critérios de ruptura e ensaios de resistência ao...

Critérios de ruptura e

Ensaios de Resistência

ao CisalhamentoGEOTECNIA II

SLIDES 12

Prof. MSc. Douglas M. A. [email protected]

SLIDES 12 – Critérios de Ruptura e Ensaios de Resistência ao Cisalhamento

GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 2

Resistência dos solos

A resistência ao cisalhamento de um

solo é definida como a máxima tensão

de cisalhamento que o solo pode

suportar sem sofrer ruptura, ou a tensão

de cisalhamento do solo no plano em

que a ruptura ocorrer.


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Atrito no solo

As forças são transmitidas

através dos inúmeros

contatos dos grãos

Pode ocorrer deslizamento,

rolamento e/ou variação de

volume

Areias

Contato grão a grão

Argilas

Presença de água

adsorvida

F(veloc. carregamento)

Coesão no solo

Parcela de resistência

independente da tensão

normal

Provém da atração química

das partículas

Resistência dos solos



Figura 12.10a: Representação do critério de

ruptura de Coulomb

Critério de Coulomb

Não há ruptura se a tensão de cisalhamento não

ultrapassar um valor dado pela expressão c + f.σ,

sendo c e f constantes do material e σ a tensão

normal atuante no plano de cisalhamento

Critérios de Ruptura em Solos



Figura 12.10b: Representação do critério de

ruptura de Mohr

Critério de Mohr

Não há ruptura enquanto o círculo representativo do

estado de tensões se encontrar no interior de uma

curva, que é a envoltória dos círculos relativos a

estados de ruptura




Critério de Mohr-Coulomb

Se a envoltória de Mohr é linear, o critério se torna similar

ao de Coulomb, passando a denominar de Critério de

Mohr-Coulomb.

''

tguc

tgc

n

n

Intercepto

coesivo




Ensaios de Resistência de Solos

Ensaios de Laboratório

Cisalhamento de um corpo de prova representativo

As tensões no CP são conhecidas:

Tensões no plano de ruptura estabelecido

Aplicação de tensões principais

Ensaios principais

Cisalhamento Direto

Compressão Triaxial (convencional)

Compressão Simples

Compressão Diametral (Lobo Carneiro)




Ensaio de Cisalhamento Direto

Baseado no critério de Coulomb

Aplica-se uma tensão normal em um plano e verifica-se a

tensão cisalhante que causa a ruptura

Medem-se os deslocamentos horizontais e verticais ao

longo do ensaio

Rezende (2010)





Rezende (2010)





Vantagens

Simples, prático, baixo custo

Permite determinar a resistência

residual

Desvantagens

Plano de ruptura pré-determinado

Não permite controlar poropressões

Estado de tensões completo não é

conhecido




Ensaio de compressão

triaxial

Aplica-se uma tensão

confinante seguida

acréscimos de tensão

desviadora

Ensaio é feito para várias

tensões confinantes




Ensaio de compressão

triaxial

Rezende (2010)




Ensaio de compressão triaxial

Rezende (2010)





Intercepto coesivo





Ensaio Lento ou Consolidado Drenado (CD)

Tensões σ1 e σ3 são aplicados lentamente e a válvula é

aberta, permitindo a saída de água (u = 0)

Ensaio Adensado Rápido ou Consolidado não-drenado

(CU)

σ3 é aplicado lentamente e σ1 rapidamente, não permitindo

saída de água (u ≠ 0)

Ensaio Rápido ou Não-adensado e não-drenado (UU)

Tensões σ1 e σ3 são aplicados rapidamente e com as

válvulas fechadas, não permitindo a saída de água (u ≠ 0)

Caracterização de argilas moles saturadas




CDSolos arenosos saturados

’, c’

Solos argilosos saturados

’, c’

Solos argilosos saturados

Su (resistência não drenada)

CU – Consolidado não drenado

CD – Consolidado drenado

UU – Não consolidado não drenado

CU

UU





Vantagens:

Estado de tensões conhecido

Permite controle de poropressões

Versátil

Desvantagens

Complexo

Custo mais alto



Exercícios

1. Explique por que a resistência ao cisalhamento dos solos argilosos

depende da velocidade de carregamento.

2. Explique a diferença entre a coesão do solo e o intercepto coesivo obtido

em ensaios de cisalhamento.

3. Explique as principais diferenças entre o ensaio de cisalhamento direto e

o ensaio de compressão triaxial.

4. Resolver o exercício 12.2 (p. 270). Resolver graficamente e utilizando o

conceito de pólo.

5. De um ensaio de cisalhamento direto foram obtidos os seguintes

resultados de tensão normal e de tensão cisalhante na ruptura. Determine

os parâmetros de resistência (c, Ø).

EnsaioTensão Normal

(kPa)

Tensão

Cisalhante (kPa)

1 19,108 20,064

2 31,847 25,465

3 44,586 32,815


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Exercício 12.2 (Pinto, 2006)

20



Envoltória de ruptura

y = 0.5005x + 10.176

R2 = 0.9923

0

5

10

15

20

25

30

35

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Tensão Normal (kPa)

Te

ns

ão

Cis

alh

an

te (

kP

a)

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