Análises probabilística e de sensibilidade aplicadas ao estudo de um pavimento asfáltico com revestimento modelado via série de Prony

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ISSN: 23585390
Editor Chefe: Margarida Marchetto e Ivan Julio Apolonio Callejas
Início Publicação: 28/08/2014
Periodicidade: Quadrimestral
Área de Estudo: Ciências Exatas, Área de Estudo: Engenharias

Análises probabilística e de sensibilidade aplicadas ao estudo de um pavimento asfáltico com revestimento modelado via série de Prony

Ano: 2024 | Volume: 13 | Número: 1
Autores: Albert Willian Faria, Paulo Roberto Garcia
Autor Correspondente: Albert Willian Faria | [email protected]

Palavras-chave: Pavimento Asfáltico. Método dos Elementos Finitos Probabilístico. Viscoelasticidade.Análise Probabilistica. Sensibilidade.

Resumos Cadastrados

Resumo Português:

Aanálise probabilística e de sensibilidade do comportamento mecânico de um pavimento asfáltico submetido umcarregamento variável com o tempo, proveniente do tráfego de veículos, é analisado neste trabalho. O pavimento em estudo é estruturado emtrês camadas: revestimento asfáltico, base granular esubleito. O modelo probabilístico do sistemaé implementado usando o Método dos Elementos Finitos no softwareANSYS.As variáveis de entradado modelo 2Dincluem a geometria e as propriedades mecânicas do pavimento e do subleito, e são implementados utilizando a Simulaçãode Monte Carlo.Um elemento quadrático plano, de oito nós e dois graus de liberdade de translação por nó é utilizado na modelagem do sistema. O revestimento asfáltico éadotado como sendo viscoelático-linear, sendo modelado empregando a série de Prony, enquanto os demais materiais são adotadoscomo sendo elástico-lineares. Omáximo deslocamento vertical médiosofrido pelo revestimento asfáltico é a única variável aleatória de saídado sistema, e cujo valor é comparado e validado através dos resultados determinísticosfornecidos pela literatura científica. Os resultados probabilísticos demonstram, com 95 % de probabilidade e confiança,que os deslocamentos verticais médios sofridos pelo pavimento são maiores que os correspondentes determinísticos.A incerteza associada ao valor do deslocamento vertical médio tende a ser maior no ponto em que a carga vertical atinge o seu máximo valor, diminuindo e se estabilizando conforme o tempode análise. A análise desensibilidade demonstra que a espessura do revestimentoasfáltico e o módulo de elasticidade da base são os parâmetros que mais influenciam nosvaloresdo deslocamentovertical máximo e no deslocamento permanente do pavimento, respectivamente.



Resumo Inglês:

Probabilistic and sensitivity analysis of the mechanical behavior of an asphalt pavement subjected to varying loads over time, originating from vehicle traffic, is discussed in this study. The pavement is structured inthree layers: an asphalt overlay and a granular base, supported by a subgrade. The probabilistic model of the system is implemented using the Finite Element Method in the ANSYS software. The 2D model's input variables include the geometry and mechanical properties of the pavement and subgrade, and they are implemented using the Monte Carlo method. A two-dimensional quadratic element with eight nodes and two translational degrees of freedom per node is used in modeling the system. The asphalt overlay is assumed to be viscoelastic-linear and is modeled using the Prony series, while the other materials are linear-elastic. The maximum average vertical displacement experienced by the asphalt overlay is the only random output variable of the system, and its value is compared and validated against deterministic results provided in the scientific literature. The probabilistic results demonstrate, with 95% probability and confidence, that the average vertical displacements are greater than their corresponding deterministic values. The uncertainty associated with the average vertical displacement tends to be higher at the point where the vertical load reaches its maximum value, decreasing and stabilizing over the analysis period. Sensitivity analysis shows that the asphalt overlay thickness and the base's elastic modulus are the parameters that most influence the maximum vertical displacement values and the permanent displacement of thepavement, respectively.