modeloartigo

Prévia do material em texto

Resumo 
 
A presente pesquisa visa analisar a resistência ao corte de um solo proveniente da região de 
Chapecó-SC. As amostras utilizadas na pesquisa foram coletadas em um corte rodoviário localizado 
no Acesso Ernesto Sander. Depois de realizado ensaio de caracterização da amostra de solo em seu 
estado natural foram realizados ensaios de granulometria, limite de liquidez, limite de plasticidade, 
cisalhamento direto. O ensaio de cisalhamento direto relaciona diretamente tensões normal e 
cisalhante, que são aplicadas a um corpo de prova confinado em uma caixa bipartida. ​Ao fazer o 
teste de cisalhamento, podemos ver como os materiais reagem ao esforço de tração, quais os limites 
de tração que suportam e a partir de que momento de rompem, se a tensão aplicada for maior que a 
sua resistência, com certeza isso provocará a ruptura desse material. A resistência do solo forma, 
juntamente com a permeabilidade e a compressibilidade, o suporte básico para resolução dos 
problemas práticos da engenharia geotécnica. 
 
 
1. Introdução 
 
O fato de o solo ser, de uma forma ou 
de outra, o alicerce de toda e qualquer obra de 
Engenharia Civil, torna o estudo do mesmo, 
de vital importância para compreensão de seu 
comportamento, tornando assim qualquer 
empreendimento, desde fundações até 
barragens, mais seguros e estáveis. 
O solo encontrado na natureza se 
difere de região para região, podendo ter 
várias configurações diferentes dentro de uma 
pequena área de um mesmo país. O 
conhecimento prévio das condições do solo, 
ajuda no planejamento e na concepção da 
obra a ser executada. 
De forma geral, o solo pode ser 
dividido em três configurações diferentes, 
argila, silte e areia, onde cada um vai 
apresentar comportamentos diferentes para o 
mesmo esforço requisitado. 
Quando se encontram solos em que 
suas características inviabilizam o 
empreendimento em si, deve-se encontrar 
métodos que tornem este solo utilizável, 
como a adequação do projeto para o tipo de 
 
solo do local da obra ou a utilização de 
aditivos para o solo atingir as características 
solicitadas. 
Os solos localizados na região de 
Chapecó, apresentam propriedades plásticas e 
tem por características, ser constituído de 
materiais finos. Para compreendermos o seu 
comportamento ao ser induzida uma carga em 
sua superfície, foi realizado o ensaio de 
Cisalhamento Direto, para conhecermos sua 
resistência ao corte, e assim sabermos como 
proceder ao realizar uma obra na região 
estudada. 
 
 
2. Referencial Bibliográfico 
 
A propriedade dos solos em suportar cargas e 
conservar sua estabilidade, depende da 
resistência ao cisalhamento do solo, toda 
massa de solo se rompe quando esta 
resistência é excedida, definindo-se assim, a 
resistência ao cisalhamento como tensão 
cisalhante sobre o plano de ruptura, na ruptura 
(Caputo, 1988). 
Vargas (1977) salienta que, qualquer 
problema de ruptura em Mecânica dos Solos 
 
envolve, portanto, uma superfície de ruptura - 
a qual poderá ser definida priori como aquela, 
onde todos seus pontos, a tensão de 
cisalhamento atinge o valor limite da 
resistência ao cisalhamento. 
Assim sendo, se em um ponto de 
qualquer plano dentro de uma massa de solo a 
tensão cisalhante se tornar igual à resistência 
ao cisalhamento do solo, então ocorrerá 
ruptura nesse ponto (Craing, 2013). 
No entanto, se levarmos em consideração o 
fato de que a resistência de um solo só pode 
ser oferecida pelo esqueleto de partículas 
sólidas, a resistência ao cisalhamento será 
definida a partir da tensão normal efetiva. Por 
assim ser, Craing (2013) salienta que a 
ruptura ocorrerá então em qualquer ponto do 
solo onde se desenvolva uma combinação 
crítica de tensão cisalhante e tensão normal 
efetiva. 
 
Craing (2013) ainda complementa que, a 
resistência ao cisalhamento é desenvolvida 
por forças entre as partículas; portanto, se a 
tensão normal efetiva for nula, então a 
resistência ao cisalhamento deve ser nula. 
 
Cada tipo de solo, por si próprio, apresenta 
um comportamento diferente perante o 
esforço de cisalhamento, sendo dividido em 
dois grupos para melhor defini-los, sendo 
nomeados de Solos do Tipo I e os Solos do 
Tipo II. 
Sendo o Solo do Tipo I constituído por areias 
fofas e argilas moles, e que apresentam por 
comportamento deformações plásticas, que só 
serão interrompidas ao atingirem uma tensão 
cisalhante máxima. Ao ultrapassar este limite, 
o solo pode continuar deformando mesmo 
sem um acréscimo correspondente de tensões. 
Já os Solos do Tipo II são constituídas 
de areias densas e argilas duras, que se 
caracterizam por apresentarem um acréscimo 
brusco das tensões cisalhantes com a 
deformação até chegar em um ponto limite, 
onde ocorrerá um decréscimo nas tensões 
cisalhantes. Inicialmente suas partículas se 
ajustam perante as tensões, para depois 
passarem por uma expansão denominada 
dilatância. 
Por conta disso, a obtenção da 
resistência ao cisalhamento do solo consiste 
no procedimento mais importante em projetos 
geotécnicos que envolve estabilidade de solos 
e estruturas (LabGeo/UFSCar, 2018). 
O uso de ensaios laboratoriais se torna 
importante quando a condição de aplicação de 
sobrecarga e pressões neutras desenvolvidas 
durante o processo passam a atuar 
significativamente. Busca-se, portanto, 
ensaios que possam impor condições 
específicas de campo (LabGeo/UFSCar, 
2018). 
 
Normalmente, para se determinar a coesão e o 
ângulo de atrito, sendo estes os parâmetros de 
resistência, são realizados três tipos de 
ensaios: cisalhamento direto, compressão 
triaxial e compressão simples. 
Para finalidade de estudo de um solo da 
região de Chapecó foi utilizado o ensaio de 
cisalhamento direto. 
Segundo Pinto (2006), o cisalhamento 
direto é o mais antigo procedimento para a 
determinação da resistência ao cisalhamento e 
se baseia diretamente no critério de Coulomb 
onde, aplica-se uma tensão normal num plano 
e verifica-se a tensão cisalhante que provoca 
ruptura. 
Este tipo de ensaio é utilizado para 
obtenção de coordenadas de pontos da 
envoltória de resist reto deve ser feito 
lentamente, e com amostras de espessura 
suficiente pequena, para que não possa haver 
estabelecimento de pressões normais, nem por 
efeito das deformações dos poros introduzidas 
pelas deformações de cisalhamento (Vargas, 
1977). 
 
 
 
3. Materiais e Métodos 
 
3.1. Preparação de Amostra 
 
2 
 
O local de estudo onde foram 
coletadas amostras de solo está situado no 
Contorno Oeste (Ac. Ernani Sander) de 
Chapecó (SC). 
As Figuras 1 e 2 mostram, 
respectivamente, a localização do local de 
coleta do material e o corte rodoviário 
escolhido. 
 
Figura 1- Localização do local de coleta. 
 
Fonte: Google Earth (2017). 
 
Figura 2- Corte rodoviário escolhido para a coleta. 
 
Fonte: ​Modelo de Artigo ​(​Arquivo Prof. Marieli 
Biondo Lopes) 
 
As amostras em seu estado deformado foram 
coletadas, de acordo com a Norma NBR 
9.604/86. 
 
A amostra foi preparadada seguinte maneira: 
 
1. Com um molde metálico, foi talhado o 
corpo de prova de um bloco de solo, 
empurrando aos poucos e com muito 
cuidado o molde para baixo até que a 
seção quadrada foi obtida. O corpo de 
prova deve preencher o volume do 
molde, e não deve conter vazios, pois, 
pode alterar a resistência da amostra. 
2. Após o preenchimento total do 
volume do molde, a amostra 
juntamente com o molde metálico 
foram levados para a balança. Após 
realizar a pesagem o material é 
transferido para a caixa do ensaio de 
cisalhamento. 
 
 
3.2. Ensaio de Cisalhamento Direto 
 
Ensaio utilizado para obtenção de 
coordenadas de pontos da envoltória de 
resistência de Mohr-Coulomb para obtenção 
dos parâmetros de resistência coesão (c) e 
ângulo de atrito (Φ). 
 
 
O ensaio foi realizado da seguinte maneira: 
 
 
1. A caixa de cisalhamento foi instalada 
na prensa entre pedras porosas e 
placas dentadas, ficando assim, o 
corpo de prova entre a parte inferior e 
superior da caixa. 
2. Aplicou-se inicialmente uma força 
vertical ​(N)​, por meio de acréscimo de 
anilhas no pendural. 
3. Após, uma força tangencial (T) é 
aplicada ao anel que contém a parte 
superior do corpo de prova, por meio 
do motor elétrico, provocando seu 
deslocamento, medindo-se a força 
suportada pelo solo. 
As forças T e N, serão necessárias para 
encontrar as tensões que vão ocorrer na 
amostra. Sendo divididas pela área da seção 
transversal do corpo de prova. E logo, será 
mostrado em gráfico a representação do 
3 
 
deslocamento no sentido da tensão cisalhante, 
onde irá ser identificado a tensão de ruptura e 
a tensão que o corpo de prova sustenta após 
ser ultrapassado a situação de ruptura. 
 
4. Análise dos Resultados 
 
4.1. Caracterização da Amostra 
 
Foi realizado uma análise objetiva para 
quantificar a proporção dos constituintes 
sólidos do solo em areia, silte e argila. Essa 
diferenciação ​possibilita conhecer ​a 
estabilidade de solos e estruturas, ​o potencial 
e manejo do solo na área. 
A amostra utilizada tinha a seguinte 
caracterização textural: 
 
Ensaios 
Umidade 
Higroscópica 
(w%) 
37,4 
Limite de 
Liquidez (LL%) 58,5 
Limite de 
Plasticidade 
(LP%) 
45,5 
Índice de 
Plasticidade 
(IP%) 
13,0 
Peso 
específico dos 
Grãos (γs 
KN/m³) 
25,8 
Granulometria 
(%) 
70,21 (Argila) 
17,32 (Silte) 
11,17 (Areia) 
 
 
Através das principais faixas 
granulométricas obtidas, é possível observar 
que a amostra natural é constituída 
predominantemente de argila, sendo assim, 
considerando também as outras frações 
encontradas em sua composição 
granulométrica, o solo pode ser classificado 
como uma argila silto-arenosa, em solo fino. 
 
4.2. Ensaio de Cisalhamento Direto 
 
Esse ensaio é seguido de acordo com a norma 
americana ASTM D3080, e é utilizado para 
obtenção de coordenadas de pontos da 
envoltória de resistência de Mohr-Coulomb 
para obtenção dos parâmetros de resistência 
coesão (c) e ângulo de atrito (Φ). 
 
Na Tabela 1, é possível observar os 
resultados proveniente do ensaio de 
Cisalhamento Direto. 
 
 
Tabela 1- Tensão Normal e Tensão Cisalhante. 
 
Nº do CP Tensão 
Normal 
(σ KPa) 
Tensão 
Cisalhante 
 (τ KPa) 
1 100 102 
2 200 160 
3 300 210 
Fonte: Tabela presente no TDE. 
 
 
Figura 1- Envoltória de Resistência - Cisalhamento 
Direto. 
 
 
 
Com os dados da Tabela 1, é traçado o gráfico 
de Envoltória da Resistência. Após traçar o 
gráfico encontramos os parâmetros mecânicos 
do solo, a ​resistência coesão c= 45 KPa e 
ângulo de atrito Φ ​= 28º. 
 
4 
 
Figura 2- Curva Tensão x Deformação – 
Cisalhamento Direto. 
 
 
 
Conforme pode-se ver na Figura 2, o modelo 
apresenta comportamento caracterizado por 
um acréscimo brusco das tensões cisalhantes 
com as deformações. Esse solo se caracteriza 
em Solo do Tipo II. Após um ajuste inicial 
das partículas, estes solos apresentam 
expansões do volume durante o processo de 
cisalhamento. 
 
 
5. Conclusão 
 
A pesquisa buscou estudar uma amostra de 
solo coletada na cidade de Chapecó-SC, como 
forma de conhecer as características do solo. 
Observando os resultados obtidos nos ensaios 
para obtenção dos índices físicos do solo, 
vemos o processo de tensões aplicadas em 
uma amostra e o momento de ruptura, e com 
base em todos os dados calculados é possível 
uma melhor análise para a solução dos 
problemas mais importantes de engenharia de 
solos, é necessário o conhecimento das 
características de resistência ao cisalhamento. 
Exemplos típicos de problemas evolvem 
estabilidade de aterros e de cortes, empuxos 
sobre muros de arrimo, capacidade de carga 
de sapatas e de estacas. 
 
Segundo TERZAGHI & PECK (1948), 
embora o ensaio de cisalhamento direto seja a 
forma mais simples de se obter parâmetros de 
resistência de um solo, há associados a este 
tipo de ensaio alguns erros. Durante o ensaio, 
conforme a amostra é cisalhada, a parte 
superior da caixa de cisalhamento avança 
sobre a parte inferior e assim a área da 
superfície de cisalhamento diminui, desta 
forma os valores medidos próximos aos 
valores limites sofrem alterações. 
 
SOUZA PINTO (2006) oferece mais algumas 
desvantagens do ensaio de cisalhamento 
direto apontando que não podem ser medidos 
com este ensaio parâmetros de 
deformabilidade do solo ou módulo de 
cisalhamento. 
 
Em contrapartida, SOUZA PINTO (2006) 
observa também que, além de ser útil para se 
definir a resistência de forma simples, o 
ensaio de cisalhamento direto permite que se 
obtenha a resistência residual. 
 
Enfim, foi de extrema importância para 
melhor conhecimento e compreensão do 
comportamento do solo. Pois, pesquisas, 
estudos e ensaios sobre o solo são o alicerce 
de qualquer obra da Engenharia Civil. 
 
 
6. Referências 
 
______. ASTM D3080 / D3080M - 11: 
Método de Teste Padrão para Teste de 
Cisalhamento Direto de Solos sob Condições 
Drenadas Consolidadas. Disponivel em: 
<https://www.astm.org/Standards/D3080​>. 
Acesso em: 20 abril 2018 
Noções de resistência ao cisalhamento. ​15 
Junho 2017 Disponivel em: 
<http://www.dcc.ufpr.br/mediawiki/images/e/
e9/No%C3%A7%C3%B5es_de_resist%C3%
AAncia_ao_cisalhamento.pdf>. Acesso em: 
21 Abril 2018 
5 
 
CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos solos 
e suas aplicações. 6. ed. rev. e ampl. Rio de 
Janeiro: 
LTC, 1996-2000. 3 v. 
 
CRAIG, mecânica dos solos. 7. ed. Rio de 
Janeiro: LTC, 2014. 365 p. 
 
PINTO, Carlos de Sousa. Curso básico de 
mecânica dos solos em 16 aulas: com 
exercícios 
resolvidos. 3. ed. São Paulo: Oficina de 
Textos, 2006. 367 p. 
 
CRUZ, Maria de Lurdes Santos da. ​Novas 
tecnologias da aplicação de 
solo-cimento. ​2004. 212 f. Dissertação 
(Mestrado em Engenharia Civil) - Curso de 
Engenharia Civil, Engenharia Civil, 
Universidade do Minho, Braga, 2004. 
DEPARTAMENTO NACIONAL DE 
ESTRADAS DE RODAGEM- MÉTODO DE 
ENSAIO DNER-ME 049/94: ​Solos – 
Determinação do Índice de Suporte Califórnia 
utilizando amostras não trabalhadas. Rio de 
Janeiro, 1994. Disponível em: 
<http://www.dnit.gov.br/download/convenios
-chamamento-publico/revisao-norma-dnit-049
-2014-me-v.31out.pdf>. Acesso em: 12 out. 
2016.DEPARTAMENTO NACIONAL DE 
INFRA-ESTRUTURA DE TRANSPORTE. 
Sistema de custos rodoviários-SICRO​. Rio 
de Janeiro, 2017. Disponível em: 
http://www.dnit.gov.br/custos-e-pagamentos/s
icro/sul/sul​. Acesso em: 24 jun. 2017. 
DEPARTAMENTO NACIONAL DE 
INFRA-ESTRUTURAS DE TRANSPORTE. 
Manual de pavimentação. ​Rio de Janeiro, 
2006. Disponível em: 
<http://www1.dnit.gov.br/arquivos_internet/i
pr/ipr_new/manuais/Manual_de_Pavimentaca
o_Versao_Final.pdf>. Acesso em: 12 out. 
2016. 
______. DNER-ME 051/94: ​Solos – Análise 
granulométrica. Rio de Janeiro, 1994. 
Disponível em: 
<http://ipr.dnit.gov.br/normas-e-manuais/nor
mas/meetodo-de-ensaio-me/dner-me051-94.p
df>. Acesso em: 12 out. 2016. 
______. DNER-ME 082/94: ​Solos – 
Determinação do limite de plasticidade. Rio 
de Janeiro, 1994. Disponível em: 
<http://ipr.dnit.gov.br/normas-e-manuais/nor
mas/meetodo-de-ensaio-me/dner-me082-94.p
df/view>. Acesso em: 12 out. 2016. 
 
______. DNER-ME 122/94: ​Solos – 
Determinação do limite de liquidez: Método 
de referência. Rio de Janeiro, 1994. 
Disponível em: 
<http://ipr.dnit.gov.br/normas-e-manuais/nor
mas/meetodo-de-ensaio-me/dner-me122-94.p
df/view>. Acesso em: 12 out. 2016 
______. DNER-ME 162/94: ​Solos – 
Determinação do limite de liquidez: Método 
de referência. Rio de Janeiro, 1994. 
Disponível em: 
<http://ipr.dnit.gov.br/normas-e-manuais/nor
mas/meetodo-de-ensaio-me/dner-me122-94.p
df/view>. Acesso em: 12 out. 2016. 
DIAS, João José da Fonseca Marques Simões. 
Tratamento de solos com cimento para 
obtenção de melhores características 
mecânicas. ​2012. 117 p. Dissertação 
(Mestrado em Engenharia Civil) - 
Universidade Nova de Lisboa, Lisboa, 2012. 
Disponível em: < 
http://run.unl.pt/bitstream/10362/7837/1/Dias
_2012.pdf>. Acesso em: 12 out. 2016. 
LOVATO, Rodrigo Silveira. ​Estudo do 
comportamento mecânico de um solo 
laterítico estabilizado com cal, aplicado a 
pavimentação. ​2004. 141 f. Dissertação 
(Mestrado) - Curso de Engenharia Civil, 
Escola de Engenharia, Universidade Federal 
do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2004. 
6 
 
TEIXEIRA, Ivonei. ​Estabilização de um 
solo laterítico argiloso para utilização como 
camada de pavimento. ​2014. 137 p. 
Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil 
na área de Transportes) - Universidade 
Estadual de Campinas, Campinas, 2014. 
Disponível em: < 
http://www.bibliotecadigital.unicamp.br/docu
ment/?down=000936627>. Acesso em: 20 
out. 2016. 
7