Exercício 19 - Cisalhamento Direto e Compressão Triaxial em Solo Arenoso

EXERCÍCIO 19 EAD Geotecnia II Com uma amostra de solo arenoso foram realizados 3 ensaios de cisalhamento direto obtendose os resultados apresentados abaixo Com uma amostra deste mesmo solo foi preparado um corpo de prova para o ensaio de compressão triaxial CD com tensão confinante de 50 kPa Quais os valores previstos para a tensão axial de ruptura e para a tensão normal e cisalhamento no plano de ruptura Obtenha os resultados através do desenho o Círculo de Mohr e apresente o desenho contendo as tensões σ1 e σ3 a envoltória de ruptura φ os valores de Tensão normal σ e Tensão de cisalhamento τ no plano de ruptura e o valor de θ𝒓𝒓 Desenhe no Cad e cole a imagem Corpo de prova Tensão normal kPa Tensão de cisalhamento na ruptura kPa 1 60 64 2 100 96 3 180 190 Ensaio de cisalhamento direto EXERCÍCIO 19 EAD Geotecnia II Com uma amostra de solo arenoso foram realizados 3 ensaios de cisalhamento direto obtendose os resultados apresentados abaixo Com uma amostra deste mesmo solo foi preparado um corpo de prova para o ensaio de compressão triaxial CD com tensão confinante de 50 kPa Quais os valores previstos para a tensão axial de ruptura e para a tensão normal e cisalhamento no plano de ruptura Corpo de prova Tensão normal kPa Tensão de cisalhamento na ruptura kPa 1 60 64 2 100 96 3 180 190 Ensaio de cisalhamento direto 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡φ 𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑐𝑐𝑡𝑡 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡φ 10357 1 10357 𝑡𝑡𝑎𝑎𝑐𝑐𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡10357 46 Utilizando a equação Para Logo φ 46 10357 EXERCÍCIO 19 EAD Geotecnia II Com uma amostra de solo arenoso foram realizados 3 ensaios de cisalhamento direto obtendose os resultados apresentados abaixo Com uma amostra deste mesmo solo foi preparado um corpo de prova para o ensaio de compressão triaxial CD com tensão confinante de 50 kPa Quais os valores previstos para a tensão axial de ruptura e para a tensão normal e cisalhamento no plano de ruptura φ 46 𝜎𝜎1 𝜎𝜎3 1senφ 1senφ 𝜎𝜎𝑐𝑐𝜎𝜎3 50 kPa 𝜎𝜎1 50 1sen46 1sen46 𝝈𝝈𝟏𝟏 𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑 𝟑𝟑𝟑𝟑 𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌 EXERCÍCIO 19 EAD Geotecnia II 𝝋𝝋 46 𝝈𝝈𝟏𝟏 𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑 𝟑𝟑𝟑𝟑 𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌 𝝈𝝈𝟑𝟑 50 kPa 𝜎𝜎3 𝜎𝜎1 𝝈𝝈θ𝒓𝒓 τθ𝒓𝒓 𝜏𝜏 𝜎𝜎 EXERCÍCIO 19 EAD Geotecnia II 𝝋𝝋 46 𝝈𝝈𝟏𝟏 𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑 𝟑𝟑𝟑𝟑 𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌 𝝈𝝈𝟑𝟑 50 kPa 𝜎𝜎3 𝜎𝜎1 𝝈𝝈θ𝒓𝒓 τθ𝒓𝒓 𝜏𝜏 𝜎𝜎 EXERCÍCIO 19 EAD Geotecnia II 𝝋𝝋 46 𝝈𝝈𝟏𝟏 𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑 𝟑𝟑𝟑𝟑 𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌 𝝈𝝈𝟑𝟑 50 kPa 𝜎𝜎3 𝜎𝜎1 𝝈𝝈θ𝒓𝒓 τθ𝒓𝒓 𝜏𝜏 𝜎𝜎 Técnicas de estabilização de encostas UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS DE SINOP DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL SINOP MT 2023 Profª Andyara Ferreira Lemes RESISTÊNCIA DE CISALHAMENTO DAS AREIAS E ARGILAS GEOTECNIA II Geotecnia II RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO DAS AREIAS Será analisado o comportamento resistente de areias puras e aquelas com teor muito pequeno de argila 12 resistência ao cisalhamento dado pelo atrito ou seja contato entre os grãos Geotecnia II RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO DAS AREIAS As areias constituem materiais permeáveis onde de maneira geral não são geradas pressões neutras nas solicitações análise sempre sem condições drenadas em termos de tensão efetiva Geotecnia II RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO DAS AREIAS No caso de areias puras sem presença de finos ou agentes cimentantes inexiste coesão real Pode ocorrer coesão aparente em areias não saturadas τ σ tan φ RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO Geotecnia II Areia RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO Geotecnia II Areia O comportamento das areias é governado pelo índice de vazios que este material possui fofo ou compactado Geotecnia II RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO DAS ARGILAS As argilas constituem materiais pouco permeáveis condições drenada análise a longo prazo carregamento lento em tensões efetivas As argilas constituem materiais pouco permeáveis condições não drenada análise a curto prazo carregamento rápido análise em tensões totais Geotecnia II RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO DAS ARGILAS Normalmente adensada Sobreadensada ou Préadensada σvm σvm σ0 σ0 O comportamento tensão deformação e de resistência de uma argila depende da situação relativa da tensão confinante frente a sua tensão de préadensamento RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO Geotecnia II Argilas A resistência ao cisalhamento nas argilas é governado pela memória de carga que este solo possui Geotecnia II COMPORTAMENTO TENSÃO X DEFORMAÇÃO DOS SOLOS Na ruptura frágil depois de atingir a τR a resistência cai acentuadamente ao se aumentar a deformação Obtémse para o valor máximo o que se denomina de resistência de pico A ruptura Frágil é típica de ocorrência em argilas rijas e duras ou areias compactas enquanto que a ruptura Plástica é típica de ocorrência em argilas moles ou médias ou areias fofas ou pouco compactas As curvas de ruptura tensão x deformação típicas obtidas nos ensaios de resistência têm uma das formas mostradas na figura abaixo Na ruptura plástica o esforço máximo é mantido com a continuidade da deformação Podese obter assim a chamada resistência residual RESISTÊNCIA DAS ARGILAS 𝜏𝜏 𝜎𝜎 Geotecnia II σvm Préadensada Normalmente adensada ENVOLTÓRIA DE RESISTÊNCIA Geotecnia II EXERCÍCIO 20 Geotecnia II Para uma argila normalmente adensada um ensaio de cisalhamento direto lento revelou um ângulo de atrito de 25º Em um ensaio de compressão triaxial consolidado drenado realizado com a mesma argila a ruptura ocorreu para uma tensão desviadora de 180 kPa Qual era a tensão de confinamento deste ensaio Em que plano o corpo de prova rompeu Quais os valores previstos para a tensão axial de ruptura para a tensão normal e cisalhamento no plano de ruptura EXERCÍCIO 20 Geotecnia II Para uma argila normalmente adensada um ensaio de cisalhamento direto lento revelou um ângulo de atrito de 25º Em um ensaio de compressão triaxial consolidado drenado realizado com a mesma argila a ruptura ocorreu para uma tensão desviadora de 180 kPa Qual era a tensão de confinamento deste ensaio Em que plano o corpo de prova rompeu Quais os valores previstos para a tensão axial de ruptura para a tensão normal e cisalhamento no plano de ruptura θr φ 2 45 σθr σ1σ3 2 σ1σ3 2 cos2θr τθr σ1σ3 2 sen2θr σ1 σ3 σd σ1 σ3 1senφ 1senφ EXERCÍCIO 20 Geotecnia II 𝜏𝜏 𝜎𝜎 𝜎𝜎3 𝜎𝜎1 θ𝒓𝒓 575 𝝈𝝈θ𝒓𝒓 τθ𝒓𝒓 φ 25º 𝜎𝜎3180 𝜎𝜎3 1sen 𝟐𝟐𝟐𝟐 1sen 𝟐𝟐𝟐𝟐 𝜎𝜎3 12296 kPa θ𝒓𝒓 φ 𝟐𝟐 45 θ𝒓𝒓 𝟐𝟐𝟐𝟐 𝟐𝟐 45 θ𝒓𝒓 𝟐𝟐𝟓𝟓 𝟐𝟐 𝜎𝜎θ𝒓𝒓 𝜎𝜎1𝜎𝜎3 2 𝜎𝜎1𝜎𝜎3 2 cos2θ𝒓𝒓 τθ𝒓𝒓 𝜎𝜎1𝜎𝜎3 2 sen2θ𝒓𝒓 𝜎𝜎1 𝜎𝜎3 𝜎𝜎𝑑𝑑 𝜎𝜎1 12296 180 30296 kPa 𝜎𝜎1 𝜎𝜎3 1senφ 1senφ EXERCÍCIO 20 𝜎𝜎 𝜏𝜏 Geotecnia II EXERCÍCIO 21 Geotecnia II A resistência ao cisalhamento de uma argila normalmente adensada é dada pela equação τ σ tan 28 Um ensaio adensado não drenado foi realizado com a mesma argila sob uma tensão confinante de 105 kPa sendo obtida com tensão desviadora no momento da ruptura o valor de 97 kPa Determine a Os parâmetros para uma análise a curto prazo do comportamento desta argila b A variação volumétrica esperada no ensaio c A poropressão esperada no momento da ruptura Geotecnia II ENSAIO TRIAXIAL UU NÃO ADENSADO NÃO DRENADO NORMAASTM D2850 ENSAIO TRIAXIAL CD ADENSADO E DRENADO NORMAASTM D7181 ENSAIO TRIAXIAL CU ADENSADO NÃO DRENADO NORMAASTM D4767 EXERCÍCIO 21 A resistência ao cisalhamento de uma argila normalmente adensada é dada pela equação τ σ tan 28 Um ensaio adensado não drenado foi realizado com a mesma argila sob uma tensão confinante de 105 kPa sendo obtida com tensão desviadora no momento da ruptura o valor de 97 kPa Determine ENSAIO TRIAXIAL CU ADENSADO E NÃO DRENADO Geotecnia II 1º O ensaio consiste em colocar a amostra em câmara de ensaio envolta por uma membrana de borracha Após preenchimento da câmara com água procedese a saturação do corpo de prova com aplicação de carga de confinamento e contrapressão até obtenção do Parâmetro B acima de 95 o qual define a condição de saturação do corpo de prova Geotecnia II 2º O segundo estágio do ensaio consiste no Adensamento a qual se aplica uma pressão de confinamento e realizase a consolidação do corpo de prova para dissipação da poropressão ENSAIO TRIAXIAL CU ADENSADO E NÃO DRENADO Geotecnia II 3º Após a dissipação da poropressão dáse início a terceira etapa do ensaio a Compressão Axial com a válvula de drenagem fechada Nesta fase aplicase um carregamento vertical até a ruptura do corpo de prova A velocidade do ensaio é rápida definida em função da amostra permitindo que se gere poropressão ENSAIO TRIAXIAL CU ADENSADO E NÃO DRENADO Geotecnia II ENSAIO TRIAXIAL CU ADENSADO E NÃO DRENADO 𝜏𝜏 𝜎𝜎 φ 𝜎𝜎3 𝜎𝜎1 Tensão total 𝝈𝝈 𝝈𝝈 u σ tensão efetiva σ tensão total u poropressão σ u Geotecnia II ENSAIO TRIAXIAL CU ADENSADO E NÃO DRENADO 𝜏𝜏 𝜎𝜎 φ φ 𝒖𝒖 𝜎𝜎3 𝜎𝜎3 𝜎𝜎3 𝜎𝜎3 𝑢𝑢 𝜎𝜎1 𝜎𝜎1 𝝈𝝈 𝝈𝝈 u σ tensão efetiva σ tensão total u poropressão Geotecnia II ENSAIO TRIAXIAL CU ADENSADO E NÃO DRENADO 𝜏𝜏 𝜎𝜎 φ φ 𝒖𝒖 𝜎𝜎3 𝜎𝜎3 𝜎𝜎3 𝜎𝜎3 𝑢𝑢 𝒖𝒖 𝜎𝜎1 𝜎𝜎1 𝑢𝑢 𝜎𝜎1 𝜎𝜎1 𝝈𝝈 𝝈𝝈 u σ tensão efetiva σ tensão total u poropressão EXERCÍCIO 21 Geotecnia II A resistência ao cisalhamento de uma argila normalmente adensada é dada pela equação τ σ tan 28 Um ensaio adensado não drenado foi realizado com a mesma argila sob uma tensão confinante de 105 kPa sendo obtida com tensão desviadora no momento da ruptura o valor de 97 kPa Determine φ 28º 𝑐𝑐 0 kPa Geotecnia II σc 105 kPa 𝜎𝜎𝑑𝑑 97 kPa EXERCÍCIO 21 A resistência ao cisalhamento de uma argila normalmente adensada é dada pela equação τ σ tan 28 Um ensaio adensado não drenado foi realizado com a mesma argila sob uma tensão confinante de 105 kPa sendo obtida com tensão desviadora no momento da ruptura o valor de 97 kPa Determine 𝝈𝝈𝟏𝟏 𝝈𝝈𝟑𝟑 𝝈𝝈𝒅𝒅 𝝈𝝈𝟏𝟏 𝝈𝝈𝟑𝟑 𝝈𝝈𝒅𝒅 𝝈𝝈𝟏𝟏 𝝈𝝈𝟑𝟑 𝝈𝝈𝒅𝒅 𝜎𝜎1 105 97 202 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑡𝑡 EXERCÍCIO 21 Geotecnia II A resistência ao cisalhamento de uma argila normalmente adensada é dada pela equação τ σ tan 28 Um ensaio adensado não drenado foi realizado com a mesma argila sob uma tensão confinante de 105 kPa sendo obtida com tensão desviadora no momento da ruptura o valor de 97 kPa Determine φ 28º 𝜎𝜎𝑐𝑐 𝜎𝜎3 105 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑡𝑡 𝜎𝜎1 105 97 202 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑡𝑡 EXERCÍCIO 21 Geotecnia II A resistência ao cisalhamento de uma argila normalmente adensada é dada pela equação τ σ tan 28 Um ensaio adensado não drenado foi realizado com a mesma argila sob uma tensão confinante de 105 kPa sendo obtida com tensão desviadora no momento da ruptura o valor de 97 kPa Determine φ 28º 𝜎𝜎𝑐𝑐 𝜎𝜎3 105 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑡𝑡 𝜎𝜎1 105 97 202 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑡𝑡 𝜎𝜎1 𝜎𝜎3 1senφ 1senφ φ 1842 φ 1842º EXERCÍCIO 21 Geotecnia II A resistência ao cisalhamento de uma argila normalmente adensada é dada pela equação τ σ tan 28 Um ensaio adensado não drenado foi realizado com a mesma argila sob uma tensão confinante de 105 kPa sendo obtida com tensão desviadora no momento da ruptura o valor de 97 kPa Determine φ 28º φ 1842º θ𝒓𝒓 φ 𝟐𝟐 45 a Os parâmetros para uma análise a curto prazo do comportamento desta argila 𝜎𝜎θ𝒓𝒓 𝜎𝜎1 𝜎𝜎3 2 𝜎𝜎1 𝜎𝜎3 2 cos2θ𝒓𝒓 τθ𝒓𝒓 𝜎𝜎1 𝜎𝜎3 2 sen2θ𝒓𝒓 EXERCÍCIO 21 Geotecnia II A resistência ao cisalhamento de uma argila normalmente adensada é dada pela equação τ σ tan 28 Um ensaio adensado não drenado foi realizado com a mesma argila sob uma tensão confinante de 105 kPa sendo obtida com tensão desviadora no momento da ruptura o valor de 97 kPa Determine b A variação volumétrica esperada no ensaio Não há variação volumétrica pois a argila tende a querer reduzir de volume mas como as torneiras estão fechadas ensaio não drenado U não há redução de volume e sim geração de poropressão EXERCÍCIO 21 Geotecnia II A resistência ao cisalhamento de uma argila normalmente adensada é dada pela equação τ σ tan 28 Um ensaio adensado não drenado foi realizado com a mesma argila sob uma tensão confinante de 105 kPa sendo obtida com tensão desviadora no momento da ruptura o valor de 97 kPa Determine c A poropressão esperada no momento da ruptura 𝜏𝜏 𝜎𝜎 φ 28º φ 1842º 𝒖𝒖 𝜎𝜎3 𝜎𝜎3 𝜎𝜎1 𝜎𝜎3 1senφ 1senφ 𝜎𝜎3 𝜎𝜎3 𝑢𝑢 𝜎𝜎1 𝜎𝜎3 277 𝜎𝜎1 𝑢𝑢 𝜎𝜎3 𝑢𝑢 277 202 𝑢𝑢105 𝑢𝑢 277 𝒖𝒖 𝜎𝜎1 𝜎𝜎1 𝑢𝑢 u 5019 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑡𝑡 EXERCÍCIO 22 Geotecnia II Um corpo de prova saturado de uma argila normalmente adensada foi adensado sob uma pressão de confinamento de 105 kPa A tensão axial foi então aumentada e a drenagem foi impedida O corpo de prova rompeuse quando a tensão desviadora axial atingiu 70 kPa A poropressão no momento da ruptura foi de 50 kPa Determine a Ângulo não drenado adensado de resistência ao cisalhamento φ b Ângulo de atrito drenado φ EXERCÍCIO 22 Geotecnia II Um corpo de prova saturado de uma argila normalmente adensada foi adensado sob uma pressão de confinamento de 105 kPa A tensão axial foi então aumentada e a drenagem foi impedida O corpo de prova rompeuse quando a tensão desviadora axial atingiu 70 kPa A poropressão no momento da ruptura foi de 50 kPa Determine a Ângulo não drenado adensado de resistência ao cisalhamento φ 𝜎𝜎1 105 70 175 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑡𝑡 𝜎𝜎1 𝜎𝜎3 𝜎𝜎𝑑𝑑 𝜎𝜎1 𝜎𝜎3 1senφ 1senφ φ 1448 EXERCÍCIO 22 Geotecnia II Um corpo de prova saturado de uma argila normalmente adensada foi adensado sob uma pressão de confinamento de 105 kPa A tensão axial foi então aumentada e a drenagem foi impedida O corpo de prova rompeuse quando a tensão desviadora axial atingiu 70 kPa A poropressão no momento da ruptura foi de 50 kPa Determine b Ângulo de atrito drenado φ 𝜏𝜏 𝜎𝜎 φ φ 1448º 𝒖𝒖 𝜎𝜎3 𝜎𝜎3 𝜎𝜎3 𝜎𝜎3 𝑢𝑢 𝒖𝒖 𝜎𝜎1 𝜎𝜎1 𝑢𝑢 𝜎𝜎1 𝜎𝜎3 1senφ 1senφ 𝜎𝜎3 105 50 𝜎𝜎1 175 50 125 55 1senφ 1senφ φ 2288 y 05981x φ CORRELAÇÃO DO ÂNGULO DE ATRITO INTERNO Φ COM 𝜎𝜎3 E 𝜎𝜎1 PARA ARGILAS PRÉADENSADAS Geotecnia II 𝜏𝜏 𝜎𝜎 θ𝒓𝒓 𝜎𝜎1 𝜎𝜎3 1senφ 1senφ C 𝜎𝜎1𝜎𝜎3 2 R 𝝈𝝈𝟏𝟏𝝈𝝈𝟑𝟑 2 𝜎𝜎𝑖𝑖 𝑐𝑐 𝑡𝑡𝑡𝑡φ sen𝜑𝜑 co ℎ𝑖𝑖𝑖𝑖 CORRELAÇÃO DO ÂNGULO DE ATRITO INTERNO Φ COM 𝜎𝜎3 E 𝜎𝜎1 PARA ARGILAS PRÉADENSADAS Geotecnia II C 𝜎𝜎1𝜎𝜎3 2 𝜎𝜎𝑖𝑖 𝑐𝑐 𝑡𝑡𝑡𝑡φ senφ co hip senφ σ1σ3 2 c tgφ σ1σ3 2 senφ c tgφ σ1σ3 2 σ1σ3 2 2 senφ c tgφ σ1σ3 2 σ3 σ1 2senφc tgφ 2senφσ1σ3 2 σ3 σ1 R 𝝈𝝈𝟏𝟏𝝈𝝈𝟑𝟑 2 CORRELAÇÃO DO ÂNGULO DE ATRITO INTERNO Φ COM 𝜎𝜎3 E 𝜎𝜎1 PARA ARGILAS PRÉADENSADAS Geotecnia II 2senφc tgφ senφ σ1σ3 σ3 σ1 2 cosφ c senφ σ1σ3 σ3 σ1 2 c cosφ σ1senφ σ3 senφ σ3 σ1 σ1 σ1senφ σ3 senφ σ3 2 c cosφ σ1 1 senφ σ3 1 senφ 2 c cosφ σ1 σ3 1senφ 1senφ 2 c cosφ 1senφ tg x senx cosx cos𝑥𝑥 1sen𝑥𝑥 1sen𝑥𝑥 1sen𝑥𝑥 𝜎𝜎1 𝜎𝜎3 1senφ 1senφ 2c 1senφ 1senφ C 𝜎𝜎1𝜎𝜎3 2 𝜎𝜎𝑖𝑖 𝑐𝑐 𝑡𝑡𝑡𝑡φ R 𝝈𝝈𝟏𝟏𝝈𝝈𝟑𝟑 2 CORRELAÇÃO DO ÂNGULO DE ATRITO INTERNO Φ COM 𝜎𝜎3 E 𝜎𝜎1 PARA ARGILAS PRÉADENSADAS Geotecnia II 𝜎𝜎1 𝜎𝜎3 1senφ 1senφ 2c 1senφ 1senφ EXERCÍCIO 23 Geotecnia II Os resultados de dois ensaios triaxiais adensados drenados na argila préadensada são mostrados a seguir Calcule o ângulo de atrito φ e a coesão c EXERCÍCIO 23 Geotecnia II Os resultados de dois ensaios triaxiais adensados drenados na argila préadensada são mostrados a seguir Calcule o ângulo de atrito φ e a coesão c φ 2749 𝑐𝑐 1212 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑡𝑡