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Aplicação de Análogos Mecânicos para Representar o Comportamento Viscoelástico Linear de Misturas Asfálticas e Interpretar sua Influência no Módulo de Resiliência. Lucas Babadopulos Verônica T. F. Castelo Branco Jorge B. Soares Flávio V. de Souza. Brasil …. “ Hace calor de Dios, amor. ” - PowerPoint PPT Presentation
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Aplicação de Análogos Mecânicos para Representar o Comportamento Viscoelástico Linear de Misturas Asfálticas e Interpretar sua Influência no Módulo de Resiliência
Lucas BabadopulosVerônica T. F. Castelo Branco
Jorge B. SoaresFlávio V. de Souza
Brasil …
Fortaleza
“Hace calor de Dios, amor.”
Miguel Ángel Asturias
(i) Respuesta Estructural
+
Número de repeticiones asta rotura
o
u
En desarrollo: Nuevo Método de En desarrollo: Nuevo Método de Proyecto Mecanístico-EmpíricoProyecto Mecanístico-Empírico
t
v
(ii) Previsión de Performance
¿Que es Viscoelasticidad?
2
InputInputStrain
3
4
1
Time
2
RespuestaRespuestaStress
3
4
1
Strain
Respuesta del material no es solamente función del valor actual del input, sino de todo el histórico del input.
Respuesta del material no es solamente función del valor actual del input, sino de todo el histórico del input.
Kim, NCSUKim, NCSU
Análogos MecánicosPropiedades Viscoelásticas –
Dominio del Tiempo
Visco... ...elástico
Ensayos de
RigidezEnsayo de Módulo Complejo
Ensayo de Módulo de ResiliênciaNBR 16018 (2011) AASHTO TP 62 (2003) AASHTO TP 31-94
(1994)ASTM D3497-79 (2003)
12.7mm
εt = l/Ldeformação específica
resiliente horizontal
t
tσ MR
bd
Pt
2
l = medido com LVDT
0
0|*|
E
Módulo de perda e Módulo de estocagem
Vis
cosa
Parcela Elástica
*E
1E
2E
21 ..cos** EiEseniEE
Propiedades Viscoelásticas –
Dominio de la Frecuencia
Procedimento/
Parâmetro
ABNT NBR 16018 (2011)
(Brasil)DNER ME 133 (1994) (Brasil) SIGEO
Tipo de carregamento Hidráulico/ Pneumático Pneumático Pneumático
Frequência 1 Hz 1 Hz 1 Hz
Ciclos de pré-condicionamento 50
- Incrementos de carga até a
obtenção de um registro
mensurável no oscilógrafo (Tensão
deve ser inferior a 30% da RT)
- Máximo: 200 ciclos
- Incrementos de carga até a
obtenção de um registro
mensurável no oscilógrafo
Ciclos de condicionamento 15 500 60
Ciclos de cálculo 15 (dividos em 3 grupos de 5) 3 (para os ciclos: 300, 400 e 500)15 (dividos em 3 grupos para
diferentes incrementos de carga )
Temperatura (°C) 25 30 25
Período de estabilização de
temperatura4 h (mínimo) Não especifica Não especifica
Coef. de PoissonDeterminado/ Assumido
(ν= 0,30)
Assumido
(ν = 0,30)
Assumido
(ν = 0,30)
Calculo do MR Total Sim Não Não
Cálculo do MR Instantâneo Sim Sim Sim
Ensayos de Módulo de Resiliência
Norma/Mezcla Mezcla 1 Mezcla 2 Mezcla 3 Média(%) Amplitude*
SIGEO 7 2 8 6 6
ABNT NBR 16018 (2011) 5 6 4 5 2
DNER ME 133 (1994) 8 2 4 5 6
Coeficiente de Variación
Superposición Tempo-TemperaturaCurvas Maestras
loglogωω
Propriedade Propriedade Viscoelástica Viscoelástica
linearlinear
Temperatura 1Temperatura 1Temperatura 2Temperatura 2Temperatura 3Temperatura 3Temperatura 4Temperatura 4Temperatura 5Temperatura 5
T Ref.
Análogos y la Curva Maestra
MR y Módulo Dinâmico
Hondros
Séries de Prony
Solução Elástica
Correspondência Elástica-
viscoelástico (PCEV)
Theisen et al. (2007)
Haversinea)
b)
a)
b)
MR y MDSolução Elástica
(E)
Solução viscoelástica
E(t) ou D(t)
E* ,
MR y MD
Código da
MisturaC (K)
MRmod a
25°C (MPa)|E*(ω = 10rad/s)| |E*(ω = 62,8rad/s)|
MRmod/ |
E*(10)|
MRmod/ |
E*(62,8)|
MRexp a
25°C (MPa)
MRmod/
MRexp
CAP Replan 12.000 10.925 8.109 13.647 1,35 0,80 5.640 1,94
A3 12.000 11.567 9.135 13.949 1,27 0,83 6.930 1,67
EA3 12.000 12.820 10.399 15.088 1,23 0,85 7.280 1,76
B2 12.000 6.449 5.193 7.679 1,24 0,84 6.990 0,92
BA2 12.000 10.474 8.906 11.957 1,18 0,88 7.120 1,47
S3 12.000 9.364 7.452 11.138 1,26 0,84 6.070 1,54
SA1 12.000 8.424 7.004 9.781 1,20 0,86 8.360 1,01
EV2 12.000 10.282 8.842 11.663 1,16 0,88 10.620 0,97
EVA4 12.000 9.954 8.090 11.677 1,23 0,85 9.010 1,10
P4 12.000 10.733 8.933 12.417 1,20 0,86 8.220 1,31
PA2 12.000 14.245 11.890 16.366 1,20 0,87 8.190 1,74
SB3 12.000 8.995 7.267 10.584 1,24 0,85 6.110 1,47
SBA2 12.000 14.547 12.411 16.547 1,17 0,88 8.800 1,65
MAC A 11.000 6.794 4.806 8.429 1,41 0,81 3.698 1,84
MAC B1 13.000 6.418 4.523 8.425 1,42 0,76 3.901 1,65
MAC B2 13.000 6.322 4.676 8.067 1,35 0,78 4.912 1,29
|E*|>
20%
|E*|<
21%
MR y MD
Código da
MisturaC (K)
MRmod a
25°C (MPa)|E*(ω = 10rad/s)| |E*(ω = 62,8rad/s)|
MRmod/ |
E*(10)|
MRmod/ |
E*(62,8)|
MRexp a
25°C (MPa)
MRmod/
MRexp
CAP Replan 1200010925 8109 13647 1.35 0.80
56401.94
A3 12000 11567 9135 13949 1.27 0.83 6930 1.67
EA3 12000 12820 10399 15088 1.23 0.85 7280 1.76
B2 12000 6449 5193 7679 1.24 0.84 6990 0.92
...e mais 12 misturas.
Desvios de MRmod: -Formato do carregamento (equipamento pneumático vs hidráulico)-Não linearidades (carga muito elevada)-Falhas na medição dos deslocamentos horizontais-Não atendimento das hipóteses simplificadoras do ensaio de MR (pequenas deformações, homogeneidade, isotropia, unimodularidade, tensões e deslocamentos relacionados através da Equação de Hondros para materiais elásticos)
Máx 1,94MRexp
Média 1,41MRexp
Linearidade del Ensayo de MR
Normas permitem carga equivalente de até 30% da RT
Hipótese de linearidade para misturas asfálticas é geralmente violada para deformações a partir de 0,015%
Considerando este limite de deformação e deformação resiliente de 80% da deformação total, deve-se limitar a
deformação resiliente a 0,009%. Nesse caso, a relação MR/RT para o material testado deve
ser de pelo menos 3.333 (adimensional)
Assim, a depender das características do material (RT e MR) pode-se não atender a essa hipótese no ensaio de
MR hoje normatizado
Recomenda-se a execução do ensaio de MR com a menor carga possível que gere deslocamentos
suficientemente grandes para reduzir o ruído na medida do LVDT
Ejemplo de análisis de tensiones
-1,00E+06
-5,00E+05
0,00E+00
5,00E+05
1,00E+06
1,50E+06
2,00E+06
2,50E+06
0,00E+00 2,40E-03 4,80E-03 7,20E-03 9,60E-03 1,20E-02
t [seg]
Tens
ão H
oriz
onta
l s
xx [
Pa]
visco. e din. visco. e q.e. elastico e din. elastico e q.e.
8km/h
130km/h
-1,00E+06
-5,00E+05
0,00E+00
5,00E+05
1,00E+06
1,50E+06
0,00E+00 4,00E-02 8,00E-02 1,20E-01 1,60E-01 2,00E-01
t [seg]
Tens
ão H
oriz
onta
l s
xx [
Pa]
visco. e din. visco. e q.e. elastico e din. elastico e q.e.
ConclusionesFunciones analíticas para propiedades
viscoelásticas lineares, ajustadas a resultados de módulo dinâmico
Permite-se la obtención de la respuesta de los materiales para solicitaciones diferentes daquelas utilizadas en experimentos de
laboratorio (simulación)
Variados tipos de mezclas asfálticas (3 con betún no modificado, 13 con betún modificado,
3 composiciones de áridos)
Simulación de ensayos de MR con mezclas analizadas y comparación con resultados
experimentales.
Agradecimientos
Universal/CNPq
Por vuestra atención, muchas
gracias...