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Resistência ao cisalhamento dos solos: fundamentos e aplicações em projetos de infraestrutura

A resistência ao cisalhamento dos solos é uma das propriedades mais importantes da Mecânica dos Solos. Ela define a capacidade do terreno de resistir a esforços que tendem a provocar o deslizamento relativo entre suas partículas.

Esse conceito é essencial para o dimensionamento seguro de taludes, fundações, aterros, contenções e pavimentos, sendo decisivo na análise de estabilidade de obras de infraestrutura.

Imagem: Equipamento para ensaio de Cisalhamento Direto (CD) - Obtém uma correlação entre a tensão cisalhante na ruptura e a tensão normal, definindo-se diretamente a envoltória de Mohr-Coulomb. - Laboratório de Ensaios Especiais Suporte

O que é resistência ao cisalhamento

A resistência ao cisalhamento representa a oposição do solo à aplicação de tensões tangenciais. Quando essa resistência é superada, ocorre a ruptura, caracterizada pelo deslocamento relativo entre massas de solo.

Essa resistência depende fundamentalmente de:

Atrito entre as partículas,

Coesão do material,

Tensão efetiva atuante,

Estrutura e estado do solo,

Condições de umidade e drenagem.

Solos granulares e solos coesivos apresentam comportamentos distintos sob esforços de cisalhamento.

Imagem: Corpo de prova após ensaio de Cisalhamento Direto (CD) - Detalhe para rastreabilidade de amostras com uso de app dedicado - Laboratório de Ensaios Especiais Suporte

Componentes da resistência ao cisalhamento

De forma simplificada, a resistência ao cisalhamento é composta por dois mecanismos principais: 

Atrito

Presente em todos os solos, especialmente nos arenosos.

Resulta do contato direto entre os grãos e aumenta com a tensão efetiva.

Coesão

Característica dos solos finos, principalmente argilas.

Relaciona-se às forças de atração entre partículas e à estrutura interna do solo.

A combinação desses dois mecanismos define a resistência total do solo.

Critério de ruptura de Mohr-Coulomb

O comportamento da resistência ao cisalhamento é frequentemente representado pelo critério de ruptura de Mohr-Coulomb, expresso por:

τ = c + σ’ · tan φ

Onde:

τ = resistência ao cisalhamento,

c = coesão,

σ’ = tensão efetiva normal,

φ = ângulo de atrito interno.

Esse modelo é amplamente utilizado em projetos geotécnicos por sua simplicidade e eficiência na representação do comportamento dos solos.

Imagem: Equipamento para Ensaio Triaxial (TRI) - Aplica-se uma tensão axial através de uma haste de carregamento vertical para provocar a ruptura por cisalhamento no corpo de prova. Os ensaios triaxiais podem ser executados nos tipos: UU, CU, CD. - Laboratório de Ensaios Especiais Suporte

Comportamento dos diferentes tipos de solo

Solos arenosos

A resistência é predominantemente friccional.

O ângulo de atrito é o parâmetro mais relevante, e a coesão é desprezível.

Solos argilosos

A resistência depende tanto da coesão quanto da tensão efetiva.

O comportamento varia conforme a condição drenada ou não drenada.

Solos compactados

A resistência está diretamente relacionada ao grau de compactação e ao teor de umidade.

Imagem: Detalhe corpo de prova durante Ensaio Triaxial (TRI) - Laboratório de Ensaios Especiais Suporte

Condições drenadas e não drenadas

A resistência ao cisalhamento pode ser analisada sob duas condições principais:

Drenada, quando a água consegue se dissipar durante o carregamento, comum em areias,

Não drenada, quando a água permanece nos vazios, elevando a pressão neutra, comum em argilas.

A escolha da condição correta é fundamental para análises de estabilidade e segurança.

Aplicações práticas da resistência ao cisalhamento

A resistência ao cisalhamento é utilizada em:

Análise de estabilidade de taludes naturais e artificiais,

Dimensionamento de fundações rasas e profundas,

Projetos de muros de arrimo e contenções,

Avaliação de capacidade de carga do solo,

Verificação de segurança de aterros e barragens,

Análises de escavações e cortes.

Qualquer erro na determinação desses parâmetros pode comprometer a segurança da obra.

Imagem: Corpo de prova após Ensaio Triaxial (TRI) e tag RFID para reastreabilidade de amostras com app dedicado - Laboratório de Ensaios Especiais Suporte

Ensaios para determinação da resistência ao cisalhamento

Os principais ensaios utilizados são:

Cisalhamento direto,

Compressão simples (não confinada),

Triaxial, em suas diferentes modalidades.

Cada ensaio fornece parâmetros específicos, que devem ser interpretados conforme o tipo de solo e a condição de carregamento.

Imagem: Ensaio de Compressão Não Confinada - O Ensaio COMP.NC aplica uma carga normal na direção axial do corpo de prova (CP), sem que haja tensão confinante, a fim de determinar o parâmetro de resistência uniaxial do CP. - Laboratório de Ensaios Especiais Suporte

A atuação da Suporte na avaliação da resistência dos solos:

A avaliação da resistência dos solos é uma etapa essencial para a segurança e o desempenho de qualquer obra de engenharia. Na Suporte, esse processo é conduzido de forma criteriosa, reconhecendo que a resistência ao cisalhamento influencia diretamente o dimensionamento de fundações, taludes, contenções e estruturas de infraestrutura.

Para garantir resultados confiáveis, a Suporte integra ensaios laboratoriais executados com rigor técnico, seguindo normas e procedimentos reconhecidos. Esses ensaios permitem compreender o comportamento do solo sob diferentes condições de tensão, fornecendo parâmetros fundamentais para as análises geotécnicas.

As informações obtidas em laboratório são complementadas por dados de sondagens e ensaios de campo, que permitem conhecer o perfil do terreno em profundidade. Essa combinação assegura que as características reais do solo sejam corretamente representadas, reduzindo a possibilidade de interpretações isoladas ou imprecisas.

Outro aspecto essencial do trabalho da Suporte é a análise do contexto geológico e do histórico de formação do solo. Essa etapa permite identificar particularidades do material, processos naturais ou intervenções anteriores que podem influenciar sua resistência e seu comportamento ao longo do tempo.

Todo esse conjunto de dados é interpretado por engenheiros e geólogos experientes, que aplicam conhecimento técnico e visão prática adquirida em obras reais. Essa abordagem integrada garante parâmetros representativos, reduz incertezas e aumenta significativamente a confiabilidade e a segurança dos projetos desenvolvidos pela Suporte.