Recinzioni frangibili in vetroresina per aeroporti: analisi numerico sperimentale (PARTE 2)

Prosegue con questo articolo l’approfondimento dell’analisi numerico sperimentale per le recinzioni in PRFV per aeroporti, condotta da M.M., azienda produttrice di grigliati, profili e compositi di elevata qualità, in collaborazione con la società di ingegneria CrashTech, specializzata in simulazioni FEM e in test sperimentali d’impatto.

Uno studio sui requisiti richiesti dalla norma di riferimento, ICAO 9157 “Aerodrome Design Manual – Part 6 – Frangibility”, che ha permesso a M.M. di dare vita a una nuova linea di prodotti in PRFV (polimeri rinforzati con fibre di vetro) da utilizzare in ambito aeroportuale.

Sintesi dell'analisi sperimentale

L’analisi si è focalizzata inizialmente sulla caratterizzazione del materiale PRFV attraverso prove sperimentali su provini appositamente realizzati. In un secondo momento sono state svolte prove sui componenti principali caratteristici della recinzione, cioè i montanti del sistema. 

L’obiettivo delle prove sperimentali è stato quello di ricavare sia la risposta del materiale in termini di diagramma forza/spostamento, sia i meccanismi di cedimento propri del materiale e dei componenti principali in esame. 

Al via con l'analisi numerica

I test sperimentali così condotti sono stati in seguito riprodotti numericamente con l'obiettivo di ottenere, mediante un’univoca legge costitutiva, la corretta risposta del modello numerico in tutte le condizioni di carico considerate. Successivamente, con un modello FE di materiale e dei componenti, calibrato con le prove sperimentali, sono state svolte analisi numeriche per la valutazione del comportamento della recinzione, considerando diversi componenti ed una recinzione completa. 

Tali analisi sono state svolte in accordo con le linee guida della normativa di riferimento ICAO 9157–6, che riguarda strutture frangibili in ambito aeroportuale, con l’obiettivo di verificare che forze ed energie d’urto fossero inferiori ai limiti prescritti. L’intento della norma è quello di definire dei requisiti di frangibilità tali per cui, in caso di impatto di un velivolo con le strutture, queste siano in grado di collassare garantendo dei limiti di forza ed energia trasmissibili ai velivoli rispettivamente di 45 kN e 55 kJ.

Sulla base dei modelli numerici correlati ottenuti, sono state realizzate simulazioni numeriche di impatto su singoli montanti, in diverse configurazioni sia di installazione (con e senza controventature) sia di elementi di intaglio. I risultati delle simulazioni hanno evidenziato come, se prese singolarmente, tutte le configurazioni di montanti rispettino le richieste normative, sia in termini di energia assorbita sia in termini di carico massimo trasmesso.

Per concludere, si è analizzato numericamente uno scenario d‘impatto più complesso, che prendesse in considerazione la struttura di recinzione aeroportuale completa. 

Per la simulazione dell’impatto si è realizzato il modello numerico della rete aeroportuale RT01 di M.M. SRL, di lunghezza pari a 20 m, comprensivo di tutti gli elementi accessori. 

Il crash test della recinzione aeroportuale

L’evoluzione dell’impatto contro la recinzione aeroportuale, così realizzata, è stata dapprima valutata considerando la geometria di un velivolo reale, nello specifico un simulacro di Cessna 172. 

L’analisi numerica ha mostrato come la forma del velivolo comporti un abbattimento necessariamente graduale della recinzione, rendendo, di fatto, improbabile un impatto contemporaneo del velivolo con tutti i montanti della stessa. Alla luce di questa considerazione preliminare sono state quindi svolte analisi di impatto tra un simulacro di ala, di lunghezza pari a 13 m, e i montanti della recinzione aeroportuale, considerando un angolo relativo di 1 grado tra impattatore e linea dei montanti al fine di replicare il comportamento in condizioni rappresentative di quelle reali.

L’esito delle simulazioni ha evidenziato come, anche nella condizione più gravosa, ossia nel caso di impatto con angolo relativo di 1 grado tra impattatore e montate, i carichi risultino inferiori ai limiti prescritti. 

Per le recinzioni di M.M. prova superata

Nelle configurazioni provate e nelle condizioni esaminate, in particolare nei casi ritenuti più rappresentativi di una condizione reale, le recinzioni aeroportuali in PRFV di M.M. Srl sono risultate in grado di rispettare i requisiti dell’ICAO 9157–6, sia in termini di carichi trasmessi sia in termini di energia assorbita in caso d’urto. 

Grazie ai risultati positivi di questa complessa analisi numerico sperimentale, le recinzioni di M.M. sono utilizzate come recinzioni perimetrali per aeroporti e i relativi sistemi radar, con l’obiettivo di impedire l'ingresso accidentale o intenzionale di persone non autorizzate o animali.

Tali strutture, si presentano come vere e proprie recinzioni di sicurezza conformi ai requisiti di frangibilità previsti dalla norma ICAO 9157 “Aerodrome Design Manual – Part 6 – Frangibility” e sono fornite corredate di tutti gli elementi e gli accessori per l’installazione.

 

Le simulazioni numeriche dell’analisi sono state svolte con il software ad elementi finiti Ansys LS–Dyna, leader nel settore delle analisi numeriche esplicite, utilizzato per la simulazione di fenomeni tempo varianti su componenti strutturali. 

Per avere una panoramica delle caratteristiche e dei vantaggi delle recinzioni in vetroresina per aeroporti leggete l’articolo:

“Innovazione: soluzioni in vetroresina per le recinzioni aeroportuali” 

Per ricevere maggiori informazioni sulle recinzioni aeroportuali di M.M. o per ricevere una sintesi dell’analisi numerico sperimentale per le recinzioni in PRFV per aeroporti, contattateci all’indirizzo info@mmgrigliati.it