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

Autores

  • Marcone de Oliveira Junior Universidade de Brasília
  • Márcio Muniz de Farias Universidade de Brasília https://orcid.org/0000-0002-5257-911X
  • Igor Augusto Rodrigues Universidade de Brasília

DOI:

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

Palavras-chave:

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

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.

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Biografia do Autor

Marcone de Oliveira Junior, Universidade de Brasília

Atual membro discente do curso de Doutorado em Geotecnia do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da Faculdade de Tecnologia da Universidade de Brasília. Pesquisador na área de Modelagem Numérica de Misturas Asfálticas. Graduado em Engenharia Civil na Universidade Federal de Uberlândia e Mestre em Geotecnia pela Univerisade de Brasília. Participou do programa de intercâmbio acadêmico Brafitec / CAPES (Brésil France Ingénierie et Technologie), na modalidade Graduação Sanduíche no Instituit National des Sciences Apliquées de Strasbourg (França).

Márcio Muniz de Farias, Universidade de Brasília

Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Ceará (1983), mestrado em Engenharia Civil pela Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (1986), doutorado na University of Wales at Swansea, UK (1993), pós-doutorado no Nagoya Institute of Technology-NIT, Japão (1998) e Especialidade em Projeto Rodoviário pela JICA, Japão (2000). É professor da Universidade de Brasília desde 1986, pesquisador nível PQ-1A do CNPq, membro do comitê editorial científico da revista nacional Pavimentação (ABPv-Brasil) e das internacionais Road Materials and Pavement Design-RMPD (Elsevier) e Underground Space (Taylor & Francis), foi membro dos comitês da revista binacional Geotecnia (Brasil/Portugal) até 2013 e da Soils and Foundations (Japanese Geotechnical Society) entre 2013 e 2015. Tem experiência nas áreas Geotecnia e Pavimentação, com ênfase em Métodos Numéricos, atuando principalmente nos seguintes temas: pavimentação, análise numérica e modelos constitutivos. Orientou 28 teses de doutorado, 41 dissertações de mestrado e vários trabalhos projetos de iniciação científica e de graduação. Publicou mais de 300 trabalhos científicos. Recebeu oito prêmios científicos e proferiu várias palestras e keynote lectures em eventos internacionais. Coordena diversos projetos com financiamento institucional da CAPES, CNPq e FAPDF. Tem atuador como consultor das agências nacionais de fomento à pesquisa, é membro do Conselho Superior da FAPDF e foi membro do Comitê Assessor de Engenharias do CNPq e do Comitê de Avaliação de Pós-graduação em Engenharias I da CAPES. Atualmente é Professor Titular e Diretor da Faculdade de Tecnologia da Universidade de Brasília.

Igor Augusto Rodrigues, Universidade de Brasília

Mestre em Geotecnia pela Universidade de Brasília. Engenheiro Civil pela Universidade de Brasília. Tem interesse na área de pavimentação rodoviária e na grande área de geotecnia.

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

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Publicado

28-12-2019

Como Citar

de Oliveira Junior, M., de Farias, M. M., & Rodrigues, I. A. (2019). Proposta de um modelo geométrico e computacional para simulação de fluência estática em concretos asfálticos. TRANSPORTES, 27(4), 187–200. https://doi.org/10.14295/transportes.v27i4.1859

Edição

Seção

Artigos