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THEISEN, Klaus. Aplicação do princípio da correspondência elasto-viscoelástica para previsão de deformabilidade de misturas asfálticas. 178fDissertação (Pós-graduação em Engenharia Civil) - Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2006.
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Resumo

Esta dissertação apresenta a aplicação de um modelo de comportamento para previsão de deformabilidade de misturas asfálticas, deduzido com bases na teoria da viscoelasticidade e na aplicação do Princípio da Correspondência Elasto-Viscoelástica. Primeiramente, se faz um apanhado dos modelos constitutivos usualmente empregados às misturas asfálticas no dimensionamento de pavimentos flexíveis, relatando-se a sua concepção e seus defeitos, concluindo que todos têm uma grande deficiência: seus parâmetros dependem das condições em que são ensaiados, fazendo-o uma propriedade do ensaio, não do material, o que serviu de motivação para esta pesquisa. Em seguida, são revisados os fundamentos teóricos da teoria da viscoelasticidade linear, passo a passo, mostrando-se algumas aplicações que têm como base esta teoria em alguns trabalhos recentes que modelam o comportamento de misturas asfálticas variadas. Para a pesquisa, utilizou-se um concreto asfáltico com ligante modificado com borracha ensaiado nas dependências do LAPAV-UFRGS, sob compressão diametral de cargas cíclicas, cujo procedimento é brevemente descrito, associando-se os seus procedimentos com as hipóteses assumidas na modelagem, o que é importante na concepção do modelo empregado. Apresenta-se e discute-se o manuseio dos dados experimentais para o modelo, bem como a escolha do modelo constitutivo adotado, no qual se optou por um modelo viscoelástico linear anisotrópico simplificado, cujas equações base e métodos para calibração são apresentados, discutidos e comparados, bem como os resultados das calibrações dos três primeiros ciclos de carga-descanso, no qual se obteve uma excelente descriço do comportamento do material, o que foi comprovado nas previsões dos dois ciclos seguintes. As previsões de resultados a ensaios sob diferentes condições aos das calibrações mostraram resultados qualitativamente bons às freqüências de ciclo de 1 Hz, comprovados na comparação das curvas de deslocamentos normalizadas. Porém, a freqüências maiores, o resultado não foi satisfatório, assumindo-se como causas o diferente processo de condicionamento dos corpos-de-prova e a modelagem das deformações irreversíveis.

Abstract

This dissertation presents an application of a behavior model based in the Theory of Viscoelasticity and in the Elastic-Visco-Elastic Correspondence Principle, used to estimate the deformability of asphalt mixes. First, the asphalt mixes constitutive models applied in the design of flexible pavements are reviewed, and their conception and weaknesses are reported. It is concluded that all of them present a great deficiency: their parameters depend on test procedures, and therefore, they are test properties and not material properties. This fact motivated the research here reported. The theoretical basis of the linear visco-elasticity theory is also reviewed and some recent applications of that theory in modeling the behavior of asphalt mixes are shown. In the experimental part of the research, split resilient modulus tests were carried out on specimens of an asphalt rubber hot mix, in the Pavement Laboratory (LAPAV) of the Federal University of Rio Grande do Sul, Brazil (UFRGS). The resilient modulus test is briefly described and their procedures are associated to the hypothesis assumed when modeling; a fact that is considered important in the conception of the model used in this work. Experimental data are presented and discussed and also is the process followed to choose the simplified linear anisotropic visco-elastic model. The bases of the model and the calibration methods used are presented, discussed and compared. The results of calibrations of the first three loading-rest cycles are also presented, discussed and compared. An excellent description of the material behavior was achieved, what was confirmed in the prevision of the following two cycles. The previsions of test results at the frequency of 1 Hz, under conditions different from those used in the calibration, were qualitatively sound, as proved when compared by means of normalized displacements curves. However, at higher frequencies, the results were not so good, probably due to different processes of specimens conditioning and to the unrecoverable strains modeling.
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