Modelación Constitutiva de una Mezcla Asfáltica mediante el Método de Elementos Finitos

Abstract

La modelación numérica del comportamiento mecánico-estructural de materiales compuestos resulta de interés creciente en varias aplicaciones de la ingeniería. En el presente trabajo se propone un análisis empírico-mecanicista que conjuga ensayos experimentales y modelos constitutivos numéricos de mezclas asfálticas compactadas. El estudio se orienta principalmente a representar las condiciones del ensayo de “Tracción Indirecta” y del ensayo “Marshall” debido a que son frecuentemente utilizados en el diseño de mezclas asfálticas flexibles. Las mezclas asfálticas se componen fundamentalmente de los agregados pétreos, los cuales tienen comportamiento elastoplástico, y del betumen (material cohesivo), cuyo comportamiento es viscoelástico. No obstante, el presente trabajo constituye una primera aproximación al comportamiento real, en la que se adoptan fuertes hipótesis simplificativas. En primer lugar se considera que el material de la mezcla es homogéneo y de comportamiento elástico, y se desprecian los efectos del proceso de daño progresivo (propagación de fisuras) que ocurren previamente al colapso estructural. En segundo término se considera de manera simplificada el comportamiento elastoplástico y/o el daño progresivo, a los efectos de poder comparar los respectivos modelos. Para realizar el análisis numérico, se construyen modelos en elementos finitos con diferentes densidades de malla, con el fin de observar la convergencia de resultados.