Modelagem computacional da reflexão de trincas por fadiga em revestimentos asfálticos reforçados com geossintéticos via XFEM

Abstract

Os pavimentos asfálticos estão sujeitos a diversos tipos de carregamento ao longo de sua vida útil de serviço, como o tráfego de veículos e as variações de temperatura e a natureza cíclica dessas solicitações está associada ao trincamento por fadiga, um dos principais mecanismos de dano em revestimentos. O trincamento pode ser dividido em três estágios: a formação da trinca (instável); o crescimento estável da trinca (propagação); e o crescimento instável da trinca (ruptura). Estudos experimentais e numéricos têm demonstrado que a utilização de reforços geossintéticos tendem a inibir ou retardar a reflexão dessas trincas em camadas de recapeamento sobre uma capa asfáltica trincada. Este trabalho buscou avaliar a propagação estável de trincas em camadas de revestimento de pavimentos na presença de uma camada de reforço em geossintético por meio do desenvolvimento de um modelo numérico pelo método

dos elementos finitos estendido (XFEM) baseado nos conceitos de Mecânica da Fratura Linear- Elástica (MFLE). O modelo bidimensional foi construído utilizando o programa comercial de

elementos ABAQUS®, para simular o ensaio de carga cíclica em vigas na condição de flexão, conduzido por estudos laboratoriais desenvolvidos na Universidade de Brasília (UnB). Para obtenção dos parâmetros, realizou-se a calibração prévia do modelo numérico com o modelo físico e uma análise paramétrica para a condição não reforçada. Foram analisados 8 tipos de geossintéticos, com diferentes valores de rigidez, espessura, deformação e tensão máxima admissível. Além disso, foram avaliadas 3 posições diferentes para o reforço: intermediária, 1/3 e 1/4 da base. A análise paramétrica permitiu inferir grande sensibilidade do modelo às constantes de Paris majoritariamente à constante exponencial. A rigidez do geossintético demonstrou grande influência, sendo o geossintético G7 o de melhor desempenho. A posição do reforço altera fortemente a vida útil, sendo, no geral, a melhor posição a 1/3 da base para geossintéticos de rigidez média e a 1/4 da base para geossintéticos de alta rigidez. O estudo concluiu que os geossintéticos melhoram o desempenho dos pavimentos asfálticos no combate à reflexão de trincas através da redução do fator intensidade de tensão, estabilizando a propagação de trinca numa abordagem da MFLE.