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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/72154
Tipo: | Dissertação |
Título: | Development of a non-destructive test for viscoelastic characterization of asphalt mixtures |
Autor(es): | Bezerra, Ana Karoliny Lemos |
Orientador: | Soares, Jorge Barbosa |
Coorientador: | Babadopulos, Lucas Feitosa de Albuquerque Lima |
Palavras-chave: | Viscoelasticidade;Propagação de onda;Função de resposta de frequência;Misturas asfálticas;Ondas elásticas;Resposta em frequência;Pavimentos de asfalto |
Data do documento: | 2023 |
Citação: | BEZERRA, Ana Karoliny Bezerra. Development of a non-destructive test for viscoelastic characterization of asphalt mixtures. 2023. 84 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transporte) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023. |
Resumo: | Tradicionalmente, a obtenção do módulo complexo de misturas asfálticas é feita por um ensaio cíclico e quase estático, que demanda bastante tempo e exige mão de obra especializada. Assim, justifica-se a importância do desenvolvimento de métodos alternativos mais econômicos, simples e com possiblidade de aplicação em campo. Isso é particularmente importante considerando a emergência de métodos de dimensionamento e de controle de campo cada vez mais mecanísticos. Neste contexto, o objetivo desse trabalho foi desenvolver um ensaio não destrutivo, baseado no princípio de propagação de ondas e ressonância por impacto, para a determinação da rigidez de misturas asfálticas. Para isso, montou-se uma primeira versão do equipamento de ensaio de ressonância por impacto (impact resonance test – IRT), validado com testes em materiais elásticos. Os resultados mostraram que o IRT proposto produz respostas de ressonância adequados e similares a testes clássicos (quase-estático, estático e ultrassônico). Após esta etapa e com uma segunda versão do equipamento de IRT, realizou-se o ensaio com medida de Função de Resposta de Frequência (FRF) em um corpo de prova de mistura asfáltica em 3 temperaturas (-10, 4 e 20°C) com 2 equipamentos de IRT, sendo um o desenvolvido na Universidade Federal do Ceará (UFC) e o outro o existente na École de Technologie Supérieure (ÉTS) da Universidade do Québec. Os resultados das FRF experimentais obtidas com os dois testes mostraram boa similaridade, com menos de 1% de diferença percentual entre os picos das frequências ressonantes. Finalmente, para análise dos resultados de IRT e obtenção de curvas mestras, uma análise inversa foi proposta, baseada em simulação com software de Elementos Finitos (FEM). Essa metodologia se mostrou adequada, pois as curvas mestras globais obtidas com o teste tradicional cíclico e os dinâmicos (IRT UFC e IRT ÉTS) apresentam boa correlação. As diferenças se devem a dispersões experimentais e a eventuais efeitos de não linearidade do material viscoelástico (possível efeito do nível de carga no impacto). Portanto, esse trabalho de mestrado trouxe o desenvolvimento pioneiro no Brasil de um teste de IRT com medida de FRF e a proposição de um método de análise inversa para obtenção de curvas mestras de misturas asfálticas. Contribuiu ainda diretamente para a aproximação entre os laboratórios da UFC-Brasil e da ÉTS-Canadá, além da Ecole Nationale des Travaux Publics de l’Etat (ENTPE) da Universidade de Lyon-França, onde equipamentos de mesma natureza haviam sido pioneiramente desenvolvidos. |
Abstract: | Traditionally, the complex modulus of asphalt mixtures is obtained by a cyclic and quasi-static test, which demands more time and requires specialized personnel. This justifies the importance of developing alternative methods that are more economical, simple and applicable in the field. This is particularly important considering the emergence of increasingly mechanistic pavement design methods and field control. The objective of this research was to develop a nondestructive test, based on the principle of wave propagation and impact resonance for determining the stiffness of asphalt mixtures. For this purpose, the first version of the (Impact Resonance Testing - IRT), pioneer in Brazil, equipment was developed and validated with elastic materials. The results indicated that the proposed IRT produces adequate resonance responses similar to classical tests (quasi-static, static and ultrasonic). After this step and with the second version of the IRT equipment, the test was performed with the Frequency Response Function (FRF) measurement on an asphalt mixture specimen at 3 temperatures (-10, 4 and 20°C) with 2 IRT equipment, one developed at the Federal University of Ceará (UFC) and another already existing at the École de Technologie Supérieure (ÉTS) of the University of Quebec. The results of the experimental FRF obtained with the two tests for the same specimen of asphalt mixture presented less than 1% difference between the peaks of the resonant frequencies. Finally, to analyze the IRT test results and obtain the master curve, an inverse analysis was proposed, based on simulation with a Finite Element Software and divided into 4 main steps. This methodology showed to be adequate, and when comparing the global master curves obtained with the traditional cyclic test and the dynamic ones (IRT UFC and IRT ÉTS), they presented a very close correlation. The existing differences are due to experimental dispersions and nonlinearity effects of the viscoelastic material (possible effect of load level on impact). Therefore, this master's thesis brought up the development in Brazil of an IRT test with FRF measurement and proposed an inverse analysis to obtain asphalt mixture master curves. It also contributed directly to the approximation between research laboratories of UFC-Brazil and ÉTS-Canada, in addition to the Ecole Nationale des Travaux Publics de l'Etat (ENTPE) of the University of Lyon-France, where equipment of the same nature had been pioneered. |
Descrição: | Este documento está disponível online com base na Portaria nº 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas. |
URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/72154 |
Aparece nas coleções: | DET - Dissertações defendidas na UFC |
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