Ensaios Triaxiais Estáticos
O Ensaio de Compressão Triaxial é uma técnica fundamental para determinar a resistência ao cisalhamento dos solos, desempenha um papel crucial em capanhas geotécnicas. Este método confiável e é amplamente empregado devido à sua eficácia comprovada.
Neste ensaio, o material de estudo é encapsulado em uma membrana de borracha e inserido em uma câmara cilíndrica, geralmente preenchida com fluidos como água ou glicerina. A aplicação de pressão confinante por meio do fluido é seguida pela aplicação de tensão axial através de uma haste de carga vertical, induzindo assim a falha por cisalhamento no material.
Objetivos e Finalidades dos Ensaios Triaxiais
O ensaio de compressão triaxial é uma técnica de laboratório fundamental na área da geotecnia e engenharia civil. Seus principais objetivos são:
Determinação dos parâmetros de resistência ao cisalhamento: O ensaio triaxial permite determinar os parâmetros de resistência ao cisalhamento do solo, que são essenciais para o projeto e análise de estruturas geotécnicas, como fundações, barragens, túneis, entre outros.
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:
2. Avaliação do comportamento do solo sob diferentes condições de carregamento: O ensaio permite estudar o comportamento do solo em condições de confinamento variável, drenadas ou não drenadas, adensadas ou não adensadas. Isso é crucial para entender como o solo reage a diferentes situações de carregamento encontradas na prática.
3. Determinação da estabilidade de taludes e estruturas de contenção: Com base nos resultados do ensaio triaxial, é possível avaliar a estabilidade de taludes naturais e estruturas de contenção, como muros de arrimo e cortinas de concreto, fornecendo informações importantes para o projeto e dimensionamento dessas estruturas.
4.Análise da deformabilidade do solo: Além da resistência ao cisalhamento, o ensaio triaxial também fornece informações sobre a deformabilidade do solo, ou seja, como ele se deforma sob diferentes níveis de tensão e confinamento. Isso é essencial para prever o comportamento do solo em situações de carregamento real.
5. Validação de modelos de comportamento do solo: Os dados obtidos a partir do ensaio triaxial são frequentemente utilizados para validar modelos teóricos e computacionais de comportamento do solo, ajudando os engenheiros a prever com maior precisão o desempenho de estruturas geotécnicas em condições específicas.
Em resumo, o ensaio de compressão triaxial desempenha um papel fundamental na caracterização do comportamento mecânico do solo, fornecendo informações essenciais para o projeto, análise e monitoramento de uma ampla variedade de estruturas e obras geotécnicas.
Principais Tipos de Ensaios Triaxiais e Suas Aplicações
Ensaio Triaxial CIU (Consolidated Undrained - Adensado Não Drenado)
Descrição: O corpo de prova é adensado sob pressão confinante, mas a drenagem é impedida durante a aplicação da carga axial.
Parâmetros Obtidos: Tensão total e tensão efetiva.
Aplicações: Utilizado para simular condições de campo onde o solo é adensado antes de ser carregado, como em fundações de edifícios e alguns tipos de taludes.
Ensaio Triaxial CID (Consolidated Drained - Adensado e Drenado)
Descrição: O corpo de prova é adensado sob pressão confinante e permite-se a drenagem durante todo o ensaio, tanto na fase de adensamento quanto na fase de aplicação de carga axial.
Parâmetros Obtidos: Tensão efetiva.
Aplicações: Apropriado para analisar o comportamento do solo em condições onde a drenagem ocorre lentamente, como em encostas e taludes.
Ensaio Triaxial UU (Unconsolidated Undrained - Não Adensado Não Drenado)
Descrição: O corpo de prova não é adensado e a drenagem é impedida durante todo o ensaio.
Parâmetros Obtidos: Tensão total.
Aplicações: Utilizado para situações onde o solo não teve tempo de adensar sob carregamento, como em condições de carregamento rápido.
Ensaio Triaxial CAU (Consolidated Anisotropically Undrained - Adensado Anisotropicamente Não Drenado)
Descrição: O corpo de prova é adensado de forma anisotrópica (pressões diferentes aplicadas verticalmente e horizontalmente) sob pressão confinante, mas a drenagem é impedida durante a aplicação da carga axial.
Parâmetros Obtidos: Tensão total e tensão efetiva.
Aplicações: Útil para estudar solos que foram adensados de maneira anisotrópica devido a condições de campo específicas, como em estradas e pistas de aeroportos.
Ensaio Triaxial CAD (Consolidated Anisotropically Drained - Adensado Anisotropicamente Drenado)
Descrição: O corpo de prova é adensado anisotropicamente sob pressão confinante e permite-se a drenagem durante todo o ensaio.
Parâmetros Obtidos: Tensão efetiva.
Aplicações: Apropriado para solos que apresentam condições de drenagem lenta em campo, mas com adensamento anisotrópico.
Ensaio Triaxial EL (Extensão Lateral)
Descrição: Simula a condição de escavação onde o corpo de prova é submetido a uma trajetória de tensões totais, geralmente em condições não drenadas.
Parâmetros Obtidos: Varia conforme o tipo de material e condições do ensaio.
Aplicações: Utilizado para analisar a resposta do solo em cenários de escavação lateral.
Ensaio de Compressão Não Confinada (Unconfined Compression Test - RU)
Descrição: O corpo de prova é testado sem confinamento lateral, apenas com a aplicação de carga axial até a ruptura.
Parâmetros Obtidos: Resistência à compressão não confinada e a consistência do solo.
Aplicações: Indicativo para solos coesivos, especialmente argilas, para determinar a resistência e sensibilidade do solo.