UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL
CENTRO UNIVERSARIO LUTERANO DE SANTARÉM
CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL
BRAYAN LUIZ BATISTA OLIVEIRA
ENSAIOS DE CISALHAMENTO DIRETO E COMPRESSÃO TRIAXIAL
Santarém
2020
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ENSAIOS DE CISALHAMENTO DIRETO E COMPRESSÃO TRIAXIAL, Trabalhos de Resistência dos materiais
ENSAIOS DE CISALHAMENTO DIRETO E COMPRESSÃO TRIAXIAL
Tipologia: Trabalhos
2021
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UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL CENTRO UNIVERSARIO LUTERANO DE SANTARÉM CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL BRAYAN LUIZ BATISTA OLIVEIRA ENSAIOS DE CISALHAMENTO DIRETO E COMPRESSÃO TRIAXIAL Santarém 2020
1. INTRODUÇÃO
Define-se como resistência ao cisalhamento do solo a tensão cisalhante que ocorre no plano de ruptura no instante da ruptura. A ruptura em si é caracterizada pela formação de uma superfície de cisalhamento contínua na massa de solo. Existe. portanto, uma camada de solo em torno da superfície de cisalhamento que perde suas características durante o processo de ruptura, formando assim a zona cisalhada, conforme mostrado na Figura 1. Inicialmente há a formação da zona cisalhada e, em seguida, desenvolve-se a superfície de cisalhamento. Este processo é bem caracterizado, tanto em ensaios de cisalhamento direto, como nos escorregamentos de taludes. Figura 1: Zona fraca, zona cisalhada e superfície de cisalhamento (LEROUEIL, 2001)
2. CARACTERISTICAS 2.1 QUAIS AS DIFERENÇAS ENTRE ENSAIO TRIAXIAL E ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRETO?
3. 1 .OBJETIVO
Executar o ensaio de cisalhamento direto utilizando-se de uma caixa de seção quadrada para se obter, através da interpretação de uma envoltória linear, os valores de ângulo de atrito interno do solo e do intercepto coesivo. 3.2 EQUIPAMENTOS a) Caixa bipartida dotada de placas dentadas e perfuradas, pedras porosas de topo e base e quepe para transmissão de carga; b) Molde do corpo de prova; c) Prensa equipada com motor e sistema de transmissão de carga (pendural); d) Extensômetros mecânicos ou transdutores elétricos de deslocamento; e) Anel de carga ou célula de carga elétrica. 3.3 PREPARAÇÃO DO CORPO DE PROVA O corpo de prova a ser ensaiado pode ser de solo compactado ou talhado de uma amostra indeformada. a) Compactar o corpo de prova (c.p.) nas mesmas condições de densidade e umidade especificados, nas mesmas dimensões do molde, ou no próprio molde (c.p. compactado); b) Recolher o material não utilizado ou sobrado da talhagem para a determinação da umidade; c) Talhar o corpo de prova do “bloco indeformado” empurrando aos poucos o molde metálico para baixo até que a seção quadrada (ou circular) seja obtida. O corpo de prova deve preencher o volume do molde; d) Pesar o corpo de prova juntamente com o molde metálico; e) Transferir o corpo de prova do molde para a caixa de cisalhamento; f) Recolher parte do material sobrado da talhagem para a determinação de umidade; 3.4 PROCEDIMENTO DO ENSAIO a) Instalar na prensa a caixa de cisalhamento contendo o corpo de prova entre as pedras porosas e placas dentadas, de tal maneira que o c.p. fique no meio, entre as partes inferior e superior da caixa;
b) Colocar o pendural para aplicação da tensão vertical e ajustar o extensômetro vertical para dar início a fase de adensamento do ensaio lento (drenado), por exemplo; c) Aplicar o carregamento (através de pesos) previamente definido e iniciar as leituras de deformação do CP. Quando as deformações se estabilizarem é dado por concluído esta fase; d) O início do cisalhamento se dará após os ajustes do extensômetro horizontal e do sensor (anel ou célula de carga) que irá medir a força cisalhante desenvolvida durante o ensaio. 3.5 CÁLCULOS
a) Deformação cisalhante específica: εhi = lhi/L ; lhi - leitura horizontal; L - lado
do c.p. b) Variação de volume do c.p.: ∆vi = lvi.A c) Força cisalhante: Ti= K.lmi ; lmi - leitura do anel ; K - constante do anel
d) Tensão cisalhante: τi = Ti/A ; A - área do c.p.
e) Tensão normal aplicada: σ = N/A ; N - Carga normal 3.6 RESULTADOS
Traçar a curva de desenvolvimento do ensaio com os valores de τi e εi de
onde normalmente é tirado o valor máximo da tensão cisalhante. Efetuar o gráfico de
variação de volume ∆vi em função da deformação específica εi. Repetir o ensaio pelo
menos em mais dois novos corpos de prova com tensões normais diferentes; ajustar
uma reta pelos pontos τi x σ interpretando assim a envoltória de resistência dos
ensaios executados, a partir da qual são determinados os valores do ângulo de atrito interno e o intercepto coesivo.
4. ENSAIO DE COMPRESSÃO TRIAXIAL A câmara de compressão triaxial permite que sejam realizados basicamente três tipos de ensaios com a finalidade de obtenção de parâmetros de resistência dos solos. São eles:
b) Ajustar o pistão ao c.p. e aplicar o carregamento com a velocidade previamente definida na máquina; c) Realizar leituras de carga e deformação durante o ensaio.
- 5 CÁLCULOS
a) Tensão principal maior: σ 1 = σ 3 + σd ,
onde:
σ 1 - Tensão axial aplicada;
σ 3 – Tensão confinante;
σd – Tensão desviatória (é o valor lido);
b) Deformação: ε = variação de altura/altura inicial. 4.6 RESULTADOS Para a obtenção do ângulo de atrito e do intercepto coesivo deve-se traçar dois gráficos distintos: a) Tensão x Deformação – Marcam-se os pontos correspondentes aos pares de valores da tensão desviatória (nas ordenadas) e deformação (nas abscissas). O maior valor de ordenada corresponde à tensão desviatória de ruptura. b) Tensão Cisalhante x Tensão Normal – São marcados os valores de σ3 e σ nas abscissas e, tomando-os como pontos diametralmente opostos, traça- se uma semi-circunferência passando por eles. Como normalmente são desenhados três círculos, procura-se o melhor seguimento de reta que os tangencie simultaneamente. O valor de interseção dessa reta com o eixo das ordenadas é o intercepto coesivo (a coesão) e o ângulo de atrito interno corresponde à inclinação da reta.
5. DETERMINAÇÃO DO ÂNGULO DE ATRITO
A Resistência ao cisalhamento envolve dois elementos: a) Atrito : Força de contato que atua quando dois corpos se colidem e tendem a se movimentar. Uma parte da resistência relacionada ao atrito pode ser demonstrada com o atrito entre grãos e também com o problema de deslizamento de um corpo sobre uma área plana horizontal. b) Coesão : Força de atração entre os átomos e moléculas que resiste que um corpo quebre. A atração química entre as partículas pode provocar a existência de uma coesão real. A lei utilizada é a lei de Mohr-Coulomb , que possui a expressão: