relatorio mec 2

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FAPAC – FACULDADE PRESIDENTE ANTÔNIO CARLOS 
INSTITUTO TOCANTINENSE PRESIDENTE ANTÔNIO CARLOS LTDA 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
PROFESSORA: RAFAELLA OLIVEIRA 
 
 
 
 
 
 
ILANNA SOARES LIMA 
SARON ÉLVIO COSTA SILVEIRA 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO SOBRE ENSAIO DE ADENSAMENTO E ENSAIO DE 
CISALHAMENTO 
 
 
 
 
 
 
 
 
PORTO NACIONAL – TO 
2020 
Introdução 
O ensaio de adensamento é uma forma de avaliar as deformações sofridas pelo 
solo em diversas situações. Nesse relatório veremos o ensaio de adensamento 
do solo, como ele é feito e para que ele é realizado. O ensaio de adensamento 
consiste em determinar os parâmetros de compressibilidade de solos pela 
aplicação de valores crescentes de tensão vertical, sob condição de deformação 
radial nula. 
 
O ensaio é feito em estágios de pressão aplicada em corpos de prova, 
geralmente indeformados e saturados, confinados lateralmente com a 
consequente aferição da redução de sua altura. Desse ensaio são interpretados 
parâmetros fundamentais para o cálculo de recalques por adensamento. 
 
O ensaio de cisalhamento garante, aos projetistas, a determinação dos 
parâmetros geotécnicos: coesão e ângulo de atrito, dados indispensáveis para 
subsidiar estudos geotécnicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Objetivo 
Este ensaio visa o adensamento em corpo de prova indeformado de solo. 
Construção de curvas que relacionam deformações com o tempo e índices de 
vazios com pressões. 
Processo dependente do tempo de variação de volume (deformação) do solo 
devido à drenagem da água dos poros. 
 
Equipamentos 
 
 Prensa devidamente equipada com a célula de adensamento 
(edômetro); 
 Instrumento (extensômetro mecânico ou transdutor elétrico de 
deslocamento) para a realização das medidas de deformações; 
 Jogos de pesos para transmissão de pressão ao corpo de prova; 
Cronômetro para o acompanhamento dos tempos de leituras. 
 
Procedimentos 
 
Dentre os parâmetros de compressibilidade que o engenheiro geotécnico 
necessita para a execução de projetos e o estudo do comportamento dos solos, 
destacam-se a pressão de pré-adensamento ’vm, o índice de compressão Cc, 
e o coeficiente de adensamento Cv. 
 
A obtenção desses parâmetros se dá a partir da realização de ensaios de 
compressibilidade do solo. O estudo de compressibilidade dos solos é 
normalmente efetuado utilizando-se o edômetro, que foi desenvolvido por 
Terzaghi para o estudo das características de compressibilidade e da taxa de 
compressão do solo com o tempo. A Figura 3.3apresenta o aspecto do recipiente 
do aparelho em que é colocada a amostra, utilizado nos ensaio de compressão 
confinada. 
 
 
 
 
Fonte: MARANGON Capítulo 03 (2018) 
 
O ensaio de compressão edométrica consiste na compressão de uma amostra 
de solo, compactada ou indeformada, pela aplicação de valores crescentes de 
tensão vertical, sob a condição de deformação radial nula. 
 
O ensaio é realizado mantendo a amostra saturada (se for o caso) e utilizando 
duas pedras porosas (uma no topo e uma na base) de modo a acelerar a 
velocidade dos recalques na amostra e, consequentemente, diminuir o tempo de 
ensaio. Durante cada carregamento, são efetuadas leituras dos deslocamentos 
verticais do topo da amostra e do tempo. 
 
De acordo com a NBR 12007 MB 3336 (ABNT) – Solo Determinação de 
Adensamento Unidirecional 
 
 Saturação da amostra (se for o caso) 
 Aplicação do carregamento 
 Leituras, geralmente efetuadas em uma progressão geométrica do tempo 
(15s, 30s, 1min, 2min, 4min, 8min, ... 24hs), dos deslocamentos verticais 
do topo da amostra através de um extensômetro 
 Plotar gráficos com as leituras efetuadas da variação da altura ou recalque 
versustensões aplicadas 
 A partir da interpretação dos gráficos, decidir se um novo carregamento 
deve ser aplicado. Repetem-se os processos anteriores. 
 Última fase: descarregamento da amostra 
 
Depois de transcorrido o tempo necessário para que as leituras se tornem 
constantes, os resultados de cada estágio são colocados em um gráfico, em 
função do logaritmo do tempo. A curva de compressão do solo é normalmente 
representada em função do índice de vazios versus o logaritmo da tensão 
vertical. 
 
A deformação final (recalque) pode ser calculada em termos de índice de vazios. 
O valor do índice de vazios ao final de cada estágio de carregamento pode ser 
obtido considerando-se a hipótese de carregamento confinado, a partir da 
relação da deformação volumétrica com o índice de vazios 
 
Logo: ef = e0 - h .( 1 + e0 ) 
 h0 
Onde: 
 
ef = é o índice de vazios ao final do estágio de carregamento atual 
h = é a variação da altura do corpo de prova (acumulada) ao final do estágio 
h0 = é a altura inicial do corpo de prova (antes do início do ensaio) 
e0 = é o índice de vazios inicial do corpo de prova (antes do início do ensaio) 
 
O índice de vazios inicial do corpo de prova ( e0 ) pode ser obtido a partir da 
relação: 
 
e0 = 

so
 - 1 
 
 
 = peso específico das partículas sólidas 
so = peso específico seco na condição inicial 
 
Para a condição inicial da amostra, pode-se calcular o grau de saturação ( So ) 
a partir da relação: 
So =  hi 
 e0 
 
hi= teor de umidade na condição inicial 
e0= índice de vazios inicial da argila 
 
O valor da tensão a qual separa os trechos de recompressão e compressão 
virgem do solo na curva de compressão do solo é normalmente denominado de 
tensão de pré-adensamento, e representa, conceitualmente, o maior valor de 
tensão já sofrido pelo solo em campo. Corresponde ao início do trecho virgem 
de compressão. 
 
A razão de pré-adensamento(OCR) de um solo é a relação entre a máxima 
tensão efetiva vertical já experimentada pelo solo e a tensão efetiva vertical atual 
de campo, ou seja, é a razão entre a tensão de pré-adensamento do solo (obtida 
em laboratório) e a sua tensão efetiva vertical que atua hoje. OCR e dado por: 
 
Razão de pré-adensamento 
 
OCR = 'vm 
'v0 
 
 
 
Se OCR > 1 →solo pré-adensado (ou sobre adensado) 
Se OCR = 1 →solo normalmente adensado 
Se OCR < 1 →solo sub-adensado (solo em processo de adensamento) 
 
 
O valor da razão de pré-adensamentopode influenciar na determinação 
dosdiversos parâmetros que expressam o comportamento dos solos, como, por 
exemplo no cálculo do coeficiente de empuxo no repouso K0(relação entre as 
tensões efetivas horizontal e vertical, 
 
K0 = 'h 
 0 
 
 
 
•Para argila normalmente adensada (OCR = 1) 
 
K - 0,95 sen’ equação empírica 
 
•Para argila pré-adensada (OCR > 1) 
K= ( 0,95-sen ’). 𝑂𝐶𝑅𝑠𝑒𝑛′  equação empírica 
 
Solo Normalmente Adensado (NA) 
 
A variação de tensões verticais aplicadas se dá na zona de compressão 
virgem.Por exemplo, inicial σ’vo= ’vm= P e final σ’vf = C (entre P e C). 
 
 
 
Solo Pré-Adensado (PA) 
 
A variação de tensões verticais aplicadas se dá na zona de recompressão ou 
na parte na zona de recompressão e em parte na compressão virgem. Por 
exemplo, inicial σ’vo= A e final σ’vf= B (entre A e B)ou inicial σ’vo = A e final 
σ’vf= C (entre A e C) 
 
 
 
Considerando a variação linear do acréscimo de tensões ao longo da camada 
compressível, costuma-se calcular o acréscimo na cota média e admiti-lo como 
representativo de toda a camada. Conhecido o acréscimo Δσ′ (final σ’vf - inicial 
σ’vo), pode-se calcular o recalque total da camada, como visto. 
 
O recalque pode ser 
 
Recalque Inicial: O recalque inicial ocorre em solos não saturado se, no caso 
de solos saturados, quando as condições possibilitam a existência de 
deformações verticais e horizontais. Nesses casos parte das tensões, geradas 
pelo carregamento são transmitidas imediatamente ao arcabouço sólido e são 
calculados pela Teoria da Elasticidade. 
Recalque primário ou de adensamento: O recalque primário, estuda do aqui, 
ocorre durante o processo de transferência de esforços entre a água e o 
arcabouço sólido, associado à expulsãoda água dos vazios. 
Recalque secundário: Também chamado de fluência (“creep”) está associado a 
deformações observadas após o final do processo de adensamento primário, 
quando as tensões efetivas já se estabilizaram. Ocorre para tensões efetivas 
constantes 
 
Adensamento 
 
Processo gradual dependente do tempo, de variação de volume do solo devido 
à drenagem da água dos poros, compressão com diminuição de pressão 
neutra e consequente aumento de tensões efetivas. Quando:u = 0 →o 
adensamento primário cessa e toda a tensão é suportada pelo esqueleto 
sólido;(u →excesso de pressão neutra) 
 
Teoria do adensamento 1-D de Terzaghi 
 
O desenvolvimento da Teoria do Adensamento de baseia nas seguintes 
hipóteses: 
 
1. O solo é totalmente saturado (Sr = 100%); 
2. A compressão é unidimensional; 
3. O fluxo de água é unidimensional e governado pela Lei de Darcy; 
4. O solo é homogêneo; 
5. As partículas sólidas e a água são praticamente incompressíveis perante 
a incompressibilidade do solo; 
6. O solo pode ser estudado como elementos infinitesimais; 
7. .As propriedades do solo não variam no processo de adensamento e não 
há diferença de comportamento entre massas de solos de pequenas e 
grandes dimensões; 
8. O índice de vazios varia linearmente com o aumento da tensão efetiva 
durante o processo de adensamento. 
 
O coeficiente do primeiro membro da equação de adensamento reflete as 
características do solo (permeabilidade, porosidade e compressibilidade) e é 
denominado Coeficiente de Adensamento –Cv. Seu valor é admitido como 
constante para cada acréscimo de tensões. Tem-se, portanto: 
 
 
 
 
 
Logo se assume essa expressão da equação diferencial do adensamento 
 
Cv .2𝑢 = u 
 z2 u 
 
 
 
 
 
 
Ensaio de cisalhamento 
 
Os ensaios de Cisalhamento Direto podem ser realizados por: 
A capacidade dos solos em suportar cargas, depende de sua resistência ao 
cisalhamento, isto é, da tensão r que é a máxima tensão que pode atuar no solo 
sem que haja ruptura. Terzaghi (conhecido como o “pai” da Mecânica dos Solos) 
conseguiu conceituar essa resistência como consequência imediata da pressão 
normal ao plano de rutura correspondente a pressão grão a grão ou pressão 
efetiva. Isto é, anteriormente considerava-se a pressão total o que não 
correspondia ao real fenômeno de desenvolvimento de resistência interna, mas, 
na nova conceituação, amplamente constatada, conclui-se que somente as 
pressões efetivas mobilizam resistência ao cisalhamento, se escrege 
 
t = c + ’tg= c+(  - u) tg 
 
 
Hvorslev, ao analisar argilas saturadas, concluiu que nessa situação a coesão é 
função essencial do seu teor de umidade. 
 
 
C= f (h) 
 
Logo temos para a máxima tensão de cisalhamento poderá ser representado 
simplesmente porr, sem o apóstrofo 
 
t = f(h) + ( - u) tg 
 
Os parâmetros c e , definidores da resistência interna ao cisalhamento dos 
solos terão que ser determinados, na maioria dos casos, em laboratório nas 
condições mais desfavoráveis previstas para o período de utilização de cada 
projeto específico. 
 
Como a retirada de amostras indeformadas implica, apesar de todos os cuidados 
e expedientes sofisticados, numa possível deformação da amostra, procura-se, 
mais modernamente executar ensaios in situ capazes de traduzir as reais 
características de resistências das camadas de solos. Dentre os ensaios in situ 
mais empregados no Brasil para determinação de parâmetros de resistência ao 
cisalhamento e de deformabilidade no campo destacam-se o: 
 
•Ensaio de palheta ou Vane Shear Test; 
•Ensaio de penetração estática do cone (CPT) ou Deepsounding; 
•Ensaio pressiométrico (câmara de pressão no furo de sondagem). 
 
Os ensaios de CPT e Vane Test têm por objetivo a determinação da resistência 
ao cisalhamento do solo, enquanto o ensaio Pressiométrico visa obter uma 
espécie de curva de tensão-deformação para o solo investigado. De acordo com 
a tabela: 
http://suportesolos.com.br/blog/ensaios-geotecnicos-ensaio-de-cisalhamento-direto-o-objetivo-e-a-finalidade/73/
 
 
Ensaio de penetração estática do cone –CPT. 
 
O ensaio de penetração estática do cone, também conhecido como Deep 
Sounding, foi desenvolvido na Holanda com o propósito de simular a cravação 
de estacas e está normalizado pela ABNT através da norma NBR 3406.O ensaio 
de CPT permite medidas quase contínuas da resistência de ponta e lateral 
devido à cravação de um cone no solo, as quais, por relações permite identificar 
o tipo de solo, destacando a uniformidade e continuidade das camadas. Permite, 
também, determinar os parâmetros de resistência ao cisalhamento e a 
capacidade de carga dos materiais investigados. 
 
Apresenta como desvantagens a não obtenção de amostras para inspeção 
visual, a não penetração em camadas muito densas e com a presença de 
pedregulhos e matacões, as quais podem tornar os resultados extremamente 
variáveis e causar problemas operacionais como deflexão das hastes e 
deterioração na ponteira. O equipamento para execução do ensaio CPT consta 
de um cone de aço, móvel, com um ângulo no vértice de 600e área transversal 
de 10 cm2.O ensaio consiste em cravar o cone solidário a uma haste e medir o 
esforço necessário à penetração. São feitas medidas de resistência de ponta e 
total. Os dados permitem obter, ainda, boas indicações das propriedades do 
solo, ângulo de atrito interno de areias, e coesão e consistência das argilas. 
 
 
Ensaio de palheta – Vane test 
 
O Vane test foi desenvolvido na Suécia, com o objetivo de medir a resistência ao 
cisalhamento não drenada de solos coesivos moles saturados. Hoje o ensaio é 
normalizado no Brasil pela ABNT através da norma NBR 10905. O equipamento 
para realização do ensaio é constituído de uma palheta de aço, formada por 
quatro aletas finas retangulares, hastes, tubos de revestimentos, mesa, 
dispositivo de aplicação de um momento torçor e acessórios para medida do 
momento e das deformações. O equipamento deve ter o diâmetro e a altura da 
palheta em uma relação constante 1:2 e, sendo os diâmetros mais usuais de 55 
65, e 88mm. 
 
A medida do momento é feito através de anéis dinamométricos e vários tipos de 
instrumentos com molas, capazes de registrar o momento máximo aplicado. O 
ensaio consiste em cravar a palheta e em medir o torque necessário para 
cisalhar o solo, segundo uma superfície cilíndrica deruptura, que se desenvolve 
no entorno da palheta, quando se aplica ao aparelho um movimento de rotação. 
A instalação da palheta na cota de ensaio pode ser feita ou por cravação estática 
ou utilizando furos abertos a trado e/ou por circulação de água. No caso de 
cravação estática, é necessário que não haja camadas resistentes sobrejacentes 
à argila a ser ensaiada. 
 
Com a palheta na posição desejada, deve-se girar a manivela a uma velocidade 
constante de 6º/min, fazendo-se as leituras da deformação no anel 
dinamométrico de meio em meio minuto, até rapidamente, com um mínimo de 
10 rotações a fim de amolgar a argila e com isto, determinar a sensibilidade da 
argila. 
 
No instante da ruptura o torque máximo (T) aplicado se iguala à resistência ao 
cisalhamento da argila, representadas pelos momentos resistentes do topo e da 
base do cilindro de ruptura e pelo momento resistente desenvolvido, ao longo de 
sua superfície lateral, dado pela expressão: 
 
T = ML+ 2MB 
 
Onde: T = torque máximo aplicado à palheta; ML=momento resistente 
desenvolvido ao longo da superfície lateral de ruptura; MB=momento resistente 
desenvolvido no topo e na base do cilindro de ruptura, dados por 
 
MU = 1 .  𝐷2. H . CU 
 2 
 
MU =  𝐷3. CU 
 2 
 
 
Onde: D = diâmetro do cilindro de ruptura; H = altura do cilindro de ruptura; Su = 
resistência não drenada da argila. Substituindo as duas últimas equações na 
anterior e fazendo-se H = 2D, tem-se o valor da coesão não drenada da argila,expresso pela fórmula 
 
 
SU = 
6 
7
 . 
T
 D3 
 
 
 
 
 
Ensaio pressiométrico 
 
Este ensaio é usado para determinação in situ principalmente do módulo de 
elasticidade (e da resistência ao cisalhamento de solos e rochas), sendo 
desenvolvido na França por Menard. O ensaio pressiométrico consiste em 
efetuar uma prova de carga horizontal no terreno, graças a uma sonda que se 
introduz por um furo de sondagem de mesmo diâmetro, realizado previamente 
com grande cuidado para não modificar as características do solo. 
 
O equipamento do ensaio, chamado pressiométrico, é constituído por três 
partes: sonda, unidade de controle de medida pressão-volume e tubulações de 
conexão. A sonda pressiométrica é constituída por uma célula central ou de 
medida e duas células extremas, chamadas de células guardas, cuja finalidade 
é estabelecer um campo de tensões radiais em torno da célula de medida. Após 
a instalação da sonda na posição de ensaio, as células guardas são infladas com 
gás carbônico, a uma pressão igual a da célula central. Na célula central é 
injetada água sob pressão, com o objetivo de produzir uma pressão radial nas 
paredes do furo. 
 
Em seguida, são feitas medidas de variação de volume em tempos padronizados 
(15, 30 e 60 segundos após a aplicação da pressão do estágio). O ensaio é 
finalizado quando o volume de água injetada atingir 700 a 750 cm³.Com a 
interpretação dos resultados de pares de valores (pressão x volume) obtidos 
no ensaio, se determina o módulo pressiométrico, entre outros valores de 
pressão. 
 
Ensaios de laboratório. 
 
São diversos os tipos de ensaios de laboratório que buscam, com maior grau de 
sofisticação, representar com fidelidade e exatidão as condições possíveis de 
ocorrências. Dentre os principais ensaios de laboratório temos: 
 
•Ensaio de Compressão Simples; 
•Ensaio de Cisalhamento Direto; 
•Ensaio de Compressão Triaxial; 
 
Dependendo da importância da obra a realizar, das características dos solos e 
das condições de ocorrência justifica-se a realização dos ensaios com a 
finalidade específica de obter os parâmetros de resistência ao cisalhamento 
(“c”e“φ”). 
 
Ensaio de cisalhamento direto 
 
O ensaio de cisalhamento direto é o mais antigo procedimento para a 
determinação da resistência ao cisalhamento e se baseia diretamente no critério 
de Mohr-Coulomb. No ensaio, a corpo de prova de solo a ser ensaiada é 
colocada em uma caixa bipartida–metade de sua altura fica na parte inferior da 
caixa e a outra metade fica na parte superior. Esta caixa bipartida será a 
responsável por permitir o deslocamento da sua parte superior em relação a 
inferior, levando o solo à ruptura, que ocorrerá diretamente no plano que ocorre 
entre as partes da caixa, ou seja, na sua meia altura. O ensaio é realizado 
aplicando-se previamente uma tensão normal perpendicular ao plano principal 
da amostra onde haverá a ruptura e uma força T no sentido paralelo ao plano de 
cisalhamento da amostra, o que implicará na atuação de uma tensão cisalhante 
(T). 
 
 
A força vertical N, aplica-se inicialmente na amostra é definida a partir do nível 
de tensões esperado para o solo em serviço, nível de tensão que vai atuar no 
campo ou em caso de uma obra. Portanto, este valor é adotado. Já a força 
tangencial T é aplicada ao anel que contém a parte superior do corpo de prova, 
provocando seu deslocamento, por ação do equipamento que uma vez ligado irá 
movimentar-se segundo uma velocidade constante, fazendo aumentar a força T 
atuante no plano do solo. Faz-se necessário então, medir a evolução da força 
suportada pelo solo, ao longo do ensaio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Referências 
 
https://www.suportesolos.com.br/blog/ensaio-de-cisalhamento-direto-ensaios-
geotecnicos-o-objetivo-e-a-finalidade/73/ 
 
https://biopdi.com.br/artigos/ensaio-de-cisalhamento/ 
 
http://www.geotecnia.ufba.br/arquivos/ensaios/Aula%20de%20Laboratorio%20-
%20Roteiro%20-%20Adensamento.pdf 
 
https://www.ufjf.br/nugeo/files/2013/06/MARANGON-2018-Cap%c3%adtulo-03-
Compressibilidade-e-Adensamento-20181.pdf 
 
http://docente.ifsc.edu.br/claudio.schaeffer/material/3_Eletromec%C3%A2nica/
Eletro_2_Materiais_2/Ensaio%20de%20Materiais_(Apostila_Principal)/ensa07.
pdf 
https://biopdi.com.br/artigos/ensaio-de-cisalhamento/ 
https://www.suportesolos.com.br/blog/ensaio-de-cisalhamento-direto-ensaios-geotecnicos-o-objetivo-e-a-finalidade/73/
https://www.suportesolos.com.br/blog/ensaio-de-cisalhamento-direto-ensaios-geotecnicos-o-objetivo-e-a-finalidade/73/
https://biopdi.com.br/artigos/ensaio-de-cisalhamento/