Resistência ao Cisalhamento do Solo

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ENGENHARIA CIVIL
Resistência ao cisalhamento
Unidade 4 | Quando e como o solo rompe?
40 h • 2 aulas semanais de 60 min
Unidade 4 de 8
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Apresente a ideia central: ruptura geotécnica ocorre quando a solicitação mobilizada alcança a resistência disponível ao longo de uma superfície.
Condução sugerida: apresente o conceito, faça uma pergunta de verificação e registre no quadro a etapa crítica do raciocínio.
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MECÂNICA DOS SOLOS II • UNIDADE 4
Mohr-Coulomb representa a resistência disponível
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τf = c' + σ'·tan φ'
Em análise efetiva, coesão e atrito devem ser compatíveis com o ensaio e a condição de drenagem.
Explique intercepto e inclinação. Mostre que aumentar σ' aumenta a parcela de atrito, mas não altera φ'.
Condução sugerida: apresente o conceito, faça uma pergunta de verificação e registre no quadro a etapa crítica do raciocínio.
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MECÂNICA DOS SOLOS II • UNIDADE 4
Atrito e coesão têm origens diferentes
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O modelo é simples; o comportamento real não.
contato e imbricamento
dilatância
ligações e estrutura
cimentação aparente
Evite tratar c como uma cola permanente. Em solos não saturados ou estruturados, coesão aparente pode desaparecer com saturação ou amolgamento.
Condução sugerida: apresente o conceito, faça uma pergunta de verificação e registre no quadro a etapa crítica do raciocínio.
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MECÂNICA DOS SOLOS II • UNIDADE 4
O círculo de Mohr organiza estado de tensão e ruptura
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σ
τ
envoltória τ = c′ + σ′ tanφ′
σ₃
σ₁
Construa o círculo a partir de σ1 e σ3. Marque centro, raio e ponto de tangência com a envoltória. Relacione com orientação do plano de ruptura.
Condução sugerida: apresente o conceito, faça uma pergunta de verificação e registre no quadro a etapa crítica do raciocínio.
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MECÂNICA DOS SOLOS II • UNIDADE 4
Drenado e não drenado são condições de carregamento
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Drenado
Não drenado
—
u dissipa
—
usar c' e φ'
—
longo prazo
—
excesso de u
—
usar Su ou análise total
—
curto prazo em argilas
Destaque que o tipo de solo sozinho não define a análise; importam permeabilidade, velocidade de carregamento e caminho de drenagem.
Condução sugerida: apresente o conceito, faça uma pergunta de verificação e registre no quadro a etapa crítica do raciocínio.
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MECÂNICA DOS SOLOS II • UNIDADE 4
O ensaio deve reproduzir a pergunta de projeto
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1
Condição de campo
curto ou longo prazo
2
Drenagem
CD, CU ou UU
3
Trajetória
tensões relevantes
4
Parâmetros
total ou efetivo
Use exemplos: aterro rápido sobre argila mole; talude permanente; escavação; muro com drenagem.
Condução sugerida: apresente o conceito, faça uma pergunta de verificação e registre no quadro a etapa crítica do raciocínio.
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MECÂNICA DOS SOLOS II • UNIDADE 4
Cada ensaio oferece uma visão parcial
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Cisalhamento direto
Triaxial
—
simples e rápido
—
plano imposto
—
bom para interfaces
—
controle de drenagem
—
mede poropressão
—
trajetórias definidas
Inclua compressão simples e vane test oralmente. Peça que os alunos escolham o ensaio para uma argila mole muito sensível.
Condução sugerida: apresente o conceito, faça uma pergunta de verificação e registre no quadro a etapa crítica do raciocínio.
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MECÂNICA DOS SOLOS II • UNIDADE 4
Fator de segurança compara resistência e solicitação
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FS = resistência disponível / resistência mobilizada
FS não corrige modelo ruim; ele expressa margem dentro das hipóteses adotadas.
Discuta por que FS maior não elimina incerteza de parâmetros, água ou geometria.
Condução sugerida: apresente o conceito, faça uma pergunta de verificação e registre no quadro a etapa crítica do raciocínio.
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MECÂNICA DOS SOLOS II • UNIDADE 4
Obtenha a resistência no plano
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PROBLEMA
Solo drenado com c'=10 kPa e φ'=28°. No plano, σ'=120 kPa.
ENTREGÁVEIS
1.
Calcule τf
2.
Se τmobilizada=50 kPa, calcule FS
3.
Interprete o resultado
τf≈73,8 kPa; FS≈1,48. A interpretação depende do tipo de obra e critérios normativos/projeto.
Condução sugerida: apresente o conceito, faça uma pergunta de verificação e registre no quadro a etapa crítica do raciocínio.
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MECÂNICA DOS SOLOS II • UNIDADE 4
Escolha a análise correta
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PROBLEMA
Aterro será executado rapidamente sobre argila saturada de baixa permeabilidade e permanecerá em serviço por décadas.
ENTREGÁVEIS
1.
Qual condição durante a obra?
2.
Qual condição no longo prazo?
3.
Quais ensaios/parâmetros?
Curto prazo: não drenado, Su/UU ou CU apropriado. Longo prazo: efetivo/drenado, c' e φ'. Verificar ambos.
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MECÂNICA DOS SOLOS II • UNIDADE 4
Parâmetros só valem com contexto
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✓
tipo de ensaio
✓
drenagem
✓
nível de tensões
✓
amostragem
✓
trajetória
Peça que a turma critique uma tabela que apresenta apenas c e φ sem qualquer metadado. Mostre por que ela é insuficiente.
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SÍNTESE DA UNIDADE
A resistência escolhida deve representar o mecanismo real
Campo → condição de drenagem → ensaio → parâmetro → verificação
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Feche conectando a Mohr-Coulomb aos coeficientes de empuxo e à estabilidade de taludes.
Condução sugerida: apresente o conceito, faça uma pergunta de verificação e registre no quadro a etapa crítica do raciocínio.
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