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Título: Análise numérica de fluência estática de misturas asfálticas via MEF : estudo da fase agregados graúdos
Outros títulos: Numerical analysis via FEM of static creep in hot mix : influence of the coarse aggregates
Autor(es): Oliveira Junior, Marcone de
Orientador(es): Farias, Márcio Muniz de
Assunto: Pavimentação
Misturas asfálticas
Método dos elementos finitos
Data de publicação: 20-Dez-2018
Referência: OLIVEIRA JUNIOR, Marcone de. Análise numérica de fluência estática de misturas asfálticas via MEF: estudo da fase agregados graúdos. 2018. xv, 81 f., il. Dissertação (Mestrado em Geotecnia)—Universidade de Brasília, Brasília, 2018.
Resumo: A pesquisa objetiva desenvolver um modelo numérico que simule o comportamento de misturas asfálticas quanto à fluência estática. O material compósito é dividido em duas fases: Matriz de Agregados Finos e Agregados graúdos. Cada uma delas foi caracterizada experimentalmente, de forma a prover dados necessários para a caracterização de seus modelos constitutivos e características geométricas. A Matriz de Agregados Finos é caracterizada como um material viscoelástico a partir de dados da curva de Relaxação E(t). Para isso, dados de ensaios de fluência estática foram analisados a fim de obter a curva de Fluência D(t) que, mediante um método de interconversão baseado na Lei de Potência, inter-relaciona-se com a função Relaxação E(t). A obtenção dos parâmetros de entrada para a simulação em Elementos Finitos é feita aproximando-se uma curva de Prony à função. Para a fase Agregados Graúdos, o modelo é considerado elástico-linear, entretanto sua configuração geométrica torna a modelagem complexa. Um algoritmo de empacotamento de partículas do tipo frente de avanço é utilizado para gerar pacotes de partículas randômicos num domínio pré-definido, considerando características de forma e granulometria das partículas, além da fração de ocupação do volume pelos agregados. Aplicando o Método dos Elementos Finitos (MEF), foram realizados ensaios de fluência estática e recuperação no modelo numérico utilizando o programa ABAQUS que, após calibrados, apresentaram erros relativos muito baixos, validando o modelo desenvolvido. De posse do modelo validado, este foi utilizado para estudar características geométricas da fase Agregado Graúdo no comportamento da mistura asfáltica como um todo. Para isso, foram feitos dois estudos: o primeiro para avaliar a influência da forma das partículas e o segundo para avaliar a influência da granulometria das mesmas na evolução das deformações durante o ensaio de fluência estática. Observou-se, finalmente, que partículas menos cúbicas, mais alongadas e/ou lamelares resistem mais às deformações, visto que apresentam maior intertravamento entre elas no interior da mistura, e que partículas maiores, e com curvas de graduação mais densas, têm melhor desempenho quanto às deformações.
Abstract: The research aims to develop a numerical model that simulates the behavior of asphalt mixtures in terms of static creep. The composite material is divided into two phases: asphalt mastic and coarse aggregates. Each of them was characterized experimentally, in order to provide the necessary data for the characterization of its constitutive models and geometric characteristics. The Asphaltic Mastic is characterized as a viscoelastic material from data of the Relaxation curve E(t). For this, data of static creep tests were analyzed in order to obtain the D(t) flow curve, which, through an interconversion method based on the Power Law, interrelates with the Relaxation function E(t). Obtaining the input parameters for the Finite Element simulation is done by approaching a Prony curve to the function. For the Coarse Aggregates phase, the model is considered to be linear-elastic, however its geometric configuration makes modeling complex. A forward particle packing algorithm is used to generate random particle packets in a predefined domain, considering particle shape and particle size characteristics, as well as volume fraction occupied by aggregates. Applying the Finite Element Method (FEM), static creep and recovery tests were performed in the numerical model using the ABAQUS program, which, after calibration, showed very low relative errors, validating the developed model. With the validated model, this one was used to study the geometric characteristics of the Coarse Aggregates phase in the behavior of the asphalt mixture as a whole. For this, two studies were carried out: the first to evaluate the influence of the shape of the particles and the second to evaluate the influence of their granulometry on the evolution of the deformations during static creep test. Less cubic, elongated and/or lamellar particles were more resistant to deformations because they exhibit greater interlocking in the interior of the mixture, and larger particles with denser graduation curves have a better performance on the strength of the test piece to the deformations.
Informações adicionais: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2018.
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Aparece nas coleções:ENC - Mestrado em Geotecnia (Dissertações)

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