relatorio cisalhamento-Ana Luiza, 20201650014; Sabrina, 20201650021

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E 
TECNOLOGIA DO SUL DE MINAS GERAIS CAMPUS 
POUSO ALEGRE 
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
 
 
 
 
 RELATÓRIO 3 
ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRETO 
 
 
 
 
 
 
Disciplina: Mecânica dos Solos Il 
Professor(a): Josimara 
Alunos: Ana Luiza Barros Gomes, 20201650014 
Sabrina Amaro, 20201650021 
 
 
 
 
 
 
POUSO ALEGRE– MG 
 2022 
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SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ...................................................................................... 1 
2. OBJETIVO ............................................................................................ 1 
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................. 2 
4. MATERIAIS DE APOIO ........................................................................ 3 
5. CORPO DE PROVA ............................................................................. 5 
6. CONDICIONAMENTO.......................................................................... 5 
7. METODOLOGIA ................................................................................... 6 
8. RESULTADOS E ANÁLISES ............................................................. 13 
9. CONCLUSÃO ..................................................................................... 15 
10. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................. 16 
 
1 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
 
 Na mecânica dos solos, a tensão de cisalhamento, é muito 
importante, uma vez que, ela é capaz de romper encostas, vales e 
taludes. Por isso, o engenheiro civil precisa conhecer a resistência máxima 
ao cisalhamento do solo com o qual ele trabalha, evitando assim que 
problemas ocorram e prejudiquem o andamento de uma obra. O ensaio 
de cisalhamento direto (Direct Shear Test) consiste na determinação da 
resistência ao corte (cisalhamento) de uma amostra de solo drenado. O 
equipamento para a realização do ensaio de cisalhamento direto tem como 
propósito determinar os parâmetros de coesão do solo e ângulo de atrito 
interno. Os parâmetros obtidos pelo equipamento permitem determinar a 
resistência ao cisalhamento do solo que é de fundamental importância para 
projetos de engenharia que visão o desenvolvimento de projetos de 
contenções, fundações, e taludes. 
 
2. OBJETIVO 
 
 
 O objetivo deste ensaio é determinar a resistência de cisalhamento do 
solo. Consiste em submeter a amostra de solo a uma tensão normal fixa e 
logo após aplicar uma tensão cisalhante crescente, através de uma 
superfície pré-determinada, até que a ruptura por cisalhamento do solo 
aconteça. Conhecendo as coordenadas dos pontos da envoltória de 
resistência de Mohr-Coulomb, e, consequentemente, as tensões máximas 
de cisalhamento que o solo suporta para cada tensão normal, em 
determinada angulação, por meio do Ensaio de Cisalhamento Direto. 
 
 
 
 
 
 
2 
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
 3.1. Ensaio de Cisalhamento Direto 
 
 Para a execução do ensaio é colocada uma amostra de solo em uma 
caixa de cisalhamento bipartida horizontalmente, conforme figura. Aplica-
se, inicialmente, uma força vertical N. Uma força horizontal T é aplicada na 
metade inferior da caixa, provocando seu deslocamento. Uma célula de 
carga instalada na metade superior da caixa vai agir no sentido de impedir 
o movimento, medindo a força suportada pelo solo. 
 
 
Figura 1 - Esquema da caixa de cisalhamento direto 
Fonte: (PINTO, 2000) 
 
 Para cada esforço normal (N), se determina o esforço tangencial 
necessário para romper a amostra ao longo do plano horizontal (Tmáx). 
No geral, temos: 
 
 O ensaio de cisalhamento direto é realizado para diversos valores 
de tensão normal, para assim se obter a envoltória de resistência do 
solo (Figura 2). 
 
Figura 2 – Envoltória de resistência do solo. 
Fonte: (Nunes, 2017) 
3 
4. MATERIAIS DE APOIO 
 
 
Figura 3 - Prensa de cisalhamento direto do solo automática 
Fonte: Autoria própria 
 
 
 
 
Figura 4 - Corpo de prova no molde metálico 
Fonte: Autoria própria 
 
4 
 
 
Figura 5 - Caixa de cisalhamento: por placa ranhurada, papel filtro e pedra porosa 
Fonte: Biopdi composta - Equipamentos para Ensaio de Materiais 
 
 
 
 
 
Figura 6 - Caixa de cisalhamento devidamente montada 
 Fonte: Autoria própria 
 
 
 
 
Figura 7 - Becker utilizado para adicionar água 
 Fonte: Autoria própria 
 
 
 
https://www.youtube.com/channel/UCJFquEvlUdHMBn8d9bUi74A
5 
 
5. CORPO DE PROVA 
 
5.1. AMOSTRAGEM 
 
 Obteve-se o corpo de prova, primeiramente foram determinar as 
medidas do molde, medindo a altura e a lateral do molde. O próximo 
passo, é a moldagem com o amostrador no bloco de amostra natural, 
onde foi feito as talhagem em volta do amostrador para desconfiar o 
solo e ajudar na entrada do solo no molde, deixando uma folga em 
relação ao molde, para que na hora de retirar a amostra do solo, não 
ocorra problemas. Em seguida, retiramos o amostrado, talhando o 
excesso e o excluindo. 
 
5.2. PEDRAS POROSAS 
 
 As pedras porosas são pré-fabricadas para tal ensaio. Uma delas vai 
na base e outra no topo. As mesmas devem ser saturadas antes de 
serem colocadas em contato com a amostra de solo, desta forma, é 
necessário colocar água e depois retirar o excesso com um pano. 
 
 
6. CONDICIONAMENTO 
 
 O ensaio foi realizado na atmosfera-padrão de ensaios definida na 
ABNT NBR ISO 554 - Atmosferas padrão para condicionamento e/ou 
teste; Especificações, à uma temperatura de 20ºc e umidade relativa do 
ar de (65 ± 2) %, até que a mudança de massa entre duas medidas 
sucessivas feitas a intervalos não inferiores a duas horas não exceda 
0,25 % da massa do corpo de prova. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
7. METODOLOGIA 
 
7.1. MONTAGEM 
 
 Primeiramente, foi feita a moldagem do corpo de prova a partir 
da compactação do material, no próprio molde metálico, onde em 
seguida foi pesado, e logo após começou a montagem da caixa de 
cisalhamento. A caixa de cisalhamento é dividida em parte superior e 
inferior. Na parte inferior, foi colocado um fundo móvel com canaletas, 
pedra porosa e papel filtro. Por último foi colocado a placa com ranhuras, 
deixando-as transversais à força aplicada no corpo de prova. Feito isso, 
o corpo de prova foi transferido para a caixa e dispostas as mesmas 
camadas de placa com ranhuras, papel filtro, pedra porosa e placa de 
distribuição de cargas, na parte superior do corpo de prova. Ao finalizar 
a montagem da caixa de cisalhamento, a mesma foi então conectada à 
prensa. 
 A prensa de cisalhamento direto, foi inicialmente travada, não 
contendo aplicação de forças. Dos quatro parafusos que fazem parte 
da caixa de cisalhamento, dois foram retirados e os outros dois utilizados 
para a calibragem foram afrouxados, reduzindo assim o contato e o atrito 
entre a parte superior e inferior da caixa de cisalhamento. 
 Em seguida, colocou a esfera de aço sobre a placa de aplicação 
de cargas, que se localiza acima da caixa de cisalhamento. Colocou 
também o pendural e os pesos necessários, para a aplicação da tensão 
vertical. Depois ajustou-se o extensômetro vertical para dar início à fase 
de adensamento do ensaio drenado, no qual adicionou-se água no 
local de encaixe da caixa cisalhante. 
7 
7.2. DADOS OBTIDOS NOS ENSAIOS 
 
Tabela 1 - Dados do ensaio 1 
 
ENSAIO CDS - 1 
Peso do molde (g) 49,92 
Lado do molde (cm) 6,00 
Altura do molde (cm) 2,00 
Área do cp (cm²) 36,00 
Volume do cp (cm³) 72,00 
Peso molde + solo (g) 165,02 
Peso solo (g) 115,1 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
Tabela 2 - Teor de umidade inicial da amostra 1 
 
TEOR DE UMIDADE INICIAL DO SOLO - 19/10/2022 
CÁPSULA 12 3 
Tara (g) 5,37 5,60 6,01 
Tara + solo 
úmido (g) 
18,18 20,52 20,83 
Tara + solo seco 
(g) 
15,72 17,69 18,06 
Peso da água (g) 2,46 2,83 2,77 
Peso do solo (g) 10,35 12,09 12,05 
Umidade (%) 23,77% 23,41% 22,99% 
Umidade média 23,39% 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
8 
 
Tabela 3 - Teor de umidade final da amostra 1 
 
TEOR DE UMIDADE FINAL DO SOLO - 21/10/2022 
CÁPSULA 1 2 3 
Tara (g) 5,35 5,61 6,01 
Tara + solo 
úmido (g) 
23,93 22,37 22,78 
Tara + solo seco 
(g) 
19,71 18,56 18,97 
Peso da água (g) 4,22 3,81 3,81 
Peso do solo (g) 14,36 12,95 12,96 
Umidade (%) 29,39% 29,42% 29,40% 
Umidade média 20,40% 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
Tabela 4 - Dados do ensaio 2 
 
ENSAIO CDS - 2 
Peso do molde (g) 49,92 
Lado do molde (cm) 6,00 
Altura do molde (cm) 2,00 
Área do cp (cm²) 36,00 
Volume do cp (cm³) 72,00 
Peso molde + solo (g) 163,15 
Peso solo (g) 113,23 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
 
9 
Tabela 5 - Teor de umidade inicial da amostra 2 
TEOR DE UMIDADE FINAL DO SOLO - 19/10/2022 
CÁPSULA 1 2 3 
Tara (g) 9,57 9,53 9,84 
Tara + solo 
úmido (g) 
22,85 24,31 24,76 
Tara + solo seco 
(g) 
20,20 21,39 21,68 
Peso da água 
(g) 
2,65 2,92 3,08 
Peso do solo (g) 10,63 11,86 11,84 
Umidade (%) 24,93% 24,62% 26,01% 
Umidade média 25,19% 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
Tabela 6 - Teor de umidade final da amostra 2 
 
TEOR DE UMIDADE FINAL DO SOLO - 21/10/2022 
CÁPSULA 1 2 3 
Tara (g) 9,06 10,71 10,95 
Tara + solo 
úmido (g) 
27,75 30,31 32,26 
Tara + solo seco 
(g) 
22,79 24,82 26,13 
Peso da água 
(g) 
4,96 5,49 6,13 
Peso do solo (g) 13,73 14,11 15,18 
Umidade (%) 36,12% 38,91% 40,38% 
Umidade média 38,47% 
 
Fonte: Autoria Própria 
10 
Tabela 7 - Dados do ensaio 3 
 
ENSAIO CDS - 3 
Peso do molde (g) 49,92 
Lado do molde (cm) 6,00 
Altura do molde (cm) 2,00 
Área do cp (cm²) 36,00 
Volume do cp (cm³) 72,00 
Peso molde + solo (g) 162,52 
Peso solo (g) 112,60 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
Tabela 8 - Teor de umidade inicial da amostra 3 
 
TEOR DE UMIDADE FINAL DO SOLO - 19/10/2022 
CÁPSULA 1 2 3 
Tara (g) 5,82 6,00 6,00 
Tara + solo úmido 
(g) 
22,07 20,39 22,82 
Tara + solo seco 
(g) 
18,72 17,42 19,35 
Peso da água (g) 3,35 2,97 3,47 
Peso do solo (g) 12,90 11,42 13,35 
Umidade (%) 25,97% 26,00% 25,99% 
Umidade média 25,99% 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
 
 
11 
Tabela 9 - Teor de umidade final da amostra 3 
 
TEOR DE UMIDADE FINAL DO SOLO - 21/10/2022 
CÁPSULA 1 2 3 
Tara (g) 5,34 5,59 6,00 
Tara + solo úmido 
(g) 
21,38 22,07 23,77 
Tara + solo seco 
(g) 
17,32 17,91 19,30 
Peso da água (g) 4,06 4,16 4,47 
Peso do solo (g) 11,98 12,32 13,30 
Umidade (%) 33,89% 33,77% 33,61% 
Umidade média 33,76% 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
Tabela 10 - Dados do ensaio 4 
 
ENSAIO CDS - 4 
Peso do molde (g) 49,92 
Lado do molde (cm) 6,00 
Altura do molde (cm) 2,00 
Área do cp (cm²) 36,00 
Volume do cp (cm³) 72,00 
Peso molde + solo (g) 175,65 
Peso solo (g) 125,73 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
 
 
12 
Tabela 11 - Teor de umidade inicial da amostra 4 
 
TEOR DE UMIDADE FINAL DO SOLO - 26/10/2022 
CÁPSULA 1 2 3 
Tara (g) 5,29 5,60 6,01 
Tara + solo úmido 
(g) 
20,35 22,68 21,42 
Tara + solo seco 
(g) 
16,76 18,58 17,70 
Peso da água (g) 3,59 4,10 3,72 
Peso do solo (g) 11,47 12,98 11,69 
Umidade (%) 31,30% 31,59% 31,82% 
Umidade média 31,57% 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
Tabela 12 - Teor de umidade final da amostra 4 
 
TEOR DE UMIDADE FINAL DO SOLO - 27/10/2022 
CÁPSULA 1 2 3 
Tara (g) 6,26 5,67 5,99 
Tara + solo úmido 
(g) 
16,64 24,39 16,96 
Tara + solo seco 
(g) 
13,68 19,40 13,95 
Peso da água (g) 2,96 4,99 3,01 
Peso do solo (g) 7,42 13,73 7,96 
Umidade (%) 39,89% 36,34% 37,81% 
Umidade média 38,01% 
 
Fonte: Autoria Própria 
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Tabela 13 - Dados do ensaio 
 
 
Fonte: Laboratório técnico de mecânica dos solos - IFSULDEMINAS 
 
8. RESULTADOS E ANÁLISES 
 
 Com o auxílio das tabelas fornecidas pelo aparelho de cisalhamento 
direto dos três ensaios, foi possível traçar o gráfico 1. Utilizando a Tensão 
cisalhante no eixo “Y” e a deformação horizontal no eixo “X”. 
 
Gráfico 1 – Curvas de tensão cisalhante (Ƭ) por deformação horizontal (∆L) 
 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
 Utilizando os dados da tabela 13, foi possível traçar o gráfico 2, da 
tensão cisalhante crítica no eixo “Y” pela tensão normal no eixo “X”: 
 
Gráfico 2 – Tensão cisalhante (Ƭ) pela tensão normal (ϭ) 
 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
 
No gráfico 2, obtido através da tensão cisalhante x tensão normal, a inclinação 
dessa reta vai corresponder ao ângulo de atrito do solo (uma parcela de resistência 
devido ao atrito). Onde o prolongamento dessa curva corta no eixo vertical será o c’ 
(intercepto coesivo). Foi utilizado o progrma excel para a elaboração do gráfico, onde 
o mesmo fornce uma equação. Sendo ela, y = 0,5686 x + 10,327 os valores de Ø 
(ângulo de atrito) igual ao arc tag 0,5686 = 29,62° e c’ (intercepto coesivo) igual a 
10,327. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
15 
9. CONCLUSÃO 
 
 O ensaio de cisalhamento direto é o ensaio mais comum de determinação da 
resistência ao cisalhamento de solos, sendo essencial pois fornece aos projetistas a 
determinação de parâmetros geotécnicos: coesão e ângulo de atrito, que são 
parâmetros de entrada para o cálculo do fator de segurança (FS) de taludes (análise 
de estabilidade); e também permite analisar a estabilidade das fundações. 
 Este ensaio consiste em submeter a amostra a uma tensão normal fixa e, em 
seguida, aplicar uma tensão de cisalhamento crescente a uma superfície 
predeterminada até que ocorra ruptura por cisalhamento no solo. 
 Uma de suas vantagens é a facilidade de execução, sendo assim, o ensaio de 
cisalhamento direto ajudou na compreensão das tensões submetidas ao solo e as 
suas respectivas resistências. 
 
 
 
 
 
 
 
 
16 
10. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
https://classroom.google.com/u/1/c/NTI2MjUwMzM4ODEy/m/NDkxMTA4MDgzNDc1/details