título do resumo

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PARÂMETROS DE RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO DIRETO DE UM
SOLO ARENOSO ARGILOSO COMPACTADO
Naoto Fujii (Bolsista Fundação Araucária), Caio Henrique Ubukata de Souza,
Raquel Souza Teixeira, e-mail: [email protected]
Universidade Estadual de Londrina/Departamento de Construção
Civil/CTU/Londrina, PR
Área e subárea do conhecimento: Engenharia Civil/Geotecnia
Palavras-chave: compactação, ângulo de atrito, coesão.
Resumo
Este estudo tem como objetivo obter os parâmetros de resistência ao
cisalhamento de um solo arenoso, proveniente da região de Tuneiras do Oeste,
após a compactação usando a energia Normal de Proctor, para avaliar o seu
comportamento resistivo tanto no estado inundado quanto não inundando.
Primeiro foram obtidas as curvas de adensamento para as tensões normais em
que o solo foi inundado e seus respectivos coeficientes de adensamento, para
todas as tensões normais utilizadas. Foi utilizado o ensaio de cisalhamento
direto, que define uma tensão cisalhante de ruptura do solo, em relação a uma
tensão normal constante. Dos resultados e do modelo Mohr-Coulomb foram
obtidos o ângulo de atrito interno e o intercepto coesivo.
Introdução
Na construção civil, o solo é considerado como um dos materiais com maior
variabilidade. Sua ruptura geralmente é dada na forma de cisalhamento,
justificando atribuir sua resistência geralmente como a máxima tensão
cisalhante que ele pode suportar. Essa resistência é geralmente definida por
correlações empíricas a partir de solos semelhantes ou outros ensaios, mas
que podem não descrever bem o comportamento do solo a ser trabalhado,
fazendo-se necessário o estudo apropriado de solos específicos quando a
precisão é requerida, como realizado por Souza et al (2015). O objetivo deste
estudo é obter os parâmetros de resistência ao cisalhamento do solo
compactado na umidade ótima da cidade de Mandaguaçu/PR, nos estados
inundado e não inundado, de forma que possibilitem dimensionamentos de
obras futuras com maior precisão e segurança, e promovendo, possivelmente,
também a redução de custos.
1
Procedimentos metodológicos
O solo utilizado é proveniente da cidade de Tuneiras do Oeste, coletado no km
127 da rodovia federal BR-487/PR. As amostras de solo foram preparadas
conforme NBR 6457 e compactadas usando a energia Normal de Proctor próximo a umidade ótima (wótima) de 11,2%, atingindo a massa específica
aparente máxima (gdmáx) de 2,00 g/cm³.
Após a compactação foram moldados oito corpos de prova de
dimensões 6x6x2 cm para o ensaio de cisalhamento direto, submetidos às
tensões normais de 50, 100, 200 e 300 kPa, na condição não inundada (teor de
umidade de compactação) e inundada. A inundação era realizada 24 horas
previamente à realização do cisalhamento. Com os resultados foram traçadas
as curvas tensão cisalhante versus deformação horizontal e as curvas de
deformação vertical versus deformação horizontal. Por fim, foi usado o modelo
Mohr-Coulomb para ambas as condições, inundada e não inundada, do gráfico
tensão cisalhante de ruptura versus tensão normal, tanto para o estado limite
último e de serviço, que indicaram o ângulo de atrito e o intercepto de coesão
do solo. No ensaio inundado foi realizado o ensaio de adensamento do solo, na
carga de tensão normal colocada após as 24 hs de inundação, medindo-se a
deformação vertical por 30 minutos.
Resultados e Discussão
As características físicas dos corpos de prova usados nos ensaios de
cisalhamento, nas condições não inundada e inundada, estão na Tabela 1 e 2.
Tabela 1 – Características físicas dos corpos moldados - ensaio não inundado.
Corpo de Prova
d (g/cm³)
ω (%)
G.C. (%)
e
Sr (%)
CP1
CP2
CP3
CP4
Média
Desvio Padrão
Coef. Variação (%)
1,99
1,96
1,99
2,00
1,98
0,01
0,69
11,40
11,39
11,12
10,85
11,19
0,20
1,83
102
100
102
102
102
0,71
0,69
0,35
0,38
0,36
0,35
0,36
0,01
2,68
87,90
81,72
84,52
84,50
84,66
1,62
1,91
Após o cisalhamento foram traçadas as curvas tensão cisalhante versus
deformação horizontal e foram determinadas as máximas tensões de ruptura
para cada ensaio (estado limite último) e também as tensões de cisalhamento
que causavam deformação horizontal de 3 % (estado de serviço do estudo).
Tabela 2 – Características físicas dos corpos moldados - ensaio inundado.
2
Corpo de Prova
d (g/cm³)
ω (%)
G.C. (%)
e
Sr (%)
CP5
CP6
CP7
CP8
Média
Desvio Padrão
Coef. Variação (%)
2,00
1,95
1,98
2,02
1,99
0,02
1,18
11,24
11,01
11,24
11,02
11,13
0,11
0,99
102
100
102
104
102
1,20
1,17
0,35
0,38
0,36
0,33
0,35
0,02
4,47
87,90
81,72
84,52
84,50
84,66
1,62
4,48
Os valores obtidos foram plotados em gráficos tensão cisalhante versus
tensão normal (Figuras 1 e 2). O modelo Mohr Coulomb foi aplicado obtendo as
a função de tendência linear.
(a)
(b)
Figura 1 – Retas Mohr-Coulomb para o estado limite último (a) e de serviço (b) em deformação
3% – ensaio não inundado.
(a)
(b)
Figura 2 – Retas Mohr-Coulomb para o estado limite último (a) e de serviço (b) em deformação
3% – ensaio inundado.
3
Das retas Mohr-Coulomb foram obtidos os valores de intercepto coesivo
c e ângulo de atrito φ do solo compactado, na condição inundada e não
inundada, na máxima tensão cisalhante e para 3% de deformação (Tabela 3).
Tabela 3 – Parâmetros encontrados neste estudo para o solo compactado.
Ensaio
Parâmetro
Ruptura
Deformação 3%
Inundado
φ (°)
39,45
28,59
c (kPa)
28,67
41,25
Não inundado
φ (°)
c (kPa)
34,79
42,81
27,79
40,39
Para a condição inundada, foram encontrados, para as tensões de 50,
100, 200 e 300 kPa, valores de coeficiente de adensamento C v de 2,20 x 10-2,
2,10 x 10-2, 2,05 x 10-2 e 1,87 x 10-2, respectivamente, pelo método de Taylor.
Conclusões
Encontraram-se os valores de parâmetros de resistência do solo de Tuneiras
de Oeste compactado na energia Proctor Normal, na umidade ótima sob
diversas condições. A limitação da deformação oferece parâmetros de
resistência ligeiramente menores, como ocorreu no caso não inundado. Isso
implica que, para não existir deformações indesejadas no solo, deve-se limitar
a carga e tensões que ela suporta. Dos resultados do ensaio inundando e não
inundado, observa-se que a inundação causa uma perda de resistência
considerável. Contudo, o intercepto coesivo, no estado inundado, encontra-se
maior que no estado inundado. Por outro lado, a análise do adensamento do
solo sob diferentes tensões normais mostrou que maior a tensão submetida,
maior o adensamento, e também o menor o Cv, o que indica, neste caso,
quanto maior a tensão mais rápido o adensamento ocorre.
Agradecimentos
Ao programa Fundação Araucária/UEL pela bolsa concedida e ao estudante
Lucas Rossato pelo auxílio concedido durante os ensaios.
Referências
NBR 7182: Solo – Ensaio de compactação. Rio de Janeiro, 1986b.
SOUZA, C. H. U. Parâmetros de resistência ao cisalhamento direto do solo
argiloso compactado de londrina. Anais do XXIV EAIC – 21 a 23 de outubro de
2015, Londrina – PR,
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