LA TESSITURA DELLE PAVIMENTAZIONI AEROPORTUALI: ASSIOLOGIA ED IMPLICAZIONI TEROTECNOLOGICHE

LA TESSITURA DELLE PAVIMENTAZIONI AEROPORTUALI: ASSIOLOGIA ED IMPLICAZIONI TEROTECNOLOGICHE

FILIPPO G. PRATICÒ

RIASSUNTO

Sul livello del servizio e sulla sicurezza del trasporto aereo esercita un’influenza determinante l’attitudine della superficie della pavimentazione a garantire adeguate prestazioni in atterraggio, manovra e decollo.

Di qui l’opportunità di indagare intorno ai nessi causali che caratterizzano tali legami, anche al fine di concertare adeguate strategie manutentorie.

Nella memoria è dapprima analizzata l’influenza della tessitura della pavimentazione sull’interazione velivolo-sovrastruttura, nonché la relativa importanza nell’articolata sequenza progettazione-esecuzione-manutenzione.

Successivamente, sulla base della architettura relazionale così formalizzata, è proposta e testata una struttura di calcolo, per il confronto tra terapie manutentive alternative, fondata sulla logica delle funzioni di appartenenza di una variabile ad un insieme.

ABSTRACT Pavement performances in Landing, Taking-off and

Manoeuvring operations are very important for Aircraft Safety and relative Service Standards.

So if we are involved in working out a solution to a Pavement Management Problem, we must examine these topics as a matter of peculiar interest.

This paper deals with pavement texture influence on aircraft-surface interaction and it examines the importance of surface properties in design-execution-maintenance sequence.

After, by referring to the conceived over-all causal architecture, author proposes a fuzzy algorithm to compare maintenance alternative hypothesis and he subjects these inference rules to a practical examination.

1. PREMESSE Il sistema aeroportuale europeo vive un periodo di

profonde trasformazioni, segnato da un cospicuo incremento del traffico e da un costante perfezionamento di tecniche progettuali, esecutive e manutentive, nonché dei materiali costruttivi impiegati.

Il crescere della frequenza delle operazioni di volo è però, ceteris paribus, intrinsecamente congiunto ad un incremento del numero degli incidenti, alla riduzione del numero e della magnitudo dei quali può significativamente contribuire anche l’Ingegneria stradale ed aeroportuale, tradizionalmente incline alla mitigazione dei Rischi involventi l’interazione velivolo-pavimentazione.

A tal riguardo, sembra possibile asserire che l’analisi delle statistiche di incidentalità [57] e le ricostruzioni delle relative dinamiche inducano a ritenere del tutto prioritaria l’incidenza dello stato dell’interfaccia pneumatico-pavimentazione. Si consideri, ad esempio, il consueto evento dell’“atterraggio lungo” (overshooting), congiunto

ai problemi basilari e nodali dello spazio di frenatura e della lunghezza della pista. Qualora se ne valutino i parametri fondamentali, attraverso un diagramma causa-effetto, è possibile da subito apprezzare quanto lo stato dell’interfaccia ed in particolare delle caratteristiche di tessitura possano risultare determinanti (Fig.1)(*)

Acqua,ghiaccio,

etc.

Temper./ umiditàVenti

Altro…

Temp./umidità

Precipitazioni

Fisio-stato

Altro…Psico-stato

Formazione

Pneumatici

Motori e freni

CarrelliAli, spoilers, flaps

Atterraggiolungo

(overshooting)

Velivolo Uomo

Ambiente

Altro…

Tessitura

Corpi estranei

Pavimentazione

Fig.1 Diagramma causa-effetto per un evento “Overshooting”

Nel mentre, però, per la pluralità dei fattori, il

contributo si caratterizza per una probabilità di accadimento segnatamente ridotta, le degradazioni superficiali, una volta determinatesi secondo una data curva di decadimento, afferiscono al Rischio con una probabilità spiccatamente elevata (fattore sempre presente). Per tali motivi si è indotti a ritenere strategico ogni sforzo finalizzato a specificare ed esprimere le peculiarità, il “valore” ed i relativi criteri di analisi (? assiologia) della tessitura, anche al fine di pervenire al governo sinergico dei parametri che su di essa influiscono.

Pur nella presenza di una pletora di definizioni ed interpretazioni al riguardo [36], alla tessitura della pavimentazione aeroportuale e stradale può essenzialmente attribuirsi il significato di insieme delle deviazioni dal concetto euclideo di planarità.

Anche in relazione alla soggiacenza ai requisiti di stazionarietà ed ergodicità (1), poi, il profilo della tessitura risulta interpretabile in termini di segnale dotato di diversa “potenza”, in relazione alla lunghezza d’onda considerata, e sviluppabile quale sequenza di Fourier.

2. IMPLICAZIONI SCIENTIFICHE E TECNICHE DELLE PROPRIETÀ DI TESSITURA

Il sistema fisico pavimentazione + velivolo si caratterizza per la complessa modellizzazione meccanica e per la confluenza tra istanze segnatamente

(1) La stazionarietà e la ergodicità di un segnale-profilo possono

interpretarsi quale invarianza, subordinatamente a particolari ipotesi, delle proprietà fondamentali al variare dell’ascissa iniziale e del campione tutto.

2

interdisciplinari: tra di esse quelle che attengono al velivolo, dunque essenzialmente alla Ingegneria Aeronautica, quelle relative allo stato del fluido in cui il velivolo è immerso, sostanzialmente meteorologiche ed aeronautiche, e quelle afferenti alla pavimentazione, oggetto dell’Ingegneria Civile.

Con riferimento al binomio pavimentazione-velivolo, tali settori disciplinari si pongono tre congiunti obiettivi primari; essi costituiscono delle condizioni “unitamente” necessarie per una corretta fruizione della macchina “aeroporto” (sono, cioè, legate da vincolo logico and) ed afferiscono sinergicamente al concetto di costo del trasporto aereo (Cfr. Fig.2):

a) La sicurezza del moto; b) Il comfort vibratorio (riding quality); c) La integrità strutturale della pavimentazione.

Individuate le istanze prioritarie cui il processo

interattivo velivolo-sovrastruttura deve soggiacere, per esaminare compiutamente l’influenza esercitata dalla tessitura risulta plausibile operare secondo la logica dei diagrammi ad albero, formalizzando una struttura a più livelli. a) Sicurezza del moto

La sicurezza del moto (istanza a in Fig.2) inerisce a quella degli occupanti il velivolo ed alla integrità dello stesso (in ciascuna delle proprie parti), durante tutte le fasi di interazione (decollo-taking-off, atterraggio-landing, approccio, strisciamento iniziale delle ruote sulla pista, manovra, frenatura - braking, rullaggio - taxiing, stazionamento, prove motori, etc.) ed in ogni stagione e condizione (vento, pioggia, ghiaccio, neve, fanghiglia etc.). Essa discende essenzialmente dalla affidabilità del roto-accoppiamento dinamico pneumatici-pavimentazione (Cfr. Fig.3).

1

4

32

Fig.3 Schema del roto-accoppiamento dinamicopneumatico-superficie

Legenda: 1: Velivolo; 2: Pneumatico; 3: Interfaccia; 4: Pavimentazione

Quest’ultimo, affetto dall’esigenza di velocità sufficientemente elevate negli istanti di primo ed ultimo contatto (2), governa il controllo direzionale del velivolo e lo spazio di frenatura, influendo sulle più ricorrenti configurazioni di Rischio: ??Atterraggio lungo (Overshooting);

(2) In entrambi i casi deve risultare V>>Vmin, con Vmin pari alla

velocità di stallo.

?? Sbandamento in atterraggio (Veering off); ??Fuori-pista (Overrun), possibile esito delle

precedenti. L’interazione pneumatico-superficie dipende, in

prima istanza, dai parametri riassunti in Fig.4:

Per ciò che concerne le proprietà meccaniche del velivolo (? fattore 1 in Fig.4, considerato, per esempio, quale sistema vibrante di massa finita), esse possono certamente influire significativamente sulla sicurezza della locomozione, secondo parametri (per esempio il peso aderente) e funzioni propri dell’Ingegneria aeronautica.

Le caratteristiche del pneumatico (? fattore 2 in Fig.4, mescola, rigidezze e caratteristiche superficiali) incidono sulla generazione delle tensioni tangenziali e di quelle normali. Caratteristiche superficiali, disegno e consistenza del battistrada, poi, interagiscono positivamente nell’ottimizzazione dell’accoppiamento [4].

Le proprietà di tessitura della pavimentazione (? fattore 3.1 in Fig.4) possono intendersi, in senso lato, con riferimento a lunghezze d’onda da pochi micron di metro a più di 50 metri, ivi compresi trattamenti specifici, come le striature, i dissesti e gli ammaloramenti superficiali (inormaiamenti, fessurazioni, etc.); nel tempo, esse variano soprattutto in funzione dei carichi che insistono sulla sovrastruttura, dunque in relazione agli aeromobili ed al relativo equilibrio dinamico (piena aderenza o peso ridotto per portanza alare), mentre i dissesti risultano spesso dipendere cospicuamente anche dalle sollecitazioni climatiche. Pur nella complessità dei fenomeni correlativi inerenti alla tessitura, in linea di massima, al crescere della varianza del profilo e delle variazioni prime dello stesso può risultare ottimizzata l’aderenza, dunque la sicurezza specie sul bagnato [5]. A seguito della riduzione delle ampiezze della tessitura, invece: ?? la superficie di contatto pneumatico-pavimentazione

può risultare aumentata, così anche l’aderenza in condizioni secche;

?? i fenomeni di isteresi divengono statisticamente meno rilevanti, con conseguente diminuzione dell’aderenza sul bagnato, ove, peraltro, la componente adesiva risulta anch’essa diminuita [7].

Fig.2 Istanze prioritarie nell'interazione velivolo-sovrastruttura

Sicurezza (a) Comfort (b)

Integrità della pavimentazione (c) Altro

Interazione velivolo-sovrastruttura

Fig.4 Diagramma ad albero riferito alla sicurezza dell'interazione velivolo-pavimentazione

Meccanica del velivolo (1)

Pneumatico (2)

Tessitura (3.1)

Minuteria metallica (3.2.1)

Residui gomma (3.2.2)

Olii e combustibili (3.2.3)

Acqua, ghiaccio, neve, fanghiglia (3.2.4)

Sostanze chimiche (3.2.5)

Altro (ceneri vulcaniche, etc.) (3.2.6)

Corpi estranei (3.2)

Interfaccia (3)

Meccanica della pavimentazione (4)

Rotoaccoppiamento Altro

Sicurezza (a)

3

In condizioni di ghiaccio, le proprietà di tessitura, pur potendo non incidere significativamente sull’aderenza, risultano determinanti sull’efficacia dei trattamenti chimici [21]. In particolare, le striature (o scanalature, tipiche tanto delle pavimentazioni in cls – Portland Cement Concrete, che di quelle in conglomerato bituminoso – Hot-Mix Asphalt) intrappolano le sostanze chimiche, prolungandone l’effetto. Esse, poi, favoriscono il drenaggio dell’acqua contenuta nella fanghiglia, evitandone la solidificazione. C’è evidenza sperimentale, inoltre, di una probabile diminuzione delle perdite di calore per radiazione presso le pavimentazione porose o striate, con conseguente ritardo nella formazione del ghiaccio. Per ciò che concerne esplicitamente le pavimentazioni porose ad elevata aderenza (Porous Friction Courses), pur nella sussistenza di effetti positivi in prima istanza assimilabili a quelli descritti per le striate, è necessario rimarcare che l’ottimizzazione (nel senso di minor diminuzione) delle proprietà aderenti in condizioni ghiacciate è meno accentuata, essendo spesso i pori riempiti di neve compatta o, in misura minore, di ghiaccio nel caso di piogge tendenzialmente ghiacciate. E’ opinione diffusa che con tale conformazione di tessitura, costitutivamente favorevole al drenaggio, le dosi di sostanze chimiche da impiegare in caso di ghiaccio debbano essere incrementate rispetto al caso di conglomerati bituminosi chiusi o semichiusi. Le caratteristiche drenanti (ed unitamente ad esse quelle fonoassorbenti) sono suscettibili di sostanziali degradazioni per occlusione dei pori (causabile anche dalle sostanze abrasive impiegate in caso di ghiaccio proprio al fine di ottimizzare l’aderenza). Sulla trasmissione di forze tangenziali nel dominio superficiale di interfaccia, incide segnatamente la presenza di corpi estranei all’accoppiamento (? fattore 3.2 in Fig.4), quali minuterie metalliche, residui di gomma (da pneumatici, etc.), oli e combustibili (kerosene), acqua (precipitazioni, etc.), ghiaccio (3), neve secca od umida (4), fanghiglia (5), sostanze chimiche anti-ghiaccio o di sghiacciamento (6), elementi lapidei (7), od altro. Di fatto,

(3) La definizione e lo studio di ciascuno dei citati corpi estranei

costituisce presupposto indispensabile per concepire diagnosi e terapie di intervento manutentivo e per lo scambio di informazioni tra gli addetti ai lavori [21]. Per ghiaccio può intendersi l’acqua allo stato solido con molecole a simmetria esagonale. La densità del ghiaccio puro è pari a circa 913 Kg/m3. La transizione neve compatta-ghiaccio avviene quando gli interstizi d’aria divengono discontinui e la densità diminuisce di circa 100 Kg/m3.

(4) La neve può schematizzarsi come corpo poroso, permeabile, costituito dall’aggregazione di cristalli di ghiaccio. Nella forma “secca”, che si realizza per temperature marcatamente al di sotto dello zero (°C), la coesione è ridotta, mentre nella forma “umida” la coesione è maggiore.

(5) Neve mista ad acqua, i.e. con un contenuto di acqua eccedente la condizione drenata.

(6) Si tratta in generale di sostanze solubili in acqua (o di già liquide) atte a realizzare abbassamenti crioscopici, dunque a favorire lo scioglimento del ghiaccio (a base di glicol, o acetato di potassio, o urea, etc.). Le sostanze anti-ghiaccio sono finalizzate a limitare (previsionalmente) l’effetto coesivo tra ghiaccio (o neve umida) e pavimentazione, legame particolarmente resistente anche ad azioni meccaniche; al contrario, le sostanze sciogli-ghiaccio si applicano sul ghiaccio al fine di promuoverne il progressivo scioglimento. Non è possibile impiegare sali di cloruro (usati in ambito stradale) nelle aree suscettibili di essere impegnate

tali materiali realizzano, interagendo con la superficie, una configurazione di tessitura “nuova”, transitoria ed instabile.

Per ciò che riguarda la presenza di acqua, (? 3.2.4 in Fig.4) al crescere dello spessore del velo idrico (e dipendentemente dalla velocità) cresce, in generale, la probabilità di idroplaning, dunque di sostanziale decremento dell’aderenza (trasversale e longitudinale) con conseguenze in termini di: ??Riduzione del controllo direzionale del velivolo,

tanto in atterraggio, che in decollo, che in rullaggio;

?? Incremento dello spazio di frenatura e riduzione della massima decelerazione/accelerazione in assenza di slittamento;

?? Incremento del Rischio (magnitudo e probabilità) di incidenti;

??Possibilità di spegnimento dei motori (Flame out). Il contributo della tessitura differisce in relazione allo

specifico meccanismo di idroplaning di fatto coinvolto. L’idroplaning dinamico scaturisce dall’eccedenza di

fluido rispetto le capacità di drenaggio offerte dal battistrada e dalla macrotessitura; in prima istanza, a parità di tessitura, la relativa velocità cresce con la radice quadrata della pressione di gonfiaggio del pneumatico (quest’ultima pari a 10÷20 Kgf/cm2) [2].

L’idroplaning viscoso ha origine peculiare dall’assenza di adeguata microtessitura e non presenta una spiccata dipendenza né dalla velocità né dallo spessore del velo idrico; la congiunta velocità di crisi cresce linearmente con le dimensioni dell’impronta del pneumatico [8].

L’idroplaning da reversione solido-fluido attiene allo “scioglimento” della gomma del battistrada del velivolo in seguito a bloccaggio delle ruote su pavimentazione umida con formazione di un velo fluido costituito da gomma+acqua+vapori. Tale fenomeno può rivelarsi caratteristico di processi in cui il carico è elevato e la microtessitura è ridotta [8].

In caso di ghiaccio, neve o fanghiglia (? 3.2.4 in Fig.4) la tessitura superficiale di fatto “avvertita” dal pneumatico subisce una radicale trasformazione per effetto dell’interposizione, parziale o totale, tra pneumatico e superficie, di un altro strato. Quest’ultimo, nel mentre può presentare un legame spiccatamente resistente con la pavimentazione, risulta essenzialmente “liscio” al pneumatico dell’aeromobile. Neve, ghiaccio e fanghiglia comportano la riduzione del coefficiente di aderenza, l’incremento del rischio di idroplaning, splash (specie della fanghiglia ed in particolar modo sulla fusoliera) and spray, con conseguenti limitazioni in termini di controllo direzionale e frenatura [21]. Alla presenza di tali “corpi” estranei è usualmente correlato, inoltre, l’assorbimento di energia suppletiva (dunque una maggiore resistenza all’avanzamento), al passaggio del carrello, impiegata in spostamenti e compattazioni degli stessi. Tale effetto è tanto maggiore quanto più elevato è il contenuto di acqua.

da velivoli, risultando tali sostanze potenzialmente dannose per i motori.

(7) Una tecnica per incrementare l’aderenza su ghiaccio consiste nello spargimento (su di esso) di una miscela pressoché monogranulare nel dominio di sabbie e granigliette, dotata di elevata resistenza alla frattura ed all’abrasione. Tali aggregati sono preliminarmente trattabili con prodotti chimici (per esempio una soluzione di urea, al di sopra dei 9 °C c.a o di glicol al di sotto) al fine di favorirne il legame con il ghiaccio e prevenire la perdita di grani. Una strategia alternativa consiste nello scaldare preventivamente i grani.

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In particolare, la fanghiglia risulta oltremodo temibile poiché incrementa la resistenza al decollo, riduce il controllo direzionale e l’efficacia della frenatura. Complessivamente ne discende una sostanziale diminuzione della sicurezza specie sulle superfici percorribili a velocità sostenuta (runways, high-speed turnoffs, e taxiways).

A ciò possono aggiungersi problemi nelle operazioni di parcheggio e stazionamento (Parking Ramp Operations, [21]): velivoli ed altri mezzi possono non disporre della forza di aderenza necessaria per avviare, arrestare il velivolo od ancora per permanere nella propria posizione sotto la spinta esercitata da turbogetto contigui. Anche in tali operazioni sussistono i problemi di controllo della direzione di marcia.

Inoltre, per effetto della diminuita aderenza, l’apporto fornito dalla (contro)spinta dei turbogetto in atterraggio o della spinta in operazioni di spostamento deve essere di gran lunga maggiore, con conseguente possibilità di danneggiamento ad attrezzature o/e personale.

Coefficiente di aderenza

Velocità 360Km/h

0Km/h

Fig.5 Esempio di Influenza dello stato dell’inter-faccia sulle proprietà di aderenza

0

0,8 asciutto

bagnato

neve

La presenza di acqua, neve o ghiaccio e la temperatura

possono essere rilevate attraverso specifici sensori posti al di sotto della superficie della pavimentazione; attraverso tali sensori, unitamente a rilievi di aderenza e tessitura, ed informazioni meteo, può essere decisa la strategia manutentiva da impiegare.

Anche in tal caso, le caratteristiche di tessitura ed aderenza presenti devono essere esaminate con riferimento alla ripartizione delle runways in tre domini funzionalmente differenti (dipendenti dalla direzione in cui il velivolo atterra): ??L’area di primo contatto (touchdown zone); ??La superficie intermedia (midpoint zone); ??La zona di rullaggio in allontanamento (rollout

zone). Può accadere che il decadimento delle proprietà di

tessitura, queste ultime fondamento e presidio immediato dell’aderenza, risulti fortemente differenziato presso le tre zone. La presenza di micro-depositi di pneumatico, per esempio, anch’essi fonte di alterazione significativa delle proprietà superficiali, è usualmente massiva solo presso le superfici di primo contatto velivolo-pavimentazione [47]. Da ultimo ci si riferisce al solido aeroportuale (? fattore 4 in Fig.4, pavimentazione + sottofondo +..); esso è considerabile quale sistema vibrante di massa infinita ed è, dunque, rappresentabile in termini di moduli dinamici.

L’incidenza delle proprietà meccaniche della pavimentazione può essere (solo in prima approssimazione) trascurata, tanto nell’analisi dell’apporto sulla sicurezza della locomozione che in termini di vibrazioni indotte sul velivolo. La struttura logica che ha reso possibile evidenziare la dipendenza della sicurezza del moto dai fattori primari in Fig.4 può essere sinteticamente riletta nei termini dell’attitudine da parte della superficie a trasmettere azioni tangenziali FT, attraverso le proprietà di tessitura T, durante le più tipiche configurazioni dinamiche. In condizioni di strisciamento (fase occorrente tra il touch-down e la completa aderenza), risulta:

FT1? ? (T)??0(T)?Qa?(1-?(T))/[1+V/Wf(T)] ? f1(T), ove: ??FT1 è la forza di attrito pneumatico-pavimentazione; essa

deve garantire che, nel minor tempo possibile, la velocità periferica V dei pneumatici (al touch-down pari a 0 c.a) sia prossima a quella di traslazione del velivolo;

??? è un fattore dipendente dallo stato dell’interfaccia (fattori 3.1 e 3.2 in Fig.4), diametro ruote e velocità;

???0(T) è il coefficiente di aderenza statico (cioè relativo ad una velocità nulla), anch’esso dipendente dalle condizioni dell’interfaccia (Cfr. Fig.5);

??Qa?(1-?(T) è il peso effettivamente aderente, pari a 0 c.a al primo contatto ed a (0.30÷0.65)?Qa nell’istante di transizione dalla condizione di strisciamento a quella di aderenza;

??V è la velocità relativa di strisciamento dei pneumatici sulla pista, minore della velocità di traslazione del velivolo e praticamente assimilabile ad essa all’avvento della completa aderenza;

??Wf(T) è un fattore variabile in funzione delle condizioni del contatto pneumatico-pista (10m/s÷40m/s);

??f1(T) è, così come le seguenti fi(T), una funzione di T. In condizioni di aderenza (rullaggio, taxiing, etc.), risulta:

FT2? ?0(T)?Qa/[1+V/W(T)] ? f2(T). Tale forza tangenziale deve attingere valori tali da garantire le azioni di frenatura e da opporsi alle azioni aerodinamiche laterali del vento. Essa può subire particolari decrementi ? FT nelle descritte situazioni di idroplaning. Nel caso di idroplaning viscoso, può porsi:

? FT? f3[k(T)?p0.5]=f4(T), ove: ??p è la pressione di gonfiaggio dei pneumatici; ??k(T) dipende essenzialmente dalla massa volumica dello

strato di acqua, neve, giaccio, o fanghiglia, dal coefficiente di portanza in idroplaning e dallo spessore del velo-strato. Nel caso le caratteristiche di tessitura siano tali da garantire un velo fluido di spessore sufficientemente ridotto, k risulta estremamente elevato, e con essa la velocità di aquaplaning, divenendo trascurabile la perdita ? FT.

Da ultimo ci si riferisce alle condizioni di idroplaning viscoso e da reversione: in ambedue i casi un’adeguata microtessitura può esercitare una positiva influenza nel limitare le perdite di aderenza, ancora, quindi, esprimibili quali funzione delle proprietà di tessitura: ? FT=f(T). b) Comfort

Il comfort vibratorio (istanza b in Fig.2) ed acustico (8) dipende essenzialmente dalla quasi totalità dei parametri

(8) Per ciò che concerne gli effetti acustici della tessitura, è

possibile asserire che, in ambito aeroportuale, non acquisiscono rilievo di sorgente primaria di emissioni sonore;

5

sopra citati; più in particolare, su di esso influisce, in misura ancora dominante, la tessitura della pavimentazione, specie nel dominio delle irregolarità; trattamenti superficiali, giunti trasversali o longitudinali, e corpi estranei sono ancora interpretabili in termini di segnale-profilo (9).

L’azione del profilo sul velivolo si caratterizza per la spiccata dipendenza dalla relazione tra le frequenze di sollecitazione (i.e. quelle della tessitura) e le frequenze proprie del sistema vibrante (il velivolo), in senso globale e presso le singole parti (pneumatici, bracci di forza, fusoliera, etc.). In linea di massima, le lunghezze d’onda che maggiormente influiscono sul comfort possono essere individuate quali deviazioni dalla planarità tramite un profilo di lunghezza generalmente pari a circa m 21,3.

La quantificazione degli effetti sortiti da una data tessitura, di Densità Spettrale di Potenza (PSD) delle ampiezze pari a Gz(? ), su di un punto caratteristico (di ordinata y) del velivolo, ancora in termini di Gy(? ), risulta

effettuabile tramite la: ? ? ? ? ? ???? zy GHG ?? 2 ,

ove Gy(? ) è la PSD dell’output ed ha dimensioni pari a quelle dell’output stesso al quadrato, moltiplicate per un tempo. Nel caso, per esempio, si tratti di una lunghezza, essa potrà essere espressa nelle unità di misura di mm2*s/ciclo. Per determinare H, in pratica, è necessario misurare lo spettro di imput ed output e ciò può essere effettuato tramite un analizzatore FFT a doppio canale (dual – channel FFT analyzer).

c) Integrità della pavimentazione

L’integrità della pavimentazione (istanza c in Fig.2) è funzione delle caratteristiche meccaniche ed esecutive della stessa (proprietà resistenti), nonché delle sollecitazioni che su di essa agiscono.

Queste ultime, peraltro, sono identiche, a meno del verso, a quelle che agiscono sul velivolo e, dunque, dipendono ancora, oltre che dalle caratteristiche dei velivoli, dalle condizioni istantanee di moto, e dal traffico aereo, anche dalla tessitura.

Tale indicatore, peraltro, inteso in senso lato, può, a volte, pur se non necessariamente [38], acquisire funzione di “cartina di tornasole” dello stato delle proprietà di portanza.

essi dipendono anche dalle proprietà di fonoassorbimento della pavimentazione, queste ultime funzione essenzialmente della porosità (con riferimento ai vuoti in comunicazione con l’esterno), della resistenza al flusso e della tortuosità dei pori. D’altra parte, dette caratteristiche (in primis la porosità) risultano in prima approssimazione geometricamente riconducibili a quelle di tessitura; in particolare, i pori superficiali sono analizzabili quale fenomeno peculiare, dotato di una proprio “codice” geometrico e pertanto “visibili” (con maggiore o minore approssimazione) a processi ed algoritmi di rilievo della tessitura.

(9) In ambito aeroportuale la regolarità, componente della tessitura peculiarmente correlata al comfort, ha acquisito un ruolo di fatto determinante in relazione alla congiunzione tra istanze primarie [54]: la riduzione dei carichi dinamici sulla pavimentazione e la congiunta minimizzazione del Rischio di Crisi prematura; il correlato incremento della vita utile della pavimentazione; il miglioramento delle prestazioni in frenata, essenziali nel caso di arresto d’emergenza in fase di decollo (aborted takeoff); la limitazione dei danni per fatica ai velivoli.

3. STRATEGIE E CONTROLLI Il carattere essenziale della tessitura della

pavimentazione nell’esercizio della infrastruttura aeroportuale motiva l’opportunità di un preciso quadro prescrittivo in fase progettuale, esecutiva e manutentiva. Salvo specifiche eccezioni, i controlli ad oggi codificati concernono il dominio delle irregolarità e la gestione dei parametri compositivo – esecutivi riassunti in Fig.6.

I - Progettazione

Strategie e tecniche progettuali per l’ottenimento di assegnati standards di tessitura non sono in atto ben delineate. Pezzatura e passo dei grani influiscono sulla macro e sulla megatessitura [37]; la forma influisce sulla micro e dunque essenzialmente sul BPN e sullo SN (10) [6].

Natura e struttura dei componenti possono condizionare l’evoluzione della geometria superficiale. L’impiego di argille espanse, per esempio, ottimizza le proprietà di tessitura nel tempo [6]. Per ciò che riguarda la natura mineralogica del singolo grano, essa influisce sulla microtessitura in termini di:

Dimensioni dei singoli grani minerali; Matrice in cui i grani sono cementati; Numero dei costituenti mineralogici di differente durezza (è preferibile sia >2). Non sfugge, poi, il legame tra talune caratteristiche

superficiali e di portanza: tipologia, densità superficiale e magnitudo di alcuni noti fenomeni di dissesto (per esempio, la fessurazione a blocchi) costituiscono la manifestazione di cause attinenti spiccatamente alla meccanica della sovrastruttura.

II - Esecuzione

Sulla tessitura della pavimentazione in conglomerato bituminoso (ed in particolare sulle proprietà di regolarità) esercitano un’influenza primaria l’esecuzione ed in particolare le fasi di stesa (finitrici) e compattazione (rulli):

(10) British Pendulum Number e Skid Number.

Fig.6 Principali parametri progettuali, esecutivi e manutentivi relativi alla tessitura

Miscela granulometrica

Percentuale di legante

Trattamenti superficiali

Progettazione (I)

Stesa (finitrici)

Compattazione (rulli)

Esecuzione (II)

Sweepers

Chimica anti-ghiccio

Spandimento sabbie

Striature su ghiaccio

Rifacimento strato superficiale

Verifiche aderenza e tessitura

Esercizio (Manutenzione, III)

Obiettivo-tessitura

6

?? l’azione delle finitrici deve risultare tale da ottenere una superficie di regolarità e tessitura adeguate senza lacerazioni, spinte, o depressioni. In particolare, qualora sia impiegato un sistema di controllo automatico delle pendenze, comunque necessario per aeromobili di peso elevato (>27200 Kgf, [31]) la finitrice dovrà essere equipaggiata con un sistema di controllo (referenziato a sensori od a linee di riferimento) in grado di assicurare la corretta posizione spaziale (altimetria e pendenza trasversale) della guida della finitrice. In particolare, la pendenza trasversale dovrà essere assicurata con una tolleranza max pari a 0.1%;

?? le operazioni di stesa e compattazione devono risultare uniformi, contenendo il numero delle operazioni di arresto ed avvio;

?? la temperatura di stesa e compattazione, posti i limiti tecnologici, deve anch’essa essere tale da garantire un’adeguata regolarità superficiale;

?? la velocità della finitrice deve essere regolata al fine di eliminare strappi e lacerazioni della miscela bituminosa.

Durante la fase di compattazione : ?? il rullo non deve causare spostamenti indesiderati

o fessurazioni o spinte; ?? ogni rifluimento od irregolarità della miscela in

stesa che occorra a seguito di inversione di marcia del rullo deve essere corretto;

?? qualora la miscela presenti difetti di posa in opera dovrà essere rimossa, sostituita con miscela fresca e compattata conformemente alle superfici circostanti. Non saranno ammessi spessori di riparazione troppo ridotti.

Per le pavimentazioni drenanti, i rulli metallici dovranno assicurare la possibilità di inversione di marcia senza “rinculo” (generazione di depressioni e rigonfiamenti localizzati) e a velocità sufficientemente basse da garantire la pratica assenza di “spostamenti” della miscela, evitando, altresì, fenomeni di screpolatura o filamenti. L’uso di rulli producenti un’eccessiva frantumazione dell’aggregato, dunque una sostanziale modifica delle proprietà di macro- e microtessitura, non sarà consentito.

Il Trattamento dei giunti influisce su comfort e sicurezza della locomozione aeroportuale. Per ciò che concerne quelli delle pavimentazioni bituminose, siano essi tanto trasversali che longitudinali, si deve garantire il rispetto degli standards di tessitura, regolarità e pendenza [31]. In particolare, presso i PFC (Porous Friction Courses), i rulli non possono compattare i bordi della miscela stesa, se non, con particolari accortezze, per formare giunti trasversali. In tal caso potrà procedersi posizionando un cassero od in alternativa rastremando l’estremità per l’intera profondità dello strato. In ambedue le strategie esecutive, prima della stesa della miscela per lo strato limitrofo, dovrà essere spalmata una mano d’attacco costituita da sostanze bituminose. Lo sfalsamento tra giunti trasversali o longitudinali posti su strati diversi dovrà essere pari ad almeno 30 cm. Giunti longitudinali irregolari, danneggiati o comunque difettosi dovranno essere tagliati per l’intera profondità dello strato. Una tecnica impiegabile per la riduzione del numero di giunti consiste nell’impiego simultaneo di due o più finitrici nella medesima sezione trasversale [31].

Per ciò che riguarda le pavimentazioni in calcestruzzo di cemento, nel mentre sussistono analoghe prescrizioni concernenti la regolarità (finitrici), nelle regioni della

macro e della microtessitura risultano delineate procedure esecutive le quali di fatto istituiscono un primo affidabile sistema causa-effetto per ottenere un dato standard di tessitura; tale sistema si articola nella esplicitazione di:

- tecnologia per la finitura: tela di iuta, spazzole a fili metallici, “lame polietileniche” o zolle – turf, etc.);

- modalità operative (movimento trasversale ed uniforme, etc.);

- geometria (profondità, larghezza, interasse, etc.). Nella successiva tabella sono elencate le più diffuse procedure di finitura superficiale e, ove, possibile, le relative configurazioni geometriche cui esse afferiscono (la traduzione delle locuzioni americane non è letterale).

Tab.1 Esempi di tecniche di finitura superficiale

Trattamento Pavi-menta-zione

Geometria del trattamento Note

Finitura a spazzola od a scopa (Brush or Broom Finish) [47]

PCC ? Profondità: 1/16’’=1,6mm Inadeguata l’aderenza alle alte velocità

Finitura con tela di iuta (Burlap Drag Finish) [47]

PCC ? Profondità: 1/16’’=1,6mm Interasse: 1cm c.a Inadeguata l’aderenza alle alte velocità

Finitura con pettine a fili metallici (Wire Combing) [47]

PCC ? Profondità: 1/8’’=3,2mm Larghezza: 1/8’’=3,2mm Interasse: ½’’=12,7mm Non ha effetti sostanziali sulla capacità drenante

Finitura con fili metallici (Wire Tining) [47]

PCC? Profondità: ND Larghezza? ¼’’=6,3mm Interasse ? ½’’=12,7mm Lunghezza? 5’’=127mm Non ha effetti sostanziali sulla capacità drenante; sono indicate le dimensioni dei fili metallici flessibili impiegati

Striatura per taglio (Saw grooving) [47]

PCC HMA ??

Profondità: ¼’’=6,3mm Larghezza: ¼’’=6,3mm Interasse: 3/2’’=38,1mm Drenaggio delle acque superficiali. PCC anche esistente. HMA ad almeno 30 giorni dalla realizzazione.

Striatura a cls plastico con piastra vibrante rigata (Vibrating Ribbed Plate – Plastic grooving) [47]

PCC? Profondità: ¼’’=6,3mm Larghezza: ¼’’=6,3mm Interasse: 3/2’’=38,1mm Drenaggio delle acque superficiali

Striatura a cls plastico con rullo rigato (Ribbed Roller – Plastic Grooving) [47]

PCC? Profondità: usualmente inferiore a ¼’’=6,3mm Drenaggio delle acque superficiali

Porous Friction Course PFC ??

Porosità=18÷30% Drenaggio delle acque superficiali

Striature trasversali (Transverse tining) [FHWA, California]

PCC ? Profondità: 3mm Larghezza: 3mm Interasse: 13mm o 19 mm

Striature trasversali [FHWA, Minnesota]

PCC ? TD: 0,41mm Interasse: random 26, 39, 52, 65mm

7

Striature trasversali [FHWA, Minnesota]

PCC ? TD: 0,61mm (o 0,57mm o 0,75mm) Interasse: 78mm (o 45mm o 26mm)

Striature trasversali random (Transverse random tining) [FHWA]

PCC ? Profondità: 3÷6mm Larghezza: 3mm Interasse: random 10÷40mm Esempio interassi random Wisconsin:32 19 22 25 etc. Drenaggio delle acque superficiali

Striature trasversali (Transverse tining) [FHWA, Colorado State Standard]

PCC ? Profondità: 3mm Larghezza: 3mm Interasse: 26mm

Striature trasversali random (Transverse random tining) [FHWA, Colorado]

PCC ? Profondità: 3mm Larghezza: 3mm Interasse random 16-22-19mm

Striature trasversali (Transverse tining) [FHWA, Iowa, Colorado]

PCC ? Profondità: 1,5mm (o 3÷5mm) Larghezza: 3mm Interasse:13mm (o 19mm)

Striature trasversali random (Transverse random sawing) [FHWA, Colorado]

PCC ? Profondità: 3mm Larghezza: 3mm Interasse:16-22-19mm

Striature longitudinali (Longitudinal Tining) [FHWA]

PCC ? Profondità: 3÷6mm Larghezza: 3mm Interasse: 20mm E’ essenziale che tali trattamenti siano associati ad altri (burlap or artificial turf drag) generanti una sufficiente microtessitura

Superficie con aggregati in evidenza (Exposed Aggregate Surface) [FHWA]

PCC ? (M)TD: 0.9mm Dreanaggio; incremento aderenza alle alte velocità; ridotto splash and spray; ridotta emissione sonora

Legenda: ?: impiego prevalente stradale; ?: impiego prevalente aerop.le;

PFC: Porous Friction Course; PCC: Portland Cement Concrete; HMA: Hot Mastic Asphalt; TD: Texture Depth

Acquisita l’importanza dei requisiti di tessitura ai fini

della sicurezza e del comfort, risulta necessario che le Committenze operino specifici controlli dedicati. Posta in opera la pavimentazione, la Direzione Lavori dovrà, allora, effettuare un’ispezione della superficie, rilevando eventuali difetti quali: ?? disuniformità di tessitura; ?? impronte di rulli (c.b.); ?? essudazioni superficiali di legante butuminoso

(bleeding, c.b.); ?? fessurazioni; ?? fenomeni di spinta della miscela (c.b.); ?? evidenza di frantumazione degli aggregati lapidei

durante la compattazione; ?? non conformità ai criteri di regolarità espressi

usualmente in termini di scostamenti rispetto ad un profilometro di data lunghezza (Cfr. Fig.7 ).

Per le PFC, la superficie al finito dovrà essere testata con un profilometro di lunghezza pari a 5m circa con deviazioni inferiori a 6mm c.a. Le misurazioni dovranno essere effettuate parallelamente ed ortogonalmente alla mezzeria della runway, includendo giunti longitudinali e trasversali, avanzando il profilometro con una scansione

pari a metà della lunghezza dello stesso [31]. E’ utile rimarcare che tale Advisory Circular include tra gli oggetti del controllo di qualità dell’Impresa anche la regolarità superficiale.

Nel caso dei Porous Friction Courses la regolarità della superficie impermeabile di supporto dovrà essere compatibile con la regolarità richiesta allo strato superficiale drenante.

Per le pavimentazioni tradizionali in conglomerato bituminoso, le superfici al finito non potranno presentare deviazioni maggiori di 9.5mm (per lo strato di base) o di 6.2 mm (per lo strato superficiale). Ogni lotto (di superficie maggiore di 1650m2) sarà valutato attraverso un profilo di lunghezza pari a 3.6 m. Le misurazioni saranno effettuate parallelamente e perpendicolarmente alla mezzeria a distanze inferiori a 15.2m. Qualora le tolleranze non siano rispettate per più del 15% della superficie di un singolo lotto, l’Impresa dovrà scarificare l’area interessata e sostituire con nuova miscela per uno spessore maggiore di 2,5 cm. Eventuali protuberanze dovranno essere comunque eliminate.

Riguardo alle pendenze longitudinali e trasversali, gli scostamenti rispetto alle indicazioni progettuali, valutati ancora con un passo di misura inferiore a 15.2m, dovranno essere inferiori a 12.7 mm; anche in tal caso, per difformità maggiori del 15% su lotti di superficie maggiore di 1650m2, l’Impresa dovrà provvedere a scarifica ed adeguata sostituzione.

Nella tabella 2 e nella successiva Fig.7 sono confrontati alcuni tra i più diffusi criteri di controllo della regolarità in ambito aeroportuale e stradale.

Tab.2 Requisiti di regolarità PFC

e PCC ? [FAA]

Usura chiusa ? [FAA]

Base semi-chiusa ? [FAA]

Sollecitazioni sul velivo-lo ?

Porose stra-dali ? [Norme Tecniche Auto-strade]

Stru-menta-zione

Profilo-metro

Profilo-metro

Profilo-metro

Profilo-metro

A.P.L.

Lun-ghezze L (profilo-metro) o ? (A.P.L.)

16 foot ? 486cm

12 foot ? 365cm

12 foot ? 365cm

70 foot = 2128 cm

?1= 1÷3.3 m ?2= 3.3÷13 m; ?3= 0÷?

Mas-simo scosta-mento (f, aimax)

f=(1/4)’? 6,3mm

f=(1/4)’ ? 6,3mm

f=(3/8)’? 9,5mm

f=1’’= 25,4 mm

a1max=2mm a2max=4mm a3max=5mm

Legenda: ?: impiego prevalente stradale; ?: impiego prevalente aeroportuale; A.P.L.: Analizzatore del Profilo Longitudinale (F); PFC: Porous Friction Course; PCC: Portland Cement Concrete.

8

III- Manutenzione

Operativamente, i cardini dell’azione manutentiva aeroportuale pro-tessitura risultano i seguenti: A) Rilievo, tramite appropriata tecnologia, di grandezze

geometriche inerenti alla tessitura; B) Elaborazione dei dati rilevati ed impiego degli stessi

per ottimizzare, nel dominio dello spazio, del tempo e dei costi, la tessitura.

E’ essenziale precisare preliminarmente che, pur nel carattere spiccatamente esaustivo della definizione di tessitura, nella pratica scientifica e terotecnologica aeroportuale non possono che evidenziarsi due comparti segnatamente distinti: ??micro e macro, il che, per il manutentore significa

soprattutto aderenza, dunque sicurezza; ??mega e irregolarità, cui sono essenzialmente correlati

le accelerazioni in carlinga, il comfort dei passeggeri ed i processi di “affaticamento” (e Crisi) di velivolo e pavimentazione;

Sono anomalie consuete quelle riassunte in Tab.3 [16, 18, 51]. Il riferimento alle istanze prioritarie in parentesi è puramente orientativo. Tab.3 Esempi di degradazioni superficiali Fessurazione a pelle di coccodrillo (pci, P) Bleeding (essudazione legante bituminoso) (pci) Fessurazione a blocchi (c) (pci, ?) Rigonfiamenti/cedimenti (b, c) (pci) Corrugamento e lesioni da scorrimento (b) (pci) Depressioni (b) Lesioni da Richiamo giunti (c) (pci, ?) Distacchi e dislivelli corsia/banchina Lesioni longitudinali e trasversali (c) (pci, ?) Deterioramenti rappezzi (b) (pci) Levigatura inerti (usura della micro) (a) (pci) Buche (b) Risalita fino e acqua (c) Sgranamento (pci, ?) Inormaiamento (aree di stazionamento) (c) (pci, P) Rigonfiamenti (pci) Collassamento viscoso di striature o vuoti superficiali (a) Occlusione della striatura o dei pori (11) (a) Gobbe lunghe (12) (b) (pci) Gobbe corte (13) (b, c)

(11) Presso le AC 150/5320-12C, le striature si considerano

degradate qualora il 40% siano di altezza/larghezza <1/8’’=3mm c.a per una stesa di 1500 piedi (456m c.a)

(12) Traenti origine, per esempio, da imperfezioni esecutive (elevate lunghezze d’onda);

Legenda (a): Istanza della sicurezza ? Rugosità; (b): Istanza del Comfort ? Regolarità; (c): Istanza della Integrità della Pavim? Portanza; (pci): Ammaloramenti assimilabili a quelli del modello PCI; (?): Influenza dei regimi termici; (P): Influenza dei regimi dinamici. A) Rilievo della tessitura

Al fine di valutare la necessità di intervento o/e di esaminare i risultati delle azioni manutentive risulta necessario rilevare lo stato della tessitura, pervenendo, attraverso specifiche tecnologie, a grandezze adeguatamente descrittive e rappresentative.

Allo stato attuale delle ricerche, l’identificazione degli indicatori di stato e delle tecnologie a tal fine più efficaci non risulta univoca.

La ricchissima letteratura scientifica al riguardo può interpretarsi nei termini della sussistenza di criteri intrinseci (fondati sulla determinazione di grandezze prettamente inerenti la tessitura) ed estrinseci (tramite i quali si valutano grandezze indirettamente dipendenti dalle proprietà di tessitura). Tra gli indicatori intrinseci possono essere annoverati quelli aggregati (presso i quali non è introdotta la dipendenza dalla classe di lunghezze d’onda) e quelli disaggregati (esplicitamente dipendenti dalle lunghezze d’onda).

Non può, peraltro, omettersi il carattere intrinsecamente più affinato dei secondi.

Le tecniche usualmente impiegate, nella terotecnologia aeroportuale attuale sono spesso riconducibili alle seguenti: ??Ispezioni visuali con misuratori metrici (un esempio è

costituito dal metodo del Pavement Condition Index PCI, impiegato nel programma manutentivo Micro-Paver, utilizzato in ambito FAA 14);

??Profilometri (sistema a basso rendimento, esplicitamente menzionato dalle AC FAA ed essenzialmente finalizzato ad informazioni puntuali su caratteristiche di regolarità; impiegato tanto nel contradditorio Committenza-Contractor a lavori ultimati che in esercizio);

??Strumentazioni laser (sistemi ad alto rendimento, ed elevato costo; restituzione del profilo quale interpolazione di una serie spaziale; possibilità di interpretazione affinata, globale ed esaustiva, per lo meno nei domini delle lunghezze d’onda maggiori di 0,5mm).

??Sensori, posti all’interno dello strato superiore della pavimentazione, atti a fornire informazioni circa la presenza di ghiaccio, neve, fanghiglia, nonché a riguardo della temperatura della pavimentazione

(13) Relative, per esempio, a giunti tra piastre in cls (tipologia

impiegata, usualmente, presso le aree critiche). (14) L’indicatore prestazionale PCI (numero adimensionale tra 0 e

100) può essere considerato, in prima approssimazione, quale corrispettivo dei parametri stradali PSR, PSI, etc. Per calcolarlo è necessario suddividere la superficie in sezioni omogenee e queste in q unità campione. Per la generica unità si impiega l’espressione: PCI=100-C? i[? jA(a i, Sij, Eij)], ove: Il pedice j (seconda sommatoria) varia tra 1 e m, numero dei gradi di severità; Il pedice i (prima sommatoria) varia tra 1 e p, numero dei fenomeni di degrado; A è un valore numerico funzione del particolare ammaloramento ai, del relativo grado di severità Sij, e dell’estensione o densità Eij; C è un coefficiente correttivo. Si mediano, poi, i q valori di PCI ottenuti, pervenendo al PCI della sezione.

-0,03-0,025-0,02

-0,015-0,01

-0,0050

0 5,32 10,64 15,96 21,28

Usura tradiz(FAA) Base tradiz (FAA)PFC e PCC (FAA) "Comfort velivolo"Autostrade (onde corte) Autostrade (onde lunghe)

Fig. 7 Esempi di irregolarità limite secondo diversi criteri prescrittivi

Distanze (m)Am

piez

ze (

m)

9

(quest’ultima non assimilabile a quella dell’atmosfera), etc. [22].

Nel settore aeroportuale, l’impiego delle apparecchiature laser nei rilievi del profilo si è storicamente affermato secondo due distinte tecniche: I. Emissione di un raggio laser inclinato di

45°sessagesimali rispetto alla superficie e captazione dei riflessi ancora a 45° (rispetto alla superficie) ed a 90° sessagesimali rispetto il raggio incidente (Tecnica prevalente in ambito ISO; determinazione accurata a spettro ampio);

II. Emissione di un raggio Laser orizzontale (piano orizzontale di riferimento) da una posizione, di data quota, esterna alla runway (o taxiway) oggetto di rilievo; ricezione da parte di un carrello (posto sulla runway o taxiway) dotato di schermo di ricezione e memorizzazione della posizione altimetrica del raggio incidente.

B) Elaborazione ed impiego terotecnologico

A valle dei dispositivi di invio e captazione esistono sistemi di memorizzazione, immagazzinamento ed elaborazione; tali sistemi sono spesso strutturati in funzione dell’obiettivo specifico (Fig.8):

Una possibile tecnica di esame del comfort (impiego

? in Fig.8) consiste nell’utilizzazione dei dati di tessitura rilevati (profilo) quale forzante del sistema vibrante-velivolo, nella configurazione di atterraggio/decollo e nella successiva mappatura della runway/taxiway in funzione delle sollecitazioni indotte sull’aeromobile (Cfr. Fig.9, [35, 54]).

A tal fine risultano necessari, oltre al rilievo del profilo: - discretizzazione della superficie la cui regolarità è

oggetto di indagine (suddivisione di runways, taxiways, etc., in sub-superfici);

- analisi cinematica (velocità variabile su runways, tendenzialmente costante in taxiways, etc.);

- modellazione meccanica del sistema (la forzante è costituita dalla tessitura ed il sistema vibrante da un modello del velivolo). Per ciò che, invece, riguarda i rapporti

Esecutore/Gestore/Manutentore con la Committenza (impiego ? in Fig.8), rilevato il profilo, è comunque possibile analizzarlo secondo il criterio del profilometro (prescizioni FAA, ICAO), optando per le lunghezze di profilo relative alle prescrizioni normative FAA (12÷16 piedi) o per lunghezze (L=70 piedi) tali da consentire di rilevare le irregolarita suscettibili di influire sulle sollecitazioni dinamiche sul velivolo. Tale analisi deve consentire, più in generale, l’individuazione e l’accurata quantificazione di ogni deviazione nel dominio delle irregolarità (Cfr. le soglie di regolarità riportate nella precedente tabella 2), nonché la

relativa estensione areale; è essenziale, in termini di strategia manutentiva, che il primo rilievo di tessitura abbia luogo antecedentemente o subito dopo l’apertura al traffico. Ciò consentirà di referenziare a tale configurazione geometrica le successive, apprezzando con maggiore approfondimento l’evoluzione nel tempo.

Per ciò che concerne, poi, le istanze terotecnologiche di

garanzia di adeguati standards di sicurezza e comfort nel tempo (impiego ? in Fig.8), esse sono essenzialmente correlate al possesso dei requisiti originari di tessitura (micro e macro, in prima istanza; esprimibili, per esempio, in termini di Mean Profile Depth). Questi ultimi, infatti, sono soggetti a rilevanti modificazioni nel tempo, ascrivibili: ??in parte a processi di decadimento ed usura (15) per

effetto di azioni meccaniche (tensioni normali e di taglio da carichi dinamici, etc.), termiche (clima, e sorgenti di calore, etc.), chimiche (oli, kerosene, etc.), etc;

??in parte a fenomeni di apporto di corpi estranei (detriti di pneumatico, “bruciati” in fase di atterraggio, particelle lapidee, minuteria metallica, sostanze vegetali, polveri, etc.);

??in parte a fenomeni di ghiaccio, neve, fanghiglia. Di fatto, i lavori di manutenzione o ripristino possono,

in prima approssimazione, ricondursi a tre insiemi: interventi con pulitrici, sigillatura giunti e lesioni, etc; “ricoprimenti” superficiali; risanamenti profondi. In particolare, l’elevata magnitudo del Rischio

aeroportuale (cospicuo numero di occupanti il velivolo ed elevato costo dello stesso) e l’incrementata probabilità di Rischio (cospicuo numero di cicli giornaliero), supportano l’esigenza di assidue operazioni di rinvenimento della tessitura per decontaminazione, attraverso apparecchiature per la pulizia (sweepers16).

(15) Tali modifiche di tessitura risultano tanto più rilevanti e

dannose (in termini di decadimento delle congiunte specifiche peculiarità) quanto maggiori sono le caratteristiche di varianza del profilo, cioè nel caso delle pavimentazioni porose o striate.

(16) Tali macchine sono spesso impiegate: nelle runways, soprattutto al fine di rinvenire le peculiarità drenanti dei Porous Friction Courses, dunque nell’ottica della riduzione

Fig.9 Analisi manutentiva tessitura (imput)-comfort (output)

Sweepers, trattamenti chimici, etc.

Interfaccia con il sistema di gestione della manutenzione

Individuazione delle tratte "irregolari"(Ride Quality Index)

Determinazione dei carichi dinamicisulla pavimentazione

Determinazione delle accelerazioniindotte sul velivolo

Simulazione decollo, atterraggio, rullaggio

Scelta configurazione cinematica

Scelta e modellizzazione velivolo

Analisi con profilometro fittizio(Prescrizioni FAA e ICAO)

Rilievo del profilo(Tecniche visive, laser, etc.)

Discretizzazione della pista

Fig.8 Possibili impieghi dei parametri di tessitura

Analisi del comfort (? )

Requisiti imposti dalla Committenza (? )

Ottimizzazione del processo manutentivo (? )

Rilievo parametri superficie

10

A tal proposito è necessario rimarcare la sussistenza di alcune limitazioni intrinseche delle procedure di pulizia attraverso sweepers: i) Il rinvenimento inerisce alla rimozione di corpi

estranei, dunque, essenzialmente all’incremento delle ampiezze relative alle concavità (pori, nel caso delle Pavimentazioni drenanti, scanalature per le pavimentazioni cementizie o bituminose); esso non può comportare, quindi, un incremento simmetrico delle ampiezze, potendo risultare le “superfici portanti” (curva di Abbott-Firestone) essenzialmente inalterate. Il rinnovamento non è dunque da riferire alla tessitura quanto ad uno specifico insieme di sub-partizioni concettuali della stessa: le proprietà legate alle concavità, i.e. drenabilità e fonoassorbenza;

ii) L’azione disoccludente è essenzialmente puntuale: le lunghezze d’onda interessate sono relative al singolo od a gruppi di grani lapidei, dunque essenzialmente alla micro e macrotessitura;

iii) La pulizia non può né deve avere effetti strutturali: degradazioni della tessitura quali fessurazioni, lesioni, “pelle di coccodrillo”, inormaiamento, etc. hanno spesso origine essenzialmente meccanica e terapia propria delle degradazioni della regolarità (essenzialmente rimozione e sostituzione);

iv) Qualora l’occlusione dei pori superficiali sia totale, l’azione di pulizia può risultare non più praticabile se non a costo di provocare danni alla integrità strutturale dello strato [47]. Ciò, peraltro, comporta l’opportunità di impiegare i PFC solo su piste non sottoposte a traffico troppo elevato (per esempio, <91 arrivi giornalieri di turbogetto sullo stesso lato (runway end) della pista);

v) La frequenza delle operazioni di pulizia deve essere in generale più elevata sulle superfici di primo contatto in atterraggio (touchdown areas) e deve essere differenziata in relazione a tipologia degli aerei, frequenze atterraggi, clima e lunghezza della pista.

Riguardo alla gestione tecnica di tali attività manutentive nel tempo, la procedura di inferenza della necessità di pulizia od intervento di ritessitura può essere fondata su indicatori disaggregati di immediata determinazione; è il caso, per esempio, dell’altezza media di tessitura NASA (Average Texture Depth, ATD), determinata con un metodo volumetrico concettualmente assimilabile all’altezza in sabbia (NASA Grease Smear Method). In tal caso, con riferimento alle piste (tripartite in touchdown, midpoint e rollout), sono usualmente individuati alcuni domini caratteristici [47]: ? ? ATD>0,045’’=1,15mm, assenza di intervento; ? ? ATD<0,045’’, obbligo di valutazione della ATD ad

ogni rilievo di aderenza;

del Rischio di idroplaning durante le fasi di atterraggio (carico inferiore per effetto della minor quantità di carburante) e decollo (carico maggiore); nelle aree prova-motori, ove sono talvolta presenti speciali pavimentazioni fonoassorbenti (blocchetti di cls su piastre, etc.). Il criterio di funzionamento delle pulitrici è articolato usualmente nelle due fasi di rimozione e suzione. A tal fine sono spesso impiegati: i) Getti d’acqua (anche ad elevata pressione), con spazzole rotanti e suzione dei corpi estranei (particelle di gomma, olii, carburante) e dell’acqua “inquinata” con elevato grado di depressione; ii) Proiezione di sostanze abrasive; iii) Procedure di taglio meccanico; iiii) Spargimento solventi (a base di acido cresilico e benzene per le PCC; a base di prodotti chimici alcalini per le HMA), con conseguenze sulla aderenza dipendenti dalla microtessitura.

? ? ATD compreso tra 0,016’’= 0,41mm e 0,030’’ = 0,76 mm, necessità di un progetto di adeguamento della tessitura, con correzione effettuata entro un anno;

? ? ATD<0,010=0,25mm, correzione della tessitura entro due mesi.

La misura dell’efficacia del processo di decontaminazione può, in prima istanza, essere espressa in termini di rinvenimento del valore iniziale di Mean Profile Depth (per esempio, pari a 1.2mm). Parametro maggiormente espressivo può risultare la drenabilità (in secondi, Hz, o m3/s).

Per ciò che riguarda i provvedimenti tecnologici in caso di neve, ghiaccio o fanghiglia, due sono i trattamenti superficiali (provvisori) usualmente impiegati per ottimizzare l’aderenza in tali configurazioni: lo spandimento di una miscela di aggregati e la scarificazione meccanica del ghiaccio. Nel primo caso (applicazione di una miscela tendenzialmente monogranulare-sabbia+graniglietta-, con elevata resistenza all’abrasione), si assiste in generale ad un’ottimizzazione delle prestazioni di aderenza trasversale (controllo) e longitudinale (frenatura). Per limitare la “perdita” di grani lapidei (i quali, se non ben ancorati allo “strato freddo”, sarebbero inutili e dannosi), è possibile provvedere ad un preliminare riscaldamento degli stessi, o ad un rivestimento con sostanze chimiche che, ancora, abbassino il punto crioscopico. Cessata la necessità di un incremento dell’aderenza risulta necessaria la pulizia della superficie dai grani, potenzialmente nocivi ai motori (specie nelle aree di stazionamento e prova-motori dei turbogetto), nonché alle proprietà fono-drenanti delle PFC e, comunque, alteranti in misura significativa, la tessitura originaria di qualsivoglia tipologia di pavimentazione. Nel caso della scarificazione meccanica della sostanza fredda, il profilo longitudinale della tessitura può risultare, comunque, tendenzialmente “piatto”, dunque non in grado di assicurare prestazioni in frenata, pur risultando migliorata la attitudine al controllo direzionale del velivolo. Le sostanze chimiche impiegate in presenza di ghiaccio (scioglienti o anti-ghiaccio) possono comportare, specie se liquide, un immediato decadimento delle proprietà di aderenza della pavimentazione, in relazione alla formazione di un film fluido. Anche in tal caso, il contributo della microtessitura risulta fondamentale: nel caso essa risulti idonea (ed il problema ghiaccio/neve o poltiglia non sia in atto presente), la degradazione iniziale può non presentarsi oppure ad essa può seguire un recupero dell’aderenza [21]. Qualora, invece, per effetto dell’abrasione e/o dell’accumulo di detriti (per esempio particelle di pneumatico), la micro non risulti idonea, tali sostanze chimiche possono comportare una cospicua e duratura riduzione dell’aderenza. Nel caso siano impiegate sostanze chimiche anti-ghiaccio e la temuta precipitazione si riveli successivamente improbabile, risulterà, comunque, necessaria un’adeguata pulizia della pavimentazione prima dell’apertura al traffico aereo (macchine pulitrici con getti ad alta pressione). Da ultimo, con riferimento agli interventi di ripristino superficiale o profondo, è possibile asserire che essi sono

11

costitutivamente propri degli scenari caratterizzati da massive degradazioni superficiali e da indicatori di tessitura-aderenza o/e portanza segnatamente ridotti. Acquisita l’importanza strategica delle caratteristiche superficiali, in relazione alla molteplicità ed alla eterogeneità dei fattori coinvolti ed alla presenza di vincoli di budget, però, risulta evidente la difficoltà di associare ad una data terapia manutentiva un determinato grado di priorità, così formalizzando una sequenza temporale delle erogazioni di fondi; si avverte, cioè, l’esigenza di una struttura di calcolo attraverso cui associare ad una data terapia una determinata “precedenza”. A tale problema, ad oggi oggetto di numerose ricerche [52], si tenta di fornire una risposta integrata nel prosieguo. 4. PROPOSTA DI UNA TECNICA PER LA

DETERMINAZIONE DELLA TERAPIA MANUTENTIVA OTTIMALE

Il processo di gestione finanziaria delle risorse manutentive ha l’obiettivo di massimizzare il ciclo di vita di una pavimentazione (in particolari condizioni), minimizzando l’impegno economico corrispondente. In prima approssimazione la quaestio può essere assimilata ad una successione concettuale diagnosi-terapia finanziariamente condizionata (Fig.10).

Contestofinanziario

"Paziente" Sintomato-logia

Indicatori Alternativeterapeutiche

Caratteristichedelle terapie

Budgetdisponibile:1 milione

Euro

AeroportoXYZ

-Runway-

Pelle dicoccodrillo;

bleeding;…

Tessit. Terapia 1Costo

Ader.

PCI

…

Terapia 2

…

PCI finale

Impo

rtan

za

Traf

fico

Vita utile

Clim

a

Fig. 10 Esempio di struttura di un problema diottimizzazione manutentiva

…

4.1 Architettura del modello Sulla base di quanto osservato ai paragrafi precedenti, le variabili che nel modello concepito si considerano strategiche per l’individuazione di una soluzione ottimale sono state ricondotte a quelle riassunte in tabella 4. Non sfuggono qui alcune circostanze tecnico-scientifiche di rilievo: a) sussistono importanti ed accertati legami correlativi

tra caratteristiche di aderenza, tessitura e degradazioni superficiali [7, 36]; tali nessi relazionali possono far risultare, in specifici casi, sovrabbondante il numero degli indicatori qui opzionato;

b) non è possibile escludere che i parametri sopra citati siano tutti riconducibili, tramite specifiche procedure, ad indicatori spettrali di potenza delle ampiezze del profilo;

c) le informazioni contenute in indicatori prestazionali, quali, per esempio, il Pavement Condition Index, possono non risultare comprensive di quelle concernenti lo stato strutturale del piano di via [38](17).

(17) In tali scenari la valutazione dello stato della pavimentazione

risulta funzione anche di indicatori prettamente strutturali (ad esempio, il Pavement Condition Number - Norme ICAO), rivelandosi necessaria un’investigazione ad hoc tramite strumentazione dedicata (per es. il Falling Weight Deflectometer). La conseguente conoscenza della configurazione meccanica attuale, unitamente alla

A tali concetti corrispondono altrettante ipotesi di lavoro impiegate per lo sviluppo operativo del criterio. Peraltro, il carattere estremamente generale delle strutture matematiche impiegate e dei linguaggi di implementazione su P.C. rende possibile variare con estrema semplicità il numero dei parametri di input.

Tab.4 Variabili strategiche impiegate nel modello Descrizione C/B, %

Rapporto tra Costo C e Budget disponibile B; il costo C della terapia è vincolato ad essere minore di B, dunque C/B<100%. Sono considerati i processi di attualizzazione [20].

I , %

Indicatore composito dell'importanza dell'aeroporto (IA), dell’elemento funzionale cui si riferisce la terapia (IE), e dei velivoli in transito (IV); una possibile strategia di calcolo è la seguente: I=IA*IE*IV*IT; Il primo fattore quantifica l'importanza strategica nazionale dell'aeroporto e varia tra 50 e 100; in relazione allo scenario cinematico, a parità dei restanti fattori, per le attività manutentive, le runways (IE=1) risultano prioritarie rispetto alle taxiways (IE=0.7) e queste ultime rispetto alle aprons (aree di stazionamento, IE=0.4); il terzo fattore varia tra 0.9 e 1 in relazione all'importanza dei velivoli, al numero medio di passeggeri, etc; al quarto fattore, IT si è ritenuto plausibile associare un valore tra 0.1 e 1.0, in relazione al numero medio di atterraggi giornalieri per fine pista [47]; esso cresce linearmente da 0.1 a 1.0, se tale numero cresce da 0 a 210; oltre il valore 210 risulta pari a 1.

AD, %

Indicatore di aderenza, reso adimensionale per rapporto e variabile tra 0 e 100. Sussiste un numero elevatissimo di dispositivi di rilievo (quelli in continuo sono detti CFME, Continuos Friction measuring Equipment [47]) e di indicatori così determinati; al variare del dispositivo e delle condizioni di prova risultano modificate le soglie di riferimento: minima (0.2? 0.5 c.a), e di inizio-esercizio (0.6? 0.8 c.a).

PCII, PCIF, %

Si tratta di indicatori adimensionali (Pavement Condition Index) variabili tra 0 (superficie completamente dissestata) e 100 (superficie senza alcun degrado). Il PCII è determinato sulla base di ispezioni visive e semplici misurazioni concernenti tipologia, quantità e severità delle degradazioni superficiali [12, 20]. L'acronimo PCII si riferisce al PCI ante-intervento, mentre quello PCIF al PCI

18

modellizzazione dei processi di decadimento strutturale nel tempo (dunque della relativa curva cicli di carico-vita residua) rendono, poi, possibile la successiva considerazione in sede di ottimizzazione manutentiva.

(18) In pratica, sono così considerati: 1) il PCII (“stato”); 2) quello finale (PCIF, proprio della determinata terapia); 3) un PCI “di soglia” (sito nel “tratto inclinato” della funzione di appartenenza di PCII - Cfr. Fig.11); 4) un PCIF-PCI di soglia (“utilità”, Cfr. relazioni di min in Fig.11); 5) un PCIR(tF) (per capire “cosa succede” al “ciclo di vita”, Cfr. Ct/N). A tal proposito risulta necessaria l’elaborazione di specifici modelli di decadimento PCIR(t), ove R=R(p1, .., pn) è la classe o famiglia di pavimentazioni cui corrisponde una data n-pla di parametri pi (i quali ineriscono a tipologia della pavimentazione, traffico, etc.) e dunque una data legge evolutiva temporale (curva della famiglia). Nel processo di inferenza di PCIR(tF) può risultare indispensabile, specie qualora gli ammaloramenti superficiali denotino una spiccata caratterizzazione strutturale, valutare la vita residua ed i processi di degrado anche tramite rilievi, per es., di FWD. In

12

post-intervento (18).

Ct/N, %

Indicatore adimensionalizzato per rapporto ed espresso in percentuale. La generica attività manutentiva, il cui costo è pari a C (Euro), modifica il ciclo di vita della pavimentazione accrescendolo di un ? N (anni), valutabile sulla base di ipotesi di scenario [20, 38]. Nella logica del Lyfe Cycle si impone qui quale parametro determinante il rapporto tra il costo complessivo della pavimentazione durante la vita utile e la stessa durata utile espressa in anni.

FOD %

La presenza massiva di oggetti estranei (Foreign Object Debris) rende indispensabile l’intervento immediato manutentivo (pulitrici, etc.) [43]; l'indicatore formalizzato, adimensionale (? a), ed espresso in percentuale, dipende dal numero di oggetti rinvenibili mediamente per m2 di pavimentazione (superficie A), ciascuno con un diverso fattore fi di importanza ed è relazionato ad un valore massimo di riferimento:

? ???

? iia fnFODA

FODmax

100

NGF %

Indicatore di presenza di neve, ghiaccio, fanghiglia; definito adimensionale e variabile tra 0 e 100 [21].

Tes, %

Indicatore adimensionalizzato per rapporto ed espresso in %. In ambito aeroportuale sono impiegabili apparecchiature ad alto rendimento (laser, etc.) ed indicatori aggregati (HS, NASA Grease Smear Method, [47]). In prima approssimazione ci si riferisce qui alla Average Texture depth valutata con il criterio NASA (media di più misurazioni di Texture Depth); tale indicatore può assumere valori intorno a 1.2mm, per un'usura tradizionale nei primi mesi di vita e 0.76mm può essere considerato un relativo valore inducente un intervento di correzione nel medio termine (valori non adimensionalizzati).

P

Costituisce la variabile di ottimalità, la cui determinazione è l'obiettivo del criterio proposto. Varia tra 0 (terapia non idonea e non prioritaria) e 100 (terapia spiccatamente idonea e prioritaria)

Alla luce di quanto esposto ai paragrafi precedenti, si ritiene che l’algoritmo ? di risoluzione possa essenzialmente discendere dai seguenti protocolli terotecnologici: 0) qualora i requisiti di aderenza, le caratteristiche di

tessitura e lo stato di pulizia siano ottimali, e non sussistano condizioni di presenza di Neve-Ghiaccio-Fanghiglia (NGF, [21]), allora la priorità dell’intervento manutentivo è, comunque, non elevata (19);

1) la continuità dell’azione manutentiva preventiva, localizzata (sigillo fessurazioni, sigillo giunti cls, etc.) o

relazione a tale interferenza tra sequenze temporali “globali” (per es. PCI) e “strutturali” (per es., PCN), il modello qui formalizzato è, allora, impiegabile al fine di accogliere una variabile spiccatamente “meccanica” (ulteriori colonne nei diagrammi matriciali riportati ed altre variabili nei processi inferenziali soggetti ad operazioni logiche di min e max). Anche in tal caso, così come per le altre variabili, si adotta (con le interazioni tra appartenenze) la tecnica “post-operam-soglia” per “capire se quella terapia funziona”.

(19) Il protocollo “0” consentirà all’algoritmo formalizzato di accentuare la difformità tra gli scenari a Rischio-pavimentazione praticamente inesistente (AD ? , PCII ? , FOD ? , NGF ? , TES ? ), per i quali è possibile pervenire anche al non-intervento, e quelli, invece, a Rischio-pavimentazione non più ridotto.

globale (Slurry seal, thin overlay, etc.), finalizzata alla sussistenza di standards superficiali al di sopra di una soglia di riferimento, procrastina ed ottimizza finanziariamente il ciclo di vita di una pavimentazione ed in particolare, per esempio, di una runway [29; 52]; tale livello di riferimento è attualmente identificato, in ambito FAA, in un valore di PCI, differenziato anche in funzione dell’importanza dell’infrastruttura aeroportuale (maggiore per gli aeroporti primari e minore per quelli secondari);

2) Le attività manutentive di maggior costo (i.e. stesa di uno strato superficiale; scarifica e ripristino – conglomerati bituminosi; demolizione e ricostruzione- conglomerati cementizi) possono essere impiegate per correggere o migliorare i requisiti funzionali e strutturali [52] o per “migliorare” cospicuamente lo stato della pavimentazione (20). Anche in tal caso, il costo effettivo delle attività di ripristino è funzione delle caratteristiche di traffico della sede aeroportuale e le disponibilità finanziarie costituiscono un vincolo ineludibile;

3) L’ottimalità P di una terapia manutentiva può essere valutata previsionalmente considerando gli effetti indotti sul ciclo di vita (Lyfe Cycle) ed i relativi impegni finanziari (21);

4) Nel caso di presenza di FOD (Foreign Object Debris), tanto su runway, che su taxiway che su Apron (aree di stazionamento), risulta indispensabile l’immediato intervento delle pulitrici;

5) Nel caso di neve, ghiaccio, fanghiglia diviene urgente l’azione manutentiva finalizzata a ripristinare/migliorare le proprietà di aderenza [21];

6) Ceteris paribus, l’elevato traffico giornaliero, il carattere strategico dell'ubicazione dell'aeroporto ed in esso dell'elemento funzionale cui si riferisce la terapia e dei velivoli usualmente in atterraggio sono motivo di priorità di intervento [52];

7) Nel caso di decadimento degli indispensabili requisiti di aderenza (correlati ad adeguati strandards di tessitura e PCI) è necessario un intervento immediato finalizzato a ripristinarli.

Ciò posto, in relazione allo stato dell’arte del problema, si ritiene plausibile l’impiego di un criterio decisionale fondato sulla seguente sequenza relazionale:

(20) In ambito FAA, correntemente, la scarifica con ripristino è

riservata a pavimentazioni con PCI inferiore a 40 e la stesa di uno strato superficiale a quelle con PCI tra 50 e 70.

(21) Il carattere previsionale di tale giudizio supporta l’esigenza di disporre di modelli previsionali di decadimento delle proprietà superficiali e profonde della sovrastruttura [20, 34]; di fatto, esistono strutture di calcolo, accolte anche in ambito FAA, che simulano scenari di decadimento [16; 50].

13

?I passo: fuzzificazione ed inferenza (22)

? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

? ? ? ? ? ? ? ? ??

???

??

pngffodr

pcifpciiqibcp

PNGFFODR

PCIFPCIIQIBC

jiP ????

??????

,,,

,,,,,/minmax /

,

? II passo: defuzzificazione (23)

? ?

? ??

? ?? 1

0

1

0~

dpp

dppPP

P

P

?

?

PCII PCIF Ct/N FOD NGFC/B I AD TESR.2

PCII PCIF Ct/N FOD NGFC/B I ADR.1

PCII PCIF Ct/N FOD NGFC/B I ADR.4

FOD NGFC/B I AD TESR.5 PCII PCIF Ct /N

PCII PCIF Ct /N FOD NGFC/B I AD TESR.6

TES

P

P

P

P

C/BR.7 Ct /NPCIFPCIII AD FOD PTESNGFNGF

C/BR.3 Ct/NPCIFPCIII AD FOD TESNGFNGF

C/BR.0 Ct /NPCIFPCIII AD FOD PTESNGF

P

P

Fig.11 Rappresentazione matriciale del modelloLegendaR.i: Regola i-esima (protocollo manutentivo i-esimo);Parametri indicati alle ascisse: Cfr. Tab.4;Ordinate: Funzioni ? di appartenenza.

In tali espressioni:

?? ? ??? ? è la funzione di appartenenza dell’indicatore A all’insieme ? ; tale grandezza adimensionale, di valore compreso tra 0 (non appartenenza) e 1 (appartenenza) realizza di fatto la transizione dall’insiemistica classica (A o appartiene all’insieme ? oppure non vi appartiene) alla Teoria Fuzzy [1, 10];

(22) Durante questa fase, l’Ingegnere, qualora non si avvalga di

una procedura che implementi su P.C. le espressioni sopra formalizzate, può procedere agevolmente muovendo dagli N valori rilevati o dedotti, corrispondenti alle N grandezze di imput (N=9). In base ad essi, tramite l’ausilio degli N+1 diagrammi di appartenenza formalizzati, si perviene, per la generica regola, ad una superficie nel piano P-? (diagrammi N+1-esimi della generica riga, posti a dx in Figura). Si è così effettuata l’operazione di minimo dell’espressione riportata. Ciò posto, agendo solo su tali K (K=8) superfici in P-? , si effettua l’operazione di max (evidentemente inter-regola, i.e. al variare della riga), così giungendo ad un’unica superficie (di “massimo”) dalle K, output di questa fase.

(23) In tale fase, l’imput è costituito dall’output della fase precedente, cioè una superficie nel piano P-? . Ad essa si può “sostituire” un valore di P (in pratica impiegabile per comprendere il grado di “ottimalità” dell’opzione), oltre che per calcolo, magari tramite P.C., anche attraverso una semplice procedura ai momenti, manualmente effettuabile, tramite scomposizione in rettangoli e triangoli, con tecniche grafiche tipiche della Statica dei sistemi rigidi. Si ottiene, in tal modo, l’output di tutto il processo: un valore scalare, la ottimalità P della terapia manutentiva.

?? l’operatore min si riferisce ad un’operazione di minimo effettuata per la generica riga j-esima (j=1, 2, ..K, J naturale); l’output di tale operazione è costituito da una superficie nel piano P-?P(p); quest’ultima fornisce l’esito parziale dell’algoritmo con riferimento alla regola j-esima; effettuata tale operazione lo stato del sistema è individuato sull’ultima colonna in Figura, i.e. da un insieme di K superfici;

?? l’operatore ji ,

max implica un’operazione di massimo

inter-regola effettuata sulle K superfici ottenute nella precedente fase; alle K superfici corrisponde, in tal modo, un’unica superficie;

?? P~

è lo scalare, compreso tra 1 e 100, che caratterizza l’ottimalità della terapia in esame; esso è determinato attraverso due operazioni di integrazione effettuate sul medesimo diagramma-esito della fase precedente; la ratio del processo è una transizione da ? 2 a ? 1 tramite un momento (“statico”) del primo ordine. Il confronto tra s terapie è dunque ricondotto ad un confronto tra s semplici scalari e la funzione obiettivo massimizzanda ? è trasformata in un processo di fuzzyficazione e defuzzyficazione.

Nella rappresentazione matriciale in Fig.11 è descritto il quadro relazionale del modello formalizzato. 4.2 Tests di validazione Formalizzato il criterio, lo si è applicato ad un insieme di scenari di riferimento, al fine di testarne significatività, efficacia ed affidabilità [20, 58, 59]. Si riportano di seguito alcune delle simulazioni effettuate. Un’applicazione prototipica del criterio è fornita in Fig.12. Da essa discende che alla terapia: T1: (C/B=50; I=50; AD=90; PCII=98; PCIF=100; Ct/N=50; FOD=3; NGF=0; TES=95) corrisponde una priorità tendente a zero.


PCII PCIF Ct /N FOD NGFC/B I ADR.1


FOD NGFC/B I AD TESR.5 PCII PCIF Ct/N


TES

P

P

P

P


C/BR.3 Ct /NPCIFPCIII AD FOD TESNGFNGF


P

P

P

?

Fig.12 Applicazione 1: Imput: “pavimentazione in ottimo stato”.

Output: “Qualsivoglia terapia non è prioritaria”

P? 0

In tal caso, dunque, la risposta del criterio formalizzato ad un ideale scenario prossimo alla perfezione (dunque essenzialmente poco consueto o tipico dei primi mesi di vita di un’ottima pavimentazione realizzata a regola d’arte) consiste nella opportunità di non realizzare alcuno specifico intervento manutentivo. Sia, invece, T2: (C/B=83; I=50; AD=40; PCII=18; PCIF=85; C t /N=50; FOD=7; NGF=0; TES=45).

14






TES

P

P

P

P

C/BR.7 Ct/NPCIFPCIII AD FOD PTESNGFNGF


C/BR.0 Ct/NPCIFPCIII AD FOD PTESNGF

P

P

P

?

Fig.13 Applicazione 2: Imput: “pavimentazione con

degradazioni superficiali”. Output: “La terapia ha priorità 65”

P? 65

In tal caso, specie in relazione alla presenza delle degradazioni superficiali, cui è correlato un apprezzabile decadimento delle proprietà di aderenza e tessitura, il sistema risponde con una priorità medio-alta (65 c.a, Fig.13). Si supponga, allora, che l’intervento manutentivo corrispondente a tale terapia T2 abbia luogo e, dopo poco tempo (per esempio 2 anni), la configurazione sia caratterizzata da aderenza, PCII e tessitura sensibilmente ottimizzate (Fig.14).






TES

P

P

P

P




P

P

P

?

Fig.14 Applicazione 3: Imput: “pavimentazione con lievi

degradazioni superficiali”. Output: “La terapia ha priorità 40”

P?40

Una terapia T3: (C/B=50; I=50; AD=60; PCII=60; PCIF=85; Ct /N=50; FOD=7; NGF=0; TES=60), in tal caso, risulterebbe più prioritaria della T1 e meno della T2 (priorità di T3 =40 c.a). 5. CONCLUSIONI Le caratteristiche superficiali delle pavimentazioni aeroportuali governano la sicurezza ed il comfort della locomozione dei velivoli a terra; esse costituiscono il rivelatore (anche) visivo dello stato della pavimentazione e dominano l'output dei sistemi di gestione manutentiva della pavimentazione. L'esame del complesso delle interazioni che confluiscono presso gli indicatori di degrado superficiale ha consentito di valutare i percorsi logici che

caratterizzano l'influenza del parametro tessitura sui requisiti di sicurezza ed economicità. La sussistenza di evidenti interferenze tra istanze segnatamente diverse ha indotto a testare la plausibilità di sistemi di "gestione intelligente" della manutenzione sovrastrutturale. Formalizzata una sequenza ordinata di relazioni nello spazio di 10 variabili primarie, si è strutturato e testato un sistema fuzzy, poi valutato su un campione di numerosità statisticamente congrua. Posta la necessità di ulteriori affinamenti della matrice dei diagrammi di appartenenza, anche attraverso un ennesimo ciclo di tests, valutata la speditezza (implementazione su P.C.) e la stabilità e l’affidabilità dell'algoritmo, è possibile asserire che l'opzione "intelligent control" così ideata può rivelarsi plausibile e tecnicamente efficace.

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16

LA TESSITURA DELLE PAVIMENTAZIONI AEROPORTUALI: ASSIOLOGIA ED IMPLICAZIONI TEROTECNOLOGICHE

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