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TC 035 Mecânica dos Solos Aula 4 Resistência ao Cisalhamento

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1
Mecânica dos Solos – TC 035
Vítor Pereira Faro
vpfaro@ufpr.br
Agosto 2017
Curso de Engenharia Civil – 6º Semestre
Resistência ao cisalhamento das areias e argilas
Solicitações drenadas - Areias
2
Solicitações drenadas - Areias
Solicitações drenadas - Areias
3
Solicitações drenadas - Areias
Solicitações drenadas - Areias
4
Solicitações drenadas - Areias
5
1. Distribuição granulométrica
Fatores que influenciam a magnitude do ângulo de atrito (livro do 
Prof Carlos de Souza Pinto):
 
6
2. Formato dos Grãos – cúbicos ou arredondados?
3. Compacidade
4. Tamanho dos grãos
5. Resistência dos grãos 
6. Composição Mineralógica 
7. Presença de água 
8. Estrutura
9. Envelhecimento
7
ARGILAS – Razão de Pré-Adensamento
Solicitações drenadas - Argila
8
Solicitações não-drenadas
Quando um carregamento é aplicado em uma massa de solo saturada, ocorrem
variações de tensões totais nas vizinhanças do local de aplicação da carga. Estas
variações de tensões totais geram excessos de poro-pressão. Para solos de alta
permeabilidade, como no caso das areias, a drenagem ocorre rapidamente,
dissipando o excesso de poro-pressão tão logo o carregamento é aplicado. Para
solos de baixa permeabilidade, como no caso de argilas, é comum que quase
nenhuma dissipação ocorra durante a aplicação da carga. Esta situação caracteriza
uma solicitação não drenada. Em carregamentos não drenados, tudo se passa
como se a aplicação da carga fosse instantânea, não havendo variação de volume
devido à drenagem de um elemento genérico da massa do solo.
Solos adensados não drenados (Ensaio CU - cisalhamento em
condições não drenadas)
A análise de um problema de estabilidade pode ser feito tanto em termos de
tensões totais, como em tensões efetivas. As solicitações não drenadas são
típicas de solos argilosos. Portanto, o estudo do comportamento dos solos
argilosos é realizado utilizando amostras normalmente adensadas (NA) e pré-
adensadas (PA).
Argilas normalmente adensadas (NA) (OCR = 1,0)
9
Argilas normalmente pré- adensadas (PA) (OCR > 1,0)
10
Comparação entre CU e CD
(a) – Solo Normalmente Adensado
(b) – Solo Pré-Adensado 
11
Solos não drenados (ensaio UU)
Os ensaios de compressão triaxial do tipo CD e CU mostram como varia a
resistência dos solos argilosos, em função da tensão efetiva. Eles fornecem as
chamadas envoltórias de resistência, que na realidade, são equações que indicam
como a tensão cisalhante de ruptura (ou a resistência) varia com a tensão efetiva
(ensaio CD) ou como a resistência não drenada varia com a tensão efetiva de
adensamento (ensaio CU). Estas equações de resistência são empregadas nas
análises de estabilidade por equilíbrio limite, em projetos de engenharia, onde a
tensão efetiva no solo varia de ponto para ponto.
Existem situações, entretanto, em que se deseja conhecer a resistência do solo (a
tensão cisalhante de ruptura) no estado em que o solo se encontra. É o caso, por
exemplo, da análise da estabilidade de um aterro construído sobre uma argila
mole. Como se mostra na figura, o problema é verificar se a resistência do solo ao
longo de uma superfície hipotética de ruptura é suficiente para resistir à
tendência de escorregamento provocada pelo peso do aterro. Uma eventual
ruptura ocorreria antes de ocorrer qualquer drenagem. Portanto, a resistência que
interessa é aquela que existe em cada ponto do aterro, da maneira como ele se
encontra. É a resistência não drenada do solo.
Solos não drenados (ensaio UU)
É um método simplificado para se verificar o comportamento de solos de baixa
permeabilidade e saturado (argilas), quando submetidos a uma solicitação quase
instantânea, através de tensões totais denominado método φ = 0 (SKEMPTON,
1948). O ensaio UU (não drenado não adensado) é realizado sem permitir a
drenagem em qualquer estágio do carregamento (fase de adensamento e
cisalhamento). Portanto, determina-se a resistência ao cisalhamento não-drenado
(Su ou Cu), mantendo-se inalteradas as condições de campo do solo no ínicio do
ensaio (índice de vazios e teor de umidade).
12
Solos não drenados (ensaio UU)
Nos ensaios rápidos (UU), não sendo permitida a drenagem, o índice de vazios da
amostra será sempre o mesmo e , consequentemente, não se exercerão pressões
efetivas; como as pressões efetivas é que mobilizam resistência ao cisalhamento,
concluímos que esta será sempre a mesma, independentemente do par de
valores (3 , 1).
Resistência ao Cisalhamento de Solos Coesivos
13
Resistência ao Cisalhamento de Solos Coesivos
Laboratório vs Campo vs Correlações
Laboratório
Campo
Correlações
Aplicações dos ensaios de cisalhamento na prática
O objetivo dos ensaios é estudar o comportamento do solo em condições
similares aquelas encontradas no campo, sendo a escolha do tipo de
solicitação, drenada ou não drenada, função do tipo do solo, das condições de
drenagem, da determinação da condição critica.
14
Aplicações dos ensaios de cisalhamento na prática
Aplicações dos ensaios de cisalhamento na prática
15
Aplicações dos ensaios de cisalhamento na prática
Análise em termos de tensões totais e efetivas
Os parâmetros necessários à analise de estabilidade em solos, quando
obtidos em ensaios de laboratório, devem representar as condições que
ocorrem no campo. Dependendo do tipo de solo, condições de drenagem e
avaliação crítica da obra (análises a longo ou curto prazo), utilizam-se
solicitações drenadas ou não drenadas na determinação dos parâmetros de
resistência "c" e "φ".
Estes parâmetros podem ser expressos tanto em termos de tensões totais
como em termos de tensões efetivas. Normalmente, a análise de estabilidade
é feita utilizando-se os parâmetros efetivos “c” e “φ”, ambos propriedades
intrínsecas do solo, e determinando-se as poro-pressões existentes no
campo.
Não sendo possível a determinação das poro-pressões que atuam no maciço,
como taludes naturais sem instrumentação (piezômetros), pode-se fazer a
análise em termos de tensões totais. Realizam-se ensaios CU ou UU, com
medição de poro-pressão, determinando-se os parâmetros de resistência em
termos de tensões totais. Admite-se, neste caso, a hipótese que as poro-
pressões que se desenvolvem no ensaio de laboratório são similares as poro-
pressões no campo.
16
Obtenção da Ruptura 
• Carregamento vertical• Descarregamento lateral
• Elevação de pressão neutra / Saturação• Intemperismo
Carregamento vertical
• Aterro• Edificações• Lixo• Contenções acima• etc
17
Descarregamento lateral
• Escavação
• Erosão
Elevação da poropressão
• Elevação do nível de água• Pressão neutra gerada pelo cisalhamento
18
Intemperismo
• Redução dos parâmetro de resistência devido a 
decomposição do material (solo residual)
Saturação
• Redução dos parâmetros de resistência devido 
a saturação do terreno (tensão total)• Redução do valor da sucção devido a saturação 
do solo (tensão “efetiva”)

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