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.
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.
RUPTURA: a) Forma brusca : material se desintegra quando atingida certa tensão ou deformação
RUPTURA: b) Forma Plástica : vai se deformando indefinidamente sob uma tensão constante.
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.
ATRITO ENTRE SOLIDOS:
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).
Deslizamento quando a Φ(ângulo de atrito) Repetindo-se para outros valores de N, ocorrerá o deslizamento toda vez que a = Φ
ESTADO PLANO DE TENSÕES:
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 ).
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.
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.