Ensaios de Resistência ao Cisalhamento e Métodos Laboratoriais em Geotecnia

EAM40 Geotecnia II Prof Adinele Gomes Guimarães adineleunifeiedubr 1 Ensaios de Resistência RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO 3 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 ocorre no momento da ruptura Envolve duas componentes atrito e coesão O atrito é função da interação entre duas superfícies na região de contato A coesão está relacionada a atração química entre as partículas natureza molecular e coloidal e a cimentação de partículas cimento natural óxidos hidróxidos e argilas Valores Típicos de Coesão e Ângulo de Atrito Obs Ordem de grandeza t c s tan f Solo c kPa f o Arenosos Fofa 0 2530 Densa 0 3540 Argilosos Normalmente Adensada 0 2025 PréAdensada 2080 2025 Residuais Jovens 1060 3035 Maduros 1060 2834 Moles orgânicos 0 1525 Critério de Mohr Coulomb 4 Critério que procura refletir as condições em que ocorrem a ruptura dos solos estabelecendo máximas tensões de cisalhamento ENSAIOS DE LABORATÓRIO COMPRESSÃO SIMPLES CISALHAMENTO DIRETO COMPRESSÃO TRIAXIAL 5 COMPRESSÃO SIMPLES Prensa de compressão Amostras indeformadas ou deformadas Corpos de prova cilíndricos com altura 2 a 25 vezes maior do que o diâmetro 6 8 Curva tensão compressão por deformação axial Circulo de Mohr aplicado ao ensaio de compressão simples 𝜏max 𝜎1 𝜎3 2 𝜎1 2 𝑞𝑢 2 𝜀 Δℎ 𝐻0 𝜎1 𝑃 𝐴𝐶 𝐴𝐶 𝐴0 1 𝜀 𝑆𝑢 ou 𝑐 𝑞𝑢 2 𝑐 CISALHAMENTO DIRETO Prensa de cisalhamento direto Amostras indeformadas ou deformadas Caixa de cisalhamento metálica duas partes inferior fixa e superior móvel na direção horizontal Corpos de prova prismáticos 5 x 5 x 25 ou 10 x 10 x 25 cm 9 14 Curvas tensão cisalhante por deformação horizontal Curvas variação de volume por deformação horizontal Envoltória de Resistência 𝜎 𝑃𝑣 𝐴 𝜀ℎ Δ𝑙 𝑙0 𝜏 𝑃ℎ 𝐴 Δ𝑉 𝜀𝑎 Δℎ ℎ0 c f COMPRESSÃO TRIAXIAL Prensa triaxial Amostras indeformadas ou deformadas Corpos de prova cilíndricos 15 17 ETAPAS 1ª etapa Adensamento válvulas abertas 2ª etapa Cisalhamento aumento da tensão desviadora Símbolo 1ª Etapa 2ª Etapa UU Não adensada Não drenada CU Adensada Não drenada CD Adensado Drenada 1ª Etapa 19 f t s3 s s s1 c d 2 3 1 s s 2 3 1 s s t CRITÉRIO DE MOHR COULOMB EM TERMOS DE s1 e s3 𝜏 𝑐 𝜎 tan 𝜏 cos 𝜎1 𝜎3 2 𝜎 𝜎1 𝜎3 2 sin 𝜎1 𝜎3 2 Relações Círculo de Mohr Critério de Mohr Coulomb 𝜎1 𝜎3 2 𝑐 cos 𝜎1 𝜎3 2 sin 2ª Etapa CD 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 5 10 15 20 25 Def Axial Tensão Desviadora kPa 50 kPa 100 kPa 200 kPa 400 kPa 5 0 5 10 15 20 0 5 10 15 20 25 Def Volumétrica 50 kPa 100 kPa 200 kPa 400 kPa ev 0 diminuição de volume ev 0 aumento de volume Tensões Efetivas iguais as Tensões Totais PoroPressões são nulas 20 V V V i f i v e y 05088x 25861 R² 09945 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 q kPa p kPa 𝜎1 𝜎3 2 𝑐 cos 𝜎1 𝜎3 2 sin c cos f 25861 sin f 05088 c 30 kPa f 31 0 21 c 25861cos 31 0 c 30 kPa f asin 05088 f 31 0 s3 s1 s3 s1 s1 s3 q s1 s32 p s1 s32 50 180 230 280 90 140 100 305 405 505 1525 2525 200 590 790 990 295 495 400 900 1300 1700 450 850 𝑦 𝑞 𝜎1 𝜎3 2 𝑥 𝑝 𝜎1 𝜎3 2 CU 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 5 10 15 20 25 Def Axial Tensão Desviadora kPa 50 kPa 100 kPa 200 kPa 400 kPa 20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 0 5 10 15 20 25 PoroPressão kPa 50 kPa 100 kPa 200 kPa 400 kPa u 0 aumento u 0 diminuição Tensões Efetivas diferentes das Tensões Totais PoroPressões NÃO nulas 22 Tensões Totais 23 𝜎1 𝜎3 2 𝑐 cos 𝜎1 𝜎3 2 sin s3 s1 s3 s1 s1 s3 q s1 s32 p s1 s32 50 180 230 280 90 140 100 305 405 505 1525 2525 200 590 790 990 295 495 400 900 1300 1700 450 850 y 05088x 25861 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 q kPa p kPa c 30 kPa f 31 0 Tensões Efetivas 24 𝜎1 𝜎3 2 𝑐 cos 𝜎1 𝜎3 2 sin s3 s1 s3 u s1 s1 s3 q s1 s32 p s1 s32 p s1 s32 50 180 5 230 280 90 140 145 100 305 10 405 505 1525 2525 2425 200 590 30 790 990 295 495 465 400 900 140 1300 1700 450 850 710 y 06333x R² 09999 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 100 200 300 400 500 600 700 800 q kPa p kPa c 0 kPa sin f 06333 f asin 06333 f 39 0 𝑞 𝜎1 𝜎3 2 𝜎1 𝑢 𝜎3 𝑢 2 𝜎1 𝜎3 2 𝑞 𝑝 𝜎1 𝜎3 2 𝜎1 𝑢 𝜎3 𝑢 2 𝜎1 𝜎3 2𝑢 2 𝜎1 𝜎3 2 𝑢 p u I ETAPA ADENSAMENTO II ETAPA CISALHAMENTO ENSAIO CD CU UU Drenagem Aberta Adensamento ev 0 C Drenagem Fechada SEM adensamento ev 0 U Drenagem Aberta Adensamento Ensaio Lento Tensões Efetivas ev 0 u 0 D Drenagem Fechada SEM Adensamento Ensaio menos lento Tensões Totais e Tensões Efetivas ev 0 u 0 U Drenagem Fechada SEM Adensamento Ensaio rápido Tensões Totais ev 0 u 0 U Pressão de confinamento SEM ganho de Tensão Efetiva Resistência INDEPENDE da tensão de confinamento f t s c c f s ou t c f 0 s f t c f t s c c f s ou t c t c t f c t c t c t s c t f c t 25 Pressão de confinamento Ganho de Tensão Efetiva