Resistência ao Cisalhamento

dos Solos

Bibliografia referencial:

Das, B. M. Fundamentos de Engenharia Geotécnica

Luis Abel

CRITÉRIOS DE RUPTURA

Os critérios de ruptura que melhor representam o

comportamento dos solos, são os critérios de Mohr e Coulomb.

A envoltória de ruptura: separa a zona de estados de tensões

possiveis, da zona de estados tensões impossíveis de se obter

para o solo.

Para melhor compreensão do conceito de envoltória de ruptura,

apresenta-se os estados de tensões associados a um ponto.

Estados

Caso 1 - A amostra de solo está submetida a uma pressão

hidrostática (igual em todos as direções). O estado de tensão deste

solo é representado pelo ponto σ3 e a tensão cisalhante é nula.

Luis Abel

Estado 2 - O circulo de Mohr está inteiramente abaixo da

envoltória. A tensão cisalhante (τα) no plano de ruptura é menor

que a resistência ao cisalhamento do solo (τ) para a mesma

tensão normal. Não ocorre ruptura.

Luis Abel

c’

Estado 3 - O círculo de Mohr tangência a envoltória de ruptura.

Neste caso atingiu-se, em algum plano, a resistência ao

cisalhamento do solo e ocorre a ruptura. Esta condição ocorre

em um plano inclinado a um ângulo "α critico" com o plano

onde atua a tensão principal maior.

Luis Abel

Luis Abel

Qual a inclinação do plano de ruptura (α)?

Mostra através da Figura que: 2.α = 90º + ou α = 45º + /2

Angulo que forma o plano de ruptura com o plano principal maior

Luis Abel

Entretando

Tensão total

Estado 4 - Este círculo de Mohr é impossível de ser obtido, pois

antes de atingir-se este estado de tensões já estaria ocorrendo

ruptura em vários planos, isto é, existiria planos onde as tensões

cisalhantes seriam superiores à resistência ao cisalhamento do

solo.

Luis Abel

Resistência ao Cisalhamento

dos Solos

Bibliografia referencial:

Das, B. M. Fundamentos de Engenharia Geotécnica

Luis Abel

Luis Abel

ENSAIOS PARA DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA AO

CORTE DO SOLOS

1. Ensaio de cisalhamento direto

2. Ensaio triaxial

3. Ensaio de compressão simples

4. Vane test (Ensaio de palheta)

Laboratório

Campo

Luis Abel

1.ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRECTO

Luis Abel

A tensão cisalhante será:

e a tensão normal será:

A tensão de cisalhamento () usada para definir a envoltória é o

maximo valor da curva x h.

Luis Abel

=c’+s’tg(’)

Luis Abel

=c’+s’tg(’)

Luis Abel

Ensaio de cisalhamento directo

Vantagens:

Ensaio simples, rápido

Plano de ruptura fixo

Limitações:

Plano de ruptura fixo

Ocorre ruptura progressiva

Planos principais sofrem rotação durante o ensaio

Estado de tensão só é conhecido na ruptura

Controle de drenagem difícil

ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRECTO

Luis Abel

2.ENSAIO TRIAXIAL

O ensaio consiste na aplicação de um estado hidrostático de

tensões e de um carregamento axial sobre um corpo de prova (CP)

cilindrico de solo (estado axissimétrico).

O corpo de prova é colocado no interior de uma câmara de

ensaio, chamada câmara triaxial.

Luis Abel

Corpo de prova cilíndrico é colocada numa câmara

A câmara é preenchida com água sob pressão sc constante

Membrana de borracha impede que a água penetre no solo

Pistão transfere a carga F para o topo do CP

Carga F aumenta até a ruptura do solo

O ensaio é repetido para 3 ou mais CPs idênticos, usando

valores diferentes de sc

Figura -câmara triaxial

Luis AbelEnsaio triaxial

Luis Abel

O ENSAIO TRIAXIAL É EXECUTADO EM DUAS ETAPAS DISTINTAS:

(a) aplicação da tensão confinante (σc),

(b) aplicação da tensão desviadora (σd).

Luis Abel

Como não existem tensões de cisalhamento na superfície do

corpo de prova, as tensões axiais (σc + Δσd) e de confinamento

(σc), são respectivamente as tensões principais maior "σ1 " e

menor "σ3".

O incremento de tensão Δσd = (σ1 - σ3) é chamado tensão

desviadora

Luis Abel

TIPOS DE ENSAIOS DE TRIAXIAIS

Existem três formas clássicas de se realizar o ensaio triaxial,

conforme as condições de drenagem permitidas em cada etapa do

ensaio.

1.Ensaio adensado drenado - consolidated drained (CD) ;

2.Ensaio adensado não drenado - consolidated undrained (CU) e;

3.Ensaio não adensado não drenado - unconsolidated undrained

(UU) .

Luis Abel

Tipos de ensaios para determinação da resistência de solos

1.ENSAIO ADENSADO DRENADO (CD)

1.1.Há permanente drenagem do corpo de prova.

1.2.Aplica-se a pressão confinante e espera-se que o corpo de prova

adensa;

1.3.A seguir, a tensão axial (Δσd) é aumentada lentamente, para que

a água sob pressão possa sair (dissipação).

1.4.A pressão neutra durante todo o carregamento é praticamente

nula;

1.5.A quantidade de água que sai do corpo de prova durante o ensaio

indica a variação de volume se o corpo de prova estiver saturado.

Luis Abel

Emprego: análise da resistência ao cisalhamento dos solos permeáveis

Luis Abel

Luis Abel

No caso de solos arenosos ou de argilas normalmente-adensadas, a

reta envoltória passa pela origem e a expressão passa a ser:

tg s =

Luis Abel

2. ENSAIO ADENSADO NÃO DRENADO (CU)

2.1.Aplica-se a pressão confinante e deixa-se dissipar a pressão

neutra correspondente.

2.2.A seguir, carrega-se axialmente sem drenagem.

2.3.Este ensaio indica a resistência não drenada em função da

tensão de adensamento.

2.4.Se a pressão neutra for medida, a resistência em termos

de tensões efetivas também é determinada.

Emprego: análise a curto e a longo prazo da resistência ao

cisalhamento de solos de baixa permeabilidade consolidados

Luis Abel

As pressões medidas são as tensões totais (σt), e com a obtenção da

pressão neutra (u), determina-se as tensões efetivas

O aumento da poropressão pode ser expresso de forma adimensional

Parâmetro de poropressão de Skempton (1954)

d

d

uA

s

=

Luis Abel

3.ENSAIO NÃO ADENSADO NÃO DRENADO (UU)-

Unconsolidated undrained

3.1.Neste ensaio, o corpo de prova é submetido à pressão

confinante e a seguir, ao carregamento axial, sem que se permita

qualquer drenagem.

3.2.O teor de umidade permanece constante, e, se o corpo de prova

estiver saturado, não haverá variação de volume. Pode-se medir as

pressões neutras (tensões totais e efetivas).

3.3.O ensaio é geralmente interpretado em termos de tensões totais

Emprego: análise a curto prazo da resistência ao cisalhamento de

solos de baixa permeabilidade não consolidados

Luis Abel

Ensaio não adensado não drenado (UU) -Simula a situação de curto

prazo no campo, logo após a aplicação da carga, antes que a pressão

neutra formada possa dissipar-se.

Luis Abel

3 3 1 3( )du B A B As s s s s= + = +

3 d e uc du B As s= =

d+ ucu u=

Por causa da aplicação da sc na câmara, a pressão neutra aumentará

de uc. Um aumento adicional na poropressão(ud) ocorréra por

aplicação da tensão desviadora. Portanto a poropressão total (u) no

corpo de pode ser calculado como:

Luis Abel

Vantagens do ensaio triaxial:

Plano de ruptura não é imposto

Não ocorre ruptura progressiva

Planos principais fixos

Estado de tensão conhecido durante todo o ensaio

Controle de drenagem

Limitações do ensaio triaxial:

Ensaio mais complexo e demorado

Presença da membrana de borracha

Atrito entre o pistão e a câmara

Atrito nas extremidades do corpo de prova

Luis Abel

Luis Abel

Envoltória de ruptura determinada a partir de um ensaio triaxial

c’

s’

Círculos de Mohr

=c’+s’tg(’)

’