Aplicação de parâmetro de resistência à fadiga para ligantes asfálticos baseado na mecânica da fratura elástico-linear

Autores

DOI:

https://doi.org/10.14295/transportes.v28i5.2090

Palavras-chave:

Ensaio LAS. Mecânica da fratura. Mecânica do contínuo. Tolerância à fadiga. Resistência à fadiga. Asfaltos modificados.

Resumo

Ensaios e parâmetros de fadiga para ligantes asfálticos foram desenvolvidos como alternativas ao parâmetro G*.sind, mas também apresentam limitações. Estudos recentes indicaram que o índice de tolerância ao dano por fadiga (af) do ensaio Linear Amplitude Sweep (LAS) se mostrou ineficiente para caracterizar alguns asfaltos modificados. Uma abordagem baseada na Mecânica da Fratura Elástico-Linear (MFEL) se mostrou efetiva para analisar os dados do ensaio LAS, inclusive nos casos em que não foi possível determinar o índice af. Neste trabalho, o parâmetro de tolerância à fadiga baseado na MFEL (aMFEL) foi avaliado quanto à aplicabilidade e representação do comportamento à fadiga. Os índices aMFEL, afe FFL (fator de fadiga do ligante) foram comparados quanto à aplicabilidade em ensaios realizados com seis ligantes asfálticos (dois puros e quatro modificados) em três temperaturas. O índice aMFELpôde ser obtido em um maior número de casos que o índice af, indicando maior aplicabilidade do índice baseado na MFEL em relação ao índice af. O FFL apresentou a maior aplicabilidade dentre os três índices analisados. O aMFEL apresentou boa correlação com o afe com o FFL, porém o aMFEL e o af não apresentaram correlação significativa com o parâmetro Np20do ensaio Time Sweep (TS). Dentre os índices aMFEL, af e FFL, o FFL foi o que apresentou maior correlação com o Np20.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Biografia do Autor

Daniela Corassa Garcia, Universidade de São Paulo, São Paulo – Brasil

Mestranda do Programa de Pós-graduação em Engenharia de Transportes da Escola de Engenharia de São Carlos

Área: Infraestrutura de Transportes

Adalberto Leandro Faxina, Universidade de São Paulo, São Paulo – Brasil

Docente do Departamento de Engenharia de Transportes da Escola de Engenharia de São Carlos

Área: Infraestrutura de Transportes

Edson Denner Leonel, Universidade de São Paulo, São Paulo – Brasil

Docente do Departamento de Engenharia de Estruturas da Escola de Engenharia de São Carlos

Referências

AASHTO (2014) Standard method of test for estimating damage tolerance of asphalt binders using the Linear Amplitude Sweep, AASHTO TP 101-14, Washington, DC.

Anderson, D. A. e T. W. Kennedy (1993) Development of SHRP binder specification (with discussion). Association of Asphalt Paving Technologists, v. 62, p. 481–507.

Anderson, D. A.; D. W. Christensen; H. U. Bahia; R. Dongre; M. G. Sharma; C. E. Antle e J. Button (1994) Binder Characterization and Evaluation Volume 3 : Physical Characterization, Report SHRP-A-369, Washington.

Anderson, D.; Y. Hir; M. Marasteanu; J. P. Planche; D. Martin e G. Gauthier (2001) Evaluation of fatigue criteria for asphalt binders. Transportation Research Record, v. 1766, p. 48–56. DOI:10.3141/1766-07

Bahia, H. U. e D. A. Anderson (1995) Strategic Highway Research Program binder rheological parameters: background and comparison with conventional properties. Transportation Research Record, v. 1488, p. 32-39.

Bahia, H. U.; D. I. Hanson; M. Zeng; H. Zhai; M. A. Kharti e R. M. Anderson (2001a) Characterization of modified asphalt binders in Superpave mix design. NCHRP report 459, National Academy Press, Washington, DC.

Bahia, H. U.; H. Zhai; M. Zeng; Y. Hu e P. Turner (2001b) Development of binder specification parameters based on character-ization of damage behavior. Association of Asphalt Paving Technologists, v. 70, p. 442-470.

Bahia, H. U.; H. Wen e C. M. Johnson (2010) Developments in intermediate temperature binder fatigue specifications. Transportation Research Circular E-C147, p. 25–33. DOI:10.17226/22903

Bonnetti, K.; K. Nam e H. U. Bahia (2002) Measuring and defining fatigue behavior of asphalt binders. Transportation Re-search Record, v. 1810, p. 33–43. DOI:10.3141/1810-05

Christensen, D. W. e D. A. Anderson (1992) Interpretation of dynamic test data for paving grade asphalt cements. Association of Asphalt Paving Technologists, v. 61, p. 67–116.

FRANC2D/L. (2016) Cornell Fracture Group, Cornell University. Disponível em: http://cfg.cornell.edu/software/. (Acesso em 10/11/2019).

Griffith, A. A. (1921) The phenomena of rupture and flow in solids. Philosophical Transactions of The Royal Society of London, v. 221, p.163–198.

Hintz, C.; R. Velasquez; C. Johnson e H. U. Bahia (2011) Modification and validation of linear amplitude sweep test for binder fatigue specification. Transportation Research Record, v. 2207, p. 99–106. DOI:10.3141/2207-13

Hintz, C. (2012) Understanding mechanisms leading to asphalt binder fatigue. Tese (doutorado). The University of Wisconsin, Madison.

Irwin, G. R. (1957) Analysis of stresses and strains near the end of a crack traversing a plate. Journal of Applied Mechanics, v. 24, n. 3, p. 361–364.

Johnson, C. M. (2010) Estimating asphalt binder fatigue resistance using an accelerated test method. Tese (doutorado). Universi-ty of Wisconsin, Madison.

Kim, Y.; H. J. Lee; D. N. Little e Y. R. Kim (2006) A simple testing method to evaluate fatigue fracture and damage performance of asphalt mixtures. Association of Asphalt Paving Technologists, v. 75, p. 755–788.

Martins, A. T. (2014) Contribuição para a validação do ensaio de resistência ao dano por fadiga para ligantes asfálticos. Dissertação (mestrado). Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ.

Nascimento, L. A. H.; S. M. N. Rocha; E. H. Carlos; Y. R. Kim; M. Chacur e A. T. Martins (2014) Uso da mecânica do dano contínuo na caracterização de misturas asfálticas brasileiras. 21o Encontro de Asfalto, p. 1–14.

Nuñez, J. Y. M. (2013) Caracterização à fadiga de ligantes asfálticos modificados envelhecidos a curto e longo prazo. Dissertação (mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos.

Nuñez, J. Y. M.; E. D. Leonel e A. L. Faxina (2016) Fatigue characteristics of modified asphalt binders using fracture mecha-nics. Engineering Fracture Mechanics, v. 154, p. 1–11. DOI: 10.1016/j.engfracmech.2016.01.001

Pamplona, T. F.; J. Y. M. Nuñez e A. L. Faxina (2014) Desenvolvimentos recentes em ensaios de fadiga em ligantes asfálticos. Transportes, v. 22, n. 3, p. 12-25. DOI:10.14295/transportes.v22i3.682

Pronk, A. C. e P. C. Hopman (1991) Energy dissipation: the leading factor of fatigue. Highway Research: Sharing the Benefits. The United States Strategic Highway Research Program, p. 255–267. London, England.

Sabouri, M.; D. Mirzaeian e A. Moniri (2018) Effectiveness of Linear Amplitude Sweep (LAS) asphalt binder test in predicting asphalt mixtures fatigue performance. Construction and Building Materials, v. 171, p. 281–290. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2018.03.146

Safaei, F. e C. H. Castorena (2016) Temperature effects of Linear Amplitude Sweep testing and analysis. Transportation Re-search Record, v. 2574, p. 92–100. DOI:10.3141/2574-10

Shenoy, A. (2002) Fatigue testing and evaluation of asphalt binders using the dynamic shear rheometer. Journal of Testing and Evaluation, v. 30, n. 4, p. 303–312. DOI:10.1520/JTE12320J

Soenen, H.; C. de La Roche e P. Redelius (2003) Fatigue behaviour of bituminous materials: from binders to mixes. Road Materials and Pavement Design, v. 4, n. 1, p. 7–27. DOI:10.1080/14680629.2003.9689938

Timoshenko, S. P. e J. Gere (1983) Mecânica dos Sólidos. LTC Ed., v. 1, Rio de Janeiro.

Underwood, B. S. (2011) Multiscale constitutive modeling of asphalt concrete. Tese (doutorado). North Carolina State Universi-ty, Raleigh, North Carolina.

Downloads

Publicado

2020-12-15

Como Citar

Garcia, D. C., Faxina, A. L., & Leonel, E. D. (2020). Aplicação de parâmetro de resistência à fadiga para ligantes asfálticos baseado na mecânica da fratura elástico-linear. TRANSPORTES, 28(5), 99–116. https://doi.org/10.14295/transportes.v28i5.2090

Edição

Seção

Artigos