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Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.unb.br/handle/10482/39190
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Title: Modelagem computacional da reflexão de trincas por fadiga em revestimentos asfálticos reforçados com geossintéticos via XFEM
Authors: Medeiros, Marcio Avelino de
Orientador(es):: Palmeira, Ennio Marques
Coorientador(es):: Evangelista Junior, Francisco
Assunto:: Pavimentos de asfalto
Trincas (Engenharia)
Geossintéticos
Modelagem numérica
Citation: MEDEIROS, Marcio Avelino de. Modelagem computacional da reflexão de trincas por fadiga em revestimentos asfálticos reforçados com geossintéticos via XFEM. 2020. 94 f., il. Dissertação (Mestrado em Geotecnia)—Universidade de Brasília, Brasília, 2020.
Abstract: Os pavimentos asfálticos estão sujeitos a diversos tipos de carregamento ao longo de sua vida útil de serviço, como o tráfego de veículos e as variações de temperatura e a natureza cíclica dessas solicitações está associada ao trincamento por fadiga, um dos principais mecanismos de dano em revestimentos. O trincamento pode ser dividido em três estágios: a formação da trinca (instável); o crescimento estável da trinca (propagação); e o crescimento instável da trinca (ruptura). Estudos experimentais e numéricos têm demonstrado que a utilização de reforços geossintéticos tendem a inibir ou retardar a reflexão dessas trincas em camadas de recapeamento sobre uma capa asfáltica trincada. Este trabalho buscou avaliar a propagação estável de trincas em camadas de revestimento de pavimentos na presença de uma camada de reforço em geossintético por meio do desenvolvimento de um modelo numérico pelo método dos elementos finitos estendido (XFEM) baseado nos conceitos de Mecânica da Fratura Linear- Elástica (MFLE). O modelo bidimensional foi construído utilizando o programa comercial de elementos ABAQUS®, para simular o ensaio de carga cíclica em vigas na condição de flexão, conduzido por estudos laboratoriais desenvolvidos na Universidade de Brasília (UnB). Para obtenção dos parâmetros, realizou-se a calibração prévia do modelo numérico com o modelo físico e uma análise paramétrica para a condição não reforçada. Foram analisados 8 tipos de geossintéticos, com diferentes valores de rigidez, espessura, deformação e tensão máxima admissível. Além disso, foram avaliadas 3 posições diferentes para o reforço: intermediária, 1/3 e 1/4 da base. A análise paramétrica permitiu inferir grande sensibilidade do modelo às constantes de Paris majoritariamente à constante exponencial. A rigidez do geossintético demonstrou grande influência, sendo o geossintético G7 o de melhor desempenho. A posição do reforço altera fortemente a vida útil, sendo, no geral, a melhor posição a 1/3 da base para geossintéticos de rigidez média e a 1/4 da base para geossintéticos de alta rigidez. O estudo concluiu que os geossintéticos melhoram o desempenho dos pavimentos asfálticos no combate à reflexão de trincas através da redução do fator intensidade de tensão, estabilizando a propagação de trinca numa abordagem da MFLE.
Abstract: Asphalt pavements are subject to various types of loading over their service life, such as traffic and temperature variations. The action of these repeated loads is associated with fatigue cracking, considered a main form of damage in flexible pavements. Cracking can be divided into three stages: crack formation (unstable); stable crack growth (propagation); and unstable crack growth (failure). Experimental and numerical studies have shown that the use of geosynthetic reinforcements tends to inhibit or delay the reflection of these cracks in overlayers. This research aimed to evaluate the stable propagation of cracks in geosynthetic-reinforced overlays a numerical model using extended finite element method (XFEM) on the concepts of Linear-Elastic Fracture Mechanics (LEFM). The two-dimensional model was carried out using the commercial software ABAQUS® to simulate the beam cyclic load test, conducted by laboratory studies developed at the University of Brasília (UnB). For obtaining the parameters, the numerical model was previously calibrated with the physical model and a parametric analysis for the non-reinforced condition. Eight types of geosynthetics were analyzed, with different values of stiffness, thickness, maximum deformation, and maximum stress. Besides, three different positions for reinforcement were evaluated: intermediate, 1/3, and 1/4 of the bottom part of layer. The parametric analysis allowed to infer the high sensitivity of the model to the Paris constants, mainly to the exponential constant. The geosynthetic stiffness showed significant influence, being the G7 geosynthetic with the best performance. The position of the reinforcement strongly alters the service life and is generally the best position at 1/3 base for medium-stiff geosynthetics and 1/4 base for high-stiff geosynthetics. The study concluded that geosynthetics improve the performance of asphalt pavements against crack reflection by reducing the stress intensity factor, stabilizing crack propagation in an LEFM approach.
Description: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2020.
Licença:: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições:Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
Agência financiadora: CAPES
Appears in Collections:ENC - Mestrado em Geotecnia (Dissertações)

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