ensaio de cisalhamento direto - Laboratório de Geotecnia

DC
TM
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA
ESCOLA POLITÉCNICA
E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
LABORATÓRIO DE GEOTECNIA
U F B A
1
ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRETO
1.Introdução
O ensaio de cisalhamento direto foi desenvolvido basicamente para a determinação da resistência ao corte
de um corpo de prova de solo, de forma prismática e seção quadrada ou circular e de pequena espessura.
Este ensaio é geralmente drenado e é mais aplicado ao estudo da resistência ao cisalhamento de solos com
estratificações ou xistosidades definidas, ou quando se quer avaliar a resistência entre contactos de
diferentes materiais.
2.Objetivo
Executar o ensaio de cisalhamento direto utilizando-se de uma caixa de seção quadrada para se obter,
através da interpretação de uma envoltória linear, os valores de ângulo de atrito interno do solo e do
intercepto coesivo.
3.Equipamentos
- Caixa bipartida dotada de placas dentadas e perfuradas, pedras porosas de topo e base e quepe para
transmissão de carga; - Molde do corpo de prova; - Prensa equipada com motor e sistema de transmissão
de carga (pendural); - Extensômetros mecânicos ou transdutores elétricos de deslocamento; - Anel de carga
ou célula de carga elétrica.
4.Preparação do Corpo de Prova
O corpo de prova a ser ensaiado pode ser de solo compactado ou talhado de uma amostra indeformada.
- Compactar o corpo de prova (c.p.) nas mesmas condições de densidade e umidade especificados, nas
mesmas dimensões do molde, ou no próprio molde (c.p. compactado);
- Recolher o material não utilizado ou sobrado da talhagem para a determinação da umidade;
- Talhar o corpo de prova do “bloco indeformado” empurrando aos poucos o molde metálico para baixo até
que a seção quadrada (ou circular) seja obtida. O corpo de prova deve preencher o volume do molde;
- Pesar o corpo de prova juntamente com o molde metálico;
- Transferir o corpo de prova do molde para a caixa de cisalhamento;
- Recolher parte do material sobrado da talhagem para a determinação de umidade;
5.Procedimento do Ensaio
- Instalar na prensa a caixa de cisalhamento contendo o corpo de prova entre as pedras porosas e placas
dentadas, de tal maneira que o c.p. fique no meio, entre as partes inferior e superior da caixa;
- Colocar o pendural para aplicação da tensão vertical e ajustar o extensômetro vertical para dar início a
fase de adensamento do ensaio lento (drenado), por exemplo;
- Aplicar o carregamento (através de pesos) previamente definido e iniciar as leituras de deformação do
c.p.. Quando as deformações se estabilizarem é dado por concluído esta fase;
- O início do cisalhamento se dará após os ajustes do extensômetro horizontal e do sensor (anel ou célula
de carga) que irá medir a força cisalhante desenvolvida durante o ensaio.
1
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6.Cálculos
- Deformação cisalhante específica: εhi = lhi/L ; lhi - leitura horizontal; L - lado do c.p.
- Variação de volume do c.p.: ∆vi = lvi.A
- Força cisalhante: Ti= K.lmi ; lmi - leitura do anel ; K - constante do anel
- Tensão cisalhante: τi = Ti/A ; A - área do c.p.
- Tensão normal aplicada: σ = N/A ; N - Carga normal
7.Resultados
Traçar a curva de desenvolvimento do ensaio com os valores de τi e εi de onde normalmente é tirado o
valor máximo da tensão cisalhante.
Efetuar o gráfico de variação de volume ∆vi em função da deformação específica εi.
Repetir o ensaio pelo menos em mais dois novos corpos de prova com tensões normais diferentes; ajustar
uma reta pelos pontos τi x σ interpretando assim a envoltória de resistência dos ensaios executados, a
partir da qual são determinados os valores do ângulo de atrito interno e o intercepto coesivo.
8.Relatório e Questões
A partir dos dados da tabela abaixo, traçar as curvas tensão cisalhante x deformação horizontal e
deformação vertical x deformação horizontal dos ensaios consolidados lentos, executados em três corpos
de prova de um determinado solo, e determinar os valores do ângulo de atrito e do intercepto coesivo.
ENSAIO
εh (%)
0,00
0,90
1,88
2,87
3,87
4,87
5,88
6,88
7,89
8,89
9,91
10,92
11,92
12,94
13,96
14,98
16,00
17,02
01 (σ
σ=
τ (kPa)
0,0
31,4
40,2
48,3
53,9
58,3
62,4
66,8
70,0
73,2
75,6
77,7
81,3
82,1
82,5
82,9
82,9
82,9
100 kPa)
εv (%)
0,00
0,35
0,75
1,14
1,49
1,80
2,11
2,32
2,54
2,76
2,89
2,98
3,11
3,16
3,25
3,29
3,33
3,38
ENSAIO 02 (σ
σ=
εh (%) τ (kPa)
0,00
0,0
0,79
58,3
1,73
78,5
2,68
95,8
3,65
108,6
4,64
118,3
5,62
126,7
6,62
133,2
7,62
138,8
8,62
143,6
9,62
147,3
10,63
150,5
11,64
152,5
12,66
154,1
13,67
155,3
14,69
155,3
15,71
155,3
16,75
152,5
200 kPa)
ENSAIO
εv (%)
εh (%)
0,00
0,27
0,72
1,08
1,49
1,80
2,07
2,34
2,52
2,66
2,80
2,93
3,02
3,07
3,11
3,16
3,20
3,25
0,00
0,68
1,59
2,54
3,50
4,47
5,45
6,42
7,41
8,40
9,39
10,37
12,40
13,42
14,43
15,45
17,08
17,48
03 (σ
σ=
τ (kPa)
0,0
86,9
113,9
133,2
148,1
160,9
171,4
182,3
191,9
199,6
206,4
216,5
218,5
220,5
222,1
223,3
223,7
223,7
300 kPa)
εv (%)
0,00
0,37
0,93
1,45
1,87
2,24
2,57
2,80
3,03
3,26
3,40
3,64
3,73
3,78
3,87
3,92
4,01
4,01
2