Proposta de um modelo geométrico e computacional para simulação de fluência estática em concretos asfálticos

Marcone de Oliveira Junior, Márcio Muniz de Farias, Igor Augusto Rodrigues

Resumo


Neste trabalho, os autores buscam representar, de forma simplificada, o esqueleto sólido correspondente aos agregados graúdos componentes de uma mistura asfáltica, a fim de incorporá-los na modelagem numérica do material via Método dos Elementos Finitos. Para isso, são analisadas a granulometria e a forma dos agregados graúdos e consideradas essas características na modelagem geométrica do problema, fazendo uso de modelos com empacotamentos randômicos gerados tridimensionalmente. Do ponto de vista constitutivo os agregados graúdos são considerados sólidos elásticos lineares e a Matriz de Agregados Finos (MAF) é considerado um material contínuo viscoelástico. A fim de validar o modelo, são comparados resultados experimentais de ensaios de fluência estática com ensaios virtuais simulados utilizando a técnica descrita, apresentando resultados bastante satisfatórios.


Palavras-chave


Elementos Finitos, Mistura asfáltica, Fluência estática, Agregados graúdos.

Texto completo:

PDF

Referências


ABNT (1983) NBR 7809: Agregado Graúdo – Determinação do índice de forma pelo método do paquímetro. Associação Brasileira De Normas Técnicas, Rio de Janeiro.

ABNT (1989) NBR 6954: lastro padrão: determinação da forma do material. Associação Brasileira De Normas Técnicas, Rio de Janeiro.

ABNT (2000) NBR NM 27: Agregados – Redução de amostra de campo para ensaios de laboratório. Associação Brasileira De Normas Técnicas, Rio de Janeiro.

Al-Rousan, T.; E. Masad; E. Tutumluer e T. Pan (2006) Evaluation of image analysis techniques for quantifying aggregate shape characteristics. Const. and Building Mat., v. 21, p. 978-990. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2006.03.005.

Aragão, F. T. S.; D. A. Hartmann; A. R. G. Pazos e Y. R. Kim (2015) Virtual fabrication and computational simulation of asphalt concrete microstructure. Int. J. Pavement Eng., v. 18(9), p. 859–870. DOI: 10.1080/10298436.2015.1066009.

Bagi, K. (2005) An algorithm to generate random dense arrangements for discrete element simulations of granular assemblies. Granul. Matter. v. 7, p. 31–43. DOI:10.1007/s10035-004-0187-5.

Bessa, I. S.; V.T.F. Castelo Branco; J. B. Soares e J. A. Nogueira Neto (2014) Aggregate Shape Properties and Their Influence on the Behavior of Hot-Mix Asphalt. Journal of Materials in Civil Engineering, v. 8, p. 04014212. DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001181.

Castillo, D.; S. Caro; M. Darabi e E. Masad (2017) Influence of aggregate morphology on the mechanical performance of asphalt mixtures. Road Materials and Pavement Design, v.19:4, p. 972-991, DOI: 10.1080/14680629.2017.1283357.

Dai, Q. (2011) Two- and three-dimensional micromechanical viscoelastic finite element modeling of stone-based materials with X-ray computed tomography images. Construction and Building Materials, v. 25, n. 2, p. 1102–1114. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2010.06.066.

Denby, E. F. A note on the interconversion of creep, relaxation and recovery. Rheologica Acta, v. 14, n. 7, p. 591–593, 1975. DOI: 10.1007/BF01520810.

DNER (1998) DNER-ME 083/98: Agregados – análise granulométrica. Departamento Nacional de Estradas e Rodagens, Rio de Janeiro.

DNIT (2004) DNIT 031/04-ES: pavimentos flexíveis: concreto asfáltico. Departamento Nacional De Infraestrutura De Transportes, Rio de Janeiro.

Duncan, J. M. e C.-Y. Chang (1970) Nonlinear analysis of stress and strain in soils. Journal of Soil Mechanics and Foundation Division, v. 96, n. 5, p. 1629-1653.

Farias, M. M.; E. M. Palmeira; I. A. Beja (2017) Agregados para a Construção Civil. Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. Ed. G.C. Isaia. 3ªed. São Paulo, IBRACON, v. 2.

Farmer, I. W. (1968) Engineering behaviour of rocks. London, Chapman and Hall Ltd., 208p.

García, L. M. (2017) Influência da argamassa asfáltica na fluência de uma mistura idealizada. Tese (doutorado). Programa de Pós-Graduação em Geotecnia, Departamento de Engenharia Civil, FT, UnB. Brasília, DF. Disponível em: https://repositorio.unb.br/handle/10482/24424 (acesso em 23/12/2019).

Huang, Y. H. (1993) Pavement analysis and design. Pearson Education, NJ, USA, 775 p.

Kim, Y. R. (2009) Modeling of Asphalt Concrete. ASCE Press, New York, USA, 460 p.

Morfa, C.R., L.A. Cortés, M.M. de Farias e I. P. P. Morales (2018) Comp. Part. Mech., v. 5: 319, n. 3, p. 319-334, DOI: DOI: 10.1007/s40571-017-0171-6.

Park, S. W. e Y. R. Kim (1999) Interconversion between Relaxation Modulus and Creep Compliance for Viscoelastic Solids. J. Mater. Civ. Eng., v. 11, p. 79-82. DOI: 10.1061/(ASCE)0899-1561(1999)11:1(76).

Pazos, A. G.; F. T. S. Aragão e L. M. G. Motta (2015) Efeitos de propriedades morfológicas de agregados no comportamento mecânico de misturas asfálticas. 44ª Rapv - Reunião Anual De Pavimentação, Foz do Iguaçu.

Pérez Morales, I.; M. M. de Farias; R. R. Valera; C. M. Recarey e H. E. M. Carvajal (2016) Contributions to the generalization of advancing front particle packing algorithms. Int. J. Numer. Meth. Engng, v. 107, p. 993–1008. DOI: 10.1002/nme.5192.

Rocco, C. G. e Elices, M. (2009) Effect of aggregate shape on the mechanical properties of a simple concrete. Engineering Fracture Mechanics, v. 76, n. 2, p. 286–298. DOI: 10.1016/j.engfracmech.2008.10.010.

Rodrigues, I.A. (2018) Análise do Dano em Mistura de Agregados Finos (MAF). Dissertação (mestrado). Programa de Pós-Graduação em Geotecnia, Departamento de Engenharia Civil, FT, UnB. Brasília, DF. Disponível em: https://repositorio.unb.br/handle/10482/33931 (acesso em 23/12/2019).

Valera, R. R.; I. Pérez Morales; S. Vanmaercke; C. M. Recarey; L. A. Cortés e H. D.-G. Casañas (2015) Modified algorithm for generating high volume fraction sphere packings. Computational Particle Mechanics, v. 2, n. 2, p. 161-172. Print ISSN 2196-4378. DOI: 10.1007/s40571-015-0045-8.

Xu, R.; X. H. Yang; A. Y. Yin; S. F. Yang e Y. Ye (2010) A three-dimensional aggregate generation and packing algorithm for modeling asphalt mixture with graded aggregates. J. of Mech., v. 26, n. 2, p. 165-171. DOI: 10.1017/S1727719100003026.

Zelelew, H. (2008). Simulation of the permanent deformation of asphalt concrete mixtures using discrete element method (DEM). Tese (doutorado). Washington State University, Washington, USA.

Zhou, C.; M. Zhang; Y. Li; J. Lu e J. Chen (2017) Influence of particle shape on aggregate mixture’s performance: DEM results. Road Materials and Pavement Design, v. 1-15, DOI: 10.1080/14680629.2017.1396236




DOI: https://doi.org/10.14295/transportes.v27i4.1859

Métricas do artigo

Carregando Métricas ...

Metrics powered by PLOS ALM


Direitos autorais 2019 Marcone de Oliveira Junior, Márcio Muniz de Farias, Igor Augusto Rodrigues

Licença Creative Commons
Esta obra está licenciada sob uma licença Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional.

TRANSPORTES (ISSN: 2237-1346) é uma publicação da ANPET - Associação Nacional de Pesquisa e Ensino em Transportes (www.anpet.org.br)

 

Licença Creative Commons

Este obra está licenciado com uma Licença Creative Commons Atribuição-NãoComercial-CompartilhaIgual 4.0 Internacional.