Gerador de malha bidimensional para análise de tensões e deformações em pavimentos assfálticos (original) (raw)
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Desenvolvimento de um sistema gráfico para análise numérica de pavimentos asfálticos
2009
O presente trabalho trata do desenvolvimento de um pré-processador para geração de malhas axissimétricas de pavimentos asfálticos utilizadas para análise de tensões e deformações pelo Método dos Elementos Finitos (MEF). O programa, chamado PMG (Pavement Mesh Generator), permite ao usuário criar o modelo geométrico de um pavimento a partir de um pequeno conjunto de dados fornecidos pelo usuário e visualizar este modelo graficamente na tela do computador. Os dados necessários incluem características das camadas do pavimento (e.g. espessura, material) e o carregamento aplicado. Uma vez concluído o modelo geométrico, o usuário pode gerar uma malha de elementos finitos quadrilaterais ou uma malha mista, mesclando elementos finitos com elementos infinitos. Para a geração da malha, o software divide o pavimento em regiões com o objetivo principal de gerar malhas mais refinadas próximo à carga, região que apresenta uma maior concentração de tensões. À medida que se afasta do carregamento, o tamanho dos elementos aumenta de forma suave através de uma progressão aritmética. As malhas geradas pelo PMG podem ainda ser submetidas a análises de tensões e deformações através de uma chamada ao CAP3D, software desenvolvido pelo grupo de Modelagem Computacional do Laboratório de Mecânica dos Pavimentos (LMP) da UFC. Sendo um software específico para pavimentos, o PMG permite gerar malhas de maneira mais rápida e eficiente do que alguns pré-processadores mais genéricos. A inclusão de elementos infinitos na análise numérica de pavimentos asfálticos possibilita uma diminuição do esforço computacional e uma modelagem mais realista do subleito da região. Exemplos são apresentados comparando as respostas em tensões obtidas utilizando malhas geradas pelo PMG e por outros pré-processadores com objetivo de validar este programa. A seguir o programa é utilizado para estudar o efeito da discretização adotada e do uso de elementos infinitos sobre a resposta obtida.
REVISTA PAVIMENTAÇÃO, 2021
Esta pesquisa teve por objetivo avaliar a vida de fadiga de quatro misturas asfálticas à quente nos seus respectivos teores de projeto de ligante asfáltico, sendo duas enquadradas na faixa granulométrica C (capa asfáltica) e duas na faixa granulométrica B (binder) da especificação de serviço do DNIT para concretos betuminosos usinados a quente. O programa experimental desenvolvido combinou um ligante asfáltico (CAP 50/70), uma composição de agregados minerais de origem gnáissica, dois métodos de dosagem (Marshall e Superpave) e os ensaios de estabilidade e fluência Marshall, módulo de resiliência (MR), resistência à tração por compressão diametral (RT) e fadiga por compressão diametral à tensão controlada. Os parâmetros das misturas asfálticas resultantes foram aplicados na estrutura do pavimento flexível analisado pelo software Mechanistic Empirical Pavement Analysis and Design Software (me-PADS v1.1), visando a obtenção das respostas estruturais referentes às deformações na superfície desse pavimento e as tensões nas fibras inferiores das camadas asfálticas. Dos resultados obtidos, conclui-se que as misturas asfálticas dosadas pelo método Superpave apresentaram melhor desempenho em fadiga do que as misturas asfálticas dosadas pelo método Marshall, e que ao serem combinados os fatores: método de dosagem Superpave, adequados teores de projeto de ligante asfáltico e agregados de granulometria mais densa-obtêm-se misturas asfálticas com melhores resultados de vida em fadiga.
TRANSPORTES, 2015
Resumo: A deformação permanente é um dos defeitos mais comuns que ocorrem em pavimentos asfálticos brasileiros, reduzindo o conforto ao rolamento, a segurança do usuário, e aumentando custos operacionais. O presente trabalho tem como objetivo principal investigar um trecho monitorado (300 metros) da BR-222, localizado no Estado do Ceará, e um trecho monitorado da BR-116, no Estado de São Paulo. Para tanto, verificou-se o comportamento das misturas asfálticas adotadas nessas rodovias, tanto em laboratório por meio dos ensaios uniaxial de carga repetida e Triaxial Stress Sweep (TSS), como em campo por meio da verificação do afundamento de trilha de roda. A mistura cearense foi dosada pelo método Marshall e foi utilizado o CAP 50/70 da Lubnor. A mistura paulista foi dosada pela metodologia Superpave e foi utilizado o CAP 30/45 da Replan. Os resultados apontam que, em campo, quatro meses após liberação do trecho, a mistura asfáltica do Ceará apresentou afundamentos de trilha de roda. Em laboratório, a mesma mistura também se mostrou frágil para os dois ensaios de deformação permanente analisados. A mistura asfáltica de São Paulo apresentou até abril de 2015 (período investigado), após 3,5 anos da execução, um bom desempenho em campo, sem afundamento de trilha de roda. Em laboratório, de acordo com o ensaio uniaxial de carga repetida essa mistura apresentou um Flow Number (FN) adequado para um tráfego pesado, na extensão em que é válida a aplicação dos limites sugeridos nacionalmente. Porém, no ensaio TSS, essa mistura não ultrapassou o ensaio de referência, impossibilitando a previsão da evolução dessa falha e sugerindo fragilidade quanto à deformação permanente, em desacordo com o resultado apresentado em campo até o momento.
Proposição de metodologia para análise de risco em estruturas de pavimentos asfálticos flexíveis
TRANSPORTES, 2017
A concepção de empreendimentos de infraestrutura viária envolve diversas fases de planejamento, estudos e pro-jetos. Nestas fases normalmente são discutidas e definidas as possíveis soluções de engenharia a serem aplicadas em cada etapa executiva. Para que as soluções definidas nas fases de planejamento e projeto tenham validade, faz-se necessário ga-rantir que os recursos utilizados, como materiais, mão de obra, máquinas, equipamentos e processos executivos empregados no campo atendam aos pré-requisitos técnicos especificados em projeto. Ocorre, porém, que no Brasil e em outros países do mundo, muitos dos métodos empregados para o dimensionamento de estruturas de pavimentos asfálticos são de natureza determinística, ou seja, utiliza-se de parâmetros médios para caracterização mecânica da estrutura não se preocupando em quantificar os prejuízos ocasionados pela variação de parâmetros proveniente do processo executivo. Na prática, como todo processo industrial, os processos construti...
2020
Federal do Ceará RESUMO O Módulo Dinâmico (|E*|) é um parâmetro de rigidez das misturas asfálticas utilizado no dimensionamento mecanístico-empírico de pavimentos. A partir de modelos matemáticos, associam-se reologia de ligante, volumetria e rigidez da mistura. Este artigo apresenta uma proposta de ferramenta para a obtenção de |E*| a partir de um modelo de previsão atrelado à temperatura e à velocidade dos veículos na via. A análise realizada parte de um banco de dados de caracterização reológica de ligantes, de um modelo de previsão de |E*|, da conversão velocidade-frequência, e da aplicação do princípio da superposição tempo-temperatura. Os parâmetros de rigidez resultantes foram empregados em um software de dimensionamento. Respostas de evolução dos principais defeitos (afundamento de trilha de roda e área trincada) foram obtidas de forma direta e simplificada, indicando a preponderância do fator temperatura no desempenho do pavimento avaliado.
O presente trabalho relata a experiência obtida no monitoramento do comportamento da deformação na direção do esforço trativo em mistura asfáltica quando esta é submetida ao ensaio de compressão diametral para a determinação de sua resistência à tração indireta. A aquisição de sinais por meio de uma instrumentação do corpo-de-prova com extensômetros elétricos (strain gages) possibilitou a identificação de três fases distintas no comportamento da deformação com o tempo, definidas pelas mudanças observadas nas taxas de deformação. Em uma segunda análise, com o conhecimento da carga aplicada ao longo do tempo, foi possível o traçado da curva tensão trativa x deformação da mistura asfáltica, que assumiu um patamar de escoamento posicionado à, aproximadamente, 40% de sua resistência à tração indireta, caracterizando a passagem do regime elástico para o plástico. Mais uma vez, as três fases distintas da deformação ficaram evidenciadas e foram relacionadas à resistência à tração indireta. Espera-se que uma análise mais criteriosa do formato das curvas de tensão x deformação, juntamente com um banco de dados representativo de misturas asfálticas, forneça parâmetros importantes para um posterior estudo de correlação com a deformação permanente.
TRANSPORTES
O dano que gera fadiga em camadas cimentadas é função dos diferentes esforços que solicitam a estrutura. Este conceito é o princípio da análise de dano acumulado, cujo uma das formas mais utilizadas de contabilização é pela Lei de Miner. Contudo, com o avanço progressivo do dano, a rigidez das camadas do pavimento é reduzida. Baseando-se nesses conceitos, realizou-se um estudo neste trabalho para avaliação de cinco modelos de previsão de desempenho para ruptura por fadiga em camada de Base de Brita Graduada Tratada com Cimento (BGTC), cujo foi monitorada por dois anos em uso. Três deles (AASHTO, 2004; BALBO, 1999; PCA, 1984) utilizam a relação da tensão de tração atuante na camada e sua resistência à tração na flexão. Devido à redução da rigidez da camada, a tensão de tração atuante tende a reduzir ao longo do tempo, gerando uma previsão de vida de fadiga tendendo ao infinito. Os dois outros modelos (SAPEM, 2013; AUSTROADS, 2012) utilizam a deformação específica de tração como crité...