Critérios de ruptura e Ensaios de Resistência ao Cisalhamento

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1 Critérios de ruptura e Ensaios de Resistência ao Cisalhamento GEOTECNIA II SLIDES 12 Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt prof.douglas.pucgo@gmail.com

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

3 Resistência dos solos 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 GEOTECNIA II Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 3

4 Critérios de Ruptura em Solos 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 Figura 12.10a: Representação do critério de ruptura de Coulomb GEOTECNIA II Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 4

5 Critérios de Ruptura em Solos 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 Figura 12.10b: Representação do critério de ruptura de Mohr GEOTECNIA II Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 5

6 Critérios de Ruptura em Solos 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. c n tg c' u tg ' n Intercepto coesivo GEOTECNIA II Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 6

7 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) GEOTECNIA II Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 7

8 Ensaios de Resistência de Solos 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) GEOTECNIA II Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 8

9 Ensaios de Resistência de Solos Ensaio de Cisalhamento Direto Rezende (2010) GEOTECNIA II Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 9

10 Ensaios de Resistência de Solos Ensaio de Cisalhamento Direto Rezende (2010) GEOTECNIA II Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 10

11 Ensaios de Resistência de Solos Ensaio de Cisalhamento Direto 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 GEOTECNIA II Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 11

12 Ensaios de Resistência de Solos Ensaio de compressão triaxial Aplica-se uma tensão confinante seguida acréscimos de tensão desviadora Ensaio é feito para várias tensões confinantes GEOTECNIA II Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 12

13 Ensaios de Resistência de Solos Ensaio de compressão triaxial Rezende (2010) GEOTECNIA II Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 13

14 Ensaios de Resistência de Solos Ensaio de compressão triaxial Rezende (2010) GEOTECNIA II Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 14

15 Ensaios de Resistência de Solos Ensaio de compressão triaxial Intercepto coesivo GEOTECNIA II Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 15

16 Ensaios de Resistência de Solos Ensaio de compressão triaxial Ensaio Lento ou Consolidado Drenado (CD) Tensões σ 1 e σ 3 são aplicados lentamente e a válvula é aberta, permitindo a saída de água (u = 0) Ensaio Adensado Rápido ou Consolidado não-drenado (CU) σ 3 é aplicado lentamente e σ 1 rapidamente, não permitindo saída de água (u 0) Ensaio Rápido ou Não-adensado e não-drenado (UU) Tensões σ 1 e σ 3 são aplicados rapidamente e com as válvulas fechadas, não permitindo a saída de água (u 0) Caracterização de argilas moles saturadas GEOTECNIA II Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 16

17 Ensaio de compressão triaxial CD Solos arenosos saturados, c CU Solos argilosos saturados, c UU Solos argilosos saturados Su (resistência não drenada) CU Consolidado não drenado CD Consolidado drenado UU Não consolidado não drenado GEOTECNIA II Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 17

18 Ensaios de Resistência de Solos Ensaio de compressão triaxial Vantagens: Estado de tensões conhecido Permite controle de poropressões Versátil Desvantagens Complexo Custo mais alto GEOTECNIA II Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 18

19 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). Ensaio Tensão Normal (kpa) Tensão Cisalhante (kpa) 1 19,108 20, ,847 25, ,586 32,815 GEOTECNIA II Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 19

20 Exercício 12.2 (Pinto, 2006) GEOTECNIA II Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 20

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24 Envoltória de ruptura Tensão Cisalhante (kpa) y = x R 2 = Tensão Normal (kpa) GEOTECNIA II Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 24