In una piattaforma aeroportuale la costruzione delle pavimentazioni delle piste e dei piazzali assume una notevole importanza per via delle grandi superfici interessate e delle particolari caratteristiche di resistenza e durabilità richieste dalle esigenze del traffico aereo. Relativamente all’estensione delle superfici da pavimentare basti pensare che una pista di volo per un aeroporto di 4000 m di lunghezza e 45 m di larghezza equivale, dal punto di vista dell’area rivestita, a circa 25 Km di strada ordinaria con carreggiata della larghezza di 7 m e che un’area di stazionamento (circa 500.000 m2
) rappresenterebbe un’analoga strada di 70 Km (l’aeroporto G. Marconi di Bologna ha una pista di volo di 2800x45 metri e un’area di stazionamento pari a circa 318.500 m2
). È da considerare ancora che le caratteristiche del traffico aereo sono diverse da quelle del traffico stradale per entità dei carichi trasmessi e condizioni di esercizio, per cui la resistenza e la qualità di una sovrastruttura aeroportuale devono risultare nettamente differenti e certamente superiori a quelle richieste ad una strada ordinaria. (19)
Tutte queste circostanze fanno sì che il costo delle sovrastrutture aeroportuali e della loro manutenzione risulti di entità non trascurabile rispetto al costo complessivo per la realizzazione di una base aerea, e ciò ha sollecitato tecnici e studiosi ad approfondire le tecnologie per l’esecuzione delle relative sovrastrutture. Il compito delle pavimentazioni di un aeroporto è quello di costituire una struttura idonea ad una circolazione rapida e sicura, capace perciò di resistere alle sollecitazioni tangenziali nelle fasi di accelerazione e di frenatura degli aeromobili, assicurando nel contempo il trasferimento dei carichi al piano di posa compatibilmente con la portanza di questo ultimo. I principali fattori che contribuiscono a creare le difformità tra pavimentazioni aeroportuali e quelle ordinarie possono individuarsi nei seguenti:
entità del carico: il carico massimo che per regolamento, può transitare su sovrastrutture stradali è rappresentato da un asse singolo da 12 t (il carico complessivo sale però a 19 t quando si tratta di asse unico binato con distanza fra i due assi adiacenti minore di 2 m ), per cui ciascuna ruota grava sulla superficie di impronta con un carico massimo di 6 t. nel caso, invece, di pavimentazioni aeroportuali i carichi su ruota sono di un ordine di grandezza ben maggiore. Ad esempio, per un DC-10 Sr 30 il carico massimo su ruota è circa 24 t, cioè quattro volte superiore a quello massimo che si ha su strada ordinaria; (19)
geometria del carico: riguarda la disposizione ed il numero delle ruote in un carrello. I carrelli rappresentano il mezzo con cui un aereo poggia sulla pista. L’elemento attraverso il quale un’aliquota del peso dell’aereo viene trasmessa al carrello si chiama gamba di forza (Figura 32).
Le ruote del carrello sono con pneumatico (ad alta pressione) ed, oltre alla funzione di sostenere il peso, trasmesso dalla gamba di forza sulla pavimentazione, hanno
anche quella di trasformare, al momento dell’impatto (in fase di atterraggio), l’energia cinetica in lavoro di deformazione e di attrito. Le gambe di forza sono retrattili, cioè dopo l’involo vengono ritirate entro speciali alloggiamenti esistenti nella carlinga o nelle ali dell’aereo, in modo da ridurre le resistenze aerodinamiche. Oggi, in tutti i grandi aerei, viene usato il carrello a triciclo con ruotino anteriore in quanto presenta maggiore stabilità direzionale. Esso ha una gamba di forza anteriore munita di ruotino singolo o doppio posto davanti il baricentro del velivolo e due gambe di forza principali poco dietro il baricentro; le ruote di queste possono essere due per ogni gamba (dispositivo tandem), ovvero quattro (dispositivo doppio tandem); la distanza tra le gambe di forza deve essere scelta in modo da assicurare la stabilità al ribaltamento in fase di atterraggio con forte vento trasversale. (18) In esso le gambe di forza principali, ciascuna munita di una o più ruote, sono allineate sotto la fusoliera e la stabilità laterale del velivolo viene assicurata, talvolta, da ruotini situati nei pressi delle estremità delle ali. Quando la gamba forza ha più ruote, ai fini del calcolo per il dimensionamento della soprastruttura si è riscontrata l’opportunità di considerare concentrati in un solo punto quei carichi le cui zone d’influenza si sovrappongono parzialmente; in tal senso si è introdotto il concetto della ruota singola equivalente considerando il carico (carico su ruota singola
equivalente) trasmesso da una ipotetica ruota singola che, gonfiata alla stessa pressione delle ruote effettive, induce nella soprastruttura e nel relativo piano di posa l’identica sollecitazione massima delle ruote multiple nel loro complesso. In effetti, passando dalle sollecitazioni alle deformazioni, si verifica che la deformazione elastica di ciascun punto ricadente nella zona d’influenza di più carichi è pari alla somma delle deflessioni dovute ai corrispondenti carichi. I dati di tale carico su ruota equivalente, con altri elementi distintivi, in relazione ad alcuni tipi di aereo, scelti fra quelli più in uso, sono riportati nella Tabella 3.
ripetizione dei carichi: il numero che si suole assumere nei calcoli delle piste di volo è sempre molto più basso che per le strade ordinarie; infatti, anche nel caso di aeroporti importanti, la massima intensità di traffico ammissibile per ogni pista è di circa 400 movimenti al giorno. Inoltre, se si tiene conto della larghezza di una moderna pista di volo, si può facilmente dedurre che una striscia di questa sarà interessata giornalmente una volta o al massimo una volta e mezzo. Pertanto in 10 anni si dovranno considerare da 3500 a 5000 ripetizioni. Molto più elevato, per la loro minore larghezza e per il fatto che il traffico risulta fortemente canalizzato, è il numero di ripetizioni da assumere per le piste di circolazione (da 10 a 100 volte in più). (18)
pressione di gonfiaggio: dalla pressione di gonfiaggio dei pneumatici dipende il carico specifico agente sull’area di contatto fra ruota e pavimentazione. Per gli autoveicoli pesanti che transitano su strada ordinaria il valore massimo della pressione di gonfiaggio è di 0,8 MPa mentre nel caso dei mezzi aerei si arriva fino a 1,5 MPa.
In base a quanto esposto circa i quattro fattori sopra esaminati, si intuisce facilmente come ad una sovrastruttura aeroportuale si richiedano doti di resistenza ben maggiori di quelle delle normali pavimentazioni stradali. Tali esigenze vengono soddisfatte tramite un dimensionamento specifico, una idonea scelta dei materiali ed una perfetta messa in opera, in modo che ciascuno strato della pavimentazione possa collaborare il più efficacemente possibile alla resistenza dell’insieme. (19)