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INDICE
Introduzione ... 3
Capitolo 1 – L’AIRPORT PAVEMENT MANAGEMENT SYSTEM ... 5
1.1 Introduzione ... 5
1.2 Obiettivi ... 7
1.3 Requisiti dell’AMPS ... 8
1.4 Benefici ottenibili con l’implementazione di un AMPS ... 11
1.5 Struttura dell’AMPS ... 12
Banca dati ... 14
Le indagini sullo stato della pavimentazione ... 19
Sistemi di analisi dei dati ... 36
Procedure di gestione ... 38
Capitolo 2 –QUADRO DELLE NORMATIVE PER APMS ... 42
2.1 ICAO ... 42 2.2 EASA ... 43 2.3 America ... 44 2.4 Canada ... 48 2.5 Italia ... 50 2.6 Cina ... 54 Capitolo 3 – A.I.R.P.O.R.T.S. ... 59 3.1 Introduzione ... 59 3.2 Inventario ... 60
3.3 Modelli di prestazione dei materiali ... 60
3.4 Previsione delle prestazioni della pavimentazione ... 62
3.5 Alternative di M&R ... 63 3.6 Ottimizzazione ... 63 Capitolo 4 – ELMOD 6 ... 66 4.1 Introduzione ... 66 4.2 Benefici di ELMOD 6 ... 67 4.3 Vantaggi di ELMOD 6 ... 68 4.4 Moduli di ELMOD 6 ... 69 4.5 Modulo LCCA ... 71
Capitolo 5 – ANALISI LCCA DI UNA PISTA DI UN AEROPORTO ITALIANO ... 76
5.1 Acquisizione dei dati ... 76
5.11 Acquisizione dei dati di portanza (FWD) ... 76
5.12 Acquisizione degli spessori (GPR) ... 78
5.13 Rilievi degli ammaloramenti superficiali, regolarità longitudinali e trasversali, macrotessirature (MFV) ... 82
5.2 Elaborazione dei dati ... 88
5.21 Determinazione del modulo elastico ... 88
5.22 Determinazione dell’indice ACN/PCN ... 89
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5.24 Valutazione della regolarità ... 119
5.25 Determinazione per il livello di ormaiamento ... 121
5.26 Valutazione del livello di ammaloramento superficiale ... 123
5.3 Elaborazione con LCCA ... 127
5.4 Risultati dell’analisi LCCA ... 134
5.5 Risultati con il doppio traffico ... 141
5.6 Confronti tra i due casi ... 146
5.7 Risultati con il traffico aggiuntivo del B777-200 ... 148
5.8 Confronti tra il caso del traffico normale e il caso del traffico con il B777-200 aggiuntivo ... 155
5.9 Conclusioni delle elaborazioni ... 157
CONCLUSIONI ... 159
BIBLIOGRAFIA ... 163
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Introduzione
Il rapido sviluppo del settore dell’aviazione civile negli ultimi anni ha determinato un incremento del numero di movimenti aerei annui, nonché del numero di passeggeri trasportati. Gli aeroporti sono gli elementi fondamentali del trasporto aereo commerciale e le pavimentazioni aeroportuali ne costituiscono una componente essenziale della zona operativa; anche se le fasi svolte dal velivolo incidono relativamente poco, in termini di tempo su tali superfici, le manovre del velivolo sono particolarmente delicate in termini di sicurezza. Per questo motivo, è necessario disporre di un apposito sistema di gestione e manutenzione, al fine di monitorare le caratteristiche prestazionali necessarie e garantire, conseguentemente, un certo livello di sicurezza con continuità ed efficienza.
La conoscenza dello stato delle pavimentazioni è la condizione necessaria per poter programmare gli interventi manutentivi a breve e lungo termine, in funzione degli scenari di traffico futuro e del budget a disposizione. È quindi di fondamentale importanza disporre di informazioni precise riguardo le condizioni strutturali e funzionali delle pavimentazioni aeroportuali per consentire una corretta programmazione degli interventi di manutenzione e di gestione al fine di ottimizzare le risorse economiche disponibili, garantendo nel contempo il mantenimento di standard di sicurezza previsti dalle Normative.
Le Società di Gestione degli aeroporti sono state sollecitate ad avvalersi di metodi e di strumenti che, attraverso un’analisi delle condizioni delle pavimentazioni, possano definirne le caratteristiche strutturali e funzionali residue, predire la rimanente di vita utile nelle condizioni attuali di ammaloramento e di traffico e suggerire i provvedimenti manutentivi per consentire il funzionamento della pavimentazione stessa in sicurezza.
Lo strumento di gestione della pavimentazione, che fornisce un metodo sistematico di valutazione delle condizioni attuali, la corretta programmazione degli interventi di manutenzione e la determinazione delle priorità e del tempo ottimale di intervento, è il Pavement Management System (PMS).
Il PMS è un sistema in grado di aiutare tecnici ed ingegneri a valutare in maniera oggettiva strategie alternative di manutenzione e/o riabilitazione nel rispetto dei vincoli economici/prestazionali.
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Nell’ambito della presente Tesi sono state analizzate tre sezioni omogenee della pista di volo 07/25 dell’Aeroporto Falcone-Borsellino di Palermo, al fine di determinare una scala di priorità degli interventi manutentivi necessari e del tempo ottimale di intervento; per far ciò è stata utilizzata l’applicazione LCCA (Life Cycle Cost Analysis) del software ELMOD 6.
Sono state inoltre valutate le evoluzioni delle condizioni strutturali e funzionali di ciascuna sezione analizzata in relazione agli effetti dell’incremento del traffico aeroportuale, assumendone diverse ipotesi di traffico.
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Capitolo 1 – L’AIRPORT PAVEMENT MANAGEMENT SYSTEM
1.1 Introduzione
Il “Pavement Management System” (PMS) offre una procedura che ha lo scopo di mantenere le pavimentazioni in una condizione di efficienza per un determinato intervallo di tempo considerando una serie di limiti economici. Questo sistema permette al gestore di valutare le alternative di manutenzione e riqualifica in maniera ottimale nel rispetto dei vincoli economici e/o prestazionali valutanado le condizioni attuali dell’infrastruttura e predire quelle future.
L’adozione del PMS come strumento di gestione delle pavimentazioni avvenne intorno agli anni ‘70, inizialmente in ambito stradale, e solo dal 1995 in poi“l’Airport Pavement Management System” (APMS) è stato adottato dai Gestori Aeroportuali: l’approccio sistemico viene applicato ampiamente per i problemi di manutenzione negli Stati Uniti e in Canada, mentre in Italia è comparso molto più tardi.
In ambito strettamente aeroportuale, la gestione ottimale e la manutenzione delle sovrastrutture destinate alla circolazione degli aeromobili costituiscono un obiettivo fondamentale per i Gestori Aeroportuali in quanto la stessa richiede l’utilizzo di ingenti risorse finanziarie dirette ad assicurare un elevato livello prestazionale delle pavimentazioni, tale da garantire la piena operatività aeroportuale sotto le diverse condizioni ambientali.
Oggi le diverse Normative si occupano l’AMPS nel mondo. In America la FAA (Federal Aviation Administration) AC (Advisory Circular) 150/5320-7B riguardo l’“Airport Pavement Management Program”, scrive “APMS is a set of defined procedures for collecting, analyzing, maintaining, and reporting pavement data. APMS assists airports in finding optimum strategies for maintaining pavements in a safe serviceable condition over a given period for the least cost.”, in altre parole, APMS è una serie di procedure per raccogliere, analizzare, mantenere, reportare dei dati delle pavimentazioni al fine di trovare una ottimale strategia per manutenzione rispetto dei vincoli economici/prestazionali in un deternimato periodo. A livello internazionale ICAO ha adoperato “Annex 14 to the Convention on International Civil Aviation– Volume I – Aerodrome Design and Operations” nella quinta riunione della sessione 198th il 27 febbraio 2013, questa Normativa impone lo stesso concetto,
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cioè l’adozione di un programma di manutenzione in grado di mantenere le pavimentazioni in condizioni di sicurezza, funzionalità ed efficienza. A livello nazionale l’ENAC in Italia – Ente Nazionale per l’Aviazione Civile ha pubblicato recentemente “Airport Pavement Management System - Linee guida sulla implementazione del sistema di gestione della manutenzione delle pavimentazioni – Ed. 1 del 01 Ottobre 2015”, queste linee guida definiscono criteri ritenuti accettabili dall’Enac per la pianificazione ed esecuzione dei controlli e della manutenzione necessaria per le pavimentazioni aeroportuali.
Ad oggi l’”Airport Pavement Management System” (APMS) è diventato uno strumento molto importante finalizzato alla gestione delle sovrastrutture aeroportuali, all’attività ispettiva e di programmazione finalizzata all’ottimizzazione delle risorse economiche assicurando un determinato livello prestazionale della sovrastruttura.
La definizione elementare dell’APMS indica lo stesso come un “processo che fornisce procedure sistematiche e oggettive per: il mantenimento dell’inventario delle pavimentazioni, il monitoraggio delle prestazioni della pavimentazione, la selezione dell’intervento più appropriato e nel momento opportuno per una determinata pavimentazione attraverso le previsioni delle condizioni future delle pavimentazioni, la pianificazione e la previsione di spesa per le attività di manutenzione e la valutazione dell’efficacia in termini economici delle attività svolte in passato”.
Valutando il tasso di deterioramento delle pavimentazioni e analizzando il costo dell’intero ciclo di vita, determina il ottimale periodo in cui applicare la migliore strategia di intervento ed evitare il maggiore costo futuro. Si osserva dalla figura 1, riportata a seguire, come la pavimentazione mantenga adeguati livelli prestazionaliper la maggiore parte della sua vita utile, però quando giunge ad una condizione critica, inizia a deteriorare rapidamente. Quindi se il programma M&R viene applicato in presenza del livello di deterioramento incipiente, oltre 50% di costo del intervento può essere risparmiato. Quindi, mantenere e conservare una pavimentazione in una condizione cosiddetta “good”, rispetto a riabilitare una pavimentazione in condizioni “fair to poor” risulta essere da quattro a cinque volte meno costoso e aumenta inoltre la sua vita utile. Il numero degli anni in cui le pavimentazioni stanno in condizioni “good” prima di raggiungere il punto critico del rapido deterioramento dipende dai diversi fattori (tipo di costruzione e qualità, uso della pavimentazione, condizione
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1.2
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relazionati principalmente al processo di pianificazione e di finanziamento delle strategie d’intervento e consistono nel:
1. determinare lo stato attuale delle pavimentazioni;
2. determinare le condizioni delle pavimentazioni a breve e lungo termine;
3. identificare le necessità di manutenzione e/o riabilitazione delle pavimentazioni; 4. definire le risorse finanziarie necessarie per far fronte alle necessità individuate; 5. scegliere le opzioni e le strategie di finanziamento possibili;
6. valutare le conseguenze che le opzioni di finanziamento individuate hanno sullo stato di conservazione del sistema di pavimentazioni e sulla qualità del servizio offerto all’utenza;
7. valutare la strategia e le opzioni di finanziamento ottimali;
8. individuare i progetti da finanziare secondo quanto indicato dalla strategia prescelta.
A livello di progetto, invece, che è più concentrato verso le soluzioni tecniche da prendere per una specifica sezione, gli obiettivi perseguiti riguardano l’individuazione della migliore strategia di manutenzione e/o riabilitazione in uno specifico intervento in rapporto ai costi d’investimento, alla fattibilità in funzione delle condizioni di traffico, dei benefici per l’utenza e la società con un certo livello di budget e altri vincoli esistenti. Gli obiettivi dell’attività a livello di progetto consistono nel:
1. individuare le cause degli ammaloramenti presenti;
2. studiare gli interventi possibili da adottare per eliminare le cause di deterioramento individuati;
3. analizzare l’efficacia tecnica ed economica dei diversi possibili interventi; 4. valutare il confronto tecnico-economico tra interventi possibili (costi/benefici); 5. individuare uno specifico intervento di manutenzione o riabilitazione, compresa la
scelta dei materiali e le modalità di realizzazione;
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Per far funzionare la sequenza di macro-operazioni correttamente, l’APMS deve avere i seguenti requisiti generali:
a. L’Airport Pavement Management Syetem (APMS) deve essere capace di predire le condizioni strutturali e funzionali delle pavimentazioni (piste, vie di rullaggio, e piazzali) in futuro (per esempio per 30 anni) e determinare le strategie più economiche di M&R e definirne le relative priorità;
b. Le condizioni strutturali delle pavimentazioni devono essere predette, utilizzando i principi Meccanici e Empirici. I moduli dei materiali devono essere determinati dalle prove non distruttive (NDT) e le condizioni funzionali (visual distresses, roughness and skid resistance) dalle attrezzature per la raccolta di dati ad alta velocità (per esempio High-Speed Runway Surface Profiler);
c. L’Airport Pavement Management Syetem (APMS) deve essere capace di modellare le condizioni di ogni Ramo (descritto nel dettaglio nel prossimo paragrafo) in futuro in termine di capacità strutturale, condizione visuale, rugosità e ormaia, usando i modelli incremental-recursive (incremento di un’anno o una stagione), e la resistenza all’attrito utilizzando i modelli empirici;
d. I dati misurati devono essere raccolti e archiviati nella database dell’ AMPS e il sistema deve avere la capacità di usare i dati storici per calibrare i modelli incremental-recursive;
e. Il sistema deve avere la procedura di ottimizzazione per determinare le strategie più economiche di M&R e i parametri delle condizioni strutturali e funzionali, basando sulla valutazione delle conseguenze sullo stato delle pavimentazioni e sul costo dell’intero ciclo di vita dei diversi livelli di budget;
f. Deve valutare il budget necessario per assicurare il raggiungimento di predeterminati obiettivi (ad esempio livelli minimi di prestazione attesi)
Per svolgere le attività e perseguire gli obiettivi prima menzionati il sistema di gestione dovrà avere i requisiti dettagliati:
l’intero patrimonio di sovrastrutture sotto il controllo del gestore aeroportuale, deve essere suddivisa nelle entità fisiche (Ramo, Sezione, Unità di monitoraggio);
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Definire il tipo di aereoplano dall’asse o configurazione dei carrelli (peso dell’asse, pressione del pneumatico e distanza della ruota);
Salvare i dati storici e previsti del traffico per i individuali anni e ogni tipo di aeroplano;
Impostare i fattori dell’incremento di traffico per ogni tipo di aeroplano;
Impostare i modelli del decadimento di ogni tipo di materiale (incremental-recursive strain or stress models) per predire le condizioni dei moduli elastici degli strati, rugosità e ormarie in futuro;
Considerare le influenze di ogni tipo di carico dell’aeroplano per modellare le condizioni degli strati delle pavimentazioni;
Impostare i modelli per gli attriti superficiali
Impostare i modelli per gli effetti dell’invecchiamento e della penetrazione d’acqua; Impostare i modelli empirici per le rugosità e ormaie come un’alternativa per le
sezioni in cui i dati strutturale delle pavimentazioni non sono utilizzabili per i modelli analitici;
Calibrare i meccanici-empirici modelli a livello sezionale;
Calibrare automaticamente i meccanici-empirici modelli per tutte le sezioni, usando i dati storici e di traffico;
Impostare le condizioni relative ai modelli di costo per ogni tipo di aeroplano;
Effettuare le analisi effect/cost, includendo i calcoli del costo totale, costo dell’agenzia e costo capitale;
Le previsioni delle prestazioni delle pavimentazioni per le possibili alternative di M&R durante le analisi sono visibili graficamente;
Mostrare i dati storici delle condizioni, e diagramma i dati delle prestazioni prediti dai modelli analitici o empirici per la calibrazione;
Collezionare le alternative di M&R per le diverse categorie della rete di pavimentazione;
Impostare i limiti critici per ogni tipo di condizione;
Fare le analisi e pianificazioni delle manutenzioni per 30 anni;
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gruppo di sezione definito;
Trovare un valore obiettivo per le ottimizzazioni in termine di diminuzione del costo totale o minimizzare il costo dell’agenzia o la combinazione dei due costi, considerando il limite del budget annuo;
Confrontare graficamente le soluzioni delle diverse ottimizzazioni basate sui diversi budget;
1.4 Benefici ottenibili con l’implementazione di un AMPS
L’implementazione di un APMS per la gestione delle pavimentzaioni aeroportuali, al pari di quelle stradali, richiede un’attenta valutazione dei costi e dei benefici che ne comporta, da affrontare preliminarmente. Il successo relativo all’applicazione di una sistema di gestione non è immediato e richiede una capacità gestionale in grado di valutare i diversi scenari possibili. Tale aspetto assume maggiore risalto per gli operatori che, di fatto, hanno sempre applicato una politica esclusivamente di tipo manutentivo dettata da valutazioni visive basate sull’esperienza acquisita nel tempo. In linea generale, nell’implementazione di un APMS, i benefici che si possono ottenere, e che debbono essere ricercati da parte dell’operatore nella fase di avvio, sono:
Promuovere la costituzione di un unico “luogo” dove vengono accumulate informazioni quali condizioni delle pavimentazioni, dati sulla realizzazione e storico degli interventi di manutenzione e riabilitazione;
Effettuare una oggettiva e coerente valutazione della condizione della pavimentazione nel medio-lungo termine;
Migliorare la programmazione degli interventi manutentivi, in particolare costituendo un supporto per la scelta della tipologia d’intervento da eseguire;
Incrementare la vita utile della pavimentazione; Valutare l’efficacia degli interventi eseguiti in passato;
Determinare le strategie di M&R tenendo conto dei esigenze operative in futuro e/o progetti di espansione dell’aeroporto;
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funzionalità della pavimentazione con un certo livello prestazionale; Indicare all’operatore quale politica economica applicare;
Documentare le condizioni delle pavimentazioni in futuro e in passato; Analizzare i costi dell’intero ciclo di vita per le diverse strategie di M&R;
Identificare l'impatto sulla pavimentazione, se non vengono eseguite le riparazioni importanti;
Ottimizzare l’organizzazione del personale;
1.5 Struttura dell’AMPS
L’Airport Pavement Management System rappresenta uno strumento di supporto all’aspetto decisionale e alla pianificazione mirata alla gestione tecnicamente ed economicamente sostenibile per il mantenimento delle condizioni ottimali delle pavimentazioni aeroportuali in conformità alla Normativa vigente in materia e per un arco determinato arco temporale. Grazie ad un’opportuna definizione del livello gerarchico e ad una strategia del gestore ben definita, l’APMS consente di individuare le aree aventi priorità di intervento in maniera oggettiva e sistematica consentendo allo stesso tempo una rapida e opportuna programmazione dei lavori e allocazione del budget necessario.
In termini generali, un sistema di gestione si può strutturare nei seguenti settori (Figura 2):
Una banca dati, per la raccolta di tutte le informazioni sulle pavimentazioni;
Una serie di indagini sullo stato della pavimentazione, svolte con cadenza regolare;
Un sistema di analisi dei dati;
Figura 2
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Banca dati
La banca dati svolge un ruolo chiave all'interno dei sistemi di gestione; infatti viene spesso indicata come il primo elemento del sistema "PMS".
La creazione di un archivio dei dati finalizzato alla gestione richiede che vengano affrontate una serie di problematiche concernenti:
la strutturazione della banca dati (architettura del sistema, organizzazione, utenti, caratteristiche dei dati, ecc.);
la scelta dei dati in essa contenuti; le modalità di aggiornamento;
Per quanto concerne l’architettura generale quella più diffusamente impiegata è quella di tipo relazionale la quale è peraltro compatibile con l’utilizzazione di sistemi GIS, dei quali si suggerisce l’impiego, anche ai fini di una integrazione della banca dati del sistema di manutenzione delle infrastrutture con le altre banche dati esistenti all’interno dell’organizzazione aziendale.
Nell’archivio informatizzato dei dati vengono raccolte tutte le informazioni utili e necessarie al gestore. Queste comprendono:
la suddivisione delle pavimentazioni in rami, sezioni omogenee e unità di monitoraggio; i dati di inventario che comprendono le informazioni storiche riguardanti la stratigrafia
della pavimentazione, sia costruzione originaria che dopo gli eventuali successivi interventi di manutenzione, i dati di traffico, i dati geometrici, i dati ambientali, i costi e le politiche di gestione;
i dati relativi allo stato strutturale e prestazionale delle pavimentazioni, anch’essi riferiti sia alla prima costruzione che ai successivi interventi di manutenzione.
Tutte queste informazioni sono indispensabili per definire il comportamento nel tempo della pavimentazione stessa.
Suddivisione delle pavimentazioni
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struttura in cui la rete, che rappresenta l’intero patrimonio di sovrastrutture sotto il controllo del gestore aeroportuale, quindi il primo passo nella creazione di un APMS è l’identificazione e la definizione di una rete. E’ necessario definire quali elementi identificare come appartenenti ad una rete. Ogni rete sarà gestita separatamente all’interno di un sistema informatico APMS. Uno dei vantaggi più significativi nella suddivisione in reti è legato all’efficienza dei dati di ingresso da gestire e alla generazione dei report. La rete deve essere suddivisa nelle seguenti entità fisiche:
Ramo (branch): una grandezza unitaria della rete che svolge una specifica funzione, tipicamente i rami sono rappresentati dalle piste, dalle vie di rullaggio dalle bretelle di collegamento e dai piazzali, a titolo di esempio ogni pista costituisce un ramo. Ogni ramo è composto da almeno una sezione, ma può essere composto anche da più sezioni, se le caratteristiche della pavimentazione variano fortemente all’interno di esso;
Sezione (section): una parte di un ramo che può essere considerata “omogenea” sotto il profilo manutentivo e costituisce la unità minima sulla quale programmare gli interventi di manutenzione e riabilitazione. L’omogeneità dei fattori da prendere in considerazione nell’individuazione delle sezioni intende la costanza della composizione strutturale (spessore e materiali), il costante traffico, la stessa storia della costruzione, la stessa tipologia di pavimentazione, le stesse infrastrutture per il drenaggio e le spalle e le stesse condizioni d’uso.
Unità di monitoraggio (sample unit): una parte della sezione considerata nelle attività di monitoraggio e sulla quale sono eseguiti i rilievi degli ammaloramenti indicati dal Standard Test Method for Airport Pavemente Condition Index Surveye (ASTM-D-5340-11);
Dati di inventario
Le categorie dei dati di inventario, devono includere: i dati storici relativi alla costruzione e manutenzione; i dati di traffico;
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i dati relativi ai costi; i dati ambientali;
i dati legati alle politiche di gestione.
I dati storici relativi alla costruzione ed agli interventi di manutenzione sono essenziali sia per l’impiego dei modelli per la valutazione previsionale delle prestazioni della pavimentazione, impiegati per la pianificazione, la programmazione ed il progetto, che per lo sviluppo e la calibrazione dei modelli stessi. Devono fornire informazioni circa la configurazione strutturale iniziale delle pavimentazioni e nella loro forma più estesa essi pertanto comprendono:
la tipologia di pavimentazione (flessibile, rigida, semirigida);
gli spessori ed il tipo di materiale impiegato (conglomerato bituminoso, misto granulare, ecc.) nei vari strati della pavimentazione e la qualità dei materiali impiegati (modulo elastico, resistenza alla trazione indiretta o stabilità Marshall per i conglomerati bituminosi, resistenza alla trazione per flessione dei calcestruzzi, modulo resiliente dei misti granulari, composizione delle miscele ecc).
Le informazioni concernenti gli interventi di manutenzione e riabilitazione possono comprendere oltre alla tipologia di intervento, ai tempi di effettuazione dell’intervento ed alle eventuali modifiche alla configurazione strutturale della pavimentazione, anche dati relativi alle caratteristiche dei materiali impiegati (resistenza alla trazione per flessione dei cls, resistenza alla trazione indiretta, ecc.), all’impresa esecutrice ed ai risultati dei controlli di qualità effettuati.
I dati di traffico sono informazioni necessarie oltre che per la previsione dell’evoluzione del degrado delle pavimentazioni, e quindi delle prestazioni delle pavimentazioni, anche per la definizione delle priorità di intervento. Le informazioni minime riguardano:
volume di traffico (numero di movimenti giornalieri o annui sulle sezioni); spettro del traffico (suddivisione del traffico in categorie di aeroplano).
Lo spettro di traffico può essere rappresentato a vari livelli di dettaglio a partire dalla suddivisione in 6 categorie operata dall’Annesso 14 dell’ICAO (basata sulla sola apertura alare, a cui corrispondono approssimativamente caratteristiche simili in termini di massa e configurazione dei carrelli), fino ad arrivare ad una rappresentazione in base ai tipi di
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Dati sullo stato strutturale e prestazionale
Per pianificare e programmare gli interventi manutentivi è indispensabile, oltre al monitoraggio e alla conoscenza puntuale dei differenti tipi di intervento, disporre di indicatori di stato e delle relative curve di decadimento nel tempo. Questa esigenza ha prodotto negli scorsi decenni una moltitudine di indicatori delle condizioni di stato delle pavimentazioni stradali e aeroportuali da un numero notevole di studi sperimentali. La scelta degli indici utilizzati andrà ad influenzare l’intero sistema di gestione per tutte le fasi critiche dell’elaborazione dei dati: dalla valutazione delle condizioni alla previsione del degrado nel tempo.
Tuttavia, solo negli ultimi anni, le conoscenze acquisite sono state razionalizzate con l’obiettivo di individuare i parametri di stato più idonei e le relative curve di decadimento.
Gli indicatori di stato della pavimentazione possono essere suddivisi nelle seguenti classi: 1. Regolarità longitudinale; 2. Regolarità trasversale; 3. Aderenza; 4. Macrotessitura; 5. Dissesti superficiali; 6. Caratteristiche strutturali
I dati minimi sullo stato prestazionale e strutturale delle pavimentazioni, devono includere:
la portanza;
ammaloramento superficiale;
regolarità longitudinale e trasversale; macrotessitura;
l’aderenza.
Le indagini sullo stato della pavimentazione
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zione avimentazion inizione dell esso o dei la conoscenz ossono esser d esempio i ic Cone Pene ano apparec ecchiature de o Heavy-e, macrotessi pettive Norm ni possono e le caratteris materiali ch za degli spe re misurati il GPR (Gr etrometer”D cchiature di eflettometric -Falling W itura, mative ssere tiche he la essori con ound CP”) tipo che a Weight
Mod batte un a utili Si d In campo a del 8081 HW ente, in grad ampio rango I dati gen izzando i div evono stimar i valori dei fondazione la vita resid lo strato più il rinforzo a calcolo dei Dalle prove il modulo d il modulo d la vita resid lo spessore aeroportuale WD) com’è do di simular di tale carico Figura 6 erati da l’H versi software re i seguenti moduli E1, E e del sottofo dua a fatica d ù critico; a fatica teoric valori ACN/ e sulle pavim del sottofondo di reazione de dua della pav
teorico di rin si usa l’Hea rappresenta re adeguatam o. :HEAVY WE HWD vengo e ( tipo RO.M valori: E2, E3 rispet ondo nelle co delle pavimen co per soppo /PCN second mentazioni rig o; el sottofondo vimentazione nforzo a fatic 21 avy Falling W ata nella fig mente le cond EIGHT DEFLE o analizzati ME, ELMOD ttivamente d ondizioni di p ntazioni espr ortare il traffi do la Normat gide si deve s o; e espressa in ca (se è nece Weight Defl gura 6, defle dizioni reali d ECTOMETER mediante p D 6 ) com’è r degli strati in prova; ressa in anni; ico di progett tiva ICAO. stimare: anni; essario). ectometer (t ettometro din di carico di u R (HWD) processo di rappresentato conglomerat ; to (se è neces
tipo the Dyn inamico a m un aeroplano backcalcul o nella figura ato bituminos ssario); natest massa o con ation a 7. so, di
che of ai per long F Per le prove a livello di re irport Pavem la paviment gitudinale, tra Figura 8:Tipic Figura e non distrut ete è il FAA A ments”. Ques tazione fless asversale e c che localizzaz a 9:Tipiche loc Figura 7:Sc tutive lo stan AC 150/5370 sta circolare s sibile, anche centro della la zioni e spaziatu calizzazioni e 22 chema di back ndard che è u 0-11B “Use o specifica gli e per la pav astra. Come
ture delle prov
e spaziature de kcalculation usato ampiam of non distru offset di 3, vimentazione sono rappres ve sulla pista e
elle prove sul p
mente sia a li uctive testing 6, 20 m dalla e rigida spec sentate nelle e via di rullagg piazzale (5370 ivello di pro g in the evalu a CL (center cifica nel gi figure 8 e 9 gio(5370-11B 0-11B) getto ation rline) iunto : B)
Ind
dati trasv di u IRI valu strad pista long l'ind gest amp dovu dal c dalla even delladagini rispe
Per quanto funzionali versale e la m Un indice s una superficie (Internation utazione funz da che mostr a), misurato gitudinale di dice di aspertione dei siste La macrote piezze tra 0,2 uta alla form conglomerato a profondità ntuali striatur
La macrote a miscela e l
etto alla val
riguarda le i delle pavim macrotessitur standardizzat e aeroportua al Roughnes zionale di u ra elevazion o in mm/me un carreggi rità stradali p emi stradali. essitura si ri 2 mm e 10 mm ma, alla dimeo; nel caso di à, dal distan re. ssitura è col la sua durev
lutazione fu
indagini sull mentazioni, ra. to che racchi le, come def ss Index). L un profilo str ne come vari etro, ed è u ata percorsa più comunem iferisce al ca m, è la rugos ensione ed al i pavimentaz ziamento, da Figura 10:De llegata anche volezza nel te 23unzionale
la valutazion come abbia iude l’inform finito dal Wo 'IRI è stata radale bidim ia in funzion utilizzato per a. Dalla sua mente usato ampo metric sità dovuta al l posizionam zioni in calce alla larghezz efinizione di m e alla modali empo deriva ne funzionale amo detto la mazione nece orld Bank Te definito com mensionale (u ne della dista r definire u introduzione in tutto il m co compreso ll'insieme del mento degli e estruzzo essa za, dalla simmacrotessitura ità di posa in a dalle caratt e, l’AMPS d a regolarità essaria a defi echnical Pap me un indice una fetta lon anza longitud una caratteris e nel 1986, L mondo per la o tra 0,5 mm lle asperità in lementi lapid è costituita a mmetria e da a n opera ed al eristiche min deve raccogli longitudina inire la regol per n. 45, 19 e sintetico p ngitudinale dinale lungo stica del pr L’IRI è diven a valutazione m e 50 mm ntergranulari dei che affio anche dalla fo dalla direzion alla composiz neralogiche iere i ale e larità 86, è per la della o una rofilo ntato e e la m con i ed è orano forma, ne di zione delle
rocc cond velo Per rilie è in è la altim corte Qua strat l’irre anom proc le te Uno (RSP che
Ind
ce di proveni dizioni di d ocità in condi indagare que vo di regolar grado di rile a progressiva metrico della e, medie, lu ando l’irregol ti superficia egolarità dov mali degli str cessi si ha bi essiture.o dei più util P), questo R può essere u
dagini rispe
Il sistema p ienza degli in drenaggio su izione di sup este informaz rità, dei profi vare il profil a chilometri a pista di volo unghe, questo larità è dovu ali della p vuta alle ond rati di fondaz isogno di un lizzabile app RSP (vede F utilizzata per Fietto alla val
per la valuta nerti, identifi perficiale, la perficie bagn zioni si effet fili longitudin lo reale della ica misurata o. Si può anc o è molto im uta alle onde pavimentazio de medie e l zione o del s apposito sof parecchiature igura 11) è condurre le igura 11:Dynalutazione d
azione degli 24 fica la rugosi a deformazi nata ed infine ttuano rilievi nali e trasver pavimentazi a dall’odome che identific mportante pe corte è presu one (ammal lunghe può e sottofondo de ftware per an e è il Dynate una apparec prove anche atest Runwayell’ammalo
i ammaloramità della pavi one del bat e le proprietà i con il profil rsali della pav
ione nelle co etro e Y ra care le ampie er individuar umibile che l loramenti e essere dovuta ella struttura nalizzare i pr est High-Spe cchiatura aut e in America. Surface Profi
oramento s
menti superf imentazione tistrada, l’ad acustiche. lometro laser vimentazione oordinate XY appresenta il ezze dell’irre re le cause d la causa sia d stesa irre a a problemi a aeroportual rofili trasver eed Runway orizzata dall leruperficiale
ficiali più ut che determi derenza alle r, utilizzato p e. Il Profilom Y (relative), o l profilo pla egolarità per delle irregola da ricercare n egolare), m i di assestam le. Per tutti q rsali , le orm y Surface Pro l’ASTM E95e
tilizzato è qu na le alte per il metro ove X ano ‑ onde arità. negli entre mento questi maie e ofiler 50, e uellodesc Inde una rigid indic prog valu della elab unità meto defin cons dete valu per l’am cate 1.As mate della prog atmo avvi non critto nella no ex Surveys. L sovrastruttu da, realizzata cato attraver gressivo com utazione si b a sovrastrutt borazione con Come abbia à di monitor odo del P.C nire l’indice sente di otten erminazione utazione della il calcolo mmalorament Gli ammalo gorie median Difetti Sup sportazione d Il fenomen eriale dalla a pellicola gressivo ind osferici, la c iene in climi sufficiente. Nei casi di orma ASTM La norma in ura aeroportu a in calcestr rso l’indice P mpreso tra 0 asa sostanzi tura, dipende nsente in sec amo visto pre raggio in fun .I. viene uti
relativo ad o nere una med
analitica de a regolarità di questi to superficial oramenti su nte le ispezio perficiali: di materiale no rapprese superficie de di bitume durimento d cattiva comp freddi), qua i fenomeni l M D5340-11 S ndica la proc uale, sia fle ruzzo armat P.C.I. (Pavem e 100, forni almente sull e dal numer ondo luogo d ecedentemen nzione della lizzato per d ogni sezione dia ponderat elle caratteri superficiale parametri è le. uperficiali de oni visive: nta la prog ella pavimen dagli aggreg del bitume pattazione (sp antitativo di b lievi o mod 25 Standard Tes cedura da eff essibile, real to; il livello ment Conditi isce indicazi l’ispezione v ro e dal tipo di definire l’ nte la rete vie tipologia di definire l’in si applica un ta dell’indice istiche di po e le propriet è necessario elle pavimen gressiva per ntazione. Il gati avviene dovuto agli pecialmente bitume nella derati avvien t Method for ffettuare per lizzata in co qualitativo ion Index), i ioni sullo sta visiva dell’ad o di ammalo indice P.C.I. ene suddivisa i pavimentaz ndice di ogni n algoritmo i e. Questo me ortanza dell tà di aderenz o ricorrere ntazioni fles rdita di distacco e per il i agenti quando miscela e il distacco r Airport Pav determinare onglomerato della pavim l quale attrav ato della pav ddetto riguar oramenti; il . a in rami, poi zione e del ti i unità di m illustrato nell etodo non da a pavimenta za della supe ad indagini ssibili sono o delle parti vement Cond la condizion bituminoso mentazione v averso un num vimentazione rdo le condi procediment i in sezioni, p ipo di traffic monitoraggio la Normativa a utilizzare p azione, o pe erficie analiz i specifiche classificati
icelle più fin dition ne di o, sia viene mero e. La zioni to di poi in co. Il . Per a che per la er la zzata; per in 4 ni; il
feno 2.Re sulla ecce (erra di v risul la pa 3.Su aggr dell’ degl pneu 1.Or supe delle rigo scor 2.Di poss caus errat esse 1.Di omeno divien efluimento d Il fenomeno a superficie essiva quanti ata progettaz vuoti (o ad en ltare notevol avimentazion uperficie levi Il fenomeno regati della ’azione ripe li aggregati umatici Deformazio rmaie Le ormaie erficiale dell e ruote. A nfiamenti, rrimenti (mis istorsioni del Le ondulaz sono verifica sa della scar to mix-desig ere dovuti a c Fessure: i origine term ne grave quan di bitume o rappresenta della pavi ità di bitum zione della m ntrambi). le lmente ridott ne può diven igata e scivo o del Polishin superficie etuta del traf
vengono as oni Superfic (Rutting) a pavimenta Ai lati dell avvengono scele bitumin l piano viabi zioni e gli arsi quando la rsa qualità de gn. Altre disto cedimenti e r mica ndo il distac a l’eccessiva imentazione, me nel conglo miscela) o ad condizioni d te nel caso di nire abbastan losa ng rappresen della pavim ffico. Le as sportate per ciali: rappresentan zione localiz e ormaie p per com nose poco res le (ondulazio assestament a miscela bitu egli aggrega orsioni del p rigonfiament 26 co interessa a presenza di è dovuto omerato bitu un ridotto co di aderenza i pavimentaz nza“appiccico nta la levigatu mentazione sperità degli azione ripe no una dep zzata lungo l possono ve mpattazione sistenti) oni, scorrime ti del piano uminosa è in ati impiegati iano viabile to per gelo. anche le par i bitume ad una uminoso ontenuto possono zione bagnata osa”. ura degli a causa granuli etuta dei pressione le tracce erificarsi o per enti, assestam viabile nstabile a o di un possono ticelle più gr a mentre con menti, rigonf randi. n alte temper fiamenti per g ature gelo)
a di dovu bitum amp si p prog 2.Pe supe fessu sotto Que tens 3.Pe tra lo cara final traff parte lega 4.In di c inad caus verif dovu Le fessure d istanze regol
uto alle vari me nel temp pi (decine di presentano gressivament er riflessione Le fessure d erficie su t urate. Sono ostante lo str esti movime ionali elevat er scorriment Le fessure d o strato supe atterizzate da li delle fess fico. Sono in enza o di sv ame con lo st corrisponde Le fessure c costruzione deguato lega sate da un i ficano anche ute a scarso s di origine ter lari. La caus iazioni di tem po. Si prese metri) con p ulteriori fe te nel tempo. di riflessione tappeti di causate dai m rato superfici nti generano ti che generan to di scorriment erficiale e la p alla forma a sure più ind n genere loc volta quando trato sottosta enza dei giun che si verific sono causa ame tra le d indeguato at e entro 50 c supporto del rmica si prese sa è il movim mperatura e entano inizia piccolissime essure (con . e sono quelle ricopertura movimenti d iale dovuto a o nello stra no la risalita to sono causa pavimentazio mezzaluna c ietro rispetto calizzate nei o la miscela nte è di scars nti o dei bord
cano in corris ate da scars ue stese. Po ttacco allo s cm dal marg margine, ina 27 entano gener mento del m all’indurim almente ad in aperture. Ne n passo pi e che si orig di pavime della pavimen a variazioni te ato di overl a delle fessur
ate dallo scor one sottostan con i punti i o alla direzi punti di arr superficiale sa qualtà. di spondenza d sa compatta ossono esser strato sottost gine della ste
adeguate con ralmente materiale ento del ntervalli el tempo iù ravvicina inano in entazioni ntazione ermiche. lay stati e. rrimento nte. Sono iniziali e ione del resto, di ha scarse c ei giunti zione o re anche tante. Si esa sono ndizioni di dr ato) e l’ap caratteristiche renaggio e az pertura aum e qualitative
zione del gel menta
e o il
3.A inter a 3 m retto dovu spaz ritiro 4.A fessu dime della (rott cong aree ripar rimo Indi cons rapp stato caric pavi cond peric blocchi Le fessure a rconnesso ch m. Le fessure o e sono cau uto ai cicli ziatura delle o e indurime pelle di cocc Le fessure urativo inte ensioni da 3 a pavimenta tura a fatic glomerato bi e caricate dal Rappezzi e Il rappezzo rata con co ozione di un ipendentemen siderato un d pezzi caratter o completam Le buche e chi del traf imentazione. dizioni di d colose perdit a blocchi rap he crea largh e sono gener usate dal ritir
termici gi fessure e m ento del bitum
codrillo a pelle di co erconnesso cm a 30 cm azione per ca): le fessu ituminoso e l traffico. e Buche è una porzio onglomerato n difetto o nte dal su difetto della s rizzati da fess mente riparato e la perdita ffico, fatica . Spesso so drenaggio d te di materia ppresentano u i blocchi di d ralmente inte ro del congl ornalieri. Pi maggiore è l’i me. occodrillo id che crea m. La causa è effetto dei ure si gene si propagano one di pavim o bituminoso il riempim uo stato u uperficie del sure, cedime o. di material e inadegua ono associa delle acque ali (FOD). 28
uno stato fes dimensioni d erconnesse ad lomerato bitu iù ravvicina invecchiame dentificano u piccoli blo è dovuta alla carichi del erano alla b o in superfic mentazione or o ad indi ento di uno un rappezzo lla pavimenta enti o distorsi le sono cau ata resistenz ate anche a e possono ssurativo da 30 cm d angolo uminoso ata è la ento della mi uno stato occhi di a rottura traffico base del cie. Si verifi riginaria icare la o scavo. o viene azione. I ioni indicano usate dai za della a scarse causare iscela bitumi cano in corr o che il difetto minosa che ge rispondenza o originario n enera delle non è
cate 1.Su della ripet gran dei p 2.Fe insie Gen appr una supe 3.As pezz Il fe (cioè sotto fatto aggr 4.Pe lavo susc Per le pavi gorie: Difetti Sup uperficie levi Il fenomen a superficie tuta del traf nuli degli agg
pneumatici. essure a mapp Viene chia eme di fessur neralmente si rossimativam cattiva cur erficie. sportazioni d Il pop-out i zi di calcestr fenomeno pu è con elevat o l’azione di ori ambiental regati che po erdita di aggr Generalmen orazione de cettibile ai da imentazioni perficiali: igata e scivo no rappresen della pavim ffico. La mal gregati vengo pa amato sistem re sottili dist i sviluppano mente quadra ra del getto di aggregati g indica la perd ruzzo dalla s uò essere do to livello di i cicli gelo-d li). Questo q ortano a reazi regati fini e d nte questo fe l calcestruz anni provoca rigide gli am losa ta la levigat mentazione lta superficia ono asportat ma fessurati tanziate una in maglie ge ata e posson o impropri grossi dita di aggre superficie de ovuto ad ag assorbiment disgelo (prob quadro fessur ioni alcalisili di malta enomeno è d zzo che re ati dall’azione 29 mmaloramen tura degli a a causa del ale e le aspe te per azione ivo a “map decina di cen eometriche d no essere cau ie lavorazio egati grossi o ella pavimen ggregati “esp nto di acqua, blema di ma rativo può an icati (ASR – dovuto a una ende la su e del gelo. nti rilevabili aggregati ll’azione erità dei ripetuta ppa” un ntimetri. di forma usate da oni sulla o piccoli ntazione. pansivi” , porosi) ateriali + nche essere i – Alkali-Silic a cattiva uperficie sono anche indice di catt a-Reactivity e classificati ttiva qualità y). in 4 degli
5.Pe dalla fessu feno qual 1.Gi dive L’in com risch pom form cost 1.Fe esse strat poss Last prob 2.Fe grav erdita di parti Si rapprese a superficie ure o lungo omeno è dov
lità del calce
Giunti: iunti longitud Con il pass entare più am ntrusione di mparsa di fes hio di spalli mpaggio degl Una possib mazione che truzione. Fessure: essure della l Le fessure d ere causate d ti di supporto sono essere tre con rappo babilità di sv essurazione a
L’utilizzo d vi. Gli amma
i di cls dai bo enta la perd della pavim i giunti (Cr vuto al degen struzzo o ai dinali e trasv are degli ann mpi con cons
materiale n ssure longitu ing. Assestam i strati sottos bile causa di genera la f lastra dividono la l da tensioni o o carico ec dovute ad orti tra i lati viluppare fess a D di aggregati d aloramenti c ordi dita di porzi mentazione rack spalling nerarsi della cicli gelo-dis versali ni i giunti po eguente ulter nel giunto p udinali parall menti, instab stanti la lastr ammaloram fessurazione lastra in due termiche, sc ccessivo. Alc eccessiva sp superiori a 1 surazioni. di scarsa qua chiamati fess 30 ioni di calc lungo i bor g, Joint spal fessura, alla sgelo. ossono deter riore deterio può determ lele al giunt bilità o feno ra possono ca mento del giu della lastra o più parti. carsa portanz cune volte le paziatura de 1.25 hanno m
alità può occ sure a “D” s estruzzo rdi delle lling). Il a cattiva riorarsi e oramento. inare la to con il omeni di ausare la rott unto è l’ecce a nella zona Possono za degli e fessure i giunti. maggiori casionalment si verificano
tura del giunt essiva attesa in prossimi te portare ad quando gli nto. a prima della ità del giunt
d ammaloram aggregati h a sua to di menti hanno
elev amm migr fessu 3.Fe svilu giun sono ecce della migr 4.Fe si s attra caus dren lastr 5.Fe nece grad e rig situa 1.As caus vata capaci maloramento ra verso la ure sottili e u essure d’ango In corrispo upparsi fessu nti. Generalm o causate da essivo carico a lastra. Poss rano verso il essure vagant Questo tipo sviluppano aversare la la sa di questo naggio, nella ra o nel loro essure a tomb La pavimen essita di par do di sopport gonfiamenti azione di deg Distorsioni ssestamenti o Terreni di s sare assesta ità di as si genera superficie. una colorazio olo ondenza deg ure diagonali mente la dista a scarsa por o da traffico sono sviluppa l basso o vers ti o di ammalor e migrano astra diagona fenomeno è carenza di s rigonfiamen bini e caditoi ntazione in p rticolari cure tare i movim da gelo. L’ grado che ten
i del piano v o rigonfiame sottofondo in amenti del ssorbimento nella parte Il problem one scura in gli angoli d i che forman anza dall’ang rtanza degli associato ai arsi inizialme so il giunto. ramento indic in modo almente o in è da ricercare supporto deg to per gelo o ie prossimità d e in quanto menti dovuti a insorgere di nde a peggio viabile: enti nstabili e po lla pavimen 31 di acqu bassa della ma si manif prossimità d delle lastre no un triango golo è di 50-1 strati di sup i movimenti ente come fe ca quelle fes casuale. P maniera cas e nella manc gli strati sotto
o assestamen di tombini e può non e a variazioni t i fessure agg orare rapidam co drenanti ntazione d ua. Tale lastra e festa con dei giunti. possono olo con i 100 cm e pporto o i termici essure sottili c sure che Possono suale. La canza di ostanti la nto al disgelo caditoie essere in termiche grava la mente. possono dopo la che iniziano . dalla superfiicie e
cost di s brus poss 2.So fran caus mate giun pavi tend 3.Sc del sotto pres La l’evo 4.Ri sotto rapp pavi dete loca mate disp dete truzione. Gli ottoservizi e schi avvallam sono generar ollevamenti Le lastre ntumarsi in sato dall’es eriale incom nti non imentazioni denza ai feno calinamento Lo scalinam terreno di f o delle las sentare scalin presenza d oluzione del iparazioni, R La ricostru oservizi rich pezzi poss imentazione erioramento alizzate del t eriale superf La valutaz ponibili dati i erminazione assestament e non adegu menti. I terre re rigonfiame in calcest corrisponden spansione d mpressibile (s adeguatame soggetti a fe omeni di solle mento è causa fondazione e stre adiacen ni dovuti al c di traffico fenomeno, e Rappezzi e Bu uzione dell hiede l’esecu sono aver originaria dei giunt terreno di so ficiale o altri ione dell’in integrativi qu della rego ti possono es uatamente co eni suscettib enti durante i truzzo pos nza dei giu del calcestr abbia, detriti ente sigill enomeni di r evamento.
ato dal fenom e dalla creaz nti. Quindi cedimento di pesante acc e provoca un uche le lastre o uzione di ta re prestazi oppure pres i o amma ottofondo po difetti posso ndice P.C.I. uali, ad esem larità super 32 ssere causati ompattate. P ili al gelo a i mesi invern sono sollev unti. Il feno ruzzo quan i, ecc.) si inf lati. Quan reazione alc
meno del pom zione di vuo i giunti i una lastra a celera velo n veloce dete l’installazi agli e rap ioni simil sentare scor aloranenti. ossono causa ono creare bu può comun mpio, indagin rficiale. Det anche da tri ossono verif ssociati a liv nali. varsi o omeno è ndo del filtra nei ndo le ali-silicati ha mpaggio oti al di possono diacente. cemente erioramento d ione di ppezzi. I li alla rrimenti, Rotture are singole b uche localizz nque essere ni deflettome terminato l ncee scavate ficarsi legge velli di falda anno mostra della lastra. buche. La fr zate. resa più a etriche oppur ’indice P.C. e per il passa ere depressio a sub-superf
ato una magg
rantumazione
accurata se re indagini p .I. per tutt
aggio oni o ficiali giore e del sono per la ta la
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sovrastruttura, il monitoraggio continuo della pavimentazione consente di valutare il decadimento della sovrastruttura e la calibrazione di un modello previsionale tale da permettere la programmazione degli interventi preventivi di riabilitazione.
Per la corretta valutazione deve essere valutato un numero di unità monitoraggioche non deve essere inferiore al numero ricavato dalla relazione:
N ∗ 4 ∗ 1 e = errore accettabile (si assume ±5 P.C.I.);
N = numero di unità di monitoraggio della sezione; S = deviazione standard.
1
PCIf = media aritmetica di tutte le unità semplici della sezione.
L’indice P.C.I. relativo alla sezione oggetto di studio (PCIs) si ottiene dall’applicazione della formula della media ponderata, calcolata tra tutte le unità semplici analizzate, di seguito indicata:
∑ ∗
∑
PCIri = indice PCI dell’unità di monitoraggio random i-esima; Ari = Area dell’unità monitoraggio random i-esima;
n = numero totale delle unità random.
Il rilievo dell’ammaloramento superficiale sulle pavimentazioni rigide e flessibili è necessario per:
monitorare il degrado superficiale e la sua evoluzione nel tempo; individuare aree che necessitano di interventi urgenti;
predisporre interventi di manutenzione preventiva e curativa per rallentare o bloccare il processo di degrado e quindi prolungare la vita utile della pavimentazione;
limitare i costi di manutenzione ordinaria delle sovrastrutture.
Qiundi per questo rilievo dell’ammaloramento si può adottare i diversi prodotti commerciali: per esempio la tecnologia ADE (Automatic Distress Evaluation) di RODECO, il
Lase risol livel orm pres er Crack mea Tramite la r luzione. dall lli di severità maie, ect, per senti, della tip
La scala di 70 ≤ PCI < 55 < PCI < PCI ≤ 55 am asuing Syste Figu recente tecno le quali ven à, le principa poter ricava pologia degl gravità del P 100 adeguat 70 ammalor mmaloramen Figu m (LCMS) d ura 12:Laser C ologia di 3d c gono registr ali tipologie d are l’indice P i ammaloram PCI (tra 0 a 1 to; ramento med nto elevato. ura 13:Compo 34 d’INO (Figur Crack measuin camera è pos rate e analizz d’ammaloram PCI che tiene menti e della 100) è la segu dio; onenti di deter ra 12). ng System (LC ssibile ricava zate con un mento (ad es e di conto de severità di o uente: minazione del CMS) re le immagi apposito so sempio fessur el numero di ognuno. l PCI ini digitali ad oftware, a di urazioni ,rapp i ammaloram d alta versi pezzi, menti
Inda livel pavi prev dell’ attre per c loca class Gli “Co che un v temp ogni cost insta da g misu quel Trai Test TAT Trai agini rispett La misura lli di sicurez imentazioni visto dagli s ’ICAO “Airp ezzatura di m ciascun terzo In base alla ale o misure sici come il B strumenti a ntinuous Fri offrono il va veicolo strum po. Con que i 5 o 10 metr tantemente b allato sul vei garantire lo sp Ci sono att ura in uso in lle riportate iler, lo Skidd ter Vehicle, i TRA Friction iler. to alla valut dell’aderenz zza del traffi dal punto di standard in v port service misurazione c o di pista. a tipologia d in continuo. British Pendu attualmente ction Measur antaggio di ra mentato (ovve sti strumenti ri di pavimen bagnata con icolo trainant pessore volu tualmente m n tutto il mo nella circola dometer Tra il Runway Fr n Tester Ve azione d’ad a delle pavi co aereo. La vista dell’ad vigore, Circ manual – Pa continua dota di strumentaz Le misure d ulum, che or più diffusi rement Equip accogliere da ero trainando i ad alto rend ntazione in co acqua per m te. Il flusso d uto (1 mm co molte apparec ondo, quali are ENAC: i iler, il Surfa riction Tester ehicle ed il 35 derenza imentazioni r a caratterizza derenza inve colare ENAC avement surf ata di sistem azione utilizz di tipo locale rmai trova un per effettua pment” indic ati lungo tutt o il carrello s dimento è po ondizione ba mezzo di un d’acqua è reg osì come rich
cchiature di ad esempio il Mu-meter ace Friction r Vehicle, il GripTester riveste partic azione della ece deve esse C APT 10 n face conditio ma autobagnan zata è possib e possono es n modesto im are dei riliev
cati dalla FAA ta la pista sem strumentato) ossibile rileva agnata. Dura n distributor golato con un hiesto dalla n Figura colare impor qualità della ere effettuata nonché del d on”, periodica nte, effettuan bile effettuar ssere effettua mpiego solo in vi sono i c A Circular A mplicemente con un notev are praticam nte le prove re collegato na pompa ele orma). a 14:Runway F rtanza ai fin a superficie a secondo qu documento amente med ndo le rileva re misure di ate con strum n campo stra cosiddetti CF AC 150/5320 e percorrendo evole risparm mente in conti la ruota fren ad un serb ettronica in m Friction Tester ni dei delle uanto 9137 diante zioni tipo menti adale. FME -12C, o con mio di inuo, nata è atoio modo r
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Sistemi di analisi dei dati
Le analisi dei dati hanno come obiettivi la previsione futura dell’evoluzione delle condizioni della pavimentazione nel tempo e di fornire un supporto per l’APMS manager al fine di individuare il momento più opportuno per la realizzazione di un certo intervento, in funzione degli obiettivi che sono stati preventivamente selezionati (politica del gestore) tramite un modello di degrado, come una funzione delle variabili esplicative o fattori che tengono conto della struttura della pavimentazione, dell’età, dei carichi del traffico e delle variabili ambientali.
Per l’implementazione di modelli di degrado il gestore deve impegnare una parte considerevole dellerisorse nel monitoraggio dei dati sullo stato funzionale e strutturale delle pavimentazioni per potere riuscire a individuare l’evoluzione storica delle prestazioni al fine di impiegarla nelle operazioni di pianificazione degli interventi di manutenzione e riabilitazione.
I modelli di degrado possono essere classificati in funzione della metodologia operativa di sviluppo degli stessi, in base alla quale è possibile distinguerli in:
modelli empirici, sviluppati dall’analisi statistica dei dati sull’evoluzione del degrado, strutturale o funzionale delle sovrastrutture, misurati sia in sito su pavimentazioni in esercizio che in laboratorio su sovrastrutture in scala reale;
modelli empirico-meccanicistici, sviluppati a partire sia dai risultati delle analisi sul comportamento meccanico delle sovrastrutture che dalle misure sperimentali effettuate in sito ed in laboratorio;
modelli meccanicistici, sviluppati attraverso l’analisi teorica del comportamento delle sovrastrutture.
Per lo sviluppo di un’APMS durante gli anni sono stati sviluppati numerosi modelli di degrado associati a indicatori di regolarità (International Roughness Index - IRI), all’aderenza disponibile (Skid Number SN oppure Coefficiente di attrito μ), alla capacità portante (Modulo elastico E) e ad ammaloramenti superficiali (PCI - Pavement Condition Index), al numero di passaggi di assi standard, alle caratteristiche ambientali. Se correttamente sviluppati, possono essere molto validi anche indicatori ottenuti dalla combinazione di diversi indicatori.
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ammaloramento di una sovrastruttura e quindi la sua vita utile residua rende indispensabile l'impiego di modelli di comportamento continui. II degrado viene pertanto generalmente tenuto in conto modellando le prestazioni complessive della sovrastruttura come una funzione decrescente e convessa del tempo, dato che il danno accumulato si manifesta con maggiore intensità verso la fine del periodo di esercizio dell'infrastruttura.
Procedure di gestione
L’ultimo compito del gestore aeroportuale è quello di effettuare una programmazione pluriennale degli interventi manutentivi necessari in relazione agli scenari di budget ed ai livelli di qualità delle pavimentazioni rispettivamente ipotizzati e desiderati attraverso i diversi criteri.
I criteri di definizione utilizzabili si distinguono in due tipologie: Priorizzazione
Ottimizzazione
Priorizzazione: tramite rilievo visivo e semplici algoritmi è possibile determinare, per
ogni sezione monitorata, il valore di PCI che permette di definire la lista delle priorità di intervento.
Il monitoraggio è un’attività essenziale per determinare le condizioni attuali delle pavimentazioni, e dunque per stabilire un ordine temporale per proporre al gestore le “priorità d’intervento”, cioè una lista ordinata (discendente) in funzione della condizione della pavimentazione delle sezioni della rete.
Il concetto della lista delle priorità fa riferimento a dei valori limite (minimo o massimo) oppure ad un campo di variazione, costituendo una soglia di sicurezza oltre la quale non è possibile garantire le prestazioni minime della pavimentazione. In particolare la priorizzazione, attraverso un’analisi multicriterio, definisce una lista ordinata delle sezioni in ragione della priorità di intervento (ad esempio in base al PCI o ad un indicatore di stato ed al grado di priorità dell’elemento), senza poter però pervenire ad alcuna indicazione circa la collocazione temporale ottimale dell’intervento stesso, circa la migliore tipologia di intervento sotto il profilo tecnico/economico e senza possibilità di ottimizzare il budget disponibile. Ciò nonostante, in assenza dei dati utili e necessari per poter operare tramite ottimizzazione, la
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priorizzazione costituisce un valido strumento di pianificazione.
Ottimizzazione: l’obiettivo dell’analisi è selezionare, su un arco temporale di riferimento,
la strategia migliore che dovrà essere quella che ottimizza i costi di agenzia (Agency Costs), i costi degli utenti (Users Costs) ed i costi capitali (Capital Costs).
Costi di Agenzia (Agency Costs): Rientrano in questa voce tutti i costi direttamente
sostenuti dall’ente gestore per l’applicazione delle soluzioni manutentive. Questi costi, sia relativi agli interventi di riqualificazione, sia relativi alle semplici operazioni di riparazione (rappezzi, sigillature dei giunti, ecc.) vengono inseriti dall’utente e devono essere tenuti costantemente aggiornati.
Costi Utenti (User Costs): Possono essere i costi di operazione del veicolo che sono i
costi di carburante, l’usura del pneumatico, la manutenzione di veicolo e l’ammortamento di veicolo. Questi costi possono essere quantificati dal sistema e calcolati come funzione delle caratteristiche di aderenza e di regolarità delle pavimentazioni. Le costanti relative alla quantificazione di questo danno possono essere calibrate per ciascun tipo di velivolo presente nello spettro di traffico, tenendo conto anche dello specifico tasso annuale di incremento dei movimenti di ciascun tipo di velivolo. Possono essere anche i costi degli incidenti che tengono di conto dei costi della vita umana e dei costi sanitari, il primo è costituito dalla mancata produttività, danni non patrimoniali, morali e biologici, invece il secondo rappresenta la spesa per il trattamento sanitario.
Costi Capitali (Capital Costs) Il sistema di pavimentazioni relativo alle infrastrutture
aeroportuali rappresenta un Capitale che le operazioni di manutenzione hanno l’obiettivo di preservare ed il cui valore può essere quantificato. L’assenza di operazioni di manutenzione provoca un progressivo degrado delle pavimentazioni e, conseguentemente, una riduzione del valore intrinseco delle pavimentazioni. All’interno del sistema APMS è necessario tenere conto che la progressiva riduzione della capacità portante delle pavimentazioni del sistema infrastrutturale genera una riduzione del Capitale che rappresenta un costo (se per assurdo si intendesse vendere un aeroporto le condizioni delle pavimentazioni e le esigenze di manutenzione entrerebbero in gioco come fattore determinante per la quantificazione del suo valore). Di questo fattore viene
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opportunamente tenuto conto calcolando la riduzione del capitale come funzione della perdita di capacità portante espressa dalla riduzione di spessore equivalente (cioè lo spessore di overlay necessario per mantenere la capacità portante iniziale della pavimentazione).
Definiti i benefici ed i costi di ciascuna strategia manutentiva, la scelta degli interventi può avvenire sulla base di criteri di “ottimizzazione” attraverso i quali si seleziona la strategia, tra quelle tecnicamente ammissibili, di massima redditività.
Per poter realizzare una pianificazione ottimizzata, il gestore aeroportuale deve definire il criterio di ottimizzazione. Questa analisi delle diverse strategie manutentive e dei diversi scenari di budget, realizzata attraverso l’applicazione di algoritmi, varia in funzione degli obiettivi fissati dal gestore aeroportuale il quale può desiderare:
Il raggiungimento ed il mantenimento di determinate condizioni delle pavimentazioni della rete (massimizzazione della prestazione) durante tutto il periodo di analisi secondo il criterio del PCI critico (PCI al di sotto del quale nessuna sezione deve arrivare; in questo caso non è garantito l’utilizzo ottimizzato del budget stanziato per la manutenzione) L’individuazione delle strategie manutentive che consentono l’utilizzo di tutto il budget
(massimizzazione del budget) ma non sempre riescono a mantenere o a riportare la condizione di tutte le sezioni della rete al di sopra dei valori di accettabilità (scelta degli interventi in funzione delle risorse finanziarie disponibili ogni anno; il budget annuale stanziato infatti potrebbe essere: fisso per tutto il periodo di analisi, variabile di anno in anno, etc.…).La massimizzazione del rapporto benefici - costi; in questo caso il beneficio è il miglioramento della condizione della pavimentazione ed il costo è quello associato alla strategia manutentiva considerata nel periodo di analisi). Grazie ai risultati scaturiti dall’analisi tecnico - economica svolta dal software adottato come strumento di supporto alle decisioni, il Post Holder Manutenzione può richiedere o meno una rivalutazione del budget annuale stanziato per la manutenzione delle infrastrutture di volo. Tale richiesta è supportata dalle analisi che dimostrano quali siano le effettive necessità della rete per lo specifico anno. Poiché il raggiungimento di determinati standard prestazionali non può avvenire a prescindere dalle risorse disponibili è opportuno che i risultati derivanti dall’analisi tecnico - economica siano noti non solo al responsabile della Manutenzione
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bensì a tutti coloro ai quali vengono attribuite funzioni decisionali, di pianificazione e di spesa. L’individuazione di tali soggetti deve avvenire in funzione dell’organigramma adottato dalla Società di Gestione.
