Desempenho solo-prumo em guardas-de-segurança

Abstract

De modo a acompanhar o crescimento populacional e a constante evolução e inovação associada a materiais e veículos, bem como a expansão da rede viária e consequente aumento da sinistralidade rodoviária, no ponto de vista dos projetos de engenharia há uma crescente necessidade de incrementar segurança à envolvente da área adjacente à faixa de rodagem, mais concretamente em guardas de segurança, uma vez que desde a década de 60 pouco ou nada se evoluiu neste domínio. O presente estudo de dissertação de mestrado insere-se num projeto de investigação denominado “BarRod – BARREIRAS DE SEGURANÇA RODOVIÁRIA”, financiado pelo POCI através da ANI, e tem por finalidade auxiliar e aferir resultados que servirão de base ao desenvolvimento dos trabalhos de simulação numérica e melhorias do sistema relacionados com a interação solo-prumo em guardas de segurança. Em caso de despiste, uma guarda de segurança tem como principal objetivo reter e redirecionar um veículo dentro da faixa de rodagem. Não obstante disso, uma guarda de segurança deve ter implícita uma determinada deformabilidade para que essa contenção não seja muito abrupta devido à sensibilidade dos ocupantes, a desacelerações bruscas e consequentes danos materiais e corporais. Posto isto, a influência do solo no desempenho do prumo de sustentação da guarda de segurança, tem sido uma variável um pouco insondada devido à elevada heterogeneidade do solo e difícil interpretação das reais implicações deste no sistema estrutural. Segundo as diretrizes de homologação, o processo dá-se como apto apenas atendendo ao tipo de veículo, velocidade de circulação, ângulo de embate e aspetos relacionados com o posicionamento e cravação do prumo de sustentação da guarda de segurança, dispensando totalmente a fundação enquanto elemento de suporte. O principal objetivo do estudo foi compreender detalhes afetos aos impulsos passivos dos sistema estrutural que se encontrem omissos sobre a interação solo-prumo em guardas de segurança. Neste documento, para além de avaliação estatística do traçado a nível nacional, é apresentado um conjunto de análises laboratoriais do solo em estudo, são efetuados ensaios de sondagem do solo in situ e é ainda executada uma campanha de ensaios experimentais com instrumentação local e ensaiados de forma estática e dinâmica. Por forma a complementar o estudo é elaborado um método expedito de simulação analítica que permite a determinação do ponto de rotação do prumo no subsolo e ainda o limite da carga horizontal tendo em conta a forma da secção e os parâmetros geotécnicos do solo em estudo. Com este estudo pode concluir-se que dependendo da orientação, profundidade de cravação e tipo de solo, o comportamento do prumo pode variar significativamente bem como os danos associados ao impacto de determinado veículo. A finalidade é, portanto, dar resposta a questões sensíveis e pouco exploradas no âmbito da geotecnia e promover uma infraestrutura mais segura e capaz de reduzir a gravidade dos acidentes rodoviários.

In order to keep up the population growth and the constant evolution and innovation associated with materials and vehicles, as well as the expansion of the road network and the consequent increase of road accidents, from the point of view of engineering projects there is a growing need to increase safety around the adjacent area to the roadway zone, more specifically in security guards, since little or nothing has evolved since the 1960s. This dissertation study is part of a research project entitled “BarRod - ROAD SAFETY BARRIERS”, funded by POCI, through ANI, and aims to assist and assess results that will be the basis for the development of numerical simulation work and improvements related to soil-pile interaction in security guards. In case of a crash or car overturning, a security guard's main purpose is to arrest and redirect a vehicle within the lane. Nevertheless, a security guard must be implicitly deformable so that such restraint is not too abrupt due to occupant’s sensitivity, sudden decelerations and consequent material and bodily harm. That said, the influence of soil on the performance of the security guard support plumb has been a somewhat unfounded variable due to the high soil heterogeneity and difficult interpretation of its real implications on the structural system. According to the homologation guidelines, the process is suitable only considering the type of vehicle, driving speed, impact angle and aspects related to the positioning and setting of the security guard's support plumb, totally disregarding the foundation as support element. The main objective is to study and understand details related to passive impulses of structural systems that are missing about the soil-pile interaction in security guards. This document, in addition to a statistical evaluation of the network roads at national level, this document presents a set of laboratory analyses of the soil under study, in situ soil tests and a campaign of dynamic and static experimental tests with local instrumentation. In order to complement the study, an expedited method of analytical simulation is developed that allows the determination the rotation point of the subsoil pile and the horizontal load limit considering the shape of the section and the geotechnical parameters of the soil under study. With this research, it can be concluded that depending of the section orientation, driving depth and soil type, the pile behaviour can diverge significantly as well the damage associated with the impact of a vehicle. The aim is, therefore, to address sensitive and unexplored geotechnical issues and to promote a safer infrastructure capable of reducing the severity of road accidents.