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Calcestruzzi nelle pavimentazioni aeroportuali

Contesto legislativo ed esigenze normative

Pista di volo

I calcestruzzi nelle pavimentazioni aeroportuali – Le “Norme tecniche per le costruzioni” NTC pubblicate nel 2018 definiscono i criteri progettuali, costruttivi e per il collaudo delle costruzioni, le loro prestazioni essenziali di resistenza meccanica, stabilità e di durabilità anche in condizioni critiche (incendio, sisma, ecc.).

Oltre ai principi di sicurezza, vengono definite le azioni che devono essere considerate nel progetto, le caratteristiche dei materiali e dei prodotti, rimandando agli Eurocodici per ulteriori specifiche particolari.

Tuttavia, numerosi settori dell’ingegneria non sono trattati nelle NTC per le loro specificità e talvolta non esistono Eurocodici di riferimento.

Come conseguenza, in questi ambiti le NTC non vengono utilizzate nella prassi progettuale, costruttiva o di accettazione delle opere, pur rimanendo esse cogenti, valide nei principi generali e in molti aspetti anche specifici. 

Pavimentazione aeroportuale
1. (photo credit: Ahmed Muntasir da Pexels)

L’ambito aeroportuale

Un esempio rilevante è quello aeroportuale dove ci si trova ad operare con Norme, prassi e raccomandazioni internazionali. Se è indubbio il riferimento alle NTC per la costruzione degli edifici aeroportuali, per le aerostazioni e per le strutture in genere ricadenti all’interno del sedime di un aeroporto, ben diverso è il caso delle superfici di volo dove l’utilizzo del calcestruzzo è indubbiamente estensivo.

Esse rappresentano il fulcro di uno scalo, dove le attenzioni alla sicurezza del volo diventano massime, poiché le fasi di decollo, rullaggio e atterraggio rappresentano in assoluto le più critiche dell’esercizio aeroportuale.

Ogni anno nel mondo accadono centinaia di incidenti agli aeromobili connessi alle condizioni delle pavimentazioni. Per tale motivo, la regolarità, la portanza e l’aderenza – solo per citarne alcune – sono attentamente verificate in fase progettuale e costruttiva, soggette a continue ispezioni ed interventi di manutenzione.

Il degrado delle pavimentazioni delle superfici di volo può portare al distacco di materiale con il rischio di compromettere le turbine, un avvallamento altera la stabilità dell’aeromobile in fase di atterraggio, la carente aderenza pregiudica la fase di atterraggio e la frenata, il jet blast delle turbine a velocità elevate e temperature oltre i 400 °C invecchia i materiali e determina sollecitazioni anomale, l’interazione tra gli pneumatici dell’aeromobile, il profilo della pavimentazione, la distribuzione dei carichi e la risposta dei materiali è di complessissima modellazione.

Questi sono solo alcuni esempi di meccanismi e azioni particolari non considerate nelle NTC e che invece vengono attentamente considerate nella progettazione delle pavimentazioni aeroportuali.

La sezione tipica delle pavimentazioni
2. La sezione tipica delle pavimentazioni rigide in ambito aeroportuale estratto dalla AC FAA

Un ragionamento più ampio riguarda le costruzioni stradali, ferroviarie e portuali, oltre a quelle aeroportuali. Queste opere per dimensioni, carichi e contesti non hanno uguali nelle tipiche costruzioni definite dalle NTC 2018 e ss.mm.ii..

Indubbiamente, le NTC sono il riferimento principale per il calcolo e il collaudo di un ponte stradale ma risultano insufficienti quando si tratta di una pista aeroportuale. Semplificando, si può affermare che le NTC rispondono pienamente alla definizione progettuale, costruttiva e di accettazione delle costruzioni e delle loro strutture ma risultano incomplete nel caso dei criteri progettuali, costruttivi e di accettazione delle infrastrutture a sviluppo lineare come le infrastrutture di trasporto aereo.

È significativo osservare che le Linee Guida ENAC sulle pavimentazioni aeroportuali (LG-[2015]/[03]-[APT]) non citino mai le NTC, mentre si fa continuo riferimento a Norme internazionali FAA, ICAO e ASTM.

In un solo caso vengono richiamate Norme UNI-EN-ISO, ma con riferimento solo alla valutazione del profilo e delle caratteristiche superficiali delle infrastrutture di volo.

I metodi e le Normative per il dimensionamento delle pavimentazioni delle infrastrutture di volo

Le infrastrutture di volo devono essere dimensionate per sopportare i carichi derivanti dal passaggio degli aeromobili e di tutti i mezzi che utilizzano tali infrastrutture, quali mezzi di servizio e di soccorso. La scelta del tipo di pavimentazione, e di conseguenza dei materiali, è fortemente legata all’intensità dei carichi e alla loro modalità di applicazione e durata.

Piste di volo soggette a intenso traffico in termini di numero di voli per ora e categorie elevate di aeromobili e piazzali di sosta vengono dimensionati e realizzati con pavimentazioni di tipo rigido.

Il loro strato portante è costituito da lastre in calcestruzzo, armate o non armate, collaboranti tra loro tramite sistemi di collegamento che sfruttano armature e/o forme geometriche variabili.

La fase di stesa del materiale - I calcestruzzi nelle pavimentazioni aeroportuali
3. La fase di stesa del materiale

Le lastre in calcestruzzo vengono posate su una base in misto cementato realizzata su una fondazione in misto granulare stabilizzato ad elevata rigidità al fine di assicurare un solido e rigido piano di posa per la lastra stessa. La Figura 2 sopra riporta lo schema tipo degli strati e materiali costituenti la pavimentazione rigida.

L’intero dimensionamento della pavimentazione è eseguito sulla base di formule empiriche, affinate negli anni sulla base di modelli in grande scala, che partendo dai dati di traffico permettono di stimare l’intensità delle sollecitazioni orizzontali alla base delle lastre in calcestruzzo. Sulla base di tali valori viene verificata la vita utile di tali strutture.

La definizione della qualità del calcestruzzo da impiegare, i test di accettazione e controllo, i metodi di costruzione e movimentazione, nonché la messa in opera sono lasciati, in Italia, al Progettista e al Direttore dei Lavori.

Norme cogenti su tali argomenti si trovano nelle Advisor Circular (AC) della Federal Aviation Administration (FAA) (AC 150/5370-10) e costituiscono indubbiamente una linea guida in ambito aeroportuale. La proprietà principale del calcestruzzo che entra in gioco nel calcolo è la resistenza a flessione del materiale.

Nel campo delle pavimentazioni aeroportuali viene richiesto l’utilizzo di un calcestruzzo con un modulo elastico sufficientemente elevato da poter fornire una resistenza a flessione tale da sopportare i carichi di progetto sino alla fine della vita utile.

È di fondamentale importanza ricordare che in campo aeroportuale non basta soddisfare prestazioni meccaniche a lungo termine, ma anche quelle a breve termine che incidono sui tempi di entrata in esercizio dell’infrastruttura, e quindi con eventuale aggravio di costi e di qualità dei servizi all’utenza.

L’andamento delle resistenze - I calcestruzzi nelle pavimentazioni aeroportuali
4. L’andamento delle resistenze

Il caso della riqualifica del piazzale aeromobili dell’aeroporto “Mario Mameli” di Cagliari-Elmas

In tutti gli aeroporti, le pavimentazioni delle infrastrutture di volo sono costantemente oggetto di riqualifica a causa del raggiungimento della loro vita utile in termini di tempo e di incremento dei carichi di esercizio e l’aeroporto “Mario Mameli” di Cagliar-Elmas è un esempio pratico.

Tra il 2020 e il 2021, la So.G.Aer. SpA, Società di gestione dell’Aeroporto di Cagliari-Elmas, ha eseguito la manutenzione di circa 5.500 m2 di piazzale in calcestruzzo per eliminare parte di pavimentazione flessibile, non più confacente a soddisfare i carichi di esercizio, e contemporaneamente, per riqualificare la pavimentazione rigida in calcestruzzo che aveva raggiunto ormai il fine vita (Figura 3 sopra).

La progettazione di tale pavimentazione è stata basata sulla necessità di avere un calcestruzzo capace di esplicare una resistenza meccanica tale da sopportare i cicli di carico di aeromobili per i prossimi 20 anni e, contemporaneamente, che la stessa venisse resa disponibile nel più breve tempo possibile per permettere una celere riapertura dell’infrastruttura.

Nella fase progettuale non sono state utilizzate prescrizioni delle NTC ma esclusivamente dei modelli di calcolo agli elementi finiti per il calcolo delle sollecitazioni e modelli empirici per la verifica messi a disposizione dalla FAA.

Tale modello ha portato alla necessità dell’utilizzo di un calcestruzzo con classe di resistenza C50/60 per raggiungere una resistenza a flessione pari a 5,5 MPa, già raggiungibile nelle prime ore di maturazione ed entro un tempo massimo di tre giorni, come mostrato in Figura 4 sopra.

Trovato il materiale idoneo alle esigenze aeroportuali, la difficoltà è emersa in corso d’opera in quanto né le NTC né documenti normativi specifici in vigore in Italia, hanno potuto guidare la Direzione Lavori in fase di collaudo. Quindi, la Direzione Lavori autonomamente ha stabilito le procedure per la validazione della corrispondenza di tali materiali utilizzando metodiche normate fuori dallo scopo di applicazione. 

Pista di volo - I calcestruzzi nelle pavimentazioni aeroportuali
5. (photo credit: Diego Alexander da Pexels)

 

Conclusioni

È del tutto evidente che in campo aeroportuale, sia il Progettista sia il Direttore dei Lavori non trovano una guida esaustiva nelle NTC, viceversa necessitano di fondamentali integrazioni da parte delle Normative e delle regole di buona pratica largamente diffuse ed utilizzate in campo internazionale.

Contemporaneamente, ottemperare esclusivamente alle citate Norme internazionali, fa nascere evidenti conseguenze e profili di responsabilità progettuale in quanto si utilizzano regole di buona pratica e non Norme cogenti in Italia.

È dunque auspicabile intervenire con specifiche Norme che possano essere integrate o richiamate da documenti nazionali (ad esempio NTC) con riferimento alle infrastrutture di volo, anche in considerazione del fatto che esse rappresentano uno dei beni principali per lo sviluppo e la crescita della nostra Nazione.

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