MODO OPERATÓRIO DE SOLICITAÇÃO

As solicitações aplicadas aos corpos de prova durante os ensaios de fadiga podem ser impostas em dois modos (DI BENEDETTO et al, 2003; BAAJ, 2002; De La ROCHE, 1996):

• Deslocamento controlado: situação em que o deslocamento é mantido constante durante todo o transcurso do ensaio. Nestas condições, a força diminui durante o ensaio, com uma queda um pouco acelerada, porém, de curta duração nos instantes iniciais, estabilizando-se posteriormente com um decréscimo suave ao longo da maior parte da duração do ensaio e com

característica abrupta nos instantes que antecede a ruptura (Figura 4.2). A força se adapta ao deslocamento que é controlado ao longo de todo ensaio.

Figura 4.2 - Evolução da força durante um ensaio executado com o controle do deslocamento.

• Força controlada: o ensaio é realizado de modo que a força permanece constante ao longo de todo o ensaio. A deformação aumenta fortemente no início, estabiliza-se ao longo do seu transcurso com um aumento lento e progressivo e nos instantes antecedentes à ruptura ocorre um aumento forte da deformação até a consumação do colapso do material (Figura 4.3).

Figura 4.3 - Evolução do deslocamento durante um ensaio executado com o controle da força.

Entre as diferentes tendências apresentadas por estes dois modos de solicitação, SAÏD (1988) demonstrou que partindo de um mesmo nível de deformação inicial, a resistência à fadiga das misturas asfálticas solicitadas com o controle do deslocamento pode ser até 10 vezes maior, em relação aos ensaios executados à força controlada.

De acordo com DOAN (1977), as tendências obtidas por estes diferentes modos de solicitação são opostas, podendo ser explicadas pelos princípios dos mecanismos utilizados no decorrer dos ensaios:

• Durante os ensaios realizados com o controle do deslocamento, a taxa do dano progressivo do material permanece moderada. Logo, o domínio de solicitação será mais próximo da condição de linearidade e o tempo de propagação das fissuras é mais elevado;

• No caso dos ensaios realizados à força controlada, ocorre exatamente o contrário, pois a taxa do dano progressivo do material é acelerada no decorrer do ensaio. Portanto, o domínio de solicitação será fortemente não linear e o tempo da propagação das fissuras é pequeno.

Desta forma, pode-se concluir que o decréscimo de rigidez relacionado ao aquecimento interno do material, em função da dissipação de energia, é maior para a condição de ensaio realizada com o controle da força, se comparada à de deslocamento controlado.

DI BENEDETTO et al (2003) após a análise dos resultados de um estudo interlaboratorial europeu de fadiga, abrangendo vários tipos de teste (Tração/Compressão - T/C; vigas a 2, 3 e 4 apoios - 2PB, 3PB, 4PB; e, Tração Indireta - ITT), envolvendo 6 países distintos (Bélgica, França, Holanda, Polônia, Portugal, Suécia), além do Reino Unido, também formaram argumentos sobre a diversidade tanto dos modos de solicitação quanto dos tipos de teste:

• Os ensaios ITT fornecem as mais baixas resistências à ruptura por fadiga, devido o principal fenômeno que ocorre durante o ensaio ser provavelmente a acumulação de deformações irreversíveis, ou seja, permanentes e não o decréscimo progressivo da rigidez, isto é, a fadiga. Além disso, este tipo de teste pode ser executado apenas com o controle da força. Deve ser enfatizado que o procedimento contínuo de carregamento do teste ITT utilizado nesta campanha interlaboratorial é diferente da condição tradicionalmente executada, que inclui períodos de repouso (em torno de 4 vezes o tempo da aplicação do carregamento);

• Para a mesma amplitude de deslocamento ou de força, os testes realizados com viga (2PB, 3PB e 4PB) fornecem sempre maior resistência à ruptura por fadiga que o de T/C, devido os valores de tensão ou de deformação resultantes nas amostras serem sempre menores.

• O valor clássico da deformação calculado para 106 ciclos (ε6) fornecido pelo

teste ITT é muito pequeno, apresentando uma dispersão elevada quando comparado com os valores correspondentes ao testes 2PB e 4PB. E, mesmo entre os últimos citados, verifica-se uma grande diferença entre os valores de

ε6 obtidos. No caso dos testes T/C, os resultados obtidos foram bastante

Figura 4.4 - Deformações calculadas para 106 ciclos (εεεε6) para a campanha interlaboratorial

RILEM (com 95% de confiança) (DI BENEDETTO et al, 2003).

Constata-se, portanto, que os ensaios executados com o controle da força fornecem resultados mais pessimistas e menos dispersos que aqueles conduzidos com o controle do deslocamento. São ensaios mais agressivos, pois a deformação aumenta durante todo ensaio (MOMM, 1998; RIVIÈRE, 1996).

Cabe observar que os termos deslocamento e força têm sido confundidos na literatura com os de deformação e tensão, respectivamente, devendo-se atentar que as repercussões desta confusão não são desprezíveis nas análises dos resultados dos ensaios de fadiga (BAAJ, 2002).

A importância na distinção do conceito de cada um destes termos, diz respeito ao fato de que os valores da deformação ou da tensão tangem aos níveis de solicitação estipulados arbitrariamente de maneira prévia à execução dos ensaios, enquanto o deslocamento e a força são parâmetros calculados em função do nível de deformação ou tensão arbitrado e da geometria dos corpos de prova, sendo controlados mediante ajustes nos equipamentos, a fim de que correspondam durante os ensaios, aos níveis de solicitação (deformação ou tensão) estipulados previamente.

Todavia, como é a propagação das fissuras resultantes dos esforços de flexão alternada gerados na base das camadas betuminosas que as conduz ao colapso (HUET, 1963), tem-se que a deformação é a variável regente do fenômeno da fadiga das misturas asfálticas no campo. Por esta razão, foi escolhido o modo de solicitação com o controle do deslocamento para esta pesquisa.

Logo, para o modo de solicitação com controle do deslocamento, é possível identificar 3 fases distintas durante os ensaios de fadiga (DOMEC, 2005; DI BENEDETTO et al, 2003) (Figura 4.5):

Figura 4.5 - Evolução das 3 fases durante os ensaios de fadiga.

• Fase 1 ou fase de adaptação: o rápido decrescimento da rigidez não pode ser explicado somente pela fadiga, a partir do surgimento de microfissuras na estrutura dos corpos de prova. A atuação de algumas variáveis pertinentes às solicitações no domínio viscoelástico linear, como a tixotropia e o aquecimento interno do material pela dissipação de energia por atrito interno viscoso, somadas aos chamados efeitos dos artefatos (acomodação tanto do sistema mecânico do equipamento quanto da estrutura do corpo de prova às solicitações impostas) têm um importante papel;

• Fase 2 ou fase quase estacionária: embora os efeitos dos artefatos sejam pequenos, ainda têm que ser considerados. Durante esta fase, o comportamento do material é aproximadamente linear e há um aumento muito pequeno da temperatura, sendo predominante a progressão das fissuras sobre o decréscimo da rigidez;

• Fase 3 ou fase de falência: a macro-ruptura (ou rupturas) começa a se desenvolver na região de maior solicitação e uma falência global (colapso) é desencadeada ao final desta fase.