Aula 04 - Resistência ao cisalhamento de solos 2018 2

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Tópicos de Mecânica dos Solos
Professor: MSc. Paulo G. T. Marinho Filho
Tópicos de Mecânica dos Solos
JUSTIFICATIVA
A resistência desenvolvida no interior das massas de
solos, são responsáveis pela capacidade que os solos tem
de suportar tensões desenvolvidas pelas solicitações
internas e externas, conservando sua estabilidade, chama-
se então de resistência ao cisalhamento de solos (Ƭ).
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JUSTIFICATIVA
Condições de instabilidade, geram tensões
superiores às suportadas pelas massas de solo
e, consequentemente, a sua ruptura.
Nesta situação, o nível de tensão supera o
regime de deformação elástica passando para o
regime plástico de deformação.
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JUSTIFICATIVA
Vários materiais empregados na construção civil resistem bem a tensões de
compressão, porém têm uma capacidade bastante limitada de suportar
tensões de tração e de cisalhamento, como ocorre com o concreto e
também com os solos.
Devido ao solo ser formado por partículas, o material não possui resistência à
tração. As tensões cisalhantes são a principal causa do movimento relativo
entre as partículas do solo. Por estas razões, quando se refere à resistência
dos solos, implicitamente trata-se de sua resistência ao cisalhamento.
A resistência do solo forma,
juntamente com a permeabilidade e
a compressibilidade, o suporte
básico para resolução dos
problemas práticos da engenharia
geotécnica.
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JUSTIFICATIVA
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JUSTIFICATIVA
É necessário então efetuar análise das condições de equilíbrio em que
se encontra o solo. Essa análise consiste em identificar o valor da
componente tangencial no possível plano de ruptura, sendo esta
tensão a que traduzirá a resistência interna ao cisalhamento do
material.
De posse deste valor, o engenheiro está apto a realizar dimensionamento
de estruturas de terra e fazer verificação das condições de estabilidade das
massas de solo.
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Dentre os problemas usuais em que é necessário conhecer a resistência
do solo, destacam-se a estabilidade de taludes, a capacidade de carga de
fundações, os empuxos de terra sobre estruturas de contenção, as
escavações de túneis e as camadas de pavimentos rodoviários
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Imaginemos um ponto no interior de uma massa de solo, a que esforços
este ponto em análise estará sujeito?
O ponto estará em equilíbrio estável, instável ou incipiente, dependendo da
maior ou menor capacidade que massa tem de absorver esforços.
Considerando apenas o efeito
do peso próprio da massa de
solo, o esforço resultante estará
em qual direção?
Terreno 
horizontal
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Os valores do ângulo de atrito costumam
ter maiores valores quanto menos
argiloso seja o solo.
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Porque as pressões neutras são iguais
em quaisquer sejam as direções, pois a
água não representa resistência ao
cisalhamento.
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Em argilas sobreadensadas, o que ocorre?
O atrito entre as partículas age para impedir o alívio de tensão horizontal
quando as tensões verticais são reduzidas.
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Determinação da condição de adensamento em que se encontra o solo.
Em outras palavras, história de tensões que “viveu” o solo.
A razão de pré-adensamento de um solo é a relação entre a máxima
tensão vertical já experimentada pelo solo e a tensão vertical efetiva
atual de campo, ou seja, é a razão entre a tensão de pré-adensamento
do solo (obtida em laboratório) e a sua tensão vertical que atua hoje no
solo.
RSA > 1 – Solo pré-adensado (sobreadensado)
RSA = 1 – Solo normalmente adensado
RSA < 1 – Solo sub-adensado (solo em processo de adensamento)
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O coeficiente de empuxo no repouso é tanto maior quanto maior for a
razão de pré-adensamento, podendo ser superior a um.
Estudos permitiram estender a fórmula de Jaki para a situação de solos
pré adensados, sendo apresentada então como:
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Sendo a superfície do terreno horizontal, em qualquer profundidade z, a
tensão principal maior (σ1) terá a direção vertical e a tensão principal
menor (σ3) será perpendicular à anterior.
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Tensões num plano genérico
Em um plano genérico no interior do subsolo, a tensão vertical atuante
pode não ocorrer normalmente ao plano.
Uma tensão atuando em uma direção qualquer
pode ser decomposta em uma componente
normal e outra tangencial.
Chamando a atenção para o fato de que:
Uma não existe sem a outra, esta
decomposição é realizada apenas para
efeito de análise/cálculo.
Na compressão
No sentido anti-horário
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É possível que todas as tensões principais sejam iguais?
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Desenvolvimento das equações para cálculo de tensões normais e de
cisalhamento em um plano considerado:
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Desenvolvimento do círculo de Mohr:
α e 2α são o Ângulo inscrito e o
ângulo central da circunferência,
respectivamente.
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Considerações sobre o círculo de Mohr:
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Onde vamos aplicar isso?
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Dúvidas?
Campina Grande – Março, 2017
marinho.paulo05@gmail.com