrompere la linea ferroviaria per realizzarlo.

Le tecnologie che consentono di non avere le problematiche di elevati costi di costruzioni, tempi lunghi

ed interruzione della linea sono inquadrate all'interno della tecnica degli scatolari a spinta. Gli scatolari

a spinta sono manufatti in cemento armato, realizzati in un cantiere a fianco della linea da sottopassare

e sono portati nella posizione di progetto infiggendoli nel terrapieno sotto alla linea. Il grande vantaggio

della tecnica, che ne ha consentito la diffusione, è di non interrompere la linea esistente sottopassata

dallo scatolare, oltre che alla velocità di esecuzione e al costo ridotto.

Le fasi di costruzione prevedono:

• la preparazione del cantiere, a fianco della linea da sottopassare, dove è costruita la platea di

fondazione (o platea di varo) sulla quale è costruito lo scatolare (o monolite), che costituisce la piastra

per lo scorrimento dell'opera sotto alla linea ferroviaria; 89

• durante la presa del calcestruzzo armato costituente lo scatolare si consolida il terreno da

attraversare, al fine di evitarne il detensionamento durante l’infissione. Trasversalmente alla linea sono

realizzate file di pali in jet-grouting, disposti a raggiera, in modo da costruire due setti verticali

trasversali all'asse longitudinale della linea, entro i quali passa lo scatolare. La disposizione a raggiera

permette un'inclinazione variabile degli assi dei pali (dall’orizzontale alla verticale) e una lunghezza tale

da raggiungere una quota inferiore a quella del piano di cantiere;

• si prevede il sostentamento della linea ferroviaria esistente tramite idonee apparecchiature, in modo

da permettere il passaggio dei convogli durante l'infissione dello scatolare;

• si realizza il muro di contrasto, a tergo della platea di varo, si posizionano i martinetti e si infigge il

monolite, completando poi il sottopasso.

Rispetto al caso stradale, ciò che differenzia il caso ferroviario è la modalità con cui si può sostenere

in modo provvisorio la linea al fine di consentire il transito dei convogli durante l’infissione dello

scatolare. Per il sostegno provvisorio della linea esistono diverse modalità, i sistemi più diffusi sono:

Fasci di rotaie, Travette, Travi gemelle, Metodo Istrice, Ponte Bologna e Ponte Essen. L'ordine va dai

sistemi più semplici (più vecchi) a quelli più complessi (più moderni).

Tramite meccanismi diversi l'obiettivo di questi metodi è riuscire a sostenere il binario durante le

operazioni che si svolgono sotto alla linea, garantendo il giusto assetto plano-altimetrico, in modo da

consentire il passaggio dei treni. Il funzionamento di queste apparecchiature è assimilabile ad un ponte

provvisorio, ottenuto dall'inserimento di elementi metallici tra le rotaie che sostengono la linea durante

i lavori, terminati i quali viene rimosso.

Il dimensionamento di questi elementi metallici è fornito dal costruttore, il quale stabilisce che formato

scegliere in funzione del traffico della linea. Nella pratica le difficoltà ed i controlli maggiori non

interessano la scelta del sistema, essendo fatta dal fornitore, ma il controllo che sia messo in opera

correttamente.

i) Fasci di rotaie

I fasci di rotaie sono formati da elementi metallici che sono disposti attorno alle rotaie del binario in

modo tale da formare un ponte provvisorio che irrigidisce il binario longitudinalmente. Il ponte

provvisorio è ottenuto installando 4 fasci di rotaia, 2 per ciascun lato della rotaia, i quali sono appoggiati

sulle traverse. Durante l'infissione dello scatolare questi elementi longitudinali sostengono le rotaie con

appese le traverse. Si chiamano fasci di rotaia perché gli elementi longitudinali sono l'insieme di un

numero variabile di rotaie affiancate tra di loro e disposte in modo alternato: la suola di una rotaia è a

contatto con il fungo della rotaia successiva (in questo caso si hanno 3 rotaie per fascio, incastrate le

une di fianco alle altre, messe una a testa alta ed una a testa bassa: una rotaia ha la suola in basso e

quella successiva in alto). Questa disposizione delle varie rotaie affiancate non soltanto crea un sistema

resistente, ma dà la possibilità di avere un elemento con un estradosso regolare, condizione molto utile

per avere un perfetto ancoraggio del sistema.

Questi fasci di rotaie, essendo affiancati alle rotaie del binario e appoggiate sulle traverse, devono

essere ancorati in modo tale da avere un sistema legato al suo interno. Il collegamento avviene mediante

staffe metalliche, cioè a ciascun lato della rotaia vengono affiancati i fasci e per legarli al sistema si

90

interpone tra una traversa e l'altra delle travette d'acciaio, che vengono ancorate in due punti

differenti: ai fasci di rotaia tramite le staffe; ed alle rotaie tramite degli organi di attacco tradizionali.

Riassumendo, il sistema complessivo si compone di due fasci di rotaia per ciascuna rotaia del binario,

disposti parallelamente ai lati di quest'ultima; è composto da travette in acciaio poste tra una traversa

e l'altra e disposte trasversalmente alla rotaia. L'ancoraggio del sistema è fornito da delle staffe

metalliche che legano i fasci di rotaie alle travette d'acciaio e da organi di attacco tradizionali che

legano la rotaia e le travette. Le travette di acciaio arrivano in cantiere sprovviste di organi di attacco,

quindi gli organi per il collegamento travetta – rotaia vengono inseriti tramite bullonatura. Le travette

metalliche hanno un'estensione pari a quella che compete alla singola rotaia (non è un lungo elemento

longitudinale) perché affinché il sistema lavori bene è necessario che i due fasci relativi ad una rotaia

lavorino da soli, interrompendo la continuità trasversale. In pratica le travette che compongono una

rotaia sono staccate da quelle dell’altra rotaia del binario. In questo modo si ottengono due zone

appoggiate, che rimangono fisse anche al momento dell'avanzamento dello scatolare, ed una zona

centrale che durante le lavorazione rimane sospesa perché tutto il materiale che sta sotto viene tolto

per il passaggio del monolite. Quindi i fasci lavorano come ponti provvisori su uno schema appoggio-

appoggio.

Nel caso la luce sia molto elevata nasce il problema di non riuscire a realizzare un unico ponte (un unico

spezzone di rotaia) talmente lungo da coprire tutta la luce libera. In questo caso la parte centrale che

rimane sospesa viene sostenuta tramite delle travi di manovra, cioè travi d'acciaio che sono posate

trasversalmente all'asse della linea. Sulle travi di manovra appoggia la parte centrale del ponte

ferroviario che perde l'appoggio del terreno poiché deve passare lo scatolare (fig. pag. 15). Queste

travi di manovra sono travi metalliche a doppio T che restano ferme durante l'infissione dello scatolare,

il quale vi scorre sotto, interponendo delle rulliere tra scatolare e travi di manovra, cioè dei nastrini

che permettono al monolite di scorrere sotto le travi che rimangono fisse. Essendo a doppio T le travi

metalliche sono inserite sotto la sovrastruttura tra una traversa e l'altra, senza togliere l'armamento.

Ricapitolando se il tratto centrale del fascio di rotaia ha una lunghezza elevata è necessario interporgli

trasversalmente delle travi di manovra, il cui appoggio avviene tramite rulliere sull'estradosso dello

scatolare. Le travi di manovra sono inserite prima dell'infissione dello scatolare perché sono appoggiate

sul piano di posa del rilevato da sottopassare; quando il monolite avanza ci scivola sotto tramite le

rulliere, senza alterarne la posizione. Il tempo d'infissione dello scatolare (per un normale scatolare a

due corsie di marcia) dipende dalla lunghezza; solitamente si infigge 1 m ogni 2 ore e la lavorazione

richiede 2-3 giorni.

Questo sistema ha un grande difetto: la velocità dei convogli che transitano sul ponte provvisorio non

può superare i 50 km/h. Tale valore, pur consentendo l'esercizio della linea, condiziona molto l'offerta

di trasporto; per questo tale sistema, nel tempo, è stato messo da parte.

ii) Travette 91

Il metodo delle travette è simile al metodo dei fasci di rotaie, col vantaggio di prevedere un

collegamento più veloce fra l'elemento longitudinale di sostegno (ponte provvisorio) e l'armamento

ferroviario. Il ponte provvisorio si realizza in modo molto simile ai fasci di rotaie: lungo i due lati di

ciascuna rotaia del binario sono sistemate due travi HE, che costituiscono l'irrigidimento longitudinale.

Il collegamento avviene interponendo sotto le travi HE, tra una traversa e l'altra, degli elementi

metallici trasversali (travi IPE) chiamate travette, che danno il nome al metodo. Il collegamento del

sistema si ottiene inserendo gli organi di attacco tradizionali tra le travette e le rotaie e collegando le

travi HE e le travette tramite bullonatura, quindi le staffe d'acciaio non sono più utilizzate e le

lavorazioni sono più semplici e più veloci perché si tratta semplicemente di chiudere dei bulloni e non

serve installare le staffe di acciaio nel collegamento tra travi HE e travette. Sia le travi HE sia le

travette arrivano in cantiere già dotate dei fori dentro i quali far passare i bulloni, la legatura del

sistema è molto veloce, diminuendo i tempi di installazione. Rimane lo stesso difetto dei fasci di rotaie

in termini di limitazione alla velocità di percorrenza dei convogli.

iii) Travi gemelle

Il metodo delle travi gemelle permette di risolvere il problema circa la velocità di percorrenza dei

convogli ma è un sistema conformato in modo da poter essere utilizzato soltanto per luci di

attraversamento modeste che non superano i 7-8 m; di conseguenza anche gli scatolari hanno una luce

interna piccola (scatolari pedonali). Si chiama metodo delle travi gemelle perché il ponte provvisorio è

realizzato tramite 4 travi a doppio T uguali tra loro (gemelle), ubicate su entrambi i lati di ogni rotaia

del binario. Ciascuna coppia di travi a doppio T di una rotaia è collegata alle travi gemelle dell'altra

rotaia tramite un'armatura metallica a calastrelli. I calastrelli sono travi reticolari in acciaio realizzate

con elementi di spessore modesto a passo simmetrico, quindi con lo stesso schema in successione; in

questo caso lo schema è formato da due tiranti orizzontali (uno superiore e l'altro inferiore) collegati

tra loro da tiranti più sottili diagonali, in modo tale da garantire un effetto tipo capriata cioè un

collegamento rigido orizzontale tra le coppie gemelle.

Questi calastrelli hanno due funzioni: mantengono in posizione le travi gemelle delle due rotaie,

assicurando lo scartamento del binario durante la lavorazione; formano una struttura reticolare

metallica, e quindi avendo una buona resistenza permettono di realizzare al di sopra delle zone carrabili

(marciapiedi) che durante le lavorazioni sono molto comode. Il collegamento tra le coppie di travi gemelle

è un collegamento rigido, in modo tale da avere un sistema che mantiene lo scartamento corretto durante

le lavorazioni. L’inserimento dell’armamento – quindi il collegamento con le rotaie – avviene tramite degli

elementi orizzontali: le due travi gemelle sono collegate al loro interno da una piastra metallica

orizzontale (un calastrello) sopra la quale è appoggiato l'armamento. Il calastrello orizzontale è molto

utile perché, essendo un elemento metallico rigido (perché è in acciaio) non cambia la sua posizione

orizzontale nel tempo, permettendo la stabilità del binario. Il collegamento tra la rotaia e il sistema a

travi gemelle avviene tramite organi di attacco tradizionali bullonati; anche in questo caso i vari elementi

arrivano in cantiere già predisposti di tutti i fori, permettendo operazioni di lavoro molto veloci.

Può capitare che l'elemento orizzontale sia realizzato in legno, ma ormai è abbandonato per l'utilizzo

dell'acciaio. 92

Un altro elemento importante del collegamento sono le squadre, poste a lato della traversa. Sul

calastrello orizzontale, che funziona da piano d'appoggio per la rotaia, è posizionata esattamente in

asse una specie di traversa e la rotaia. In questo caso la traversa è un elemento longitudinale all’asse

del binario sopra il quale vengono appoggiate le rotaie. Affinché questo elemento rimanga fisso durante

il passaggio dei veicoli il collegamento è assicurato con delle squadre laterali, anch'esse in acciaio e

bullonate, che bloccano l'armamento. Questo sistema, oltre ad essere idoneo per luci modeste,

permette di ottenere dei vantaggi riguardo alla velocità di percorrenza dei convogli; il grandissimo

problema è che può essere utilizzato soltanto in rettifilo, se il tratto è in curva o si è in una zona di

scambio tale sistema non è applicabile.

I sistemi più moderni ed attualmente usati su linee ordinarie e ad AV sono il sistema Istrice, il Ponte

Bologna ed il Ponte Essen.

iv) Sistema ISTRICE (Infissione-Senza-TRavi-Idea-Cicora-Eboli)

Il sistema di infissione ISTRICE è un prototipo di RFI che è generalmente catalogato come se fosse un

ponte provvisorio ma in realtà è un metodo che consente di sottopassare una linea ferroviaria senza

realizzare un ponte provvisorio ai fianchi delle rotaie. Questa caratteristica è il grande vantaggio

rispetto alle altre tecnologie: si evita la realizzazione, e quindi lo smontaggio, del ponte provvisorio

permettendo un risparmio di tempo.

Il sistema ISTRICE consiste nell'installare sullo scatolare ferroviario un rostro metallico (becco)

formato da 4 lati dotati di elementi taglianti, i quali vanno a tagliare il terreno sotto al rilevato senza

bisogno di realizzare il ponte provvisorio. Il funzionamento di questo sistema è analogo all'utilizzo della

TBM per la realizzazione delle gallerie: si spinge un elemento all'interno del terrapieno che elimina ciò

che ha davanti lasciando inalterato il terreno ai lati. Se la luce del sottopasso è elevata gli elementi

taglianti non sono solo lungo i 4 lati ma ha anche elementi taglianti intermedi; se l'apertura dello

scatolare è elevata gli elementi taglianti intermedi sono indispensabili per evitare che la grande mole di

materiale tagliato produca dei cedimenti intorno al monolite. Affinché il rostro scivoli all'interno del

rilevato da sottopassare sull'estradosso dello scatolare sono inserite delle lamiere metalliche,

lubrificate in modo tale da facilitare lo scorrimento dello scatolare all’interno del rilevato. Lo scatolare,

quindi, grazie a queste barriere metalliche lubrificate scivola all'interno del terreno che viene tagliato

dal rostro; il terreno si accumula all'interno dello scatolare ed è allontanato tramite mezzi meccanici

(pale).

Il sistema ISTRICE, soprattutto per linee AV, ha un difetto: durante il suo passaggio il binario fa

qualche piccolo movimento e non è semplice regolare le deformate, cioè non è semplice prevedere o

standardizzare il passo di deformazione, poiché a seconda del momento di spinta il binario si può

deformare un po’ di più o un po’ di meno. Per questo motivo, soprattutto per le linee AV dove le

prestazioni sono spinte al massimo, il sistema ISTRICE non è utilizzato.

v) Ponte Bologna 93

Il Ponte Bologna ed il Ponte ESSEN sono studiati per le AV e rispetto alle metodologie precedenti sono

vantaggiosi da un punto di vista operativo perché sono molto facili e veloci da mettere in opera (i tempi

di installazione diminuiscono); inoltre permettono una velocità di transito dei convogli superiore.

Il Ponte Bologna è una tecnica che prevede l'utilizzo di un unico elemento metallico che funziona da

ponte. In questo modo non ci sono più degli elementi metallici longitudinali ancorati all'armamento

tramite altri elementi metallici, ma si ha un unico elemento che è appoggiato, sfruttando il concetto di

trave appoggio-appoggio, in prossimità della zona da sottopassare.

Il sistema di sostegno del binario “Ponte Bologna” è disponibile sul mercato in 3 configurazioni in

funzione dell'estensione della luce del sottopasso da coprire:

• Ponte Bologna 17, con luce di calcolo pari a 14.00 m;

• Ponte Bologna 23, con luce di calcolo pari a 20.20 m;

• Ponte Bologna 25, con luce di calcolo pari a 21.40 m.

Per coprire luci superiori si saldano tra loro gli elementi del Ponte Bologna; in termini di velocità di

percorrenza si arriva a velocità medie di 80 km/h quindi, essendo calcolate come media, si ammettono

velocità di transito anche superiori. Passando da una configurazione all'altra l'elemento ponte mantiene

le stesse caratteristiche; cambiano gli elementi che sono posizionati attorno al ponte per aumentarne

la resistenza nel caso di luci elevate. Si analizzeranno le 2 configurazioni estreme, cioè la 17 e la 25.

Per luce di calcolo s'intende la lunghezza della parte centrale sotto la quale il Ponte Bologna non ha

appoggio; la lunghezza totale dell'elemento metallico è quindi maggiore.

Ponte Bologna 17

Nel ponte Bologna 17 la luce di calcolo è di 14.00 m, mentre la lunghezza totale dell'elemento metallico

è di 16.90 m. Il ponte è formato da un’unica trave d'acciaio a cassone, a sezione cava, in modo da ridurre

il peso dell'elemento (pag. 21). Essendo la sezione cava è dotata alle due estremità di passi d'uomo, cioè

di fori dai quali è possibile ispezionare l'interno del ponte (pag. 22).

Il cassone è conformato in modo tale da ospitare le rotaie del binario sulle due estremità del cassone,

grazie a due basamenti laterali simmetrici sui quali si appoggiano le 2 rotaie del binario. Il cassone arriva

in cantiere già predisposto, su entrambi i lati, di organi di attacco elastici e piastre sottorotaie, motivo

per cui è idoneo anche per le linee ad alta velocità. La forma del cassone è simmetrica rispetto al centro,

in modo tale da dare simmetria al binario e nel caso di installazione in curva c'è la possibilità che

l'alloggio della rotaia esterna sia già predisposta anche in termini di sopraelevazione della rotaia

esterna. In pratica la trave a cassone arriva in cantiere già pronta per ospitare la rotaia.

Nel caso di una linea a doppio binario ad ogni binario della linea corrisponde un proprio cassone (uguali

tra loro) collegati uno all'altro tramite griglie metalliche con funzione di marciapiede, mentre sui lati

esterni sono completate da passerelle laterali e da recinzioni (sistemi di protezione obbligatori).

Il grande vantaggio di queste configurazioni è che in cantiere, sia la passerella centrale sia quelle laterali

già dotate di recinzioni, vengono montate molto velocemente perché si incastrano alle ali del cassone

che sono già predisposte di tutti i fori entro i quali si incastrano le passerelle. Le dimensioni del cassone

sono fisse perché al suo arrivo in cantiere è direttamente montato, ciò che varia è la luce di calcolo. 94

Per il posizionamento la trave, che ha un tratto centrale libero in corrispondenza del quale passa lo

scatolare, ha bisogno di appoggiare le due testate: gli elementi di appoggio sono costituiti da basamenti;

quindi prima della messa in opera è necessario realizzare dei basamenti in acciaio, uno per ogni testata,

sopra i quali è appoggiato il Ponte Bologna realizzando un vincolo ad appoggio. Essendo il Ponte Bologna

un unico pezzo monolitico tra il basamento d'acciaio ed il Ponte sono inserite delle strisce di neoprene

per l'assorbimento di rumore e vibrazioni, aumentando il confort di moto (soprattutto per le linee AV).

In corrispondenza del basamento in acciaio, oltre alla striscia di neoprene, si inseriscono delle sagome

di rinforzo laterali all'interno delle quali deve stare il cassone in modo tale che nel momento in cui si

appoggia il cassone sui basamenti si è certi che il cassone assuma la posizione corretta, risparmiando su

tutte le operazioni topografiche di controllo. I raccordi laterali sono realizzati con delle barre d'acciaio,

non incidendo sul costo dell'opera.

E’ importante che i due basamenti in acciaio siano realizzati vicini alla zona del sottopasso, perché prima

di inserire lo scatolare sotto al rilevato si devono rinforzare le pareti dello scavo tramite jet-grouting:

quest’ultimo stabilizza non solo il fronte interno dove passa il monolite, ma anche quello esterno; quindi

i basamenti sono installati vicini alle raggiere dei pali in jet-grouting, in modo tale da contare sul

contributo resistente dei pali a raggiera.

Ponte Bologna 25

Il ponte Bologna 25 è simile al precedente; ha una luce di calcolo più grande pari a 21.40 m, quindi la

struttura deve essere più resistente. In questo caso la lunghezza totale dell'elemento metallico è 24.90

m.

Il cassone sul quale sono appoggiate le rotaie è uguale a quello visto prima (unica trave a cassone dotata

di passi d’uomo alle estremità, sulle cui ali sono già installate piastre sottorotaie, organi di attacco

elastici; compresa la sopraelevazione se si è in curva); in più, per incrementare la resistenza, si inserisce

in corrispondenza delle due testate della trave a cassone e della mezzeria un'altra trave su entrambi i

lati del cassone (in blu). Cioè delle travi laterali a cassoncino che si incastrano in quella a cassone grazie

a dei fori all'interno dei quali è inserito un elemento di collegamento (in rosa).

L'elemento a doppio incastro alle estremità e in mezzeria crea un sistema composto da una trave a

cassone e due travi laterali (è ottenuta una passerella formata da tre travi metalliche affiancate tra

loro). Le due sezioni terminali e la mezzeria sono calcolate rispetto alla luce libera e non sull'estensione

totale del Ponte Bologna perché alle due estremità di quest'ultimo c'è già l'incastro realizzato sui

basamenti, quindi i 3 fori sono sulle due estremità e nella parte centrale della zona in cui passa sotto lo

scatolare.

Anche in questo caso gli appoggi alle estremità del Ponte Bologna si realizzano con dei basamenti in

acciaio corredati di piastre in neoprene, che hanno la funzione di assorbire il rumore e le vibrazioni, e

posizionati vicino ai pali in jet-grouting.

Ricapitolando ciò che cambia passando dalla configurazione minima a quella massima del sistema è

l'inserimento delle due travi laterali che sono ancorate al cassone per dare al Ponte maggiore resistenza,

essendo maggiore la luce di calcolo. Essendo tutti elementi che arrivano in cantiere già preparati, la

95

realizzazione di questi manufatti è molto veloce; anche in questa configurazione le travi a cassone e

quelle laterali sono corredate in modo da inserire l'eventuale passerella centrale e quelle laterali con le

recinzioni. Come si può notare dalla figura, mentre le passerelle laterali sono al piano del ferro, il

marciapiede centrale è sopraelevato rispetto a quest'ultimo per facilitare la discesa dei passeggeri nel

caso in cui il convoglio si dovesse fermare sul Ponte.

vi) Ponte ESSEN

Il ponte ESSEN è la tipologia più moderna e la più performante dal punto di vista dell'esercizio dei

convogli e, soprattutto, dal punto di vista dell'applicabilità sulla linea perché consente delle sistemazioni

diverse a seconda che il tratto sia in rettifilo, in curva o in corrispondenza di uno scambio. Quindi non

vi sono più limitazioni, in quanto si può utilizzare l'apparecchiatura di sostegno in qualunque punto della

linea.

Il ponte ESSEN si basa, in termini di funzionamento, sul concetto di fasci di rotaie: si hanno delle travi

metalliche a doppio T su ogni lato di entrambe le rotaie del binario che sono collegate tra loro in modo

tale da costituire un ponte provvisorio. Le 2 travi ai lati della rotaia (in verde) sono ancorate non più

tramite traversine poste sotto le traverse ma per mezzo di elementi a sella (a forma di C rovesciata, in

giallo); gli elementi a sella, grazie alla loro conformazione, legano tra di loro i due ponti ESSEN e le

rotaie (di conseguenza sono collegate anche le traverse, essendo appese alle rotaie). Le selle sono poste

tra una rotaia e l'altra, analogamente alle travette nel metodo dei fasci di rotaie, e vengono collegate

alle 2 travi a doppio T che costituiscono il ponte provvisorio.

Il punto di forza di questo sistema è la modalità di collegamento per mezzo del quale sono ottenuti, in

termini di tempistiche, i vantaggi migliori. Il collegamento avviene su tre fronti in modo da creare un

sistema con un'idonea rigidità longitudinale (lungo la direzione di percorrenza dei binari: fra le travi

longitudinali e le selle; tra le selle e le rotaie; tra le due strutture delle due rotaie del binario. In tutti

i casi il collegamento è in senso trasversale, in modo tale da irrigidire il senso longitudinale.

Il collegamento tra la sella e le travi metalliche a doppio T avviene tramite bullonatura: i due lati verticali

della sella sono predisposti di asole entro le quali sono inseriti degli spinotti (in rosso) che passano da

una parte all'altra della rotaia, legando tra loro le due travi longitudinali a doppio T che sono alla rotaia,

immorsando sella – travi a doppio T nello stesso sistema essendo entrambe già predisposte delle asole

entro le quali far passare gli spinotti. Lo spinotto viene inserito in senso trasversale e lega l'anima della

trave longitudinale interna, l’anima della trave longitudinale esterna ed il lato della sella; lo stesso

avviene per l'altro binario, in cui è coinvolto l'altro lato della sella. Il collegamento tra la sella e la rotaia

avviene tramite degli organi di attacco tradizionali (in blu) poiché le selle sono già predisposte di piastre

di appoggio delle rotaie e dei relativi spazi per gli organi di attacco. Il collegamento tra la struttura di

sostegno di una rotaia e la struttura di sostegno dell'altra rotaia avviene tramite piastre di acciaio (in

verde nella fig. sopra) che sono bullonate in corrispondenza delle estremità delle due ali centrali delle

travi a doppio T. Quindi tramite piastre, spinotti e ancoraggi si ottiene un collegamento che blocca le

deformazioni longitudinali del sistema; essendo elementi già predisposti i tempi di legatura del sistema

sono molto rapidi perché bisogna solo serrare dei bulloni.

Posa in opera del Ponte ESSEN 96

Il ponte ESSEN è un sistema che necessita, rispetto alle precedenti tipologie, di maggiori lavorazioni

iniziali (molta cura nel posizionamento) perché è necessario montare degli elementi accessori che ne

garantiscano il funzionamento. Tenendo conto che questi elementi accessori si montano

indipendentemente dalle lavorazioni dello scatolare e dal passaggio dei convogli non incidono

sull'efficienza e sull’efficacia della tecnologia, quindi non incidono sull'esercizio della linea (sono

lavorazioni eseguite mentre circolano i treni) né sul cantiere del sottopasso (sono lavorazioni eseguite

durante la realizzazione dello scatolare). Queste lavorazioni mirano ad incrementare la rigidezza e la

resistenza dell'attraversamento, cioè sono messi in opera degli elementi che insieme al ponte ESSEN

realizzano una struttura di sostegno provvisoria. Gli elementi sono sia verticali sia orizzontali che,

opportunamente lavorati, trasformano il ponte ESSEN in un sistema reticolare idoneo anche per le linee

AV. Quindi gli elementi aggiuntivi che si affiancano al Ponte ESSEN vero e proprio servono per creare

una struttura reticolare in grado di assorbire le sollecitazioni sia longitudinali (come accadeva anche

nelle tecnologie precedenti) sia trasversali.

La struttura reticolare sotto al binario si appoggia su dei pali verticali (fondazioni profonde), creando

un sistema completamente indipendente da ciò che lo circonda (quindi dalle lavorazioni dello scatolare

nel complesso). L'inserimento di questi elementi aggiuntivi avviene durante l'esercizio del treno, quindi

si lavora sotto al binario, dopo averlo dotato di una struttura di sostegno provvisoria (ponte ESSEN).

Le fasi operative relative all'impiego del Sistema ESSEN sono le seguenti:

• infissione dei pali in legno;

• montaggio dei ponti Essen;

• scavo, sotto binario in esercizio, fino alla quota d'imposta del manufatto da realizzare;

• montaggio delle travi di manovra;

• montaggio delle travi di controvento;

• spinta del monolite;

• smontaggio del sistema Essen.

Nota la zona in cui viene inserito lo scatolare la prima fase operativa è di porre in opera gli elementi

aggiuntivi verticali, che consistono in pali in legno infissi per fasi successive nell'intorno della zona dove

passerà lo scatolare in modo tale da funzionare da appoggio per la struttura reticolare orizzontale.

L'infissione non è calibrata, poiché il palo è infisso finché il battipalo non si accorge che il terreno si

oppone con una forte resistenza (il palo ha raggiunto una zona stabile dell'ammasso). Non è un dato

rilevante quale profondità ha raggiunto il palo o quanta energia sia necessaria per infiggerlo perché i

pali servono semplicemente come sostegno per la struttura reticolare orizzontale, la quale fornisce

delle sollecitazioni di gran lunga trascurabili rispetto al peso del palo. La cosa più importante durante

l'infissione dei pali è la scelta dell'ubicazione perché, essendo una struttura reticolare non continua, è

facile posizionare il palo in punti non adeguati (dove non ci sono gli elementi metallici). Per questo motivo

l'infissione dei pali avviene per fasi successive, cioè l’infissione non avviene tutta nella prima fase ma

viene fatta man mano che si costruisce la struttura reticolare orizzontale. 97

Dopo l'infissione dei pali in legno viene montato il ponte ESSEN, cioè il montaggio degli elementi

longitudinali posti su entrambi i lati delle rotaie del binario, il montaggio delle selle ed il relativo

serraggio di tutti gli organi di collegamento.

A questo punto, siccome il binario è sostenuto in modo provvisoriamente dal Ponte ESSEN, ci si può

permettere di togliere da sotto il binario tutto il ballast e la quota di sovrastruttura idonea da liberare

lo spazio dove verrà posizionata la struttura reticolare orizzontale. Il fatto di togliere l’appoggio al

binario non è un problema perché questo è già fissato e sostenuto dal Ponte, quindi non ha più bisogno

del contributo resistente che gli viene da ciò che sta sotto in termini di sovrastruttura.

Si costruisce la struttura reticolare orizzontale che è composta da una maglia di elementi metallici

disposti lungo due direzioni tra loro ortogonali: le travi di controvento, nella direzione parallela al

binario; e le travi di manovra, nella direzione perpendicolare al binario. L'inclinazione tra gli elementi

lungo le due direzioni deve avvenire seguendo lo sviluppo dello scatolare, non è detto che gli elementi

siano tra loro ortogonali:

◦ se lo scatolare interseca la linea ferroviaria perpendicolarmente, le travi di controvento e quelle di

manovra sono perpendicolari tra loro;

◦ se lo scatolare interseca la linea ferroviaria in direzione obliqua, le travi di manovra seguono la

direzione dello scatolare e le travi di controvento rimangono parallele al binario.

Questa distinzione perché alcuni elementi, man mano che lo scatolare è infisso sotto la linea ferroviaria,

hanno bisogno di scivolare sulla soletta superiore di quest'ultimo.

Una volta che la struttura reticolare orizzontale è stata costruita e serrata il monolite può essere

spinto sotto la linea ferroviaria: quindi, affinché il Ponte ESSEN funzioni, è indispensabile che sia il

Ponte sia la struttura reticolare metallica accessoria siano montate e perfettamente legate tra loro.

A questo punto può iniziare l'infissione e, nel momento in cui inizia, non incontra particolare attrito

perché per montare la struttura reticolare è stata tolta una sostanziale quota di terreno sopra lo

scatolare; quindi il fronte di terreno che il monolite deve attraversare non è particolarmente profondo:

grande vantaggio in termini di tempo perché l'infissione diventa veloce. Una volta che lo scatolare è

stato spinto fino alla posizione di progetto le lavorazioni sono ripetute al contrario: si smonta la

struttura reticolare, togliendo travi di manovra e di controvento; si ripristina lo strato di materiale

precedentemente tolto sotto al binario; si toglie il Ponte ESSEN; si fa passare il treno di manutenzione

che dà al binario la sua configurazione di progetto e controlla, tramite gli apparati di diagnostica, che

sia effettivamente nella posizione corretta. Eseguite tutte queste operazioni la circolazione riparte

normalmente senza particolari limitazioni.

Elementi aggiuntivi

Gli elementi aggiuntivi sono verticali – quindi pali – ed orizzontali – quindi travi metalliche –

opportunamente legate tra loro, in modo tale da creare una platea di fondazione metallica realizzata

esclusivamente nella zona interessata dallo scavo. 98

Gli elementi che corrono trasversalmente al binario, seguendo la direzione di infissione dello scatolare,

sono le travi di manovra (generalmente profilati HEB 400), di lunghezza variabile in funzione

dell'estensione del tratto interessato. Usando travi HE è possibile saldarle una di seguito all'altra,

quindi non si hanno vincoli sulla lunghezza. I ponti ESSEN, nella zona interessata dallo scavo, appoggiano

sulle travi di manovra mentre agli estremi (della zona interessata dallo scavo) appoggiano sul rilevato

ferroviario con una configurazione appoggio-appoggio.

Le travi di controvento sono realizzate con lo stesso profilo ma con una sezione molto più grande, in

genere HEB 1000, e sono collocate esternamente in modo tale da funzionare da appoggio per le travi di

manovra. Nella seguente figura sono rappresentate i Ponti ESSEN (i 2 fasci centrali in rosso), le travi

di manovra (in rosso, trasversalmente) e quelle di controvento (in giallo). Si nota che la trave di

controvento superiore ha una sezione maggiore rispetto a quella inferiore, perché la dimensione delle

travi di controvento è valutata in funzione delle condizioni al contorno. In questo caso, nella parte

inferiore, il Ponte ESSEN ha a disposizione un largo spessore di appoggio sul rilevato mentre nella parte

superiore no, essendo la zona di inizio infissione dello scatolare. Per questo motivo in testa è stato

utilizzato un profilato più grande. In questo caso si può notare, inoltre, che le travi di manovra sono

molto più lunghe dello spazio compreso tra le due travi di controvento (cioè la trave di controvento

superiore non è all'estremità delle travi di manovra): questo perché è uno dei pochi casi in cui la

direzione dello scatolare (verticale, tratteggiata nel disegno) non coincide con quella delle travi di

manovra che sono poste ortogonalmente ai Ponti ESSEN. Questo perché le condizioni al contorno non

hanno permesso di disporre le travi di manovra parallelamente alla direzione dello scatolare, quindi RFI

ha preso dei provvedimenti per evitare che durante l'infissione dello scatolare le travi di manovra non

mantengano la propria posizione di progetto; perché se lo scatolare viene spinto in una direzione che

non coincide con quella delle travi di manovra le sollecita trasversalmente, col rischio che queste perdano

la posizione di progetto. Per questo motivo l’accorgimento è stato inserire nella zona di inizio infissione

delle travi slitta, cioè rulli in acciaio sistemati tra la soletta superiore dello scatolare e le travi di

manovra, in modo tale da facilitare lo scorrimento dello scatolare sotto alle travi di manovra senza che

nascano fenomeni di attrito. In questo modo le travi di manovra non sono sollecitate trasversalmente

dall'infissione dello scatolare e quindi è ridotto al minimo il rischio che perdano la posizione di progetto.

Il caso delle travi slitta è l'unico nel quale si montano travi di manovra più lunghe della luce delle travi

di controvento.

Pali

L'infissione dei pali inizia prima dell'infissione dello scatolare e servono per dare un appoggio alla

struttura reticolare formata dalle travi di manovra e quelle di controvento; sono realizzati in legno con

un diametro fornito dal produttore di 30 cm (Φ 300) poiché, in base all'esperienza, è stato osservato

che tale grandezza consente al palo di essere battuto facilmente all'interno della maggior parte dei

sottofondi; inoltre, da un punto di vista strutturale, questo diametro è idoneo perché l’unica funzione

dei pali in legno è quella di appoggio della struttura reticolare in acciaio, quindi assolve alla funzione

voluta senza problemi di infissione. I pali hanno una lunghezza di 5 m e sono infissi fino a rifiuto, cioè

fino a quando la testa del palo raggiunge il piano campagna; nel caso in cui questo non è possibile (caso

di terreno stratificato, tale per cui può esserci un grande sasso), lo si accoppia ad un palo vicino che

invece scende fino alla profondità voluta. 99

A volte può capitare che, per particolari condizioni al contorno o per

particolari tipi di sottofondo, l'infissione dei pali in legno è molto

problematica: in questo caso si sostituiscono i pali in legno con travi reticolari

metalliche sulle quali sono appoggiate le estremità delle travi di manovra.

Tenendo presente che l'appoggio avviene solo sugli estremi delle travi di manovra è assolutamente

necessario vincolarlo adeguatamente; perché mentre utilizzando i pali lo schema delle travi di manovra

è una trave su 2 appoggi dove in ogni appoggio corrisponde un palo, utilizzando la struttura reticolare lo

schema ha meno appoggi quindi se i vincoli sono solo agli estremi il grado di vincolo deve essere più

elevato.

I pali in legno sono disposti a scacchiera lungo lo sviluppo delle travi di manovra, in modo tale da

sostenerne gli estremi; inoltre, essendo le travi di manovra lunghe, i pali sono infissi anche sotto al

tratto centrale delle travi di manovra ad un interasse costante per creare uno schema ad appoggi

multipli. Queste lavorazioni sono fatte prima dell’infissione lavorando sulla sovrastruttura ferroviaria

“normale” per infilare i pali nella posizione voluta; su questi pali si sistemano le travi di manovra. Durante

l'inserimento dello scatolare alcuni di questi pali ostacolano l’infissione perché ubicati nella corsa

d'infissione: quindi man mano che lo scatolare avanza i pali incontrati lungo la corsa di infissione vengono

tolti. Se lo scatolare è dotato di rostro è quest'ultimo a rimuovere terreno e palo; altrimenti il palo è

tolto dall'interno dello scatolare dagli operatori. Il fatto di togliere i pali man mano che lo scatolare

viene infisso non crea problemi di stabilità e di resistenza al sistema provvisorio perché la funzione di

sostegno dei pali che vengono rimossi dall'avanzamento viene sostituita dall'appoggio sulla soletta

superiore dello scatolare. Quindi la parte che rimane libera da pali è la parte delle travi di manovra che

ha sotto l'appoggio dello scatolare, interponendo anche in questo caso le travi slitta.

Le travi slitta, quindi, servono in due casi distinti:

◦ in testa alla zona di infissione dello scatolare, per minimizzare l'attrito scatolare – travi di manovra

quando la direzione di infissione non coincide con quella delle travi di manovra;

◦ indipendentemente dalla direzione di infissione – travi di manovra, le travi slitta servono per fornire

l'appoggio alle travi di manovra durante l'infissione quando viene a mancare l’appoggio dei pali.

Man mano che il monolite avanza tutti pali vengono rimossi, in quanto nel momento in cui lo scatolare

raggiunge l'altro lato del rilevato ha incontrato tutti i pali in legno che erano stati battuti e quindi, al

termine dei lavori, questi non rimangono in sito. In questo modo si è messo in opera il sistema.

Vantaggi del sistema ESSEN

• È l'unico sistema che consente di sostenere provvisoriamente i binari permettendo la circolazione dei

treni a velocità superiori agli 80 km/h (vantaggio per le linee veloci e soprattutto per le AV). Quindi,

rispetto alle altre tecnologie, questo sistema consente le minori restrizioni all'esercizio della linea,

anche quando questa è ad alta velocità.

• Il sistema è a struttura modulare, cioè il ponte provvisorio che si realizza per la coppia di rotaie che

compongono il binario è una struttura completamente indipendente: questo fa sì che non ci siano

problemi ad accoppiare in parallelo tanti Ponti successivi (nessun limite al numero di binari della linea da

sostenere). Quindi la tecnologia ESSEN offre le stesse prestazioni sia che si sostenga una linea a

100

semplice binario, sia che si sostenga una linea a doppio binario, sia che si sostenga un fascio di linee.

Questo è un vantaggio estremamente utile nei lavori in stazione, dove la larghezza d'ingombro della

fascia ferroviaria è molto elevata (numero di binari elevato).

• Rispetto alle altre tecnologie ha il vantaggio relativo all’ingombro, cioè allo spazio occupato da sistema

sotto al piano del ferro: in circa 35 cm sotto al piano del ferro è compreso tutto il sistema del Ponte

provvisorio. Questo è un grande vantaggio perché consente di infiggere lo scatolare anche a distanze

molto piccole dal piano del ferro (facendo riferimento al caso precedente, l'estradosso della soletta

superiore dello scatolare passava a 50 cm sotto al piano del ferro) e quindi minore è lo spessore della

coltre da oltrepassare più veloce è l'infissione (vantaggio lavorativo); inoltre non è necessario realizzare

lo scatolare a grandi profondità (vantaggio economico).

• Questa tecnologia è talmente diffusa da non avere più limitazioni in termini di punto di applicazione;

il sistema ESSEN esiste per tratti in rettifilo, per tratti in curva, per tratti in scambio, per tratti a

scartamento ridotto: teoricamente è possibile creare un ponte provvisorio per tutta l'estensione della

linea.

Tutte queste caratteristiche fanno sì che la tecnologia sia molto soddisfacente anche in termini di

velocità della linea, perché grazie alla standardizzazione degli elementi il montaggio del Ponte in sito è

molto veloce. Inoltre la velocità del montaggio del Ponte provvisorio è pari a quella con cui è possibile

riaprire la linea al traffico: una volta che lo scatolare è stato infisso e il binario risistemato questa

tecnologia permette che la circolazione riprenda a velocità normale e non ridotta (grandissimo vantaggio

per le linee AV perché si ha variazione della frequenza dei treni).

In generale le luci tradizionali sono dell'ordine di due corsie stradali (20 m di scavo); per l'esecuzione

del sistema (struttura reticolare, ponte provvisorio e pali) e scatolare, il produttore stabilisce un tempo

di realizzazione pari a 4 h. Quindi se lo scatolare è già pronto per l'infissione (è stato spinto fino

all'imbocco del rilevato) nell'arco di una giornata si realizza tutta la lavorazione: si sostiene la linea; si

infigge lo scatolare; si risistema la linea. Il tutto facendo circolare i convogli: l'interruzione della linea

non avviene neanche durante l'infissione dello scatolare perché le travi di controvento appoggiano fuori

dall'area di spinta e le travi di manovra scivolano lungo le travi slitta; l'unica interruzione è fatta quando

gli operatori serrano i bulloni, ma generalmente è fatto tra il passaggio di un treno e quello successivo.

101

COSTRUZIONI AEROPORTUALI

AEROPORTI - Introduzione

(Nota: nel corso si tratta la parte di airside, trascurando la zona di landside (il terminal) che è trattata

in teoria e tecnica della circolazione).

L’aeroporto è l'insieme delle strutture, degli impianti e dei servizi necessari all'aeronautica per

esercitare la sua attività a fini sia militari, sia commerciali (trasporto passeggeri e merci).

Nel momento in cui un progettista aeroportuale si occupa o del progetto di un aeroporto nuovo o

dell’adeguamento di un aeroporto esistente è sempre buona norma distinguere il progetto del lato terra

dal progetto del lato aria, andandoli ad integrare tra loro in una fase successiva. Non tanto perché sono

due strutture indipendenti tra loro, quanto perché i vincoli di progettazione sono molto diversi. Conviene

procedere su due binari paralleli e dopo un predimensionamento iniziale si analizza la reciproca

compatibilità.

Il primo dato iniziale che il progettista deve avere, sia che si tratti di adeguamento sia che si tratti di

nuova progettazione, è sapere il tipo di aeroporto. Classificare un aeroporto in termini di tipologia

richiede la conoscenza di diversi fattori che condizionano sia la normativa di riferimento che il

progettista deve usare, sia i vincoli con le condizioni al contorno.

I requisiti che permettono di valutare il tipo di aeroporto sono: l’ente proprietario, l’utenza da servire,

i velivoli cui è destinato, il regolamento aereo che vige nella zona dove è ubicato l’aeroporto. Questi 4

elementi consentono al progettista non soltanto di dimensionare gli elementi veri e propri dell’aeroporto,

ma anche organizzarlo rispetto a quello che è l’ambiente circostante (un fattore cruciale è l’inserimento

dell’aeroporto nell’ambiente, essendo un’infrastruttura molto impattante – rumore, vibrazioni, traffico,

inquinamento). L’esigenza è mediare la condizione di avere un aeroporto il più possibile isolato dalle altre

attività per dare meno noia, e dall’altro lato l’esigenza di avere un aeroporto il più possibile vicino al

resto del contesto e collegata agli altri sistemi di trasporto.

i) Riguardo all’ente proprietario non tutti gli aeroporto sono gestiti dallo Stato ma ne esistono anche di

privati, gestiti da gruppi di privati a scopo generalmente turistico, di addestramento e collaudo.

La normativa internazionale che regola il settore aeroportuale la si applica allo stesso modo sia se

l’aeroporto è statale sia che sia privato. Il numero di vincoli da verificare per aeroporti statali e privati

è lo stesso, ciò che cambia è l’entità del vincolo: gli aeroporti statali devono soddisfare delle condizioni

più gravose rispetto a quelli privati. La differenza in termini di gravosità del vincolo deriva dal fatto

che gli aeroporti privati sono di piccole dimensioni, quindi i valori limite a cui tendere sono generalmente

inferiori.

ii) In funzione del tipo di utenti che l’aeroporto andrà a servire si hanno 3 grandi macro gruppi: aeroporti

militari, aeroporti civili, aeroporti misti. Dato che gli aeroporti misti devono soddisfare sia i vincoli degli

aeroporti militari che quelli degli aeroporti civili sono molto pochi, perché è difficile trovare il luogo

adatto dove realizzarli. Sia all’interno del macro gruppo degli aeroporti militari che all’interno di quelli

civili le tipologie di aeroporti coinvolti possono essere molto diversi tra loro. Il traffico civile non può

usare gli aeroporti militari, se non in caso di emergenza, e viceversa. 1

Gli aeroporti militari sono progettati e dimensionati in modo tale da essere idonei sia in tempo di guerra

che in tempo di pace, questa caratteristica vincola soprattutto il numero di aerei coinvolti perché le

condizioni ordinarie richiedono un parco veicoli molto più ristretto rispetto alle condizioni straordinarie

di guerra. Le strutture che rientrano all’interno del macro gruppo aeroporti militari possono essere

molto diverse tra loro, ciò che le differenzia è l’importanza (più sono importanti e più sono grandi) e si

suddividono in:

• armati: sedi permanenti di reparti o scuole di volo, sono dotati di mezzi aerei, di impianti e di personale;

• attrezzati: dotati di tutti i servizi necessari per l'attività di volo (assistenza, telecomunicazioni,

sanità, antincendio) ma, a differenza degli aeroporti armati, non sono sedi permanenti di reparti o di

scuole;

• custoditi: aeroporti di possibile utilizzazione nel futuro, già dotati di installazioni e di servizi

aeroportuali. Richiedono pertanto una sorveglianza continua, vengono resi funzionanti nei periodi di

guerra per consentire agli aerei militari un’alternativa in più per il decollo/atterraggio;

• zone demaniali aeronautiche: sono quelle particolari zone di terreno adatte per l'eventuale

trasformazione in campi di volo.

La maggior parte degli aeroporti militari italiani sono aeroporti militari armati, cioè dotati di due

requisiti fondamentali: sempre funzionanti (H24) e composti sia da un lato aria (infrastrutture di volo)

sia da un lato terra (infrastrutture di terra, terminal). E’ l’unica tipologia di aeroporto militare sul quale,

in condizioni straordinarie di emergenza, può atterrare/decollare un aereo civile. Tutte le altre tipologie

di aeroporti militari non godono di questo requisito perché non hanno il personale e le strutture

necessarie ad assolvere a queste situazioni di emergenza. Infatti passando alle altre tipologie di

aeroporto militare viene meno o il requisito di efficienza permanente, o il requisito di presenza di

infrastrutture di terra e di volo. Anche perché le piste militari sono meno lunghe rispetto alle esigenze

degli aerei civili. Gli aeroporti armati e attrezzati sono le due categorie più diffuse; le ultime due invece

sono classificati come aeroporti ma in realtà non lo sono (gli aeroporti custoditi sono attrezzati ma non

usati; le zone demaniali aeronautiche sono lasciate libere per eventualmente essere trasformate in

aeroporti).

Gli aeroporti civili sono quelli utilizzati per il traffico aereo civile. Oltre ad essere dotati di tutti i

mezzi prescritti per il volo, a seconda della loro importanza (classe dell'aeroporto civile), devono essere

dotati anche dei servizi necessari al traffico aereo civile. L’importanza è valutata in funzione della

lunghezza media delle rotte coperte dagli aerei che utilizzano l’aeroporto, perché più la rotta è lunga e

più l’aeroporto è grande in termini di lunghezza delle piste, piazzali, terminal, ecc. Infatti il compito più

comune di un progettista aeroportuale è adeguare un aeroporto esistente affinché possa essere usato

da aerei che coprono rotte più lunghe. In questo caso aumentano le infrastrutture, i servizi e quindi la

criticità nell’andare ad inserire l’aeroporto nell’ambiente circostante, perché cambiano i volumi di

traffico e le esigenze di arrivo/partenza dall’aeroporto. Possono quindi essere distinti in quattro

fondamentali categorie:

• aeroporti locali: sono adibiti a scalo di linee aeree regionali o di voli di tipo turistico, o sportivo o per

lavoro, con apparecchi privati o di noleggio; 2

• aeroporti nazionali: servono le linee aeree limitatamente al traffico nazionale;

• aeroporti internazionali: che servono le linee che collegano tra loro gli stati di uno stesso continente;

• aeroporti intercontinentali: assegnati a quegli aeromobili che compiono voli transoceanici o

transcontinentali.

iii) Per progettare o adeguare un aeroporto serve inoltre sapere quali tipi di velivoli lo useranno. In

funzione dell’aeromobile tipo che userà l’aeroporto il suo dimensionamento dovrà essere molto

differente e la classifica prevede:

• aeroporti: aerodromi basati su terra e destinati ad aeroplani o elicotteri (limitatamente alla zona del

piazzale elicotteri dell’aeroporto, presente in tutti gli aeroporti civili nazionali, internazionali e

intercontinentali; ha un’ubicazione tutta sua completamente distinta dal resto dell’aeroporto);

• idroscali: aerodromi ubicati sul mare o altri specchi d’acqua, utilizzabili da idrovolanti o aeromobili

anfibi;

• eliporti: sono quelle aree situate in un aerodromo o anche su edifici, destinate all’involo e all’approdo

di elicotteri;

• aeroscali: sono quelle aree destinate alle manovre di atterraggio e decollo dei dirigibili;

• aviosuperfici: sono quelle aree di terreno non classificate come aeroporti o eliporti, oppure specchi

d’acqua non classificati come idroscali, idonei a consentire le operazioni di determinati tipi di aeromobili

condotti da piloti in possesso di specifiche abilitazioni.

Nel corso vedremo solo gli aeroporti (per gli eliporti vedi slide anno precedente).

iv) L’ultimo elemento che serve al progettista per calcolare l’airside di un aeroporto è il regolamento

per la navigazione aerea vigente nella zona oggetto di studio, perché in base a questo regolamento si

può parlare di:

• aeroporto: ogni località sia terrestre che acquea, destinata, anche in via temporanea, alla partenza,

all’approdo ed allo stazionamento degli aeromobili;

• campo di volo: località istituita dallo Stato destinata al volo degli alianti, per la quale valgono, in quanto

applicabili, le norme previste per gli aeroporti privati;

• campo di fortuna: località indicata dal Ministero competente, utilizzata dagli aeromobili soltanto in

occasione di una forzata discesa (sui campi di fortuna a tal fine designati dallo stesso Ministero possono

operare gli aeromobili da turismo).

Il regolamento per la navigazione aerea è l’insieme di regole alle quali devono obbedire tutti gli

aeromobili (sia i piloti, sia le compagnie aeree, sia la torre di controllo di un’infrastruttura di volo) che

utilizzano una determinata infrastruttura di volo, con lo scopo di garantire la sicurezza del volo del

velivolo stesso e degli altri velivoli. Passando dall’aeroporto, al campo di volo, al campo di fortuna, il

regolamento per la navigazione aerea è sempre meno restrittivo perché le regole di comportamento e

di circolazione necessarie in un aeroporto, dove si muovono gli aeromobili, è più restrittivo rispetto a

quello di un campo di fortuna dove i regimi di traffico sono molto diversi. Nella pratica, nonostante

ognuna di queste categorie sia soggetta ad un determinato regolamento per la navigazione aerea, i campi

3

di volo e i campi di fortuna sono trattati come aeroporti di ultima categoria. (Nel senso che ad ogni

aeroporto è correlato un codice che indica la sua importanza e quali caratteristiche deve avere).

Conoscere il regolamento per la navigazione aerea dell’aeroporto oggetto di studio, inoltre, serve al

progettista per dimensionare tutte le aree pavimentate dell’area airside (piste di volo, di rullaggio,

piazzali, vie di uscita rapida, ...).

A questo punto il progettista ha a disposizione tutti gli elementi per adeguare l’aeroporto esistente o

progettare il nuovo ed accogliere tutta la normativa a cui deve fare riferimento nel dimensionamento

delle aree lato aria.

Sia il progetto di un’infrastruttura nuova che l’adeguamento di un’infrastruttura esistente vengono

sempre svolte andando a rispettare dei requisiti normativi che in ambito aeroportuale sono quelli forniti

dall’ICAO (International Civil Aviation Organization), ente governativo americano che si occupa di

redigere la normativa dell’aviazione civile e militare internazionale. In Italia la normativa dell’ICAO è

recepita dall’ENAC che prende come dato di input tutto ciò che richiede ICAO e nel caso sia applicabile

in pieno anche in Italia recepisce e fa proprie le indicazioni ICAO; se invece non possono essere applicate

in modo completo aggiunge ciò che serve per far sì che le norme siano applicabili anche in Italia.

Sia per dimensionare un elemento dell’aeroporto sia per regolare la gestione e l’utilizzo di qualche

elemento dell’aeroporto, le indicazioni fornite dalla normativa ICAO si possono consultare solo se si

conosce il codice di riferimento dell’aeroporto (altrimenti le tabelle non si possono leggere): ICAO ha

classificato gli aeroporti secondo la finalità di impiego mediante un Codice di riferimento dell’Aeroporto,

che è un parametro importantissimo sia per il progetto di un nuovo aeroporto (il codice ICAO serve per

dimensionare gli elementi, quindi la lunghezza della pista di volo, dimensioni taxiway, ...) che per

l’adeguamento di un aeroporto esistente (per fare l’ampliamento delle infrastrutture di volo per poter

essere usate da aeromobili più prestazionali).

Quando si consultano le normative ICAO ed ENAC, sia per il progetto che per l’adeguamento di un

aeroporto, si schematizza il traffico dell’aeroporto in termini di “aereo critico”. Critico perché è l’aereo

che richiede le maggiori prestazioni all’aeroporto (infrastruttura più performante, pavimentazione più

portante), ed è un aereo compreso all’interno dello spettro di traffico dell’aeroporto: non è un aereo

equivalente, ma è un aereo reale. Ogni aeroporto ha il suo spettro di traffico, cioè un insieme di tipologie

di aeromobili che usano l’aeroporto, e il progettista deve scegliere l’aereo critico all’interno di questo

spettro. Nel caso di progetto nuovo, l’aereo critico è determinato sulla base degli studi di traffico che

ipotizza il traffico futuro dell’aeroporto. Nel caso di adeguamento di aeroporto esistente, si conosce

l’aereo critico attuale dell’aeroporto e si deve conoscere l’aereo critico del futuro (dell’aeroporto

adeguato), perché l’entità dell’adeguamento è il gap di prestazioni tra l’aereo critico attuale e l’aereo

critico adeguato.

L’aereo critico è definito per ogni compagnia aerea, quindi il progettista aeroportuale che deve scegliere

l’aereo critico nello spettro di traffico non considera tutti i tipi di aerei dello spettro, ma compara tra

loro solo quelli critici delle varie compagnie e sceglie il peggiore. A seconda dell’elemento che si progetta

l’aereo critico è analizzato sulla base dell’opportuna caratteristica: quando si dimensiona una struttura

di volo in funzione dell’aereo critico, le caratteristiche dell’aereo che si vanno a considerare sono il suo

peso a massimo carico e la sua frequenza. I dati dell’aereo critico sono quindi tutti noti, forniti dalla

4

scheda del costruttore. Ad ogni aereo è associato un fascicolo operativo nel quale sono contenute tutte

le caratteristiche dell’aereo (geometria, dimensioni, potenza, sistemazione del carico, regolamento per

la navigazione aerea, ...).

Il secondo step, sia per il progetto che per l’adeguamento, definiti i primi 4 requisiti, è definire l’aereo

critico. Come detto, nel caso di progetto si ricava dallo studio di traffico; nel caso di adeguamento si

ha quello attuale e si deve individuare quello futuro. In tutti i casi si devono confrontare tutti gli aerei

critici delle compagnie aeree che usano l’aeroporto e vedere qual è il peggiore. Non è detto che una

compagnia aerea abbia un solo aereo critico, la sua definizione può essere distinta a seconda del traffico

servito (aereo critico per traffico merci e aereo critico per traffico passeggeri).

Noto l’aereo critico si può calcolare il codice di riferimento dell’aeroporto, che prende in considerazione

non lo spettro di traffico ma proprio l’aereo critico (se l’infrastruttura è dimensionata per servire

l’aereo critico servirà anche tutto il resto dello spettro di traffico). In generale, anche a scapito

dell’aspetto economico, è buona norma tenere molto in considerazione questo criterio: se si definisce

un aereo molto gravoso che usa poco l’aeroporto viene la tentazione di dimensionare l’aeroporto

tendendo all’aereo critico, progettando la pista di volo sulla quale l’aereo critico può decollare partendo

subito all’inizio della testata per risparmiare un po’. Ma nel tempo questa mossa non paga perché il trend

di sviluppo di un aeroporto è tendenzialmente verso l’alto e nel giro di qualche anno l’aereo critico può

diventare ordinario. Il risparmio economico iniziale, quindi, andrà poi a pesare sul progetto di

adeguamento (perché se un aeroporto non funziona non si risolve il problema facendolo usare da velivoli

più piccoli. Un aeroporto che non funziona si chiude). Pertanto è bene dimensionare comunque per l’aereo

critico, anche se questo vola poco sull’aeroporto.

Il codice di riferimento dell’aeroporto, Aerodrome Reference Code – ARC, è composto da due parti:

• parte numerica (Code Number): da 1 a 4; individua la lunghezza della pista di riferimento o lunghezza

di campo caratteristica, cioè la minima lunghezza necessaria al decollo dell’aereo critico che deve essere

in condizioni di peso massimo, in condizioni di Atmosfera Standard (t = 15°), in aria calma e con una

pendenza di pista nulla. La lunghezza di campo caratteristica è un valore ideale, calcolato per le

condizioni di volo ideali appena descritte. Quando si calcola la lunghezza della pista di volo questo valore

è poi da amplificare per portarla alle condizioni operative dell’aeroporto;

• parte letterale (Code Letter): da A ad F; è individuata in funzione delle due caratteristiche

dimensionali dell’aereo critico, cioè l’apertura alare e la larghezza massima del carrello principale (cioè

quello motore, leggendo dalla scheda tecnica la larghezza tra i due pneumatici più esterni del carrello)

dell’aereo critico. Tra i due dati si sceglie quello che richiede caratteristiche superiori di pista,

entrambi i dati sono forniti dalla scheda tecnica del velivolo.

In termini di informazioni che ci viene fornito dal numero di codice e dalla lettera di codice: il numero

di codice è relativo alla lunghezza minima della pista per il decollo dell’aereo critico a pieno carico,

permette di dimensionare tutta la manovra di decollo; la parte letterale è legata a tutte le operazioni

che l’aereo fa a terra perché l’apertura alare dell’aereo critico serve per far sì che quando esegue delle

manovre a terra non vada a scontrarsi con gli altri aerei. 5

Mentre la scelta del numero di codice non è molto difficoltosa, per la scelta della lettera di codice,

invece, può capitare che analizzando le due caratteristiche dimensionali vengano fuori due lettere

diverse in quanto l’aereo critico: in questi casi si sceglie la condizione peggiore. (es: lettera A

dall’apertura alare, lettera C dal carrello, l’aereo critico è un C).

All’interno della tabella esiste una corrispondenza per colonne, ma anche per righe: il numero id codice

1 può essere solo una lettera A, il numero di codice 2 può essere solo una lettera B, il numero di codice

3 può essere solo una lettera C, solo il numero di codice 4 può assumere 3 diverse lettere di codice

perché il 90% degli aeroporti del mondo cadono in classe 4 e c’è necessità di differenziare in termini di

importanza l’aeroporto. Sia le lettere che i numeri di codice sono specificati da un range di valori, per

usare queste tabelle si tolgono quindi i decimali (soprattutto del dato dell’apertura alare e della

larghezza del carrello). Sulle schede tecniche fornite dai produttori, soprattutto per gli aerei più

diffusi, si trova già il codice ICAO dell’aereo critico. Il codice ICAO dell’aeroporto coincide quindi con

il codice ICAO dell’aereo critico.

Noto il codice ICAO di riferimento si può iniziare a disegnare l’aeroporto. Il progetto di un aeroporto

nuovo avviene per fasi successive, il gruppo di progettazione della parte airside non coincide col gruppo

di progettazione della parte landside perché entrambi vanno portati avanti parallelamente e poi

integrati insieme, anche perché la pista di volo (che è il primo elemento da disegnare per il lato aria)

non può e non deve risentire del posizionamento della posizione del terminal aeroportuale perché gli

aerei la riescono ad utilizzare solo se è orientata in una direzione favorevole ai venti. In generale il

team del landside non inizia a lavorare finché il team dell’airside non ha l’esecutivo della pista di volo,

perché questo è l’aspetto più importante. Nota la posizione della posta di volo si distribuiscono intorno

a questa le altre infrastrutture di volo che servono agli aerei per usare la pista, e sono queste

infrastrutture di volo che devono affacciarsi alla parte terminal landside (in questa fase avviene

l’integrazione tra le due parti).

Il posizionamento della pista di volo risente molto delle condizioni al contorno, cioè del luogo dove è

ubicato l’aeroporto. Nel caso di un nuovo progetto l’input presente nel bando di progettazione è del tipo

“l’aeroporto deve essere ubicato nel quadrante sud-est della città”, cioè è molto poco definito, è un

mero inquadramento territoriale di una vasta zona nella quale deve essere inserito l’aeroporto. Quindi

il primo step è capire effettivamente il punto giusto di ubicazione; i fattori che si considerano sono

tanti ma in primo luogo si considerano in modo approfondito i venti, che condizionano l’uso della pista.

La componente che disturba è la componente trasversale del vento, cioè quella che agisce

perpendicolarmente all’asse della pista e tende a far uscire di pista l’aeromobile. In generale la manovra

più significativa è il decollo rispetto all’atterraggio, ma in termini di influenza del vento le due manovre

sono infastidite allo stesso modo.

Altro fattore da considerare prima della definizione dell’ubicazione dell’aeroporto sono le condizioni

atmosferiche intese come nebbia e neve, in quanto entrambe condizionano pesantemente l’operatività

dell’aeroporto. Una pista può essere anche nella direzione giusta rispetto ai venti ma se è coperta da

banchi di nebbia gli aerei atterrano/decollano con più difficoltà e maggiore è l’esposizione alla neve più

sono i tempi e i costi delle operazioni di sgombero. L’aeroporto ideale è nel deserto con pista orientata

in modo da avere componente trasversale dei venti nulla. I fattori meteo in termini di importanza sono

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il vento, la neve e la nebbia perché dal punto di vista operativo ha minor ricaduta dover rallentare gli

aerei per nebbia piuttosto che dover sgombrare la pista dalla neve.

A parità di vasta area di ubicazione dell’aeroporto, altri fattori che condizionano la scelta del sito è il

tipo di terreno che lo costituiscono. Si può consolidare anche il limo argilloso, ma in linea di massima

avere un sottofondo portante è meglio. E’ buona norma evitare anche zone con dei contorni problematici,

tipo una valle pianeggiante ma circondata da montagne, perché gli aerei per atterrare necessitano di

superfici libere da ostacoli pertanto gli ostacoli laterali limitano i movimenti degli aerei ma anche i tipi

di aerei che useranno l’aeroporto. Inoltre la zona deve essere facilmente collegabile al resto e allo

stesso tempo il più distante possibile dalle attività già distribuite sul territorio perché l’aeroporto è

un’infrastruttura molto impattante, soprattutto dal punto di vista dell’inquinamento acustico ed

atmosferico.

Nel momento in cui si sceglie l’area si deve tener conto che la vita utile di un aeroporto dal punto di

vista delle operazioni di volo non ha un limite, cioè realizzando un aeroporto si è certi che in un periodo

temporale neanche tanto lungo l’aeroporto dovrà ampliarsi perché per sopravvivere ha bisogno di

aumentare costantemente il volume di traffico. E’ quindi necessario scegliere aree dotate di un grande

margine di spazio per ampliarsi.

Tutte queste esigenze si scontrano generalmente l’una contro l’altra e la soluzione che si assume è un

compromesso, mediato anche con le esigenze delle amministrazioni comunali del territorio in base ai

piani di espansione comunali e le esigenze delle compagnie aeree (perché quando si progetta un nuovo

aeroporto si sa già quali compagnie ci voleranno sopra).

Quello che varia in funzione di tutti questi parametri sono essenzialmente la dimensione degli elementi

che compongono l’aeroporto e la posizione reciproca tra terminal e airside. Disegnato il rettangolo della

pista di volo il team di progetto che si occupa dell’airside completa il disegno delle vie di rullaggio, dei

piazzali, delle vie di uscita rapida, cioè di tutte le aree pavimentate; mentre il team che si occupa del

landside procede col progetto dell’aereostazione.

L’ultimo step è il progetto del collegamento tra le infrastrutture lato aereo e aereostazione, unica fase

in cui i due team lavorano insieme. Obiettivo da perseguire è da un lato quello di garantire la sicurezza

delle operazioni di volo, dall’altro disporre zona aria e aerostazione in modo tale che passeggeri e merci

siano il più comodi possibile per utilizzarlo. Il parametro offerta non è soltanto numero e frequenza dei

voli ma anche comodità e accessibilità dell’aereostazione. Questo criterio vale indipendentemente

dall’importanza e dalla grandezza dell’aeroporto.

L’area airside si compone di:

• pista di volo (runway): zona pavimentata destinata al decollo e all’atterraggio degli aerei. Questa è

l’unica zona dell’aeroporto conformata per garantire il decollo/atterraggio, tutto quello che la circonda

non ha i requisiti strutturali per consentire queste operazioni. Per questo la pista di volo è usato solo

per queste due operazioni: l’aereo che entra in pista deve decollare nel minor tempo possibile e liberare

la pista, l’aereo che atterra non appena ha tutte le ruote a contatto col suolo deve togliersi dalla pista

e liberarla; 7

• pista di rullaggio e di circolazione (taxiway): zone utilizzate dagli aerei in arrivo per raggiungere il

piazzale di sosta e l’aerostazione e dagli aerei in partenza per raggiungere la testata della pista di volo.

In tali aree i velivoli si muovono come un normale mezzo su strada, con velocità non elevata (25÷35

Km/h).

Vie di rullaggio e piste di volo sono collegate tra loro da bretelle laterali che consentono agli aeromobili

di liberare la pista il più velocemente possibile. Per consentire la maggior libertà di pista (e non influire

quindi sulla capacità) attorno alla pista devono esserci delle zone pavimentate che consentono il

movimento degli aerei che devono avvicinarsi alla pista per decollare o che devono avvicinarsi

all’aerostazione perché sono atterrati. Tutte queste vie di circolazione sono progettate per consentire

non solo la massima libertà della pista di volo ma anche la minor occupazione delle vie di circolazione.

Questo perché quando l’aereo ha tutte le ruote appoggiate a terra costa troppo: i tempi di corsa a terra

devono essere minimizzati il più possibile. Nel caso del Marconi ce ne sono 8, alcune di uscita rapida

altre di semplice collegamento, e servono affinché l’aereo in atterraggio esca subito dalla pista e arrivi

ai piazzali, mentre per il decollo servono affinché l’aereo arrivi il più velocemente possibile alla testata

di decollo o nel caso di decollo abortito servono perché l’aereo sgomberi la pista non appena è tornato a

posizionare le ruote a terra.

La via di rullaggio, dal lato opposto alla pista di volo, è collegata da altre bretelle secondarie ai piazzali,

che sono aree pavimentate in corrispondenza dei quali si ha il passaggio tra l’area airside e

l’aereostazione. La configurazione del terminal aeroportuale varia molto in funzione di questo

collegamento. Sia per la pista di volo che per la via di rullaggio le indicazioni ICAO consentono di

progettarle sia dal punto di vista geometrico – dimensionale sia dal punto di vista della pavimentazione.

Il progetto di pista di volo e via di rullaggio è in genere differente dal punto di vista della geometria e

del pacchetto della pavimentazione; perché sulla via di rullaggio gli aeromobili si muovono completamente

a terra senza sfruttare la portanza alare e tutto il peso grava sulla pavimentazione; mentre nella pista

di volo, soprattutto in alcune aree, la portanza alare sgrava di molto il peso che arriva alla

pavimentazione. Inoltre, mentre sulla pista di volo l’aeromobile a contatto con la pista è o in

accelerazione (decollo) o è in frenata (atterraggio); sulle vie di rullaggio l’aeromobile va molto piano e le

caratteristiche di portanza devono essere molto maggiori.

Infatti quando si progettano i pacchetti aeroportuali si sovradimensiona sempre, perché negli aeroporti

è fondamentale effettuare pochissima manutenzione e quindi avere un’infrastruttura di elevata vita

utile perché l’incremento di costo iniziale è recuperato riducendo al minimo la frequenza di

manutenzione. In ambito aeroportuale si parla esclusivamente di manutenzione preventiva, tramite

appositi software e calcoli si valuta quando un determinato elemento sarà soggetto a danno e si

interviene prima perché non è ammissibile chiudere nessuna area pavimentata. Questo vuol dire che se

si fa manutenzione sul piazzale l’aeroporto va chiuso tutto, perché non si può far circolare gli aerei

senza una determinata area disponibile, quindi anche se la manutenzione non riguarda la pista di volo si

deve bloccare la circolazione. E questo, soprattutto per gli aeroporti che hanno un’unica pista, è un

grande problema. 8

Gli altri elementi dell’infrastruttura aeroportuale sono:

• raccordo di uscita rapida (Rapid Exit Taxiway): è una via di rullaggio collegata ad angolo acuto ad una

pista, con la funzione di permettere ai velivoli in atterraggio di liberare la pista ad una velocità maggiore

di quella consentita sugli altri raccordi;

• area di attesa: zona pavimentata posta in prossimità delle piste di volo e avente la funzione di

accogliere gli aerei in attesa di iniziare la fase di decollo dopo il via libera della torre di controllo;

• area di stazionamento (Apron): piazzali utilizzati dagli aerei in sosta e per le operazioni di carico,

scarico e rifornimento (differenziati quindi in funzione di ciò che l’aeromobile fa sul piazzale). Sono gli

elemento di comunicazione tra l’airside e l’aerostazione. Al Marconi i piazzali sono tutte pavimentazioni

rigide in cemento;

• aerostazione: area destinata allo svolgimento di tutte le operazioni relative ai viaggiatori.

La progettazione del lato airside, a questo punto, prevede di accostare tra loro tutti questi elementi.

Pista di volo - Runway

L’elemento principale è la pista di volo, che è il primo elemento da posizionare ed è l’unica zona

dell’aeroporto dove gli aeromobili possono decollare/atterrare. Deve essere pavimentata in modo tale

da sopportare le sollecitazioni indotte dal decollo/atterraggio dell’aereo critico. Prima ancora di andare

a dimensionare la pista è necessario definire se si tratterà di una pista strumentale o non strumentale;

cioè se la pista rimarrà operativa in condizioni meteo – nebbia e neve – avverse (caso strumentale)

oppure verrà chiusa (caso non strumentale). In condizioni meteo avverse non è possibile per il pilota

decollare/atterrare a vista, sfruttando ciò che vede dalla cabina di comando, ma queste operazioni

vengono supportate da opportune strumentazioni. Le piste strumentali, sulle quali si può

atterrare/decollare anche in condizioni meteo avverse, sono quelle dotate di tutte le strumentazioni di

guida automatica del velivoli, cioè di tutti i sistemi che permettono al pilota di centrare la rotta di salita

(in decollo) o la rotta di avvicinamento (atterraggio) anche se non ha una perfetta visuale.

La maggior parte delle piste per aeroporti nazionali, internazionali, intercontinentali, sono tutte piste

strumentali, poiché interrompere le condizioni di volo in caso di tempo avverso vorrebbe dire chiudere

l’aeroporto per periodi di tempo troppo lunghi. All’interno del gruppo piste strumentali si differenziano

tra loro in piste strumentali di precisione o piste strumentali di non precisione, a seconda del grado di

prestazione delle strumentazioni di cui sono dotate. Nelle piste strumentali di precisione le

strumentazioni disponibili per il pilota sono tali da guidare l’aeroplano sia sul piano orizzontale (facendolo

circolare sull’asse longitudinale della pista allineando la sua posizione, percorso planimetricamente

centrato con la pista di volo) che su quello verticale (mantenere l’allineamento sia nella rampa di salita

durante il decollo, sia nella rampa di avvicinamento durante l’atterraggio, percorso altimetricamente

corretto), raggiungendo quindi standard di sicurezza elevati.

La precisione con cui funzionano questi strumenti varia e all’aumentare della precisione con cui questi

strumenti di guida servono l’aereo in decollo/atterraggio. Le piste di precisione vengono dapprima divise

nelle categorie I, II, III; la categoria III che è quella più spinta viene suddivisa a sua volta nei

sottogruppi A, B, C. Indipendentemente da quali siano i gradi di precisione di ogni livello è bene ricordare

che a meno degli aeroporti locali le piste sono tutte strumentali, sono generalmente tutte piste

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strumentali di precisione, e la tendenza è adeguare la pista esistente al grado III (per i nuovi è III) in

quanto la presenza di queste attrezzature velocizza notevolmente le manovre di decollo/atterraggio

aumentando la capacità dell’aeroporto.

Altro grande vantaggio di queste strumentazioni è che guidando l’aeromobile diminuisce l’incidenza

dell’errore umano e la corsa al decollo con queste attrezzature parte sempre più o meno dalla stessa

zona, il tocco in fase di atterraggio avviene sempre più o meno nella stessa zona di toccata. Per questo

anche se atterrano/decollano aerei grandi la lunghezza della pista non aumenta: questo è il motivo per

il quale per gli aeroporti esistenti che vogliono aprirsi al traffico intercontinentale (con l’uso quindi di

grandi aeromobili) è molto più conveniente dotarsi di queste attrezzature piuttosto che allungare la

pista.

Indipendentemente dalle attrezzature che la caratterizzano, ogni pista di volo di un aeroporto ha un

suo nome ed è molto importante che sia unico per ogni pista di volo. Il codice identificativo della pista

di volo è sempre composto da una coppia di numeri che indicano la pista di riferimento e la testata della

pista stessa. Per ogni pista, quindi, si ha un numero per la testata di decollo ed un numero per la testata

di atterraggio, tenendo conto della direzione della pista rispetto al nord magnetico: schematizzata la

pista tramite il suo asse longitudinale, si misura l’angolo compreso tra il nord magnetico e l’asse

longitudinale misurato in senso orario. L’angolo è espresso in decine togliendo i decimali. Il Marconi ha

una testata di decollo 30 ed una testata di atterraggio 12. La nomenclatura è molto semplice se

l’aeroporto ha solamente un’unica pista di volo; per aeroporti dotati di più piste di volo, se queste sono

orientate secondo direzioni differenti, non ci sono problemi perché cambia il codice. Invece se

l’aeroporto ha più piste parallele tra di loro, quindi dotate tutte della stessa inclinazione rispetto al

nord, la pista centrale è quella di riferimento ed è identificata solo dai 2 numeri, quelle laterali hanno

lettera L o R a seconda che siano rispetto alla centrale a sinistra o a destra.

La progettazione plano – altimetrica della pista di volo prevede il dimensionamento di tutti gli elementi

secondo quanto prescritto dalla normativa ICAO recepita dall’ENAC. Su tutti i riferimenti dell’ICAO il

dimensionamento sia planimetrico che altimetrico degli elementi varia in funzione dell’importanza

dell’aeroporto identificata tramite il suo codice di riferimento. Nel caso della pista di volo ogni

grandezza varia in funzione sia della lettera che del numero. Dato che il codice di riferimento

dell’aeroporto è noto, sia che si tratti di un aeroporto nuovo che di uno esistente, in quanto coincide con

il codice dell’aereo critico, è semplice leggere di conseguenza le tabelle. I valori forniti sono quelli minimi

ammissibili da norma, il progettista aeroportuale può usare valori più sicuri che configurano maggiore

sicurezza di circolazione ma non può scendere sotto i valori delle tabelle.

Relativamente alla pista di volo le grandezze più importanti da dedurre dalle tabelle sono la larghezza;

in termini di larghezza, questa cambia in funzione dell’importanza dell’aeroporto: più grande è

l’aeroporto, maggiore è il suo traffico, più grande è l’aereo critico e più larga deve essere la pista di

volo. All’aumentare del traffico e all’aumentare dell’aereo critico aumenta, in generale, il

dimensionamento dei vari elementi dell’area airside. La pista di volo è omogenea in termini di larghezza

lungo tutti il suo sviluppo, è un rettangolo. La normativa ICAO indica solo la larghezza, perché la

lunghezza della pista di volo deve essere calcolata dal progettista; la normativa definisce inoltre la

distanza che deve essere compresa tra piste parallele: per ragioni di sicurezza tra una pista e l’altra

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deve esserci uno spazio vuoto che, da un lato evita che aerei presenti simultaneamente su piste parallele

si tocchino, e dall’altro evita che nel caso in cui un aereo esca di pista vada ad interferire con la pista

parallela. La distanza reciproca tra piste parallele aumenta all’aumentare del codice di riferimento,

perché aumenta la dimensione dell’aereo critico.

La pendenza longitudinale di una pista di volo è sempre bassissima, perché aumentano i tempi di

decollo/atterraggio; si calcola come differenza di quota tra le due testate considerando quindi la pista

come se fosse un rettangolo rigido. Schematizzare il calcolo della pendenza longitudinale della pista di

volo in questo modo è dovuto al fatto che sia per una pista nuova che per una pista esistente non si

ammettono difetti di regolarità, per poter funzionare deve avere una perfetta regolarità longitudinale

su tutto il suo sviluppo. Questo perché le manovre di decollo/atterraggio devono avvenire in prossimità

dell’asse longitudinale della pista, se qui si avessero delle buche soprattutto in atterraggio lo svio del

velivolo sarebbe assicurato.

Relativamente alla pendenza trasversale una pista di volo è conformata a schiena d’asino perché si ha

l’esigenza di allontanare le precipitazioni meteoriche. Pur ammettendo pendenze trasversali basse,

l’obiettivo di riuscire ad allontanare nel più breve tempo possibile le acque raccolte sulla pavimentazione

si raggiunge sia con la configurazione a schiena d’asino sia dotando la pista di opere di drenaggio

estremamente efficienti. Mentre per le strade le opere sono discontinue, pozzetti di drenaggio ad un

determinato interasse, nel caso della pista di volo l’approccio al drenaggio è completamente diverso

perché sono opere continue lungo tutto lo sviluppo della pista di volo su entrambi i lati (canali di raccolta

per garantire il minor percorso possibile al recapito anche della goccia che cade in mezzeria). Sulla pista

di volo non si possono permettere pozzanghere perché soprattutto gli aerei in fase di atterraggio non

hanno l’aderenza opportuna per toccare terra. Nel caso in cui non sia possibile dare alla pista una sezione

trasversale a doppia pendenza la normativa ICAO consente, solo nel caso di nuove piste, una

configurazione ad unica falda che però deve essere disposta nella direzione del flusso del vento più

frequente. In questo modo, anche se così aumenta la lunghezza del percorso che la goccia che cade più

lontana deve fare fino all’opera di drenaggio, il vento ne velocizza il transito. Comunque è buona norma

evitare l’unica falda.

Negli aeroporti possono esserci piste principali e secondarie; le principali sono le più lunghe, con codice

di riferimento più alto, e impegnate da traffico a lungo raggio che ha minor tempo di occupazione della

pista rispetto ai velivoli piccoli che la impegnano per più tempo. Se non si differenziassero le piste in

primarie e secondarie i velivoli piccoli funzionerebbero da tappo diminuendo la capacità aeroportuale.

A questo punto manca la lunghezza, che è l’unico dato che deve calcolare il progettista aeroportuale e

che non è fornita dalla norma. (Verrà calcolata nel prossimo capitolo).

Banchine di pista – Runway shoulders

Disegnata la pista di volo, il passo successivo è dotarla della banchine di pista che sono delle strisce

pavimentate disposte su entrambi i lati della pista, entrambe della stessa dimensione, con la funzione

di evitare che un aereo che non atterra/decolla in posizione centrata rispetto alla pista finisca sull’erba

o sulla terra. Può capitare che a causa di forti venti laterali l’aeromobile, soprattutto in atterraggio,

non centri l’asse pista ma sia disassato rispetto all’asse longitudinale. In questo caso se non ci fossero

le banchine di pista l’aeromobile non avrebbe lo spazio laterale sufficiente per completare la manovra

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finendo su un’area non pavimentata con le ruote più esterne del carrello. Questa evenienza è da

scongiurare perché il fatto di non fornirgli un piano di posa portante squilibra notevolmente l’aeromobile

e in termini di stabilità del volo è pericoloso; ma la cosa più pericolosa è che i detriti della zona non

pavimentata che derivano dall’impatto possono entrare all’interno dei motori e bloccarli, con

conseguente incidente. Il dimensionamento delle banchine di pista è preso dalla normativa, andando a

verificare che con il loro inserimento anche gli aerei critici più grandi abbiano a disposizione uno spazio

pavimentato sufficiente per effettuare atterraggio/decollo. La larghezza è fornita dalla normativa ed

è sempre di 7.50 m indipendentemente dalla classe dell’aeroporto, mentre la lunghezza è la stessa della

pista di volo (va da testata a testata); la normativa impone obbligatorie le banchine di pista solo per gli

aeroporti con lettera di codice D, E, F (i più importanti). E’ buona norma, a meno di condizioni al contorno

eccezionali, prevedere le banchine di pista indipendentemente dall’importanza dell’aeroporto. Un altro

elemento da controllare attentamente in cantiere è la pavimentazione delle banchine di pista, che deve

essere pari alle caratteristiche della pista di volo in termini di resistenza e portanza, senza differenze

nella configurazione plano – altimetrica (pendenza) né in termini di pavimentazione: devono dare origine

ad un unico grande rettangolo in modo tale che l’aeromobile non cambi interazione con la pista a seconda

del punto in cui tocca/decolla. Inoltre è bene controllare che quando si stende la pavimentazione della

pista si stenda anche quella della banchina, imponendo una rullata centrata per evitare che si formi un

gradino tra le due stese. Le banchine vengono inquadrate nell’ambito del piano di manutenzione

dell’aeroporto allo stesso modo della pista, cioè la manutenzione che si effettua in pista riguarda anche

le banchine: sono trattate alla stregua della pista di volo.

Area di arresto – Stopway

Disegnate le banchine si devono inserire della aree di sicurezza per far fronte a decolli problematici:

l’area di arresto. E’ un rettangolo posto alla fine della pista, in prossimità della testata di atterraggio

(quindi alla fine della pista di decollo) e di larghezza pari a quella della pista di volo, per garantire un

piano pavimentato agli aerei che hanno dovuto abortire la manovra di decollo. Se l’avaria si manifesta

finché il pilota ha almeno un pneumatico al suolo, il pilota può frenare ed arrestarsi nella stopway;

altrimenti il pilota è costretto a continuare. Per effettuare la manovra in sicurezza la lunghezza della

pista non gli basta e quindi viene sfruttato il prolungamento offerto dalla stopway. Per questo è

indispensabile che abbia la stessa larghezza della pista. In termini di portanza e resistenza all’usura si

possono usare conglomerati meno prestazionali, perché l’obiettivo della stopway è fermare l’aereo che

ha abortito il decollo, non interessa avere requisiti di aderenza o portanza particolari; deve però essere

pavimentata ed essere un piano viabile abbastanza regolare, anche perché c’è la necessità che sia

accessibile ai mezzi di soccorso. A seconda delle direzioni di decollo della pista può esserci 1 stopway

(1 direzione di decollo), oppure su entrambe le testate (se il decollo è consentito in entrambi i versi di

percorrenza della pista).

Area libera da ostacoli – Clearway

La clearway è sempre relativa alla fase di decollo, ma non alla fase del decollo a terra, bensì alla fase di

decollo in volo quando l’aeromobile si è staccato dal suolo e percorre la sua salita di decollo. Nella salita

di decollo è estremamente importante che non incontri ostacoli, la clearway ha questa funzione e non

interessa a livello del piano stradale ma in altezza. Il progettista deve richiedere che nel volume

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verticale che ha per base la clearway non ci siano ostacoli e quindi non importa che sottofondo abbia o

se è pavimentata. Può essere sia su terra che su acqua, l’importante è che sia libera da ostacoli e che

rientri all’interno della gestione aeroportuale perché se per qualsiasi motivo si forma un ostacolo l’ente

di gestione dell’aeroporto deve avere la libertà di toglierlo altrimenti non possono essere eseguiti

decolli/atterraggi. Anche in questo caso se il decollo è consentito in una sola direzione la clearway è in

corrispondenza della testata di atterraggio della pista, se il decollo è consentito in entrambe le direzioni

la clearway è in corrispondenza delle due testate. A differenza della stopway, la clearway è molto più

larga della pista perché il requisito di libertà dagli ostacoli è richiesto sia per rampe di salita

longitudinali alla pista che per rampe di salita deviate. Soprattutto per piste lunghe, dove

atterrano/decollano aerei critici importanti, le dimensioni della clearway sono aumentate (rispetto al

valore minimo della normativa) analizzando l’apertura del fascio delle rotte di decollo degli aeromobili.

Striscia di sicurezza della pista – Runway strip

Gli elementi visti finora lavorano al fine di garantire la sicurezza di tutte le manovre di

decollo/atterraggio che avvengono o in corrispondenza dell’asse longitudinale o leggermente deviate. Ci

sono casi in cui il decollo/atterraggio avviene completamente fuori dalla pista; in questi casi di

emergenza l’ente aeroportuale si pone l’obiettivo di garantire l’esistenza di un piano di tipo generico

sopra il quale possa appoggiarsi l’aeromobile in un modo più o meno sicuro a seconda delle condizioni del

momento. Quindi attorno alla pista, alla stopway e alla clearway si garantisce un’area lasciata sempre

completamente vuota (viene generalmente usata per problemi in atterraggio piuttosto che in decollo).

Relativamente alle sue caratteristiche, è un rettangolo di lunghezza e larghezza molto più elevata

rispetto a quello della pista di volo è a prato perché ha dimensioni ampie e pavimentarla costerebbe

troppo. Se l’aeroporto è dotato di stopway, la strip comprende al suo interno anche la stopway per

contemplare anche le manovre di decollo abortito. La normativa (ICAO ed ENAC) fornisce dimensioni

minime in funzione del codice dell’aeroporto, che difficilmente si riescono ad ampliare a meno di non

lavorare in un aeroporto nel deserto. La strip del Marconi è proprio il minimo da Normativa per tutte le

infrastrutture che lo contornano.

La lunghezza minima è sempre di 60 m a meno del caso di pista non strumentale – non dotata delle

opportune strumentazioni per aiutare il pilota nelle fasi di atterraggio/decollo. La lunghezza della strip

può essere di 60 m o 30 m a parità di codice dell’aeroporto, a seconda che la pista sia strumentale o non

strumentale perché in questo ultimo caso il pilota può decollare/atterrare solo se vede le testate della

pista. Pertanto, essendo praticabile solo il volo a vista, non importa usare spazio (espropriarlo) per avere

una strip ampia: nelle piste non strumentali decolli/atterraggi disassati sono molto poco frequenti,

perché volando a vista, gli unici casi che si possono presentare sono quelli di completa avaria dei motori

nella manovra a vista quindi la probabilità di accadimento è estremamente ridotta. Stessa cosa per la

larghezza della strip: se la pista non è dotata di attrezzature di aiuto al pilota allora le condizioni di

volo si avvicinano al volo a vista e le dimensioni della strip possono essere inferiori.

Il prato della strip, oltre ad essere libero da ostacoli in orizzontale ed in verticale, deve avere due

caratteristiche: essere sufficientemente portante da consentire in caso di emergenza l’accesso dei

mezzi di soccorso; una volta individuata l’area su cui realizzare la strip è buona norma controllare che

non sia un’area coltivata perché le colture possono attirare gli uccelli, grande nemico della sicurezza al

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volo. L’aeroporto andrebbe protetto orizzontalmente e verticalmente in modo da evitare l’accesso a

qualsiasi tipo di volatile perché i volatili possono venire risucchiati dal motore mandandolo in avaria e,

soprattutto, possono ostacolare l’interazione tra il pilota e tutti gli apparati visivi che lo aiutano in

decollo/atterraggio. Soprattutto negli aeroporti di grande dimensioni, per ovviare a queste

problematiche, la strip è pavimentata in c.b. di scarse prestazioni (per risparmiare) con lo scopo di

evitare i volatili.

Striscia di sicurezza di fine pista – Runway End Safety Area (RESA)

Ai confini della strip, in corrispondenza delle testate della pista di volo, è ubicata l’area di sicurezza di

fine pista, che serve per garantire la sicurezza o negli atterraggi troppo corti – quelli che avvengono in

anticipo rispetto alla zona di toccata, cioè in testa alla testata di atterraggio – sulla testata opposta

serve per garantire la sicurezza degli eventuali decolli abortiti o, dal lato opposta, per eventuali decolli

nella cui corsa terra si presenta un’avaria. E’ buona norma che questa area di sicurezza di fine pista sia

uguale in termini di dimensioni su entrambe le testate, cioè che sia simmetrica. L’unica indicazione

fornita dall’ICAO e recepita anche dall’ENAC è che la sua larghezza deve essere pari almeno al doppio

di quella della pista di volo, quindi centrata rispetto all’asse longitudinale della pista su entrambe le

testate.

Vie di rullaggio (Taxiways)

Gli elementi di contorno alla runway, cioè quelli che consentono agli aeromobili o di raggiungerla per

decollare o liberarla in fase di atterraggio, sono le vie di rullaggio o taxiway. Sono piste pavimentate

parallele alla pista di volo, collegate con la pista stessa con dei raccordi obliqui. L’angolo compreso tra

questi raccordi e la pista, e l’angolo compreso tra questi raccordi e la taxiway, è buona norma che sia il

più grande possibile in modo tale da facilitare la sterzatura dell’aeromobile. Le taxiway sono quindi usate

per collegare la pista di volo o, per gli aeroporti dove la pista di volo è usata solo in una direzione, per

le manovre di inversione di marcia. Gli aerei possono andare sulla taxiway o per raggiungere la pista di

volo (in fase di decollo), o per liberare la pista di volo dopo essere atterrati, o circolandovi sopra per

invertire il senso di marcia. Sulle vie di rullaggio gli aeromobili vanno molto piano, con velocità dell’ordine

dei 30 – 40 km/h, ed in modo ordinato uno in fila all’altro.

Relativamente al progetto della via di rullaggio le caratteristiche da dimensionare sono:

- la larghezza, fornita dalla normativa ICAO in funzione del codice di riferimento dell’aeroporto;

- la lunghezza, pari alla pista di volo (vanno da testata a testata);

- la distanza di sicurezza che deve essere compresa tra la via di rullaggio e la pista di volo.

Relativamente alla larghezza, il progettista aeroportuale controlla il valore minimo fornito dall’ICAO

confrontandolo con l’aereo critico considerato centrato sull’asse della via di rullaggio, calcolando la

distanza tra le ruote del carrello principale (per dimensionare la larghezza della taxiway) e la distanza

compresa tra gli estremi delle ali dell’aereo critico (per dimensionare l’interasse libero tra taxiway e

pista di volo, per evitare che un aereo sulla pista di volo tocchi un aereo sulla taxiway.

Può capitare che ad una pista di volo siano associate più vie di rullaggio. La normativa, in questo caso,

richiede il dimensionamento anche dell’interasse tra due piste di rullaggio diverse. La problematica della

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distanza in questo caso è meno rilevante, perché sulle vie di rullaggio gli aerei vanno piano, e basta

considerare la distanza tra punti estremi delle ali opposte dell’aeromobile.

Relativamente alle pendenze, anche per la taxiway è buona norma adottare la configurazione trasversale

a schiena d’asino per facilitare l’allontanamento ed il drenaggio delle precipitazioni meteoriche. Anche

qui si usano opere di drenaggio continue lungo tutta la sua lunghezza evitando dei collettori discontinui

perché gli aerei sulle vie di rullaggio vanno sì piano, ma è comunque bene garantire delle condizioni di

aderenza ruota – pavimentazione pari a quelle della pista di volo. Quindi sia come materiali usati sia

come sistema di drenaggio taxiway e pista di volo sono uguali. A differenza della pista di volo la taxiway

può avere delle curve ed è necessario dimensionarne il raggio sulla base delle prestazioni di sterzata

dell’aereo critico; siccome lo spazio a disposizione non è infinito si adotta un raggio di curvatura

compatibile con l’angolo di sterzata dell’aereo critico e si prevedono poi degli idonei allargamenti: il

raggio di curvatura è dimensionato al minimo per l’aereo critico e per contemplare le manovre che

eventualmente non avvengono proprio sull’asse longitudinale della via di rullaggio si inseriscono opportuni

allargamenti. L’allargamento è valutato andando a considerare il carrello principale dell’aeromobile

critico, ponendo le ruote esterne alla curva centrate sull’asse longitudinale della taxiway e valutando

quanto spazio serve affinché le ruote interne del carrello stiano sull’area pavimentata. Il carrello

principale generalmente è formato da degli insiemi di ruote (tandem o doppio tandem).

Vie di uscita rapida (Rapid Exit Taxiways)

Il collegamento tra taxiway e pista di volo è realizzato tramite dei raccordi ordinari o dei raccordi di

uscita rapida. I raccordi ordinari vengono usati per il collegamento pista di volo – pista di rullaggio, le

vie di uscita rapida sono usate o dagli aerei che sono atterrati per liberare prima la pista senza

raggiungere la testata di decollo, o per gli aerei che hanno interrotto il decollo per liberare subito la

pista senza arrivare in fondo alla testata di atterraggio. Il parametro dimensionale più importante per

dimensionare le vie di uscita rapida è l’angolo compreso tra pista di volo e via di uscita rapida e via di

rullaggio e via di uscita rapida (pag. 26). L’angolo lo si tiene sempre abbastanza elevato (30°), in modo

che l’aeromobile che imbocca la via di uscita rapida abbia un imbocco sicuro e non sia costretto a

rallentare prima di entrare sulla via di uscita rapida. Questo angolo è usato sia all’intersezione con la

pista sia all’intersezione con la taxiway; per la manovra di atterraggio si stabilisce più o meno la zona di

toccata e la distanza media di corsa a terra, la via di uscita rapida è ubicata alla fine della distanza di

corsa a terra perché gli aeromobili che in atterraggio imboccano questa via devono essere già a contatto

col suolo. Fissata l’inclinazione è semplice disegnare il segmento, quindi quello che si dimensiona non è

tanto la lunghezza quanto gli angoli di entrata/uscita. Le via di uscita rapida sono pavimentate allo stesso

modo della pista da volo e della taxiway, in modo tale da creare continuità di appoggio all’aeromobile che

le utilizza. Le velocità alle quali queste vie sono percorse è funzione del tipo di aeromobile e sono

dichiarate nei regolamenti di navigazione aerea dell’aeroporto. Se gli aerei non hanno la velocità imposta

non possono usare la via di uscita rapida ma percorrono la pista arrivando alla testata opposta,

aumentando il tempo di occupazione. 15

Piazzali di attesa (Apron) e piazzali di sosta (Stand)

Una volta che l’aeromobile si trova sulla via di rullaggio ha accesso diretto ai piazzali. I piazzali, sia che

siano piazzali di attesa sia che siano piazzali di sosta, sono aree che generalmente realizzano il

collegamento lato aria – lato terra, dove avviene il passaggio tra il terminal ed il volo.

I piazzali di attesa sono quelli dove l’aeromobile si ferma per un tempo il più corto possibile per

l’imbarco/sbarco dei passeggeri; l’obiettivo è ospitare il velivolo per le operazioni e liberare il piazzale

nel minor tempo possibile.

I piazzali di sosta sono quelli dove l’aereo rimane in sosta anche per giorni, dove si svolgono le operazioni

di manutenzione o parcheggio.

Questi due tipi di piazzali sono nettamente separati tra di loro per non creare interferenze nelle

operazioni di volo. Per il progetto dei piazzali è necessario avere come dato di input il numero di

aeromobili che in un determinato tempo utilizzeranno i piazzali. Per i piazzali di sosta, per ciascun

aeromobile basta calcolare lo spazio medio occupato e quindi in base al numero di aerei valutarne le

dimensioni.

Per i piazzali di attesa, oltre allo spazio medio occupato dal singolo velivolo, è necessario tenere in

considerazione anche idonei spazi di manovra, perché l’aereo che usa il piazzale di attesa deve avere lo

spazio libero necessario per stare sul piazzale e lo spazio necessario per fare manovra e sgombrarlo.

Le dimensioni, quindi, si stabiliscono in base alle indicazioni sia dimensionali degli aerei che sono fornite

dai costruttori, sia alle dimensioni di manovra fornite dall’ICAO in funzione del codice dell’aeroporto.

Rimane da definire la pendenza trasversale dei piazzali. E’ buona norma che siano dotati di pendenza

trasversale per drenare le precipitazioni, usando pendenze dell’ordine dell’1% (il minimo possibile per un

drenaggio abbastanza veloce). Inoltre la direzione di scolo è bene che non sia verso il terminal ma sia

verso la zona pista di volo perché altrimenti se i fognoli di drenaggio non funzionano si allaga

l’aerostazione. A volte può capitare che non sia possibile dare la pendenza verso il lato aria: in questo

caso l’accorgimento che bisogna avere è interporre tra piazzale e aerostazione opere di drenaggio

estremamente prestazionali, cioè sovradimensionate, in modo da captare qualunque accumulo liquido

presente sul piazzale. Relativamente a questo ultimo caso il problema possono essere sia accumuli da

precipitazione meteorica ma più che altro accumuli da carburante o da olii motore, in quanto sversi

accidentali sono frequenti sia per la velocità delle operazioni sia per la presenza di più aeromobili da

rifornire. Queste perdite sono lavate con getti di acqua ed il liquido di scolo che ne deriva deve essere

assolutamente portato via perché non è ammissibile la movimentazione degli aerei su superfici sporche

di carburante, specialmente per quelli che arrivano al piazzale dopo l’atterraggio ed hanno i pneumatici

molto caldi a causa del grande attrito sviluppato nella toccata. Generalmente si contorna la linea di

discontinuità tra aerostazione e piazzale con delle canalette di drenaggio sovradimensionate per

trattare l’evenienza pulizia di carburante come un acquazzone di elevata portata.

Un discorso a parte vale per i piazzali de/anti – icing. A meno di aeroporti dove da 50 anni non arriva la

neve tutti gli aeroporti nazionali, internazionali e intercontinentali sono dotati di piazzali specializzati

per il trattamento del ghiaccio perché nei periodi di grande freddo le ali e i motori degli aeromobili

possono ghiacciare. Affinché l’aereo possa decollare è necessario togliere il ghiaccio, questa operazione

16

la sia fa in piazzali ad hoc per il trattamento del ghiaccio sui quali sono disponibili dei sistemi che

spruzzano sulle ali e sui motori dei liquidi de – icing che producono lo scioglimento istantaneo del ghiaccio.

I piazzali de – incing sono una delle cose più difficili da progettare, perché per quanto riguarda l’aspetto

dimensionale è sufficiente sapere l’ingombro dell’aereo critico per definire larghezza e lunghezza del

piazzale. La cosa più difficile è dove collocarli, perché da un lato c’è la necessità di collocarli il più vicino

possibile alla testata di decollo in modo che una volta sciolto il ghiaccio l’aereo possa partire senza che

questo si riformi. Secondo questo aspetto la posizione ottimale sarebbe di fianco alla testata di decollo.

Ma questi fluidi sono estremamente inquinanti, quindi si deve posizionare la piazzola dove si riesce a

captare questi liquidi senza disperderne una goccia, altrimenti se entrano in falda la si inquina. In

quest’ottica la posizione ottimale sarebbe quindi vicino ai piazzali di sosta, in modo da usare anche il

drenaggio dei piazzali anche per questi liquidi. Per cui le due esigenze sono abbastanza contrapposte e

si deve trovare un compromesso. Nel caso del Marconi ha pesato di più l’esigenza drenaggio rispetto

all’esigenza vicinanza alla testata di decollo, infatti la piazzola è ubicata in testa alla via di rullaggio

quindi gli aeromobili prima di arrivare alla testata di decollo devono percorrere tutta la taxiway; ma per

le temperature a cui è soggetto il Marconi il problema icing esiste ma non ha una frequenza di

accadimento elevatissima.

Le piazzole di de-icing possono prevedere l’installazione sulla piazzola stessa di tutte le attrezzature

per lo spargimento del liquido oppure, come accade per il Marconi, l’aeroporto può essere dotato di

mezzi idonei per lo spruzzo del liquido che raggiunge il velivolo sulla piazzola. La scelta dipende dallo

spazio a disposizione.

Aerostazione

L’aerostazione è il lato terra, è l’elemento di interazione territorio – aeroporto dove da un lato arrivano

i passeggeri e le merci e dall’altro escono i passeggeri e le merci. Nel momento in cui si progetta

l’aerostazione è buona norma tenere nettamente divise le aree adibite all’utenza, sia che siano

passeggeri sia che siano merci, dalle aree utilizzate dal personale dell’aeroporto (aree per i piloti, per

le compagnie aeree, per il personale dell’aerostazione), dalle aree per la navigazione (torre di controllo

e stazione meteo). Soprattutto negli aeroporti di grandi dimensioni la torre di controllo è sempre

esterna all’aerostazione e sopraelevata in modo tale da avere piena visibilità sull’area airside, e

soprattutto negli aeroporti di nuova costruzione è buona norma che sia adiacente alle aree destinate al

servizio meteo perché i dati meteo condizionano fortemente le condizioni di volo degli aerei in

decollo/atterraggio. Oltre al criterio della netta suddivisione degli spazi in base a chi li utilizza un altro

criterio da seguire è quello di mettersi nell’ottica dell’utilizzatore, cioè nell’ottica del passeggero medio

che arriva in aeroporto con un bagaglio gigante. La condizione ottimale per il passeggero è percorrere

poca strada, tutta pianeggiante e senza attendere nemmeno un minuto: questo è l’obiettivo principale,

è buona norma che la circolazione interna all’aerostazione sia il più possibile fluida e semplice, in modo

tale che sia chiara anche a coloro che non sono utilizzatori frequenti dell’aeroporto, ma più che altro

deve essere una circolazione rapida con dei percorsi, soprattutto lato terra, estremamente corti.

Questo criterio vincola da un lato la distribuzione e la posizione dei varchi di ingresso (check-in) e

dall’altro l’ubicazione della zona di smistamento bagagli, in entrata; e vincola la posizione dei varchi di

uscita e le circoline di distribuzione bagagli, in uscita. 17

Terminal (gate)

Nel momento in cui il team lato aria ed il team lato terra hanno prodotto i loro progetti questi vengono

confrontati e l’ultimo elemento che entra nella fase di progettazione è il gate, cioè tutto ciò che si trova

fisicamente nel passaggio aerostazione – lato aria.

Nella nomenclatura tecnica gate è sinonimo di terminal, un insieme di strutture, servizi e funzioni che

stanno in corrispondenza del passaggio landside – airside. Il progetto del terminal avviene in due fasi

consecutive: dapprima si sceglie lo schema distributivo, poi bisogna dimensionarlo. Il dato di input è la

domanda di trasporto: quanti passeggeri o merci bisogna servire. L’aspetto distributivo è quello più

problematico perché riguardo all’aspetto dimensionale l’ICAO indica per ogni zona del terminal lo spazio

da destinare per passeggero. Esistono diversi disegni distributivi ed è possibile crearne di nuovi, è però

buona norma usare poco la fantasia e basarsi sull’esperienza usando schemi distributivi che in aeroporti

simili a quelli oggetto di studio (con stesso codice aeroportuale, quindi) funzionano bene in quanto

l’efficacia del terminal la si misura solo in opera, quando è effettivamente usato da merci/passeggeri,

momento nel quale è estremamente complicato aggiustare lo schema distributivo. Anche per la scelta

dello schema distributivo il parametro che si usa è il flusso da servire (merci e passeggeri); maggiore è

il flusso e più è articolato lo schema distributivo del terminal perché all’aumentare del flusso da servire

ci sono più aerei che utilizzano l’aeroporto.

Lo schema distributivo più semplice è quello lineare: l’aerostazione è un unico edificio a pianta molto

semplice, dove su un lato sono ubicati i piazzali di attesa per gli aeromobili. E’ adatto solo per aeroporti

di piccoli dimensioni, perché oltre ad esserci poco spazio per l’attesa degli aeromobili, il passaggio terra

– aria dei passeggeri viene fatto a piedi. Quindi si usa generalmente per aeroporti privati, dove gli utenti

sono pochi – i soci dell’aeroporti o i loro conoscenti – dove l’aspetto fretta e capacità dell’aeroporto

passa in secondo ordine.

Volendo mantenere uno schema semplice, ma che consenta delle capacità superiori, si possono adottare

schemi distributivi curvilinei che rispetto a quelli lineari hanno il grande vantaggio che l’area di approccio

degli aeromobili aumenta molto: a parità di dimensione dell’aerostazione riescono a sostare un numero

maggiore di aeromobili, riuscendo a servire un maggior numero di utenti.

Vantaggi/svantaggi dei vari schemi distributivi.

La schema lineare, dove i vari aeromobili si attestano uno di fianco all’altro in configurazione in serie,

ha il vantaggio di una grande semplicità costruttiva grazie alla pianta lineare e quindi minori costi.

Essendo gli aeromobili uno di fianco all’altro, e dovendo consentire loro la libertà di manovra, sono molto

distanziati tra di loro per avere lo spazio libero necessario per la manovra. Il terminal lineare è

organizzato separando nettamente i percorsi relativi alle partenze e quelli relativi agli arrivi

(considerando il rettangolo in pianta ad un estremo ci sono le partenze e a quello opposto gli arrivi), in

modo da differenziare sia il landside che l’airside in funzione dell’arrivo/partenza, in questo modo si

minimizza e si semplifica il percorso per i passeggeri: chi arriva utilizza una parte del terminal, chi parte

utilizza la parte restante. Non c’è interconnessione tra flussi in arrivo ed in partenza. Il difetto

principale, oltre a quello di garantire una capacità aeroportuale molto bassa (per via degli elevati spazi

necessari tra un aeromobile e l’altro che riducono il numero di aerei che contemporaneamente possono

usare il piazzale), è la necessità di replicare i servizi per gli utenti (bar, ristoranti, ecc) su entrambi i

18

fronti, avendo la zona partenze completamente divisa dalla zona arrivo. Questo aspetto, oltre ad avere

un costo elevato, ha una notevole influenza su quella che è la capacità di espansione dell’aerostazione

perché ubicare i servizi significa occupare molto spazio. Altro grandissimo svantaggio è relativo alla

movimentazione dei bagagli, che nella progettazione di un aeroporto sono uno dei punti più critici (il

team di progettazione individua l’area di smistamento bagagli come prima cosa: circoline e tutta l’area

che sta dietro e che parte dall’ingresso del bagaglio nell’area check-in e comprende tutta l’area dove i

bagagli sono smistati per destinazione). E’ un punto critico perché l’area di smistamento bagagli ha il

difetto che serve sia in partenza che in arrivo e deve essere organizzata in modo tale da essere nelle

vicinanze delle due aree ma al suo interno le due funzioni devono essere nettamente divise, perché

altrimenti finiscono nella zona di arrivo dei bagagli che devono partire. Questo aspetto, per com’è fatto

lo schema lineare, è problematico perché si dovrebbero avere due aree di smistamento bagagli diverse,

ma poi queste aree hanno la necessità di interagire tra loro. Questo aspetto, unito al fatto di avere

pochi aeromobili in sosta contemporaneamente, fa sì che lo schema lineare non sia adottato dagli

aeroporti da nazionali in avanti, perché non fornisce il giusto compromesso costi – benefici.

Uno schema simile a quello lineare, ma che ne aggiusta un po’ i difetti, è quello curvilineo. Consente di

far sostare contemporaneamente un maggior numero di aerei aumentando la capacità aeroportuale. Si

risolve anche il problema della zona smistamento bagagli perché si posiziona al centro del terminal,

riuscendo a servire con un’unica area di smistamento sia la zona partenze che quella arrivi. I difetti che

rimangono sono i maggiori costi e l’offerta data al passeggero in termini di facilità di lettura

dell’aeroporto perché avendo a disposizione un maggior numero di aeromobili in testa ma con uno schema

ancora compatto il passeggero può avere difficoltà a capire quale porta prendere per arrivare al suo

aeromobile: da un lato ci sono molti più aerei nel piazzale, ma dall’altro l’aerostazione è ancora un edificio

compatto, un’unica sala di attesa con tante porte in funzione del viaggio da fare.

Come passeggero tipo si deve usare quello a favore di sicurezza, cioè quello che non è abituato ad usare

l’aeroporto, che si muove poco velocemente.

Utilizzando schemi distributivi meno compatti è possibile superare i difetti che si riscontrano nello

schema lineare e nello schema curvilineo, adottando schemi distributivi con un corpo centrale più altri

corpi secondari. La complessità dello schema distributivo aumenta passando dal terminal a banchina a

quello satellite, a quello a navetta. Questi 3 schemi sono quelli più usati per gli aeroporti nazionali,

internazionali e intercontinentali.

Nel terminal a banchina, o finger, o dito, il collegamento aerostazione – aeromobile avviene tramite dei

moli, cioè corridoi fissi o mobili (come avviene anche a Bologna) ai quali si accede dall’aerostazione e che

conducono direttamente sull’aeromobile. Consente al passeggero di entrare direttamente sull’aereo

percorrendo un percorso a piedi estremamente breve perché il molo è conformato in modo tale da

raggiungere l’aeromobile nel più breve tempo possibile, risolvendo la problematica relativa alla difficile

lettura da parte del passeggero. Il terminal può variare in base al numero di moli che dall’aerostazione

vanno verso gli aeromobili, funzione del traffico da servire.

Nel terminal a satellite il concetto di molo si espande perché, mentre nel terminal a banchina il finger

serve solo a condurre il passeggero sull’aereo, nel terminal a satellite il finger serve per condurre il

passeggero ad un altro terminal secondario dal quale il passeggero ha accesso all’aereo. 19

Nel terminal a navetta c’è una navetta che collega il terminal principale all’aeromobile, il collegamento è

completamente discontinuo.

Per gli schemi a moli o a dito il grandissimo vantaggio è quella della capacità, perché attorno al molo

possono sostare numerosi aerei ed avendo più moli si servono un numero di aerei all’ora molto più elevato

rispetto agli schemi visti finora. Si ottengono dei grandi vantaggi anche nella gestione degli spazi,

perché il corpo principale è usato per tutti i servizi offerti ai passeggeri in arrivo/partenza, mentre

l’imbarco/sbarco sono svolti all’interno dei finger. Quindi non c’è più la necessità di replicare i servizi a

seconda della direzione seguita dal passeggero. Inoltre si ottengono grandi vantaggi anche in termini di

movimentazione bagagli perché ad ogni finger corrisponde un determinato numero di aerei in partenza

a cui corrispondono i relativi bagagli, con semplificazioni in termini della gestione degli stessi. Il difetto

principale è che avendo un elevato numero di aerei che utilizzano il terminal contemporaneamente serve

un sistema di gestione estremamente efficiente, altrimenti il sistema si blocca e si arriva alla

congestione. Il sistema di gestione deve essere tale da permettere da un lato la gestione del finger a

sé stante, in modo che gli aerei che si attestano ad un molo riescano ad arrivare/partire dal molo stesso

in successione senza creare sovrapposizioni, dall’altro lato il finger va gestito anche in funzione degli

altri finger, che devono lavorare simultaneamente per garantire i livelli di capacità richiesti. Altro

svantaggio può essere quello della leggibilità dell’aeroporto se si considerano degli schemi ad un unico

piano: generalmente lo schema a moli per quanto riguarda la facilità di lettura da parte dell’utenza è

realizzato su aerostazioni con più piani per poter dividere i flussi in arrivo e quelli in partenza su piani

diversi. Negli schemi ad unico piano la disposizione a moli ha lo svantaggio di difficile lettura da parte

del passeggero medio perché su un unico livello ci sono sia i moli destinati all’arrivo che quelli destinati

alle partenze. Relativamente al sistema di smistamento bagagli è più facile localizzarlo perché ad ogni

molo corrisponde un solo sistema, ha però dei costi maggiori perché deve essere in grado di interagire

contemporaneamente in più direzioni. Un discorso simile vale per lo schema a satellite, ma in questo caso

il grande problema è relativo al fatto che essendo il satellite una struttura radiale alla quale convergono

gli aerei vanno gestiti bene gli spazi di manovra, perché altrimenti si rischia la collisione tra gli

aeromobili che usano lo stesso finger. Il finger principale collega l’aerostazione principale al satellite

ed il satellite è dotato di diversi finger per l’accesso agli aerei, seguendo il criterio che più lontano si

tiene l’aeromobile e maggiore spazio di manovra ha, potendo servire più aerei.

I grandi aeroporti hanno schemi distributivi che derivano dall’unione di più categorie tra di loro. La

regola generale è che i diversi schemi distributivi fanno parte di terminal diversi (nominati con lettere

diverse a seconda della destinazione nazionale, internazionale, intercontinentale).

Lo schema distributivo a navetta è usato solo se vi è effettiva necessità perché costa molto ed è

scomodo per i passeggeri, come si riscontra dai questionari qualità dei passeggeri (il cambio terminal

non è ben percepito, se inoltre per farlo si deve usare una navetta il giudizio è pessimo). Quindi questo

schema si usa o proprio quando non se ne può fare a meno o durante i periodi di manutenzione di alcune

aree dell’airside. 20

PROGETTO della PISTA di VOLO (cap.2)

Si affronta solo il progetto della pista di volo perché le aree pavimentate che non sono la pista di volo

dal punto di vista dimensionale sono catalogate dalla normativa e dal punto di vista distributivo –

strutturale molto simili alla pista di volo. Per cui saper progettare una pista di volo vuol dire saper

progettare anche il resto. Un discorso diverso vale per le pavimentazioni che richiedono pacchetti

diversi.

Ipotizzando di dover progettare un nuovo aeroporto si parte dal progetto della pista di volo, partendo

dal foglio bianco. Il procedimento che si segue è unico, sia che si progetti un aeroporto privato sia che

si progetti un aeroporto intercontinentale, perché lo impone la norma. I dati di input, sia per una pista

nuova che per una pista esistente, possono essere di contorno – quelli che riguardano la zona di

ubicazione dell’aeroporto, la sua altitudine, le condizioni meteo ed ambientali, il traffico che utilizza

l’aeroporto quindi l’aereo critico – e i dati noti relativi alla pista (larghezza e pendenze), forniti

dall’ICAO sulla base del codice di riferimento dell’aeroporto. Quindi la prima cosa da fare nel progetto

della pista è raccogliere tutti questi dati e andare a disegnare sul foglio di conseguenza. Gli unici due

parametri che non si hanno né dalla normativa né dalle indicazioni al contorno relative all’ubicazione

dell’aeroporto sono il suo orientamento e la sua lunghezza. Il progettista aeroportuale deve progettare

lungo che direzione orientare la pista di volo e di che lunghezza farla, il resto è dato o dalle condizioni

del sito dove è ubicata la pista o dalle indicazioni della norma ICAO a seconda del codice dell’aeroporto

(in funzione dell’aereo critico).

Orientamento della pista di volo

E’ buona norma definire l’orientamento della pista per primo e poi determinare la lunghezza della pista

per evitare di determinare una lunghezza di pista che non è possibile realizzare con l’orientamento

calcolato. L’elemento fondamentale per determinare l’orientamento della pista sono le condizioni meteo,

in particolare il regime dei venti. La normativa aiuta il progettista nella scelta della direzione della pista

(non è possibile usare tutte e 360 le direzioni comprese tra 0° e 360°) in quanto definisce il concetto

di coefficiente di utilizzazione di una pista di volo, che è un numero in % indicante la % di tempo (in una

giornata o in un anno) durante il quale la pista viene utilizzata, sia in decollo che in atterraggio (è quindi

indipendente dal tipo di manovra effettuata dagli aeromobili). E’ buona norma che per una pista di volo

non sia mai inferiore al 95%, l’orientamento scelto deve verificare il criterio del coefficiente di

utilizzazione: orientamento tale per cui la pista può essere utilizzata fornendo un coefficiente maggiore

o al limite uguale al 95%. La valutazione del coefficiente di utilizzazione dipende dal regime dei venti,

perché la pista non può essere usata quando soffia un regime dei venti tali da non consentire il

decollo/atterraggio. Imporre un coefficiente pari almeno al 95% significa imporre che la direzione della

pista di volo sia tale da ammettere un regime dei venti non idoneo ai voli al massimo pari al 5%. Le

manovre degli aeromobili in decollo/atterraggio dipendono dal regime dei venti in termini di venti

trasversali, cioè la componente che soffia in direzione perpendicolare all’asse longitudinale della pista,

pericolosa in quanto fa deviare l’aereo dall’asse longitudinale della pista portandolo fuori pista. Quando

la componente trasversale del vento è elevata l’aereo non può né decollare né atterrare, quindi la pista

non viene utilizzata. L’orientamento da dare alla pista di volo deve essere tale da minimizzare queste

situazioni di forte componente laterale. 21

Il valore del coefficiente di utilizzazione fornito dall’ICAO è generalmente relativo all’aeroporto: se

l’aeroporto ha un’unica pista di volo, un coefficiente di utilizzazione della pista almeno pari al 95%

coincide con quello dell’aeroporto; se l’aeroporto ha più piste di volo, il concetto di coefficiente di

utilizzazione non è più riferito alla singola pista ma all’aeroporto, cioè se progettando un aeroporto non

si riesce a trovare un’orientazione che soddisfi il vincolo del coefficiente di utilizzazione se ne deve

realizzare un’altra in modo tale che insieme raggiungano il vincolo. Questo perché se si ha una pista

lungo la quale soffia molto spesso una componente trasversale dei venti, costruendo una pista con una

direzione opposta, che non soffre quindi di questo problema, in caso di vento trasversale si chiude una

pista e si utilizza la seconda. Parlando di un aeroporto esistente, se la pista esistente non soddisfa

questo criterio l’aeroporto deve essere adeguato costruendo una nuova pista orientata in modo diverso

perché il vincolo del coefficiente di utilizzazione è un vincolo per l’esercizio dell’aeroporto.

I parametri che si considerano per la scelta dell’orientamento sono tanti e variano da caso a caso, e

sono legati sia all’aeroporto, sia legati alla zona, sia legati alla gestione dell’infrastruttura. In generale

i fattori principali sono la morfologia del territorio, le condizioni meteo (in termini soprattutto di

distribuzione dei venti) ed il tipo di operazioni.

Relativamente alle condizioni meteo, prima di definire l’orientamento di una pista di volo, è necessario

richiedere alle stazioni meteo che sono localizzate vicino alla zona dove sorgerà l’aeroporto i dati meteo

relativi alle distribuzione dei venti su periodi temporali di almeno di 5 anni. Le stazioni meteo forniscono

per ogni direzione la frequenza di accadimento del vento sotto forma di tabelle.

La morfologia del sito interessa sia in termini di ciò che sta sotto la pista di volo, quindi i tipi di terreni

presenti in sito perché si ha bisogno di un sottofondo portante (valutando se è necessario consolidarlo);

sia in termini di presenza di ostacoli dentro il sedime aeroportuale. Se vi sono ostacoli il problema è

importante, perché se l’ostacolo non può essere né rimosso né spostato si deve studiare l’orientamento

in modo tale che il volume libero da ostacoli attorno alla pista di volo non venga forato dall’ostacolo.

Nella pratica è molto più facile incontrare casi con ostacoli che non è possibile rimuovere (abitazioni,

insediamenti industriali, pali dell’alta tensione).

Riguardo al tipo di operazioni che potranno essere messe in atto dai piloti che utilizzeranno l’aeroporto

si deve conoscere, al fine di decidere l’orientamento della pista, che tipo di pista sarà (strumentale/non

strumentale, che tipo di precisione avrà) perché in funzione di questi aspetti varia la lunghezza della

pista di volo.

In generale la scelta dell’orientamento della pista di volo avviene in due step successivi: prima si cerca

un orientamento che verifichi il criterio del coefficiente di utilizzazione e quello della componente

laterale del vento, poi in un secondo step si analizza se la direzione trovata verifica anche l’aspetto

ostacoli laterali, sapendo se questi ostacoli sono eliminabili o meno.

La direzione da scegliere per l’orientamento della pista di volo è quella che prevede la minor componente

trasversale del vento, in quanto i venti dannosi per la stabilità dell’aereo sono quelli che soffiano

trasversalmente all’asse longitudinale della pista. Questi venti spingono l’aereo fuori dalla zona

pavimentata, per evitarlo si deve determinare l’orientamento ottimale della pista di volo, con l’obiettivo

di rispettare due requisiti fondamentali: minor componente trasversale del vento possibile; coefficiente

≥ 95%. Per determinare l’orientamento di una pista di volo servono dei dati da richiedere

di utilizzazione 22

alla stazione metereologica più vicina all’aeroporto. Se la zona lo consente si incrociano i dati provenienti

da più stazioni meteo, per avere a disposizione un database più numeroso. Indipendentemente dal

numero di stazioni meteo interpellate è importante il periodo temporale di acquisizione dati, che non

deve essere mai inferiore ai 5 anni: più lungo è il periodo temporale, più dati si hanno a disposizione, più

significativa sarà la valutazione. Nella pratica, se la stazione meteo ubicata vicino all’aeroporto è una

stazione meteo principale, il problema del periodo di osservazione non si pone; se invece la stazione

meteo è secondaria si avranno un numero di dati inferiore ed una frequenza di rilevamento degli stessi

inferiore. In questo ultimo caso è possibile che manchino dei dati, si incrociano allora dati di stazioni

meteo differenti perché la numerosità del campione è estremamente importante per avere dati

significativi. I dati forniti dalla stazione meteo sono in forma tabellare, utile ad essere riportata in

diagrammi polari.

La prima tipologia di dati che interessano è relativa alla componente trasversale del vento (componente

del vento che soffia perpendicolarmente alla pista). Il dato fornito è la direzione ed intensità del vento

e la componente trasversale si ricava dalla trigonometria come prodotto del modulo della velocità del

vento per il seno dell’angolo compreso tra la direzione del vento e l’asse della pista di volo.

Siccome la direzione del vento cambia molto frequentemente, ed i dati forniti dalla stazione meteo sono

disordinati, per calcolare la componente trasversale del vento è comodo usare il diagramma polare dei

venti: l’asse verticale del diagramma coincide con la direzione dell’asse della pista di volo; al suo interno

è formato da delle linee radiali e da semicirconferenze. Le linee radiali coincidono con la direzione in

cui soffia il vento, le semicirconferenze coincidono con la velocità del vento (cioè l’intensità). Il valore

letto sull’asse delle x, in corrispondenza del punto intersezione tra una linea radiale ed una

semicirconferenza, è la componente trasversale del vento. Il valore letto sull’asse y, invece, è la

componente longitudinale del vento.

Nell’esempio della slide 5: si ha un vento con direzione 60° e velocità 20 nodi, dal punto intersezione

traccio l’orizzontale e la verticale rispetto agli assi x, y, si trovano 2 segmenti. Il segmento proiezione

sull’asse x è la componente trasversale (di prua) del vento considerato, quello sull’asse y è la componente

longitudinale (di coda). Al progettista, di questi due valori, interessa unicamente la componente

trasversale.

Mentre la direzione è in gradi, la velocità è in nodi. Le stazioni meteo forniscono le intensità del vento

sia in nodi che in km/h, quindi consultare il diagramma è facile.

Per ogni valore di vento fornito dalla stazione meteo si può calcolare la componente trasversale, nei

calcoli successivi si considera la massima, cioè la maggior componente trasversale del vento a cui gli

aerei che utilizzano la pista sono soggetti.

Il passo successivo è tener conto del fatto che la direzione del vento cambia molto frequentemente:

non interessa conoscere solo il picco massimo, ma anche l’andamento in frequenza cioè come variano

frequenza ed intensità durante il periodo di osservazione. Per tener conto di questo parametro, la

stazione meteo fornisce il diagramma polare delle frequenze. La stazione meteo principale fornisce sia

i valori tabellati, sia il diagramma polare delle frequenze già costruito, altrimenti il diagramma deve

essere costruito se la stazione meteo è secondaria. 23

Il diagramma polare delle frequenze serve per capire la % di tempo in cui soffia un tempo “pericoloso”

o, alternativamente, qual è la % di tempo in cui soffia un vento che non infastidisce le operazioni di volo.

Il diagramma è orientato secondo i principali punti cardinali e mostra la direzione del vento e la % di

tempo (in 1 anno) durante la quale, nella specifica direzione considerata, spira un vento fastidioso. Per

fastidioso si intende un vento che crea condizionamenti alle operazioni di volo e che è superiore a 6

km/h; viceversa la % di tempo caratterizzata da un vento di velocità inferiore è detta % di calma, in

questo caso le operazioni di volo non sono soggette a particolari restrizioni. Nell’esempio della slide 6,

per es. in direzione Nord, si ha che per l’11% di tempo si ha avuto un vento fastidioso. Dal diagramma il

progettista trae diverse informazioni significative per la scelta dell’orientamento della pista: la prima

informazione è relativa al totale, perché sommando le varie % della tabella si trova il totale del tempo

in cui il vento ha una velocità fastidiosa, valutando quindi la % del tempo di calma con vento di velocità

inferiore a 6 km/h. La somma dei valori della tabella non è mai 100, perché c’è sempre un’aliquota di

tempo in un anno nella quale il vento soffia ad una velocità non fastidiosa. Già da questo parametro si

riesce a capire se basterà una pista o se ne servirà più di una, perché se il valore del tempo di calma è

molto elevato significa che nella zona in cui sorge la pista, durante l’arco temporale di un anno, ci sono

ampie finestre temporali in cui il vento non infastidisce le operazioni di volo. In queste condizioni, a

parità di traffico, una pista di volo potrebbe bastare. Invece se la somma dei valori differisce poco da

100 significa che nella zona il vento condiziona le operazioni di volo per archi temporali maggiori e

potrebbero servire più piste orientate in modo diverso per consentire le operazioni di volo anche se il

vento per la maggior parte dell’anno disturba.

Dal grafico si ottiene un’altra informazione: congiungendo i punti rossi lungo le diverse direzioni, se la

forma della spezzata che ne deriva ha un andamento simile ad una circonferenza, significa che in quella

zona il vento condiziona le operazioni di volo in modo abbastanza omogeneo in tutte le direzioni e non

esiste una direzione di pista preferenziale. Al tendere al circolare della forma della spezzata, oltre a

non esserci un orientamento preferenziale di pista, bisognerà allocare all’interno della strip le

attrezzature di aiuto strumentale in fase di decollo/atterraggio (non si può volare a vista). Viceversa,

se la spezzata congiungente dei punti rossi ha dei massimi (delle punte) lungo una direzione particolare,

ci si accorge subito che questa direzione è quella da evitare sicuramente. Conviene, anzi, considerare

una direzione ortogonale a quella del massimo per minimizzare il problema. La questione si complica

quando si ha un massimo lungo 2 direzioni (grafico simile a stella): si hanno 2 direzioni estremamente

sfavorevoli, la pista deve stare nel settore intermedio a queste e quindi progettare più di una pista è

difficoltoso perché il range di variazione delle direzioni ottimali è piccolo. Se il volume di traffico è

elevato si dovrà quindi fare una pista molto lunga o comunque più piste parallele tra loro (che comunque

si cercano di evitare).

A questo punto il progettista conosce il numero di piste che servono e quali sono le direzioni preferibili.

L’inclinazione e la direzione della pista rispetto al Nord si ottiene usando il diagramma polare delle

intensità e delle frequenze: avendo considerato prima l’intensità, poi la frequenza, adesso si devono

unire le informazioni. Anche per questo diagramma, se la stazione meteo è principale, vengono forniti i

dati in forma tabellare e grafica; se la stazione è secondaria viene fornita solo la forma tabellare. Si è

definito precedentemente l’estremo minimo della velocità del vento: per venti inferiori a 6 km/h è come

se il vento non ci fosse. L’estremo massimo, cioè la massima intensità ammissibile del vento laterale

24

oltre il quale le ordinarie operazioni di volo sono impedite, è fornito dalla Normativa in funzione del

codice dell’aeroporto. Il parametro che si usa per la classificazione è la lunghezza di campo

caratteristica, cioè la minima distanza di decollo richiesta dall’aereo critico al massimo carico, al livello

del mare, in assenza di vento e in condizioni metereologiche standard (T = 15°), con pendenza della pista

nulla.

[Ogni aeroporto è contraddistinto da due valori: il punto di riferimento dell’aeroporto (coordinate del

baricentro della pista di volo) e la lunghezza di campo caratteristica.]

All’aumentare della lunghezza di campo caratteristica aumenta, secondo l’ICAO, la massima intensità di

vento laterale ammissibile per le operazioni di volo, perché se aumenta la lunghezza di campo

caratteristica aumenta l’aereo critico, quindi la velocità trasversale del vento che serve a deviarlo dalla

pista è maggiore.

La lunghezza di campo caratteristica si riferisce alla lunghezza di pista pavimentata (quindi solo alla

pista di volo, non la stopway ecc...).

Il diagramma è costituito da delle linee radiali (in verde), che dividono il quadrante in settori, e da delle

circonferenze (in rosso) che rappresentano le velocità del vento. In altre parole l’area compresa tra due

circonferenze corrisponde a famiglie di venti che hanno un’intensità variabile tra i due estremi di

intensità che corrispondono alle due circonferenze. Il numero dentro ogni zona, compresa tra due

circonferenze concentriche e due linee radiali, è una % sul totale della frequenza dei venti che in un

anno hanno spirato nella direzione indicata nel baricentro del settore considerato, con un’intensità

compresa tra i valori limite delle 2 circonferenze estreme.

Nella slide 8: 0.1 indica la frequenza % sul totale di venti che hanno spirato in direzione SSE (direzione

baricentrica del settore contrassegnato da 0.1), con intensità compresa tra 46.5 e 70 km/h (valori di

velocità delle 2 circonferenze).

Per questo diagramma, rispetto ai precedenti, la somma dei numeri è pari al 100% perché nei dati è

riportata anche la frequenza di calma. Il primo controllo da fare una volta ricevuti i dati è proprio

verificare che la somma sia 100.

Come si usa il diagramma: il dato di input, dato che si considera una pista di nuova realizzazione, è il

codice di riferimento dell’aeroporto. Noto il codice è nota la lunghezza di campo caratteristica, quindi

è nota la massima intensità ammissibile del vento laterale.

A questo punto si prende un foglio lucido, si sovrappone al diagramma polare delle intensità e delle

frequenze, disegnando 3 rette parallele tra loro. La retta centrale coincide con l’asse longitudinale della

pista, le altre due sono ad una distanza pari alla massima intensità ammissibile del vento laterale relativa

all’aeroporto dove si costruirà la pista. Si ruota il foglio lucido attorno al centro del diagramma e si

ipotizzano delle direzioni per la pista. Sicuramente la prima cosa da fare è escludere quelle direzioni

che erano risultate problematiche nel diagramma polare delle frequenze visto prima; per le altre

direzioni si calcola la somma di tutti i numeri del diagramma polare delle intensità e delle frequenze che

sono compresi tra le rette disegnate sul foglio lucido. La direzione che dovrà avere la pista di volo, cioè

l’orientamento ottimale, è quella corrispondente alla somma massima. Il valore trovato è il massimo tra

tutte le direzioni ipotizzate. L’ultimo controllo da fare è se questo valore (%) rispetta il vincolo relativo

25

al coefficiente di utilizzazione del 95%: se il valore trovato è ≥ 95% serve una sola pista, se è < 95%

servono 2 piste. In questo caso si continua a ruotare il foglio lucido trovando un’altra direzione,

≥ 95%. Questa

calcolando la somma dei vari numeri e verificando che somma 1 + somma 2 sia

determinazione si fa a partire dalle solite 3 rette (perché la lunghezza caratteristica non cambia,

l’aeroporto è sempre lo stesso), sommando tutti i numeri che stanno all’interno delle linee rosse e

all’interno delle linee blu (pag. 12) per verificare il criterio del coefficiente di utilizzazione. Quando

nasce l’esigenza di avere più piste conviene scegliere direzioni di pista molto diverse tra loro per ridurre

il più possibile l’influenza del vento sulle operazioni di volo.

Il fatto di sovrapporre le rette del foglio lucido al diagramma polare consente di dire che la direzione

trovata è quella ottimale. Questo perché i numeri sul diagramma sono venti superiori a 6 km/h e quindi

fastidiosi; il valore di 6 km/h però non è un gran vento. Quindi se ci basassimo solo su questo valore,

nella maggior parte delle zone del mondo le operazioni di volo non potrebbero essere svolte. Allora si

prende come valore di riferimento il valore massimo ammissibile di intensità laterale: si sceglie

l’orientamento ottimale della pista come quella pista sulla quale il vento non spira mai più forte del valore

ammissibile. L’orientamento ottimale, quindi, non è detto che sia quello per cui spirano solo venti di calma

ma sicuramente è l’orientamento lungo il quale non spira mai un vento che fa chiudere la pista. Il fatto

di disegnare le rette a distanza pari alla velocità laterale ammissibile sta proprio in questo criterio, cioè

l’orientamento ottimale della pista di volo, se posso, lo scelgo minimizzando i venti di calma, ma

sicuramente lo scelgo annullando quelle condizioni di vento che obbligano a chiudere la pista: la direzione

che si trova è quella della retta intermedia.

Se per la direzione trovata il criterio del coefficiente di utilizzazione non è soddisfatto è necessario

prevedere due piste di volo diverse. In questo caso l’elemento più importante da definire è come

posizionarle reciprocamente tra di loro: le configurazioni più diffuse sono le piste parallele adiacenti o

sfalsate; oppure piste non parallele inclinate una rispetto all’altra di un angolo da valutare.

Pur dovendo comunque verificare che le 2 piste nel complesso diano un coefficiente di utilizzazione

superiore al 95%, la scelta di una disposizione parallela o incrociata non è scontata perché ognuna ha

vantaggi o svantaggi proprio. I parametri più importanti di scelta sono relativi ai venti, al traffico e alle

dimensioni dell’aerea aeroportuale compresi eventuali ostacoli compresi nell’area.

I 3 parametri, nel procedimento di scelta, pesano allo stesso modo in quanto sono tutti importanti per

le future operazioni di volo che saranno effettuate sulle piste.

Riguardo al parametro vento, l’elemento che fa scegliere una configurazione a piste parallele piuttosto

che una disposizione a piste non parallele è l’intensità e la frequenza del vento laterale. Questo perché

il non rispetto del coefficiente di utilizzazione deriva dal fatto che se la componente laterale del vento

è molto frequente lo schema a pista parallele non risolve il problema, in quanto la componente trasversale

del vento di una pista è uguale a quella dell’altra pista parallela: se è chiusa una pista per vento è chiusa

anche l’altra. Generalmente lo schema a piste parallele si usa quindi in quei casi in cui venti con forte

componente laterale hanno una bassa frequenza in termini di numero di giorno dell’anno in cui spirano e

si hanno elevati volumi di traffico da servire (per cui una pista sola non basta). In generale si assume

che in un’ora sulla pista possano avvenire al massimo 60 manovre, intese come manovre di decollo o

atterraggio. Quando si sceglie la configurazione delle due piste è cautelativo prendere come riferimento

26

45/50 movimenti all’ora perché il tempo necessario per la manovra di atterraggio è doppio rispetto a

quello richiesto per il decollo, in termini di occupazione della pista a terra. Se si devono servire più di

50 movimenti/h una pista non è più sufficiente e si adottano 2 piste; 2 piste parallele se il vento non è

problematico e tale da permettere l’utilizzo simultaneo delle 2 piste. Normalmente una pista è riservata

alle manovre di decollo e l’altra alle manovre di atterraggio per minimizzare il più possibile l’interferenza

tra le due manovre.

Viceversa quando il vento è un problema la configurazione a piste parallele non è consigliata perché la

componente trasversale del vento che è problematica per una pista è problematica alla stessa maniera

anche per l’altra. In questi casi si preferisce la disposizione a piste non parallele (piste incrociate); il

parametro da definire è la posizione delle 2 testate, di decollo e atterraggio. Esistono diverse

configurazioni, la scelta di dove posizionarle va effettuata con l’obiettivo di minimizzare l’interferenza

con gli aerei in volo che nel caso di piste che si intersecano non può essere evitata perché nel punto di

intersezione è possibile il contatto degli aerei che utilizzano le due diverse piste. Il criterio di scelta

con cui ubicare testata di decollo e testata di atterraggio è relativo alla distribuzione delle rotte degli

aerei che utilizzano l’aeroporto; quindi noti gli aeromobili e le rotte si quantificano le manovre di decollo

e di atterraggio che si verificano nell’ora. Se le rotte sono estremamente diverse tra loro lo schema

preferibile è il (2) perché le testate di atterraggio e decollo sono molto distanti tra loro ed ubicate

lungo la direzione di salita e di discesa delle rotte. Altro grande vantaggio di questa configurazione è

che il possibile conflitto tra aerei in atterraggio e decollo ha una frequenza di accadimento molto bassa,

perché l’aereo in atterraggio tocca terra lontano dal punto di intersezione quindi ha ampio margine di

frenatura, anche in emergenza. Viceversa l’aereo in decollo ha il punto di intersezione molto vicino alla

testata di decollo e supera l’intersezione in tempi molto brevi, una volta partita la corsa a terra. Quindi

questo schema rende minima la probabilità di accadimento del conflitto.

Lo schema (3) è da evitare il più possibile perché nonostante posizioni le due testate lungo le rotte degli

aeromobili, quindi minimizzi i tempi di attesa, il punto di conflitto è nella posizione in cui non deve essere

perché nel caso di decollo abortito il pilota utilizza tutta la pista per la sua corsa terra e in questo caso

rischia di incontrare l’aeromobile che sta atterrando. Quindi questo punto di conflitto è sicuro per la

manovra di atterraggio ma non è sicuro per la manovra di decollo. Pur ammettendo di non essere in

condizioni di decollo abortito c’è un altro problema: se a causa delle condizioni del vento il pilota in

decollo sale con una pendenza di rotta più bassa del previsto, rischia di toccare l’aeromobile che sta

utilizzando la pista. La probabilità che i due aeromobili si tocchino è più alta rispetto allo schema

precedente.

Lo schema (1) è intermedio tra i due visti prima, si usa quando si ha la necessità di mantenere lungo la

stessa sezione trasversale la testata di atterraggio e la testata di decollo. Questo schema è usato,

quindi, quando non c’è tanto spazio a disposizione e c’è necessità di mantenere la croce il più stretta

possibile. 27

Relativamente allo spazio disponibile, quando si valuta che disposizione adottare per le 2 piste di volo,

le dimensioni dell’area aeroportuale sono un parametro estremamente importante perché affinché le

operazioni di volo avvengano in modo ordinario è necessario che nell’intorno delle piste di volo non ci

siano degli ostacoli. Note quindi le dimensioni dell’aerea aeroportuale si verifica l’eventuale presenza di

ostacoli non rimovibili e la disposizione delle piste è fatta di conseguenza per evitare la compromissione

delle operazioni di volo.

Lunghezza della pista di volo

Determinato l’orientamento della pista resta da definire la lunghezza della pista di volo, che è l’altro

parametro che deve definire il progettista aeroportuale; tutto il resto in termini di larghezza, pendenza

trasversale, pendenza longitudinale, aree di sicurezza è fornito dalla normativa ICAO in funzione del

codice dell’aeroporto.

La lunghezza è definita andando a considerare gli aerei che utilizzeranno l’aeroporto e le loro manovre,

per trovare un valore che consenta allo spettro di traffico dell’aeroporto di poter usare la pista. Lo

spettro di traffico dell’aeroporto, in queste valutazioni, è dato dall’aereo critico che richiede alla pista

le maggiori prestazioni. L’aereo critico è il parametro fondamentale per la determinazione della

lunghezza della pista di volo. La pista di volo dovrà essere lunga a sufficienza da permettere all’aereo

critico di atterrare/decollare.

Anche la normativa ICAO quando definisce larghezza e pendenze fa uso dell’aereo critico, quindi

l’approccio è coerente.

Le manovre da considerare sono decollo e atterraggio. In realtà, confrontando le due manovre, ai fini

della sicurezza si considera esclusivamente la manovra di decollo che è quella più vincolante. La

lunghezza della pista di volo è quella che consente all’aereo critico di atterrare/ decollare in sicurezza,

per questo si devono definire lo spazio di decollo e lo spazio di atterraggio.

Lo spazio di decollo è la lunghezza di cui ha bisogno l’aereo critico per decollare. Questo spazio inizia in

corrispondenza della testata di decollo della pista, cioè quando l’aereo critico finisce il rullaggio e si

ruota per allinearsi all’asse longitudinale della pista; e termina quando l’aereo critico ha raggiunto una

quota di 35 piedi rispetto alla pista di volo. I 35 piedi sono misurati tra l’estradosso dello strato di

usura della pista ed il punto più basso dell’aeromobile (l’estremo più basso del carrello posteriore).

Lo spazio per l’atterraggio va dal punto in cui l’aeromobile è a quota 35 piedi fino al punto in cui l’aereo

ha tutte le ruote di tutti i carrelli ferme. Lo spazio di atterraggio è sempre più corto dello spazio di

decollo perché l’aereo in atterraggio usa i freni e necessita quindi di uno spazio più corto. Questo è il

motivo per cui, nella pratica, per calcolare la lunghezza della pista di volo si considera solo il decollo: se

la lunghezza determinata sulla base dello spazio di decollo basta, basterà anche per le manovre di

atterraggio.

Si devono poi definire quali sono i possibili decolli che l’aereo critico può compiere sulla pista di volo,

perché in funzione della manovra cambia lo spazio di decollo.

Il primo tipo di decollo è quello che avviene in condizioni ordinarie: la manovra di decollo normale è quella

che avviene quando tutti i motori dell’aeromobile funzionano correttamente. In questa manovra il pilota

si attesta all’inizio della testata di decollo (origine del grafico di pag. 16), in questo momento ha

28

terminato il rullaggio (aereo fermo con tutte le ruote a terra, all’inizio della testata di decollo ed

allineato all’asse longitudinale della pista). Il pilota, ad aereo fermo, chiede l’ultimo consenso al decollo

alla torre di controllo. Ottenuto il via libera inizia il decollo; la manovra normale si compone di una fase

iniziale a terra (l’aereo ha almeno una ruota a terra) e di una seconda fase in volo (tutte le ruote si sono

staccate, fino alla quota 35 piedi, cioè 10.7 m). Durante la fase a terra l’accelerazione è uniforme fino

al termine della manovra di decollo, l’aereo parte con 4 ruote a contatto col suolo e inizia a staccare

prima le anteriori, poi le posteriori, iniziando la fase in volo che termina a 35 piedi. Durante la corsa di

decollo entra in azione la portanza alare, cioè la capacità delle ali di sostenere l’aereo senza essere a

contatto con la terra. La portanza alare è massima nella fase di volo, nulla nella fase iniziale di corsa a

terra; inizia a svilupparsi quando il carrello anteriore si stacca dal suolo. Il carrello posteriore è quello

portante, su cui si scarica la maggior parte del peso dell’aereo. Se il decollo è normale, la pendenza

dell’andamento della velocità è una spezzata: l’accelerazione che il pilota fornisce all’aeromobile avviene

in modo molto uniforme, per minimizzare i consumi dato che la fase di decollo, non potendo contare

pienamente sulla portanza alare, è una delle fasi dove l’aereo consuma di più.

Il secondo tipo di decollo è quello interrotto. Il decollo abortito può essere di due tipi: decollo abortito

che avviene in sicurezza (decollo interrotto), cioè un decollo forzato, interrotto dal pilota, che

accorgendosi dell’emergenza decide di bloccare la manovra. La manovra avviene in sicurezza perché il

pilota riesce ad interrompere il decollo e a fermare il velivolo sfruttando la pista di volo. L’altro tipo

decollo abortito è quello in cui il pilota decide di abortire troppo tardi per poter fermare l’aeromobile

dentro alla pista di volo. L’elemento che contraddistingue queste due condizioni di decollo abortito è la

velocità di decisione V1. Anche in questo caso (pag. 17) si parte dall’origine del grafico, con l’aereo in

testa alla testata di decollo, fermo ed allineato all’asse longitudinale della pista. Il pilota ottiene il via

libera dalla torre di controllo, accelera iniziando la corsa a terra di decollo. La velocità aumenta

uniformemente, come se fosse un normale decollo, quando il pilota si accorge di un guasto e si rende

conto che è meglio non decollare. Se la velocità dell’aeromobile è al massimo uguale alla velocità di

decisione, il decollo è interrotto e l’aeromobile si ferma in sicurezza; se invece il decollo è abortito dopo

la velocità di decisione le infrastrutture di volo non sono sufficienti a fermare l’aeromobile. Si chiama

velocità di decisione perché la differenza tra decollo interrotto e incidente aereo dipende dalla

decisione del pilota, non sono le condizioni al contorno né la torre di controllo a decidere se il decollo

deve essere abortito. Questa velocità è quella limite che può avere l’aereo per riuscire ad interrompere

il decollo in sicurezza usando l’impianto frenante, fermandosi o dentro alla pista di volo o al massimo

entro la stopway. Se l’istante di guasto è dopo la velocità di decisione la pista di volo e la stopway non

bastano a fermare il velivolo. La velocità di decisione è un valore riportato sul manuale dell’aeromobile,

indicato dal costruttore sulla base del peso a pieno carico, del motore e dell’impianto frenante.

Il terzo caso è quello di decollo con avaria motore o decollo critico, in cui il pilota si rende conto che

deve interrompere il decollo quanto la velocità è maggiore di quella di decisione. In questo caso è

obbligato a continuare la corsa di decollo comunque, in base al regolamento aeroportuale, perché

l’incidente in questo caso avviene a contatto con la pista ed il gestore aeroportuale si tutela per evitare

l’incidente aeroportuale. Quindi il pilota continua fino ai 35 piedi, intanto la torre blocca tutti gli

aeromobili in decollo e soprattutto quelli in atterraggio a cui comunica di non abbassarsi; questi

sorvolano l’aerea aeroportuale seguendo rotte a “circuiti di biscotto” (rotte simili ad un pavesino) fino

29

a quando la torre non gli dà l’ok per atterrare. In questo modo la torre libera la pista assicurando la

massima libertà per l’atterraggio immediato e prioritario dell’aereo in decollo critico. L’ultimo aspetto

è che questo insieme di manovre (decollo obbligato e successivo atterraggio immediato) hanno un esito

positivo, cioè senza incidente, se l’aereo riesce a trovarsi alla quota di 35 piedi, 10.7 m, ad una velocità

di sicurezza al decollo V2. Questo perché la velocità V2 è quella che consente all’aereo di invertire i

motori; il problema è quando l’avaria non permette di arrivare a V2 perché il pilota non riesce ad invertire

i motori, non gli è consentito ritoccare terra e l’incidente è molto probabile. Anche la velocità V2 è

riportata sul manuale dell’aeromobile, quindi un dato iniziale per il progettista aeroportuale.

A questo punto la lunghezza della pista di volo si calcola sulla base dello spazio necessario per un decollo

normale, perché tra le 3 configurazioni viste è quella che necessita di una pista più lunga: se la lunghezza

della pista è maggiore o uguale a quella necessaria per un decollo normale sicuramente ci sta anche un

decollo interrotto. Relativamente al decollo critico la lunghezza della pista non è un problema perché

l’aereo non può sfruttare la lunghezza della pista evitando di salire. Per calcolare la lunghezza della pista

di volo esistono vari metodi, nel corso vediamo quelli usati dai software più comuni. Uno è basato

calcolando lo spazio di decollo normale; l’altro si basa su distanze dichiarate e distanze richieste.

Lunghezza della pista di volo: metodo delle distanze dichiarate e distanze richieste

Le distanze dichiarate sono riferite alla pista di volo; le distanze richieste sono riferite all’aereo critico.

Si tratta quindi di un confronto tra le distanze relative alla pista di volo e le distanze necessarie

all’aereo critico. L’aereo critico può usare la pista di volo se la distanza che mette a disposizione la pista

di volo è sufficiente per l’aereo critico.

Le distanze dichiarate sono le distanze che la pista di volo mette a disposizione dell’aereo critico per

effettuare una manovra; sono distanze operative disponibili effettivamente sulla pista per le manovre

di decollo e atterraggio. Guardando dall’alto una pista di volo, non tutta la lunghezza è usata per

decollo/atterraggio: le testate di decollo e di atterraggio (in bianco perché in conglomerato cementizio)

e la lunghezza della striscia nera (perché in conglomerato bituminoso) rappresentano la lunghezza totale

della pista. Normalmente si richiede che la TD sia usata solo dagli aerei in decollo e la TA sia usata solo

dagli aerei in atterraggio senza che un aereo in decollo passi sopra alla TA e viceversa; quindi la

lunghezza totale della pista di volo può essere molto diversa della corrispondente distanza dichiarata

perché se si considera la manovra di decollo la distanza che operativamente la pista di volo mette a

disposizione per il decollo è data da TD + striscia in c.b. Le distanze dichiarate della pista di volo, quindi,

non sono pari alla sua lunghezza, ma sono delle distanze che operativamente sono disponibili per gli

aeromobili per una determinata manovra. Si chiamano dichiarate perché sono riportate sui librini di

informazioni aeronautiche, cioè pubblicazioni presenti in cabina di pilotaggio consultate dal pilota quando

effettua le manovre, tra cui sono riportate le distanze dichiarate. In particolare sono distanze calcolate

per ogni direzione di pista, quindi la distanza dichiarata per il decollo può essere diversa da quella

dichiarata per l’atterraggio; generalmente comunque sono più corte della lunghezza della pista. Quando

si determina la lunghezza della pista di volo sulla base di questo criterio si considera sia il decollo che

l’atterraggio: non è più come il metodo dello spazio di decollo dove si considera solo il decollo, perché

queste distanze valgono per direzione di pista (distanza dichiarata per il decollo diversa da quella per

l’atterraggio). 30

L’ICAO definisce le distanze dichiarate prendendo in considerazione sia il decollo che l’atterraggio. In

particolare per quanto riguarda l’atterraggio definisce un’unica distanza dichiarata che è la LDA –

Landing Distance Available, cioè la distanza disponibile per la manovra di atterraggio – compresa tra

l’istante iniziale di aereo alla quota di 35 piedi ed estremo finale della distanza dove l’aereo è fermo a

terra.

Per il decollo, invece, l’ICAO definisce 3 distanze caratteristiche:

- TORA – Take-Off Run Available, distanza disponibile per la corsa a terra di decollo, cioè la fase iniziale

del decollo in cui l’aereo ha almeno un punto di contatto col suolo;

- TODA – Take-Off Distance Available, distanza disponibile per tutta la manovra di decollo (corsa a

terra + fase di volo);

- ASDA – Accelerate-Stop Distance Available, distanza disponibile per l’accelerazione e la fermata

dell’aereo, quindi relativa alla condizione di decollo interrotto.

Per determinare queste distanze si deve fare riferimento alle 2 fasi del decollo, quella di terra e quella

di volo.

Il metodo per calcolare queste distanze è fornito dall’ICAO, dicendo quali sono i punti iniziale e finale

tra cui calcolare la distanza (metodo geometrico). Queste distanze non dipendono da dei parametri: non

dipendono da parametri dell’aeromobile, perché sono esclusivamente riferite alla pista di volo, e non

dipendono dalle caratteristiche della pista di volo, perché sono distanze operative cioè distanze reali a

disposizione qualunque sia la condizione della pista (sia che sia in c.b. che in cls, sia che sia bagnata sia

che sia asciutta). Sono calcolate tutte al limite superiore, le distanze dichiarate per le varie manovre

sono sempre in termini di spazi massimi disponibili per la data manovra: il pilota sa che deve completare

la manovra in uno spazio entro la distanza dichiarata.

Calcolo delle distanze dichiarate: decollo

- TORA – Take-Off Run Available. E’ la lunghezza di pista disponibile per l’aereo critico per la corsa a

terra in fase di decollo. Essendo calcolata al limite superiore, è pari alla lunghezza della pista. Quindi

l’ICAO indica che per l’aereo critico la distanza per la corsa a terra al decollo è pari alla lunghezza della

pista ma allo stesso tempo il pilota sa che la corsa a terra non può terminarla alla fine della pista perché

altrimenti non verifica il regolamento aereo: sono tutte distanze a favore di sicurezza.

- TODA – Take-Off Distance Available. E’ la distanza per la manovra di decollo totale, data dalla somma

di due contributi: distanza per la corsa a terra (TORA) + distanza per la fase in volo (clearway).

Dal punto di vista operativo, per calcolare queste distanze l’ICAO fornisce diverse figure che si

differenziano tra loro in funzione delle aree di sicurezza di cui è dotata la pista di volo.

Il caso più semplice è quello di aeroporto non molto importante che ha solo la pista di volo: in questo

caso TORA = TODA = pista stessa.

Se la pista è dotata di clearway, la TORA è pari alla lunghezza della pista e la TODA = TORA + CWY.

Se la pista non ha la clearway, qualunque sia la sua dotazione di sicurezza, TORA e TODA rimangono

uguali alla lunghezza della pista. Quindi se la pista non ha la clearway ma è dotata di stopway le distanze

31

restano uguali tra loro, perché per la manovra di decollo normale non interessa la stopway in quanto la

manovra di decollo termina in volo.

Nel caso in cui la pista abbia una soglia spostata (quando, a causa della presenza di ostacoli, la società

di gestione aeroportuale ha spostato la soglia della pista rispetto alla testata), questo non influisce sulla

valutazione delle distanze dichiarate in quanto TORA = TODA = pista stessa. Questo perché si ragiona

al limite massimo.

Nel caso in cui la pista è dotata sia di stopway che di clearway, la TODA = TORA + CWY perché la

stopway nel decollo normale non interviene.

L’ICAO fornisce altre 2 condizioni: nota la pista di volo è noto se sono presenti le aree di sicurezza e la

loro dimensione (fornita dall’ICAO in funzione del codice di riferimento dell’aeroporto). Per cui è facile

valutare TORA e TODA, per una pista esistente. Per una pista nuova, invece, si ipotizza un valore di

distanza dichiarata e se ne verifica la compatibilità con le distanze richieste dall’aereo critico seguendo

≤ 1.5 TORA; CWY ≤ 0.5 TORA. Con queste proporzioni, poi, si fa un

le relazioni: TODA

predimensionamento alle distanze dichiarate verificando la compatibilità con le distanze richieste

dall’aereo critico.

In generale si parte dall’aereo critico, si leggono le distanze richieste e si trova un valore di distanze

dichiarate più grande di quelle richieste che soddisfino queste relazioni.

- ASDA – Accelerate-Stop Distance Available. E’ la distanza relativa alla condizione di decollo interrotto

non critico. Questa distanza è sempre ASDA = TORA + SWY, indipendentemente dalla configurazione

della soglia pista e dalle aree di sicurezza di cui la pista è dotata.

Calcolo delle distanze dichiarate: atterraggio

L’unica distanza dichiarata è la LDA – Landing Distance Available, che comprende tutta la manovra di

atterraggio dalla quota di 35 piedi all’arresto del velivolo. Questa distanza è sempre LDA = TORA, quindi

uguale alla lunghezza totale della pista di volo, indipendentemente dalle dotazioni delle aree di sicurezza

della pista.

Una condizione particolare è quella con soglia di pista spostata, perché in questo caso c’è una variazione

della zona di tocco in fase di atterraggio e quindi cambia la lunghezza disponibile per la manovra di

atterraggio, dato che la zona in cui l’aeromobile può toccare il suolo non parte più dall’inizio della testata

ma parte dell’inizio della soglia di pista. Inoltre si calcola LDA escludendo non soltanto la zona prima

della soglia, ma diminuendo di un ulteriore 20% perché si ragiona in termini di valori massimi ed il fatto

che la soglia di pista sia spostata (perché c’è un qualcosa che fora le superfici di separazione ostacoli)

fa sì che il velivolo in atterraggio debba allontanare la zona di toccata rispetto all’ostacolo e per ragioni

di sicurezza si sconta lo spostamento di soglia pista * 1,2.

Le distanze dichiarate, essendo operativamente disponibili sulla pista di volo, sono caratteristiche di

ciascuna pista di volo dell’aeroporto. Come detto le distanze dichiarate vanno valutate per ogni direzione

di pista, quindi per il Marconi si ha la direzione pista 12 e la direzione pista 30 e sono due valori diversi

tra loro, in particolare TORA = TODA = lunghezza totale della pista di volo perché non c’è la clearway.

Questi dati però si riferiscono alla configurazione del Marconi a ILS spento. Il Marconi fino a poco

tempo fa aveva un’unica testata di decollo (dall’alto al basso nella foto) e si atterrava nella direzione

32

opposta (dal basso verso l’alto). Dato che è un aeroporto con traffico in espansione c’era la necessità di

aumentare la frequenza dei voli ma allo stesso tempo la pista più di così non può essere allungata perché

in alto verso la testata di decollo c’è una linea ferroviaria che è stata interrata per fare in modo di

costruire l’ultimo pezzetto di pista, ma non si poteva eliminare. Allora la pista è stata dotata di ILS che

consente ai piloti di atterrare e decollare in entrambe le direzioni. Questo consente di avere in

entrambe le direzioni una clearway, quindi attualmente le distanze dichiarate del Marconi sono

leggermente diverse da quelle riportate nella slide: con la clearway TORA e TODA non sono uguali.

Calcolo delle distanze richieste

Le distanze richieste sono relative all’aeromobile critico per poter atterrare/decollare e sono anch’esse

distanze calcolate al limite massimo. L’ICAO stabilisce per l’aereo critico le stesse distanze definite

per la pista di volo.

- TOR – Take-Off Run, è la distanza richiesta per la corsa a terra di decollo,

- TOD – Take-Off Distance, è la distanza richiesta per il decollo completo,

- ASD – Accelerate-Stop Distance, è la distanza richiesta per l’accelerazione e la fermata dell’aereo

(per il decollo interrotto),

- LDR – Landing Distance Required, è la distanza richiesta per l’atterraggio.

In questo caso le distanze richieste non sono da calcolare ma sono fornite dal costruttore del velivolo.

E’ buona norma, però, controllarle perché in funzione delle condizioni a contorno e delle aree di sicurezza

di cui dispone la pista queste distanze richieste possono variare. L’ICAO indica al progettista come

calcolarle, ma generalmente questi metodi di calcoli sono metodi di controllo del dato fornito dal

costruttore. In particolare la TOD – Take-Off Distance – varia in funzione del tipo di decollo;

considerando la manovra più critica, cioè il decollo critico, la TOD è la distanza compresa tra l’inizio

della pista ed il punto in cui l’aereo si trova ad una quota di 10.7 m. Se consideriamo la manovra in

condizione di efficienza di tutti i motori si incrementa questo valore del 15% (cioè la manovra di decollo

ordinaria è incrementata rispetto alla manovra di decollo critica).

La TOR – Take-Off Run – si riferisce alla fase in cui l’aeromobile ha almeno un pneumatico a contatto

col suolo. Il metodo di valutazione fornito dall’ICAO è molto simile al caso precedente, ma le volte in cui

al progettista aeroportuale capita di valutare la TOR sono molto poche perché generalmente la manovra

più vincolante è quella di decollo totale (corsa a terra + fase in volo); quindi controllata la TOD

sicuramente è verificata anche la TOR.

ASD – Accelerate-Stop Distance – è la distanza relativa al decollo interrotto non critico e, come visto

per la corrispondente distanza dichiarata, si considera tutta la manovra di decollo da inizio corsa fino

all’istante in cui l’aereo si ferma completamente.

La LDR – Landing Distance Required è la distanza richiesta per l’atterraggio, il suo calcolo teorico è

impostato ipotizzando che la discesa dell’aeromobile lungo la fase di volo dell’atterraggio avvenga con

una pendenza di 3° che è un valore molto diffuso (la maggior parte degli aeromobili commerciali ha

indicato sul suo libretto tecnico un angolo di discesa di 3°, è quindi un valore operativo e non teorico).

33

Tutte queste distanze richieste dall’aereo critico sono di facile determinazione perché indicate nel

libretto del costruttore, dove sono inoltre rappresentati dei diagrammi di prestazioni validi per lo

specifico aereo (le curve sono tracciate in funzione dei parametri prestazionali dell’aereo,

caratteristiche motrici e frenanti) e che servono per calcolare le distanze richieste per l’aeromobile.

Si differenziano in funzione della manovra, dai quali si determina direttamente il valore della distanza

richiesta relativa. Dai grafici si legge sull’asse verticale la distanza richiesta relativa (in u.m. metri

sull’asse verticale di dx e in piedi sull’asse verticale di sx) e sull’asse orizzontale il peso lordo al decollo

(in kg e libbre). Si entra nel diagramma col peso massimo al decollo – peso massimo dell’aereo col numero

massimo di passeggeri trasportati, con il numero massimo di equipaggio e a serbatoio completamente

pieno di carburante – fornito dal costruttore. Si entra fino ad intersecare la linea relativa all’altitudine

dell’aeroporto – sono presenti diverse linee a quota della pista di volo dell’aeroporto costante, rispetto

al livello del mare – facendo la proporzione e disegnando la parallela a queste curve se la quota

dell’aeroporto in oggetto è intermedia. Intersecata la quota relativa si traccia l’orizzontale trovando la

distanza richiesta relativa (nella slide il diagramma è riferito alla distanza TOD). Si deve prestare

attenzione che i diagrammi di prestazione sono disegnati sotto le condizioni standard: aereo al massimo

carico, pista di volo al livello del mare, assenza di vento, temperatura dell’aria a 15°C e pendenza della

pista nulla. Il valore di distanza richiesta trovato dal grafico deve quindi essere incrementato per tener

conto delle condizioni reali del caso di studio, usando dei fattori che quantificano la differenza tra il

caso reale ed il caso ideale su cui è stato tracciato il diagramma di prestazione.

Se il caso reale non si trova al livello del mare si deve incrementare il valore ottenuto del diagramma

del 7% ogni 300 m di altitudine (K ); se il caso reale è caratterizzato da una temperatura dell’aria che

1

non è 15° si deve incrementare il valore ottenuto dal grafico di 1% ogni 1°C (K ); se la pendenza della

2

pista reale non è nulla si deve incrementare il valore ottenuto dal grafico del 10% per ogni 1% di

differenza della pendenza (K ). I valori K , K , K permettono di calcolare la distanza richiesta reale,

3 1 2 3

corrispondente al caso di studio.

L’ultimo step per calcolare la lunghezza della pista di volo è confrontare le distanze dichiarate della

pista di volo con quelle richieste dall’aereo critico. Con questo metodo si considera quindi sia il decollo

che l’atterraggio, confrontando le distanze che la pista di volo mette a disposizione dell’aereo critico

(distanze dichiarate) con le distanze di cui ha bisogno l’aereo critico per una determinata manovra

(distanze richieste). La lunghezza della pista di volo deve essere tale che, per ogni manovra considerata

(decollo corsa terra, decollo totale, decollo interrotto, atterraggio) le distanze dichiarate siano sempre

maggiori o uguali a quelle richieste.

Operativamente si sceglie l’aereo critico, si scarica dal sito del costruttore il librino tecnico, con i

diagrammi di prestazione si calcolano le 4 distanze richieste, si amplificano con i 3 coefficienti K1, K2,

K3 in modo tale da ricondursi al caso reale e si fissano le distanze dichiarate. Si procede per tentativi,

perché le distanze dichiarate finali, che coincidono con la lunghezza della pista di volo, non solo devono

essere maggiori o uguali alle distanze richieste ma si deve anche controllare che non ci siano ostacoli

nell’intorno (cioè devono essere valori che effettivamente consentono le operazioni di volo) e ovviamente

che siano distanze che stanno dentro all’area aeroportuale. Dato che si procede per tentativi conviene

partire confrontando TODA – TOD, perché delle 4 distanze viste quella più lunga è quella relativa a

tutta la corsa di decollo. 34

A volte può capitare di utilizzare i diagrammi di prestazione non soltanto per il calcolo di una distanza

richiesta: per il progetto di una pista nuova il diagramma di prestazione è usato per calcolare la distanza

richiesta in oggetto; però soprattutto nel caso in cui le condizioni al contorno sono vincolanti (cioè la

distanza dichiarata che ci servirebbe non ci sta, pag.36) i diagrammi di prestazione sono usati per capire

qual è il peso massimo col quale un aeromobile può svolgere una manovra. Nel senso che: si sono calcolate

le distanze richieste per l’aereo critico. Sulla base di queste si sono valutate delle idonee distanze

dichiarate, disegnando il rettangolo della pista ci si rende conto che le condizioni al contorno non

consentono di avere una pista così lunga per cui si deve accorciare. Accorciare la pista vuol dire che

l’aereo critico a pieno carico non può svolgere la manovra, perché lo spazio disponibile è minore di quello

richiesto a pieno carico. L’alternativa più semplice è impedire all’aereo critico di fare quella manovra,

ma ciò vuol dire chiudere l’aeroporto alla compagnia aerea. Allora si adegua la distanza richiesta a quella

dichiarata, cioè si determina in quale condizioni per quell’aereo critico la distanza dichiarata imposta

dalle condizioni al contorno è idonea. La soluzione è far decollare/atterrare a carico ridotto: dai

diagrammi si vede che spostandoci per pesi al decollo più piccoli le distanze richieste sono più piccole e

di conseguenza le distanze dichiarate. Quindi questi diagrammi possono essere usati o per determinare

la distanza richiesta, noto il peso dell’aeromobile; oppure dalla distanza dichiarata fissata (in virtù delle

condizioni al contorno) entrando nel grafico si determina il valore di peso che l’aereo critico deve avere

per verificare la distanza dichiarata, in questo caso si impone alla compagnia aerea dell’aereo critico

che atterri/decolli con al massimo il peso così determinato (numero di passeggeri ridotto).

Nel momento in cui le distanze richieste sono uguali a quelle dichiarate l’aereo non può effettuare la

manovra: se l’aereo critico è relativo ad una compagnia aerea secondaria per il gestore dell’aeroporto,

non si trova una soluzione e l’aereo non vola. Viceversa se l’aereo critico appartiene ad una compagnia

aerea primaria per l’aeroporto si fa volare sulla pista con peso inferiore a quello massimo in modo da

essere idonea alle distanze dichiarate.

Il confronto distanze dichiarate – distanze richieste serve non soltanto in fase di progetto per capire

se una pista può essere più o meno utilizzata da una aeromobile, ma serve anche in caso di emergenza:

quando un aereo in volo ha necessità di fare un atterraggio di emergenza, tramite la torre di controllo

trova la pista di atterraggio più vicina che può essere utilizzata solo se è idonea al tipo di aereo (perché

l’atterraggio su una pista piccola è più devastante che cercare di arrivare ad una pista idonea). Quindi

il pilota deve valutare se quella pista di atterraggio sia idonea al suo velivolo, che ha un determinato

carico di passeggeri, di equipaggio e di carburante, quindi si trova ad una condizione di peso che non è

quello massimo al decollo ma è quello operativo in funzione del tratto di rotta già percorso. In funzione

di quel peso, attraverso i diagrammi di prestazione, il sistema presente in cabina lampeggia il valore di

LDR richiesto (distanza richiesta per l’atterraggio per le condizioni di peso in cui si trova l’aereo in

quell’istante). Se questo LDR è inferiore alla distanza dichiarata il pilota può atterrare nella pista di

emergenza, anche perché se questo non accade la torre di controllo non ne consente l’atterraggio.

Lunghezza della pista di volo: metodo del calcolo dello spazio di decollo

Il secondo metodo per calcolare la lunghezza della pista di volo è basato sul calcolo dello spazio di

decollo. In termini di spazio necessario alla manovra lo spazio di decollo è il più lungo, dato che in

atterraggio l’aereo è aiutato anche dall’azione frenante dei freni e dall’inversione di motori, quindi la

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170

PESO

1.79 MB

AUTORE

ellis_c

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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in ingegneria civile
SSD:
Università: Bologna - Unibo
A.A.: 2016-2017

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher ellis_c di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Costruzioni ferroviarie e aeroportuali e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Bologna - Unibo o del prof Vignali Valeria.

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