A RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO

MARIANA MEZA VICTORINO

Procedimentos resistência ao cisalhamento

Texto referente à disciplina TC-758 – Tecnologias de Investigação Geotécnica e Instrumentação, PPGECC – Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Construção Civil - Universidade Federal do Paraná.

Professor: Alessander C. M. Kormann

CURITIBA

2013

1. Introdução

O cisalhamento ocorre devido ao deslizamento entre partículas do solo sendo que os principais fenômenos que permitem menor ou maior deslizamento são o atrito e a coesão que são definidos pelos parâmetros de resistência ângulo de atrito do solo (ϕ) e a coesão (c).

 Um carregamento externo aplicado na superfície, ou a própria geometria da superfície da massa de solo, contribui para o desenvolvimento de tensões tangenciais ou de cisalhamento, que podem chegar a valores próximos a máxima tensão cisalhante que o solo suporta sem haver ruptura do material.

A resistência ao cisalhamento de uma dada material é a máxima tensão de cisalhamento que um solo, sob uma dada tensão normal, pode resistir antes da ruptura.

O procedimento básico para realização dos ensaios de resistência ao cisalhamento consiste em aplicar tensões sobre o corpo de prova e medir os valores de tensão até a ruptura do corpo de prova. Deve-se traçar a envoltória de ruptura (tensão cisalhante X tensão total) e obter os parâmetros ϕ e c conforme apresentado abaixo.

[pic 1]

Figura 1 - Representação gráfica da resistência ao cisalhamento dos solos.

No caso de ensaios não drenados o parâmetro de resistência obtido corresponderá à resistência não drenada do solo Su conforme apresentado abaixo.

[pic 2]Figura 2 - Representação gráfica da resistência ao cisalhamento dos solos não drenada.

1. Procedimentos

Os ensaios de laboratórios para determinação da resistência ao cisalhamento são apresentados na tabela a seguir.

Tabela 1 – Ensaios de laboratório de resistência.

Ensaio	Parâmetro medido
Ensaios triaxiais: CD (consolidado drenado) CU (consolidado não drenado) UU (não consolidado não drenado)	ϕ’ e c’ ϕ, c, ϕ’ e c’ Su
Compressão simples	Su
Cisalhamento direto	ϕ’, ϕ’r e c’
Cisalhamento de palheta	Su, Sr
Torvane	Su, Sr

Dependendo da importância da obra a realizar, das características dos solos e das condições de ocorrência justifica a realização de ensaios com a finalidade específica de obter os parâmetros de resistência ao cisalhamento.

Os ensaios podem ser realizados em corpo de prova compactado ou talhado de uma amostra indeformada.

Esta revisão se limitará a apresentação dos procedimentos dos ensaios triaxiais, de compressão simples e cisalhamento direto.

1. Ensaio de compressão simples

O procedimento Inglês BS 1377 (1990) será utilizado neste trablho para descrever o ensaio de comopressão simples.

Este ensaio é drenado e consiste em se ensaiar os corpos de provas em uma prensa aberta em que só se tem condição de aplicar a pressão axial, uma vez que, sendo a prensa aberta não há condição de aplicar pressões laterais. Tem-se assim um só círculo, ou seja, o ângulo de atrito não é determinado.

O ensaio é realizado em amostras cilíndricas com 38 mm de diâmetro, mas também pode ser realizado em amostras maiores com 100 mm de diâmetro. O comprimento da amostra deve ser igual a duas vezes seu diâmetro.

Primeiramente determina-se a massa do corpo de prova com precisão de 0,1g e na sequencia as dimensões médias do corpo de prova, através de no mínimo três medidas de diâmetro e de altura com precisão de 0,1 mm.

O corpo de prova deve ser centralizado no pedestal do equipamento de compressão, entre placas e o equipamento de medição da deformação axial para leitura zero ou uma leitura inicial conveniente é ajustado sobre a amostra.

Aplica-se uma taxa de deformação axial de forma que não exceda 2%/min. Solos mais rijos, que rompem a pequenas deformações, devem ser testados com taxas de deformação menores do que solos fofos, que requerem maiores deformações para ruptura. Uma taxa de deslocamento adequada normalmente fica entorno de 0,5% a 2%/min.

Aplica-se a compressão na taxa definida e registra-se as leituras de força e deformação axial a intervalos constantes de compressão (correspondentes a cada deslocamento). Obter no mínimo 12 conjuntos de leituras para definição da curva de tensão-deformação.

 Continuar o ensaio até que o valor máximo de tensão axial tenha sido ultrapassado ou até que a deformação axial chegue a 20%.

         Concluido o ensaio remove-se a carga do corpo de prova e registra-se a leitura final de força para verificação da leitura inicial.

A superfície de ruptura do corpo de prova deve ser registrada (foto ou desenho).

Por fim remove-se a amostra do equipamento de compressão e determina-se sua umidade.

Com base no ensaio deve-se calcular a deformação axial, a força aplicada e a tensão de compressão axial.

[pic 3]

ΔL é mudança de comprimento da amostra indicado pelo dispositivo de medição de deslocamento axial e L0 é o comprimento inicial da amostra.

[pic 4]

Onde A0 é a área de seção transversal inicial da amostra.

Os valores de tensão de compressão devem ser plotados com os correspondentes valores de deformação (abscissas) para obtenção da curva de tensão-deformação. Deve-se obter a partir deste gráfico o valor de tensão e da deformação de ruptura. Usando este ponto determina-se a resistência a compressão não confinada (σ=2τmáx=2Su ).