Análisis comparativo de modelos bidimensionales con el método de elementos finitos y probetas fabricadas con mezclas asfálticas ensayadas con marco Lottman Comparative analysis of two-dimensional models with the finite element method and specimens manufactured with asphalt mix-tures tested with Lottman framework

Abstract

El ensayo de Traccion Indirecta, conocido tambien como marco “Lottman”, es una tecnica de gran practicidad para la determina-cion de parametros esenciales en el diseno y evaluacion de pavimentos compuestos por mezclas asfalticas. Sin embargo, la gran variabili-dad de estos materiales hace complejo su estudio y valoracion mecanica-estructural, por ello, la aplicacion de metodologias de modelacion numerica complementaria a ensayos experimentales, a fin de contribuir en los procesos de analisis y caracterizacion. Por tal razon, el ob-jetivo de este trabajo fue analizar comparativamente los valores resultantes por el metodo de elementos finitos (MEF) en modelos numeri-cos bidimensionales y de los determinados con modelos analiticos asociados a probetas ensayadas con marco Lottman aplicado en mez-clas asfalticas, a fin determinar los esfuerzos diametrales obtenidos en ambos casos. La metodologia empleada fue experimental, a partir de la cual se establecieron cuatro fases (Fase 1: establecimiento de parametros y variables que definen el modelo; Fase 2: confeccion gra-fica del modelo en Abaqus; Fase 3: analisis de sensibilidad de la malla de elementos finitos aplicada al modelo para la valoracion de los resultados; Fase 4: comprobacion de las hipotesis elasticas lineales iniciales del modelo). Los resultados se cotejaron haciendo uso de analisis estadisticos entre los diagramas diametrales de esfuerzos de traccion y compresion determinados por el metodo de elementos finitos y por las expresiones analiticas que soportan teoricamente la prueba, obteniendose comportamientos de gran analogia entre los modelos contrastados. Luego se comparo la deformacion diametral horizontal medida experimentalmente con los desplazamientos nodales concluyentes del modelo numerico, presentando resultados similares, con diferencias despreciables entre los resultados numericos y expe-rimentales, evidenciandose asi un comportamiento lineal de los especimenes ensayados a 25oC. The Indirect Traction test also known as “Lottman framework, is a technique of great practicality for the determination of essential pa-rameters 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 nu-merical 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: verifica-tion of the initial linear elastic hypotheses of the model). The results were compared using statistical analysis between the diametric dia-grams stress of traction and compressive which were obtained by the finite elements method and by the analytical expressions that theoreti-cally 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 specimens tested at 25 ° C.