Análisis comparativo de modelos bidimensionales con el método de elementos finitos y probetas fabricadas con mezclas asfálticas ensayadas con marco Lottman.

Abstract

El ensayo de Tracción Indirecta, conocido también como marco “Lottman”, es una técnica de gran practicidad para la determinación de parámetros esenciales en el diseño y evaluación de pavimentos compuestos por mezclas asfálticas. Sin embargo, la gran variabilidad de estos materiales hace complejo su estudio y valoración mecánica-estructural, por ello, la aplicación de metodologías de modelación numérica complementaria a ensayos experimentales, a fin de contribuir en los procesos de análisis y caracterización. Por tal razón, el objetivo de este trabajo fue analizar comparativamente los valores resultantes por el método de elementos finitos (MEF) en modelos nu-méricos bidimensionales y de los determinados con modelos analíticos asociados a probetas ensayadas con marco Lottman aplicado en mezclas asfálticas, a fin determinar los esfuerzos diametrales obtenidos en ambos casos. La metodología empleada fue experimental, a partir de la cual se establecieron cuatro fases (Fase 1: establecimiento de parámetros y variables que definen el modelo; Fase 2: confección gráfica del modelo en Abaqus; Fase 3: análisis de sensibilidad de la malla de elementos finitos aplicada al modelo para la valoración de los resultados; Fase 4: comprobación de las hipótesis elásticas lineales iniciales del modelo). Los resultados se cotejaron haciendo uso de análisis estadísticos entre los diagramas diametrales de esfuerzos de tracción y compresión determinados por el método de elementos finitos y por las expresiones analíticas que soportan teóricamente la prueba, obteniéndose comportamientos de gran analogía entre los modelos contrastados. Luego se comparó la deformación diametral horizontal medida experimentalmente con los desplazamientos nodales concluyentes del modelo numérico, presentando resultados similares, con diferencias despreciables entre los resultados numéricos y expe-rimentales, evidenciándose así un comportamiento lineal de los especímenes ensayados a 25ºC.

The Indirect Traction test also known as “Lottman" framework, is a technique of great practicality for the determination of essential parameters in the design and evaluation of the pavements which are composed by asphalt mixtures. However, the great variability of these materials makes their study and mechanical-structural assessment complex, therefore, the application of numerical modeling methodolo-gies complementary to experimental tests, in order to contribute to the analysis and characterization processes. For this reason, the objec-tive of this investigation was to analyze comparatively the results get obtained by the finite elements method (MEF) in two-dimensional numerical models versus the results determined with analytical models associated with test pieces tested with Lottman framework in asphalt mixtures, in order to determine the diametral stress obtained in both cases. The methodology used was experimental, from which four phases were established (Phase 1: establishment of parameters and variables that define the model; Phase 2: graphic design of the model in Abaqus; Phase 3: sensitivity analysis of the finite elements mesh applied to the model for the evaluation of the results; Phase 4: verifi-cation of the initial linear elastic hypotheses of the model). The results were compared using statistical analysis between the diametric diagrams stress of traction and compressive which were obtained by the finite elements method and by the analytical expressions that theoretically support the test, and we observed behaviors of great analogy between the contrasted models. The experimentally measured horizontal diametral deformation was then compared with the conclusive nodal displacements of the numerical model and we observed similar results, with negligible differences between the numerical and experimental results, thus evidencing a linear behavior of the speci-mens tested at 25 ° C.