parâmetros de resistência ao cisalhamento direto do solo

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.
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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
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(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.
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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.
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