Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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(’)
’