GEOTECNIA II AULA 2

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Resistência ao 
Cisalhamento dos Solos
Prof. Marcelo Wermelinger Aguiar Lemes
Rio de Janeiro
2016.2
Anhanguera / Kroton Educacional
Centro Universitário Plínio Leite
Engenharia Civil – Geologia e
Paleontologia
Resistência dos Solos
Granulometria
Geologia e Paleontologia – Prof. Marcelo Wermelinger Aguiar Lemes
Geologia e Paleontologia – Prof. Marcelo Wermelinger Aguiar Lemes
Resistência dos Solos
Granulometria
Geologia e Paleontologia – Prof. Marcelo Wermelinger Aguiar Lemes
Resistência dos Solos
Granulometria
Lei de Stokes
Geologia e Paleontologia – Prof. Marcelo Wermelinger Aguiar Lemes
Resistência ao Cisalhamento do Solo
Introdução
Resistência ao Cisalhamento do Solo
Introdução
Geologia e Paleontologia – Prof. Marcelo Wermelinger Aguiar Lemes
• Diversos materiais sólidos empregados na construção civil
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 solo
são devidas a deslocamentos relativos entre as partículas
constituintes do maciço também denominado compactação.
Geologia e Paleontologia – Prof. Marcelo Wermelinger Aguiar Lemes
• Para análise dos processos construtivos mais importantes
de engenharia civil é necessário o conhecimento das
características de resistência ao cisalhamento dos solos.
Exemplos típicos são de estabilidade de aterros e de cortes,
empuxos sobre muros de arrimo, capacidade de carga de
sapatas e de estacas.
Resistência ao Cisalhamento do Solo
Introdução
Geologia e Paleontologia – Prof. Marcelo Wermelinger Aguiar Lemes
Resistência ao Cisalhamento do Solo
Introdução
Geologia e Paleontologia – Prof. Marcelo Wermelinger Aguiar Lemes
• a) Forma brusca : material se desintegra quando atingida
certa tensão ou deformação
• b) Forma Plástica : vai se deformando indefinidamente sob
uma tensão constante.
Resistência ao Cisalhamento do Solo
Rupturas
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• 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
Resistência ao Cisalhamento do Solo
Deformação
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Resistência ao Cisalhamento do Solo
Deformação
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Resistência ao Cisalhamento do Solo
Ensaios
- Cisalhamento Direto
- Compressão Triaxial
- Compressão Simples
• 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. Três métodos são utilizados:
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Resistência ao Cisalhamento do Solo
Ensaios – Cisalhamento Direto
• 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 romper por
cisalhamento no plano de seção S.
• 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.
• Na base e no topo do corpo de prova são colocadas pedras
porosas para permitirem livre drenagem de água durante o
ensaio.
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• 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, em corpos moldados sob condições idênticas,
mas com tensões 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.
• Resistência ao Cisalhamento do Solo
Ensaios – Cisalhamento Direto
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• Resistência ao Cisalhamento do Solo
Ensaios – Cisalhamento Direto
N
S
T
Ângulo de Atrito Interno - tg
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• Resistência ao Cisalhamento do Solo
Ensaios – 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 (s3)
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.
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• Resistência ao Cisalhamento do Solo
Ensaios – Compressão Triaxial
d1 = s1 + s3
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• Resistência ao Cisalhamento do Solo
Ensaios – Compressão Triaxial
• 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.
• 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.
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• 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:
• Resistência ao Cisalhamento do Solo
Ensaios – Compressão Triaxial
Ƌ = c + s tg Φ
• c = coesão
• Φ = inclinação da reta -
ângulo de atrito interno das
partícula
• s = tensão normal
• ƌ = tensão de cisalhamento
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• Resistência ao Cisalhamento do Solo
Ensaios – Compressão Simples
• O ensaio de compressão simples é o método mais simples e
rápido para determinar a resistência ao cisalhamento de
solos coesivos* e somente deste tipo de solo.
• O ensaio fornece o valor da coesão (resistência não
drenada) de campo do solo, denominada cu, para isso deve
ser feito com amostra indeformada e conservando sua
umidade natural. Pode ainda ser usado para amostras de
solos compactados.
* Se não for coesivo nem adianta tentar
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• Resistência ao Cisalhamento do Solo
Ensaios – Compressão Simples
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• Resistência ao Cisalhamento do Solo
Ensaios – Compressão Simples
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• Ensaio lento ou com drenagem
-s3 e s1 são aplicadas lentamente com a válvula
aberta.
• Ensaio rápido ou sem drenagem
-s3 e s1 são aplicadas rapidamente com a válvula
fechada.
• Ensaio rápido com pré-adensamento
-s3 é aplicada lentamente e s1 é aplicada rapidamente
com a válvula fechada.
• Resistência ao Cisalhamento do Solo
Classificaçãodos Ensaios
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• Resistência ao Cisalhamento do Solo
Aplicação dos Ensaios
• Ensaio lento ou com drenagem
-Terreno argiloso abaixo das fundações de edifícios com
camadas de areia intercaladas.
-Problemas de empuxo de solos e estabilidade de taludes em
solos argilosos, para obras definitivas.
-Ensaios de solos arenosos.
• Ensaio rápido ou sem drenagem
-Terreno argiloso abaixo das fundações de edifícios.
-Problemas de empuxo de terras e estabilidade de taludes em
solos argilosos, para obras temporárias.
-Barragens de terra
• Ensaio rápido com pré-adensamento
-Em barragens de terra quando houver possibilidade de um
rápido rebaixamento do nível d’água do reservatório.
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• Anexo I
marcelo.wlemes@anhanguera.com