PARÂMETROS DE RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO DIRETO DO SOLO ARENOSO DE MANDAGUAÇU NO ESTADO NATURAL André Matheus Diniz Alves (Bolsista Fundação Araucária/Inclusão Social), Diego Cazetta Antunes (co-autor), Raquel Souza Teixeira, e-mail: [email protected] Universidade Estadual de Londrina/Departamento de Construção Civil/CTU Área e sub-área do conhecimento: Engenharia Civil/Geotécnica Palavras-chave: resistência, parâmetros, solo natural. Resumo Neste trabalho foram realizados ensaios de cisalhamento direto, na condição não saturada do solo, a fim de conhecer o ângulo de atrito ( ) do solo e também do intercepto coesivo (c) da amostra. Os valores do ângulo de atrito e do intercepto coesivo obtidos, quando o solo sofreu uma deformação horizontal de 1 % foram, = 7º e c= 32 kPa, para uma deformação horizontal de 2 % foram, = 14º e c= 42 kPa, para uma deformação horizontal de 5 % foram, = 30º e c= 31 kPa. E por fim, para a máxima tensão cisalhante, = 34º e c= 34 kPa. Introdução e objetivos A resistência ao cisalhamento do solo, é definida como sendo a máxima tensão cisalhante que o solo resiste antes de sua ruptura. Essa tensão máxima depende de dois parâmetros, ângulo de atrito entre as partículas e o intercepto coesivo (Sousa Pinto, 2006). O ângulo de atrito nada mais é do que o ângulo máximo que a tensão cisalhante pode ter com a tensão normal ao plano, não havendo deslizamento entre as partículas (Bueno e Vilar, 1979). Já a coesão, pode ser definida como a resistência ao cisalhamento de um solo quando não há nenhuma pressão externa sobre ele, o qual está ligado a cimentação química entre as partículas do solo. Porém o intercepto coesivo tem menor influência na resistência ao cisalhamento (Sousa Pinto, 2006). Dessa maneira, a partir da amostra estudada, foram obtidos os parâmetros, de resistência de cisalhamento do solo de Mandaguaçu - PR. 1 Procedimentos metodológicos Os ensaios de resistência foram realizados em prensa de cisalhamento direto, nas tensões de 50 kPa, 100 kPa, 200 kPa e 300 kPa, em duplicata para cada tensão. Os corpos de prova foram moldados, na umidade natural relativa ao dia da coleta da amostra indeformada em campo, sendo prismáticos de 6 cm x 6 cm x 2 cm. Em seguida os ensaios foram realizados com deslocamento horizontal controlado, feito com uma velocidade constante controlada de aproximadamente 2 mm/s. A partir de uma força tangencial aplicada, a parte superior da caixa de cisalhamento se deslocou horizontalmente em relação à parte inferior, tendo como resultado o cisalhamento do corpo de prova. Deu-se início ao cisalhamento, onde as leituras dos outros dois extensômetros, deformação vertical e força cisalhante, foram feitas a cada 0,5 mm de deslocamento horizontal. As leituras dos extensômetros foram feitas até que no extensômetro horizontal foram dadas 6 voltas completas, até atingir 10 % de deformação horizontal em relação ao comprimento horizontal do corpo de prova (6 cm). Resultados e discussão Depois de realizados os ensaios em laboratório, foram feitas as curvas tensão cisalhante versus deformação horizontal, obtendo através dessas curvas as máximas cargas cisalhantes e calculados os parâmetros, ( ) e (c). Figura 1: Curvas de tensão cisalhante versus deformação horizontal e deformação vertical versus deformação horizontal. A partir das curvas tensão cisalhante versus deformação horizontal 2 (Figura 1), foram obtidas as tensões cisalhantes para: máximas tensões e 1, 2 e 5 % de deformação (Tabela 1). Souza et al (2015) também apresentaram valores nesses níveis de deformação. A Figura 2 mostra os gráficos das tensões cisalhante versus tensão normal e a reta média, segundo modelo Mohr Coulomb. Tabela 1: Tensões cisalhante, para as deformações de 1, 2 e 5 % e para máxima tensão. Tensão (kPa) Amostra Deformação de 1% (kPa) Deformação de 2% (kPa) Deformação de 5% (kPa) Máxima tensão (kPa) 50 1 43 63 58 70 50 2 43 63 63 73 100 3 61 84 104 105 100 4 24 40 74 85 200 5 50 81 150 170 200 6 46 79 144 173 300 7 83 148 245 253 300 8 63 99 169 219 Figura 2: Tensão Cisalhante versus Tensão Normal. 3 A partir da reta foi obtida a equação de Coulomb, Com os parâmetros e c. Esses valores foram gerados através do ajuste linear da Figura 2. Os valores obtidos estão apresentados na Tabela 2. Tabela 2: Parâmetros ( ) e (c), para as deformações de 1 %, 2 % e 5 % e máxima tensão. Parâmetros Deformação de 1% Deformação de 2% Deformação de 5% Máxima tensão C (kPa) 32 42 31 34 ϕ (°) 7 14 30 34 Conclusões Observou-se que quanto maior a tensão normal aplicada no solo, maior é sua tensão cisalhante e menor sua deformação vertical. Notou-se também que, o ângulo de atrito cresceu com o aumento da deformação, já os valores do intercepto coesivo não apresentaram essa mesma tendência. Os parâmetros para máxima tensão cisalhante (c = 34 kPa e ϕ = 340) foram obtidos entre deformação de 7 % a 10 %. Em caso de projeto, os valores dos parâmetros de e c devem ser aqueles obtidos para a deformação máxima que o projeto admitir. Agradecimentos Ao Renan Z. assessor do Laboratório de Geotecnia e a Amanda M. pelo auxílio nos ensaios. À Fundação Araucária/Inclusão social pela bolsa concedida. Referências BUENO, Benedito; VILAR, Orencio. Mecânica dos Solos vol 1. São Carlos/Viçosa, 1979. SOUSA PINTO, Carlos. Curso Básico de Mecânica dos Solos. 3ª edição. São Paulo: Oficina de Textos, 200. ISBN: 978-85-86238-51-2. SOUZA, Caio Henrique Ubukata; FUJI, Naoto; TEIXEIRA, Raquel Souza. Parâmetros de resistência ao cisalhamento direto do solo argiloso compactado de Londrina. XXIV EAIC, 2015. 4