Ensaio de Cisalhamento Direto do Solo
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A Testesolo Engenharia realiza ensaios de Cisalhamento Direto em amostras de solo indeformada ou deformada (moldada conforme especificação do cliente), atendendo o estado de Santa Catarina e todo território nacional.
Os ensaios de Cisalhamento Direto do solo são de fundamental importância pois garante, aos calculistas, a determinação de parâmetros geotécnicos: coesão (kPa) e ângulo de atrito (°). Esses dados são indispensáveis para subsidiar estudos geotécnicos, utilizados como parâmetros de cálculo do Fator de Segurança (FS) na Análise de Estabilidade de Taludes (aterros, cortes e barragens), elaboração de Projetos de Conteções e Túneis e Capacidade de Carga de sapatas e estacas (fundações).
Objetivos e Finalidades
O Cisalhamento nada mais é do que o ato de cortar ou de causar deformação. Podemos definir a resistência ao cisalhamento do solo como a máxima tensão cisalhante que o solo pode resistir sem sofrer ruptura das massas, ou uma combinação das tensões normal e tangencial que podem produzir alterações plásticas na massa de solo e até o deslocamento de umas partículas relacionada às outras.
A Resistência ao cisalhamento de um solo é composta de duas componentes:
Atrito Interno: 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. É normalmente expressa em graus decimais (°).
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. É normalmente expressa em kiloPascal (kPa).
O critério utilizado para cálculo dos parâmetros geotécnicos é o de Mohr-Coulomb, que possui a expressão abaixo:
Tipos de Ensaio de Cisalhamento Direto
Os Ensaios de Cisalhamento Direto do solo podem ser classificados pelo tempo de duração do ensaio:
Teste Rápido: Nesse tipo de ensaio, a resistência ao cisalhamento é medida imediatamente após a aplicação da tensão normal, não havendo tempo para consolidação do solo e nem dissipação da pressão neutra (u) que ocorrerá na amostra. A força de cisalhamento é aplicada rapidamente até romper a amostra e a água não terá condição de ser drenada. Como desenvolverá pressão neutra, a tensão efetiva será a menor possível.
Teste Adensado Rápido: O ensaio é similar ao anterior, no entanto permite a drenagem durante a aplicação da tensão normal ao plano de cisalhamento. A resistência ao cisalhamento (τr), é medida após a aplicação da tensão normal (σ) e ao término do adensamento primário da amostra.
Teste com Consolidação Lenta: Neste caso, o adensamento se dará lentamente, anulando-se a pressão neutra completamente, isto é, permitindo a dissipação da poro-pressão tanto na aplicação da tensão normal (σ), que é feita por partes, quanto na obtenção da tensão cisalhante (τ) que vai sendo aplicada em estágios sucessivos até o rompimento do corpo de prova. O tempo requerido para que haja toda a drenagem e não ocorra pressão neutra dependerá da permeabilidade da amostra e poderá levar de 4 a 6 semanas.
Os tipos de ensaios citados podem ser executados em Amostras Indeformadas, nas condições naturais ou previamente inundadas e em Amostras Deformadas, moldadas em corpos de prova em condições de compactação e umidades a serem definidas pelo projetista, podendo ser executadas também, na modalidade previamente inundadas após sua moldagem.
As bibliografias indicam que para solos não coesivos, ensaiados à mesma tensão normal, todos os três tipos darão resultados semelhantes, não importando se o solo seja saturado ou não. Para solos coesivos, os parâmetros do solo são fortemente influenciados pelas condições de drenagem, pelo grau de saturação e pelas condições de pré-adensamento.
Amostras para ensaio de cisalhamento direto
As amostras utilizadas para os ensaios de cisalhamento direto podem ser indeformadas ou deformadas com corpos-de-prova remoldados.
Corpos-de-prova indeformados: normalmente utilizado para análise da condição natural do solo, como em talude naturais e esvacações;
Corpos-de-prova remoldados: normalmente utilizado para análise de corpos de aterro.
Bibliografia Recomendada
ASTM D3080 – 04 – Standard Test Method for Direct Shear Test of Soils Under Consolidated Drained Conditions.
CAPUTO H.P. Mecânica de solos e suas aplicações – Fundamentos, v. 1, 5ta edição – Livros Técnicos e Científicos editora, Rio de Janeiro, 1988.