Para análise e solução dos problemas mais importantes de engenharia de solos é necessário o conhecimento das características de resistência ao

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2 Vários materiais sólidos empregados em construção normalmente resistem bem as tensões de compressão, porém têm uma capacidade bastante limitada de suportar tensões de tração e de cisalhamento. Geralmente são considerados apenas os casos de solicitação por cisalhamento, pois as deformações em um maciço de terra são devidas a deslocamentos relativos entre as partículas constituintes do maciço.

3 Para análise e solução dos problemas mais importantes de engenharia de solos é necessário o conhecimento das características de resistência ao cisalhamento dos solos. Exemplos típicos são os problemas de estabilidade de aterros e de cortes, empuxos sobre muros de arrimo, capacidade de carga de sapatas e de estacas.

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11 RUPTURA: a) Forma brusca : material se desintegra quando atingida certa tensão ou deformação

12 RUPTURA: b) Forma Plástica : vai se deformando indefinidamente sob uma tensão constante.

13 O solo tem comportamento elástico quando a curva de descarregamento coincide com a de carregamento. Quando essa curva é uma reta, o comportamento do solo é elástico linear. Na maioria das vezes o solo tem comportamento elástico plástico, ou seja, se comporta de forma elástica até um certo valor da tensão, a partir do qual toda deformação não elástica permanece. Certos casos assume-se que o solo tem comportamento totalmente plástico, ou seja, em qualquer nível de tensão resulta deformações permanentes.

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15 ATRITO ENTRE SOLIDOS:

16 N é constante e T cresce gradativamente até provocar o deslizamento. O sólido iniciará um deslizamento sobre o plano, quando T alcançar o valor tal que seja igual a um certo ângulo, denominado ângulo de atrito ( tg Φ chama-se coeficiente de atrito).

17 Deslizamento quando a Φ(ângulo de atrito) Repetindo-se para outros valores de N, ocorrerá o deslizamento toda vez que a = Φ

18 ESTADO PLANO DE TENSÕES:

19 O estado de ruptura corresponde ao de obliqüidade máx. (a= Φ), pode-se então determinar as tensões e a inclinação do plano de sua atuação. O plano de ruptura representa um ângulo Φ cr= 45 +Φ/2. Em relação ao plano principal maior.

20 MEDIDAS DE RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO: A medida da resistência ao cisalhamento visa a determinação da envoltória de ruptura, é a relação entre as tensões normal e cisalhante no estado de ruptura. Dois métodos são utilizados: Cisalhamento direto e Compressão triaxial.

21 Cisalhamento Direto A amostra de solo é colocada em uma caixa dividida ao meio. O corpo de prova é carregado inicialmente com uma força N, que corresponde ao uma tensão normal na seção de área S. A metade inferior da caixa permanece fixa, enquanto a tensão normal é mantida constante, aplica-se à metade superior uma força horizontal T, que corresponde a uma força cisalhante que cresce gradativamente até o corpo de prova conter por cisalhamento no plano de seção S.

22 Na base e no topo do corpo de prova são colocadas pedras porosas para permitirem livre drenagem de água durante o ensaio. Mede-se durante o ensaio as transformações horizontais e verticais do corpo de prova. Realiza-se diversos ensaios de cisalhamento direto com a mesma amostra de areia, em corpos moldados sob condições idênticas, mas com tensões normais diferentes. Determina-se a relação entre a tensão cisalhante máxima e tensão normal, que é do tipo = tg, onde é a obliquidade máxima das tensões e é denominada ângulo de atrito interno do solo.

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24 ENSAIO DE COMPRESSÃO TRIAXIAL: Consiste num corpo de prova cilíndrico ( altura de 2 a 2,5 vezes o diâmetro, diâmetros de 5 e 3,2 cm) envolvido por uma membrana impermeável e que é colocado dentro de uma câmara Preenche-se a câmara com água e aplica-se uma pressão na água (s 3) que atuara em todo o corpo de prova. O ensaio é realizado acrescendo à tensão vertical o que induz a tensão de cisalhamento no solo, até que ocorra ruptura ou deformações excessivas.

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27 Para obtenção da envoltória de resistência ao cisalhamento devem ser realizados diversos ensaios, com corpos de provas da mesma amostra, e submetidos a diversas tensões de confinamento ( 3). Para cada ensaio traça- se a curva de tensão X deformação, sendo o instante de ruptura o valor máximo de ( s1 - s3) ou de s1 / s3 ; com os valores das tensões principais de ruptura, traça- se o círculo de Mohr de cada ensaio e a envoltória dos círculos constitui a envoltória da ruptura. Teorema de ruptura de Mohr - Coulomb, estabelece que a ruptura de um material ocorre quando a tensão de cisalhamento, ƌ em um certo plano, iguala a resistência ao cisalhamento, S do solo.

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29 TIPOS DE ENSAIO TRIAXIAL: ENSAIO NÃO CONSOLIDADO E NÃO DRENADO ( Ensaio rápido) - Características : - Tensão confinante s3 aplicada sem permitir drenagem e a tensão desvio s1 s3 também aplicada sem permitir drenagem. - Simula carregamentos rápidos no campo, construção rápida de um aterro sobre solo mole. - A não drenagem permite que não haja variação da pressão efetiva durante o ensaio uma vez que todo o acréscimo de pressão será transferido para a água. ( Δu 0) - Não há variação de volume da amostra (ΔV = 0 ).

30 ENSAIO CONSOLIDADO E NÃO DRENADO - Características : - Na fase inicial ( nesta fase se permite a drenagem),quando se aplica a tensão confinante não há desenvolvimento de pressão neutra (Δu = 0). Por consequência há o adensamento da amostra (ΔV 0). - Na fase de ruptura não se permite a drenagem ocorrendo uma variação de pressão neutra (Δu 0) e (ΔV= 0). - Simula a construção de um aterro em duas ou mais etapas, sendo que a última executada rapidamente.

31 ENSAIO CONSOLIDADO E DRENADO ( Lento) Características: - A pressão de confinamento (s3) aplicada depende da tensão que é aplicada no campo. Fase de Consolidação e Fase de Ruptura: Δu = 0 ΔV 0 Simula a construção de um aterro demorado.