Solos resistem bem as tenções de compressão, mas tem limitada resistência ao cisalhamento, e a resistência ao cisalhamento de um solo é a máxima tensão de cisalhamento que o solo pode suportar sem sofrer ruptura, a tensão de cisalhamento do solo no plano em que a ruptura ocorrer, ou uma combinação das tensões normal e tangencial que podem produzir alterações plásticas na massa de solo e até o deslocamento de partículas relacionadas às outras.
A Resistência ao cisalhamento envolve dois elementos:
- Atrito: 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 com o problema de deslizamento de um corpo sobre uma área plana horizontal.
- 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.
A lei utilizada é a lei de Mohr-Coulomb, que possui a expressão:
A Norma:
A norma de referência do ensaio de cisalhamento direto é a ASTM D3080 - 04 - ''Standard Test Method for Direct Shear Test of Soils Under Consolidated Drained Conditions''.
O Ensaio de Cisalhamento Direto:
O ensaio de Cisalhamento Direto é uma das formas mais antigas e fáceis para determinar a resistência ao cisalhamento do solo, onde o equipamento necessário é uma caixa metálica para colocar o corpo de prova e é aplicada uma força horizontal forma a separar a caixa.
Foto 01: Equipamento para realização de Ensaio de Cisalhamento Direto
O objetivo deste ensaio é determinar a resistência de cisalhamento. Baseia-se em submeter uma amostra a uma tensão normal fixa e logo após aplicar uma tensão cisalhante crescente, através de uma superfície pré-determinada, até que a ruptura por cisalhamento do solo aconteça. Com isso, se obtém uma correlação entre a tensão cisalhante na ruptura e a tensão normal, definindo-se diretamente a envoltória de Mohr-Coulomb.
Foto 02: Célula contendo corpo de prova - equipamento para realização de Ensaio de Cisalhamento Direto
O Ensaio de Cisalhamento Direto é de fundamental importância pois garante, aos projetistas, a determinação dos parâmetros geotécnicos: coesão e ângulo de atrito, dados indispensáveis para subsidiar estudos geotécnicos. Como por exemplo, a coesão e o angulo de atrito, são parâmetros ''de entrada'' para calcular o Fator de Segurança (FS) de Taludes (análise de estabilidade); e/ou elaborar Projetos de Contenções; e também para possibilitar a Análise de Estabilidade de Fundações.
Os ensaios de Cisalhamento Direto podem ser realizados das seguintes formas:
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.
Foto 03: Corpo de prova após realização de Ensaio de Cisalhamento Direto
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.
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