O tipo de modelação dos pneus dos veículos pesados na avaliação do desempenho dos pavimentos

Abstract

Os veículos pesados são os principais responsáveis pela degradação dos pavimentos rodoviários provocando principalmente fendilhamento por fadiga e deformações permanentes. Os pavimentos rodoviários são dimensionados para suportar o tráfego de projecto, o qual é composto por diferentes tipos de veículos com diferentes tipos de eixos e rodas, sendo a carga total do veículo função de vários factores. Alguns destes veículos pesados causam maiores degradações nos pavimentos devido ao tipo de suspensão, tipo de pneu, localização dos eixos ou pressão de enchimento dos pneus. No entanto, em termos de dimensionamento, esta diversidade de veículos é considerada de modo semelhante pela atribuição de uma área onde é aplicada a carga dos veículos, verificando-se que a configuração desta área não representa correctamente o contacto dos pneus com o pavimento. Deste modo, este trabalho pretende estudar a acção dos veículos pesados na avaliação do comportamento do pavimento considerando a carga dos veículos pesados modelada de forma mais aproximada da real, nomeadamente, considerando os sulcos dos pneus e a variação não uniforme da pressão de contacto pneu-pavimento. Assim, neste trabalho é modelado um pavimento representativo da rede rodoviária no qual são aplicadas diferentes configurações de carga sendo obtido o estado de tensão/deformação instalado no pavimento. A modelação numérica do pavimento foi realizada utilizando um modelo elástico linear de elementos finitos em três dimensões desenvolvido para analisar a influência de um veículo pesado possuindo uma configuração de pneus duplos com 245mm de largura. Neste estudo foram consideradas duas configurações de distribuição de pressões de contacto, em que foram considerados as seguintes pressões totais: 700, 800, 900, 1200 e 1500 kPa. Com base nos resultados obtidos é possível observar as diferenças significativas no estado de tensão/deformação do pavimento, principalmente à superfície a qual poderá ser responsável pelo fendilhamento com origem à superfície.

Road pavements have been designed to support the design traffic which is composed by different type of vehicles with different axle configurations, load magnitudes, wheel types and tire inflation pressures. Traffic loads are the major source of pavement damage by causing fatigue, which leads to cracking and permanent deformation. Heavy vehicles do not cause equal damage because the differences in wheel loads, number and location of axles, types of suspensions and tires. Furthermore, the damage is specific to the pavement properties, operating conditions and environmental factors. This research proposes a model for predicting the mechanical behaviour of flexible pavement subjected to heavy load vehicle with dual-tire configuration using a numerical simulation. An elastic finite element model in three dimensions (3D) was developed to analyze the influence of a heavy vehicle with dual-tire configuration featuring 245 mm wide on each tire. This research studied three configurations of contact pressure considering the following pressures: 700, 800, 900, 1200 and 1500 kPa. The results show that it is possible to observe significant differences in the state of stress/strain on the pavement, especially on the surface which is responsible for cracking originating at the surface. The simulation model present here will be useful for future pavement design and material selection.