Características superficiais de pavimentos betuminosos: consequências na interação veículo-pavimento

Abstract

Na presente dissertação é apresentado um modelo de interação pneu-pavimento que poderá vir a ser implementado nos sistemas de segurança ativa, que tem em consideração as características de aderência das camadas de desgaste dos pavimentos rodoviários onde o veículo circula. A interação entre os pavimentos rodoviários, através das características da sua superfície, e os pneus dos veículos, condiciona a segurança e o conforto dos utilizadores, assim como a durabilidade da estrutura do pavimento. Esta interação é traduzida pela aderência do pavimento que possibilita a mobilização de forças de atrito entre as duas superfícies, resultante dos efeitos de aceleração, travagem e mudanças de direção durante a condução. O nível de aderência está relacionado com a microtextura que depende da rugosidade da superfície, com a macrotextura que depende, em grande medida da dimensão dos agregados e com o tipo de superfície dos pneus, este último com um elevado contributo. Os utilizadores são cada vez mais exigentes, surgindo portanto a necessidade de combinar a evolução de materiais e de equipamentos de ensaio, com novas abordagens a formulações utilizadas nos sistemas de segurança ativa. Estes sistemas, presentes em muitos veículos que circulam nas estradas, têm como principal objetivo atuar antes que ocorra um acidente. O sistema ABS, exemplo de um sistema de segurança ativa, tem como base de funcionamento o princípio de que o atrito estático, resultante da aderência da roda ao piso, possua valores superiores ao atrito cinético que surge entre duas superfícies em movimento (deslizamento). Baseado no estudo bibliográfico e em dados experimentais, foi desenvolvido um modelo composto por formulações resultantes da análise teórica. Essas formulações tiveram como base relações intrínsecas de parâmetros de caracterização superficial, nomeadamente a microtextura, a macrotextura e o parâmetro mais relevante no fenómeno de interação - a presença de água. Por último, foi feita uma análise comparativa entre as distâncias de travagem resultantes da aplicação do modelo desenvolvido, do modelo de Burckhardt e os valores exigidos pela norma de traçado em vigor.

In this dissertation is presented a tire-pavement interaction model which can be applied in the active safety systems in order to take into account the skid resistance of the road pavements’ surface layers where the vehicle circulates. The interaction between the road surface, through the characteristics of its surface and the vehicles tires, is very important for road user’s safety and comfort, as well as the durability of the pavement structure. This interaction is expressed by the pavement’s friction values which allows the mobilization of friction forces between the two surfaces resulting from acceleration effects, braking and direction changes when driving. The friction level is related to the microtexture which depends on the surface’s roughness, to the macrotexture this one depending mostly on the aggregate grain size and to the tires’ surface type, the latter with a high contribution. The road’s users are increasingly more rigorous, increasing the need to combine the development of materials and test equipment with new approaches to formulations used in the active safety systems. These systems, present in many vehicles circulating on roads, have the main purpose to act before an accident occurs. The ABS system, an example of an active safety system, is based on the principle that the static friction, resulting from the wheel’s friction to the pavement, possesses higher values than the kinetic friction which results from the friction between two surfaces in motion (slip). Based on the literature research and real tests available data, an interaction model, resulting from theoretical analysis and practical issues was developed. Those formulations were based on intrinsic relations of surface characterization parameters, including microtexture, macrotexture and the most relevant parameter on the interaction phenomenon - presence of water. Finally, a comparative analyses was performed between the braking distances resulting from the developed model, the Burckhardt model and the values demanded by other geometric road standards.