Resistencia ao Cisalhamento
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Resistencia ao Cisalhamento


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3.0 Resistência ao Cisalhamento dos Solos
3.1 INTRODUÇÃO
\u2022 Vários materiais sólidos empregados em construção normalmente resistem 
bem as tensões de compressão, porém têm uma capacidade bastante 
limitada de suportar tensões de tração e de cisalhamento.
\u2022 Geralmente são considerados apenas os casos de solicitação por 
cisalhamento, pois as deformações em um maciço de terra são devidas a 
deslocamentos relativos entre as partículas constituintes do maciço.
\u2022 Para análise e solução dos problemas mais importantes de engenharia de 
solos é necessário o conhecimento das características de resistência ao 
cisalhamento dos solos. Exemplos típicos são os problemas de 
estabilidade de aterros e de cortes, empuxos sobre muros de arrimo, 
capacidade de carga de sapatas e de estacas. 
\u2022 RUPTURA
\u2022 a) Forma brusca : material se desintegra quando 
atingida certa tensão ou deformação
\u2022 b) Forma Plástica : vai se deformando indefinidamente 
sob uma tensão constante.
\u2022 O solo tem comportamento elástico quando a curva de descarregamento coincide 
com a de carregamento.
\u2022 Quando essa curva é uma reta, o comportamento do solo é elástico linear
\u2022
\u2022 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.
\u2022
\u2022 Certos casos assume-se que o solo tem comportamento totalmente plástico, ou seja, 
em qualquer nível de tensão resulta deformações permanentes
3.2- ATRITO ENTRE SÓLIDOS
\u2022 N é constante e T cresce gradativamente até provocar o deslizamento.
\u2022 O sólido iniciará um deslizamento sobre o plano, quando T alcançar o valor tal que seja igual a um certo ângulo ,
denominado ângulo de atrito ( tg \u3a6 chama-se coeficiente de atrito)
\u2022 Deslizamento quando a \u2265 \u3a6(ângulo de atrito)
\u2022 Repetindo-se para outros valores de N, ocorrerá o deslizamento toda vez que a = \u3a6
\u2022
\u2022 \u18c\u18c\u18c\u18c = T/A ssss = N/A \u18c\u18c\u18c\u18c = ssss. tg \u3a6
\u2022
\u2022 onde :
\u2022 s = tensão de cisalhamento
\u2022 A= área de contato
\u2022 A resistência tangencial máxima é diretamente proporcional à pressão sobre o plano de deslizamento
\u2022 - tg \u3a6 cresce com a rugosidade
\u2022 Com o aumento de aumenta a superfície de contato, aumentando a resistência ao deslizamento.
3.3- ESTADO PLANO DE TENSÕES
\u2022 Para solução dos problemas de maciços de terra podemos considerar a análise no plano, 
considerando-se:
\u2022 s2 = ssss3 ,
\u2022 onde :
\u2022 s2 = Tensão principal intermediária
\u2022 ssss3 = Tensão principal mínima
\u2022 Com s1 = s2 , e as orientações dos planos em que atuam pode-se determinar as tensões normal , 
e cisalhamento , em qualquer plano de orientação conhecida.
\u2022 Nos planos onde ocorre as tensões normais máx. ou com s1 e s3 conhecidos traça-se o círculo 
de MOHR.
\u2022 O estado de ruptura corresponde ao de obliqüidade máx. (a= \u3a6), pode-se 
então determinar as tensões e a inclinação do plano de sua atuação.
\u2022 O plano de ruptura representa um ângulo \u3a6cr= 45 +\u3a6/2. Em relação ao 
plano principal maior.
3.4 MEDIDAS DE RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO
\u2022 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.
\u2022 Dois métodos são utilizados:
\u2022 Cisalhamento direto e Compressão triaxial
\u2022 Cisalhamento Direto
\u2022 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.
\u2022 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 conter por cisalhamento no plano de seção S.
\u2022 Na base e no topo do corpo de prova são colocadas pedras porosas para permitirem livre drenagem de água 
durante o ensaio.
\u2022 Mede-se durante o ensaio as transformações horizontais e verticais do corpo de prova.
\u2022 Realiza-se diversos ensaios de cisalhamento direto com a mesma amostra de areia, em corpos moldados sob 
condições idênticas, mas com tensões normais diferentes.
\u2022 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.
Ensaio de compressão triaxial
\u2022 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
\u2022 Preenche-se a câmara com água e aplica-se uma pressão na água 
(s3) que atuara em todo o corpo de prova . 
\u2022 O ensaio é realizado acrescendo à tensão vertical o que induz a 
tensão de cisalhamento no solo, até que ocorra ruptura ou 
deformações excessivas. 
\u2022 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 ( 3).
\u2022 Para cada ensaio traça- se a curva de tensão X deformação, sendo o instante de ruptura o valor máximo de ( s1 - ssss3) ou de s1 / ssss3 ; 
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.
\u2022 Teorema de ruptura de Mohr - Coulomb, estabelece que a ruptura de um material ocorre quando a tensão de cisalhamento, \u18c em um 
certo plano, iguala a resistência ao cisalhamento, S do solo.
\u2022 \u18c\u18c\u18c\u18c= c + ssss tg \u3a6
\u2022
\u2022 onde : 
\u2022 c = coesão
\u2022 \u3a6 = inclinação da reta = ângulo de atrito interno das partícula
\u2022 s=tensão normal
\u2022 \u18c = tensão de cisalhamento
Tipos de envoltória de ruptura
\u2022 Define-se 3 regiões :
\u2022 I - o estado de tensão atuante não provoca ruptura do solo.
\u2022 II - o estado de tensão atuante produz uma situação de eminência de ruptura
\u2022 III - o estado de tensão já provocou a ruptura do solo
\u2022 RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO: 
\u2022 - atrito interno entre as partículas
\u2022 - coesão - interação físico- química entre as partículas
\u2022 COESÃO :
\u2022 - real - forças eletro químicas
\u2022 - aparente - capilaridade ( meniscos)
\u2022 TIPOS DE ENSAIOS TRIAXIAL
\u2022 - Não adensado ( consolidado ) e não drenado ( UU )
\u2022 - Adensado ( consolidado ) e não drenado ( CU )
\u2022 - Consolidado e drenado ( CD )
\u2022 ENSAIO NÃO CONSOLIDADO E NÃO DRENADO ( Ensaio rápido)
\u2022 - Características : - Tensão confinante s3 aplicada sem permitir drenagem e a tensão desvio s1 \u2013 s3 s3 s3 s3 também 
aplicada sem permitir drenagem
\u2022 - Simula carregamentos rápidos no campo, construção rápida de um aterro sobre solo mole.
\u2022 - A não drenagem permite que não haja variação da pressão efetiva durante o ensaio uma vez que todo o 
acréscimo de pressão será transferido para a água. ( \u2206u \u2260 0)
\u2022 - Não há variação de volume da amostra (\u2206V = 0 ).
\u2022 ENSAIO CONSOLIDADO E NÃO DRENADO
\u2022 - Características : - Na fase inicial ( nesta fase se permite a drenagem),quando se aplica a tensão confinante não 
há desenvolvimento de pressão neutra (\u2206u = 0).
\u2022 Por consequência há o adensamento da amostra (\u2206V \u22600).
\u2022 - Na fase de ruptura não se permite a drenagem ocorrendo uma variação de pressão neutra (\u2206u \u22600) e (\u2206V= 0).
\u2022 - Simula a construção de um aterro em duas ou mais etapas, sendo que a última executada rapidamente.
\u2022 ENSAIO CONSOLIDADO E DRENADO ( Lento)
\u2022 Características: - A pressão de confinamento (s3) aplicada depende da tensão que é aplicada no campo.
\u2022 Fase de Consolidação e Fase de Ruptura:
\u2022 \u2206u = 0 
\u2022 \u2206V \u22600 
\u2022 Simula a construção de um aterro demorado.
3.5. RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO DE AREIAS
AREIAS : - solo não coesivo. 
 - alta permeabilidade.