Análise numérica de fluência estática de misturas asfálticas via MEF : estudo da fase agregados graúdos

Abstract

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.