Estudo de parâmetros constitutivos extraídos de dados experimentais no comportamento de misturas asfálticas

Abstract

É apresentado um estudo sobre a influência da escolha dos parâmetros constitutivos no comportamento de misturas asfálticas, estudando o comportamento do material tanto no regime linear como o regime não-linear de deformações. Foram utilizados os dados experimentais da dissertação de Brito (2006), no qual realizou ensaios de compressão diametral medindo simultaneamente deslocamentos horizontais e verticais, além de que seus ensaios contemplavam corpos-de-prova variando o índice de vazios, crucial para as análises da presente tese. Comparou-se o comportamento das misturas de Brito extraindo-se delas as compliancias de cisalhamento J(t), de compressibilidade B(t) e a curva de fluência D(t) com coeficiente de Poisson assumido como constante. Os resultados das análises no regime linear mostraram que a consideração do coeficiente de Poisson implica alteração do comportamento do material em função do índice de vazios, resultando curvas de fluência diferentes na horizontal e vertical, não condizendo com a lógica de aumento da rigidez com a queda do índice de vazios. Provou-se também que o coeficiente de Poisson é totalmente incorreto para materiais viscoelásticos e assumi-lo como constante negligencia grau de viscoelasticidade do mesmo. Na análise não- linear, as principais conclusões foram que o uso do coeficiente de Poisson pode superestimar a rigidez do material quando este está em fluência não-linear, além de que independentemente do coeficiente de Poisson, o uso da Teoria de Potencial de Trabalho de Schapery não deve ser aplicado se considerada a fase de condicionamento nos dados do ensaio de fadiga, onde foi proposto um modelo para tal consideração que apresentou resultados de previsão satisfatórios frente aos resultados experimentais. Por fim, concluiu-se que o uso do coeficiente de Poisson em misturas asfálticas deve ser abandonado, recomendando-se o uso das compliancias J(t) e B(t), pois são parâmetros constitutivos fundamentais e sem as limitações impostas pelo coeficiente de Poisson. Além disto, recomenda-se cuidado no uso da Teoria do Potencial de Trabalho, não adaptada para a fase de condicionamento do material, recomendando-se uso de modelo auxiliar para, sugerindo-se assim o modelo deduzido nesta tese para uso conjunto com a Teoria do Potencial de Trabalho.

A study on the influence of the choice of constitutive parameters on the behavior of asphalt mixtures, studying the behavior of the material both in the linear and non-linear level of strains. The experimental data from the dissertation of Brito (2006) has been used, which performed indirect tensile tests measuring both horizontal and vertical displacements. The material tested by Brito has taken into account a reasonable range of air voids, which was crucial for the analysis of this thesis. The behavior of the mixes has been compared extracting from them the shear compliances J(t), compressibility B (t) and creep compliance D (t) with Poisson's ratio assumed as constant. The analysis results in the linear level of strains has shown that the consideration of Poisson's ratio implies change in material behavior in function of the air voids, resulting different creep compliances in the horizontal and vertical, not matching the logic increasing of stiffness with the decreasing of the air voids. It was also proved that the Poisson ratio is totally incorrect for viscoelastic materials and assume it as constant neglect of degree of viscoelasticity. In nonlinear analysis, the main conclusions were that the use of Poisson's ratio may overestimate the stiffness of the material when it is in nonlinear creep, despite the use of Poisson's ratio, the Schapery’s Work Potential Theory should not be applied if considered in the conditioning phase of the fatigue test data, where a model was proposed for such consideration and the results were satisfactory prediction compared to experimental results. Finally, it was concluded that the use of Poisson's ratio in asphalt mixtures must be abandoned, recommending the use of compliances J (t) and B (t), which are fundamental constitutive parameters without the constraints imposed by the Poisson’s ratio. Moreover, caution is advised in the use of the Schapery’s Work Potential Theory, not adapted to the conditioning phase of the material, recommending the use of auxiliary model, thus suggesting the model deduced in this thesis for use in conjunction with the Schapery’s Work Potential Theory.