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Controle de Obras
Mecnica dos solos
Prof. Ilo Ribeiro Jr
Resistncia ao cisalhamento dos solos
2Prof. Ilo Ribeiro Jr
A ruptura dos solos ocorre por
cisalhamento, raramente os solos rompem
por trao. A resistncia ao cisalhamento define a carga
de ruptura das fundaes superficiais,
escorregamentos de taludes.
A resistncia ao cisalhamento dos solos
depende de dois parmetros: atrito e coeso.
Como foi j foi visto...
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3Prof. Ilo Ribeiro Jr
Atrito funo da interao entre duas superfcies
na regio de contato. A parcela da resistncia devido
ao atrito pode ser simplificadamente demonstrada
pela analogia com o problema de deslizamento de
um corpo sobre uma superfcie plana horizontal
Atrito
N
T
F
4Prof. Ilo Ribeiro Jr
Atrito
A resistncia ao deslizamento () proporcional
fora normal aplicada (N), segundo a relao:
T = N . fonde f o coeficiente de atrito entre os dois
materiais. Para solos, esta relao escrita na
forma:
= . tg onde o ngulo de atrito interno do solo,
a tenso normal e a tenso de cisalhamento.
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Enquanto no atrito simples de escorregamento entre
os slidos o ngulo de atrito praticamente
constante, o mesmo no ocorre com os materiais
granulares, em que as foras atuantes, modificando
sua compacidade, mudam o ngulo de atrito , para
um mesmo solo.
Portanto, o ngulo de atrito interno do solo depende
do tipo de material, e para um mesmo material,
depende de diversos fatores (densidade, rugosidade,
forma, etc.).
Atrito
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AtritoEx.: para uma mesma areia o ngulo de atrito no
estado compacto maior do que no estado fofo (
densa > fofa).
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CoesoA resistncia ao cisalhamento do solos
essencialmente devido ao atrito. Entretanto, a
atrao qumica entre partculas (potencial
atrativo de natureza molecular e coloidal),
principalmente, no caso de estruturas floculadas, e
a cimentao de partculas (cimento natural,
xidos, hidrxidos e argilas) podem provocar aexistncia de uma coeso real.
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Coeso
Segundo Vargas (1977), de uma forma intuitiva, a
coeso aquela resistncia que a frao argilosa
empresta ao solo, pelo qual ele se torna capaz dese manter coeso em forma de torres ou blocos,
ou pode ser cortado em formas diversas e manter
esta forma. Os solos que tm essa propriedade
chamam-se coesivos. Os solos no-coesivos, que
so areias puras e pedregulhos, esborroam-se
facilmente ao serem cortados ou escavados.
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9Prof. Ilo Ribeiro Jr
Suponha que a superfcie de contato entre os
corpos, na Figura abaixo esteja colada. Na
situao quando N = 0, existe uma parcela da
resistncia ao cisalhamento entre as partculas
que independente da fora normal aplicada.
Esta parcela definida como coeso verdadeira.
Coeso
10Prof. Ilo Ribeiro Jr
A coeso uma caracterstica tpica de solos muito
finos. A coeso aumenta com: a quantidade de argila;
relao de pr-adensamento; diminuio da umidade
ou aumento da suco.A coeso verdadeira ou real definida anteriormente
deve ser distinguida de coeso aparente.
Esta ltima a parcela da resistncia ao
cisalhamento de solos midos (parcialmente
saturados), devido suco, que atrai as partculas.
No caso da saturao do solo a coeso tende a zero.
Coeso
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Resistncia dos solos
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Determina-se a resistncia ao cisalhamento dos
solos (), levando em considerao a parcela
referente ao atrito e a coeso.
Resistncia dos solos
onde a resistncia ao cisalhamento do solo,
"c" a coeso ou intercepto de coeso, "" a tenso
normal vertical e "" o ngulo de atrito interno do
solo.
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Como princpio geral, deve ser fixado que o fenmeno
de cisalhamento basicamente um fenmeno de atrito eque, portanto, a resistncia ao cisalhamento dos solos
depende, predominantemente, da tenso normal ao
plano de cisalhamento.
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Critrios de Ruptura deMohr-Coulomb
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O diagrama de Mohr, apresenta o estado de tenses emtorno de um ponto da massa de solo.
A resistncia ao cisalhamento do solo (), determinada
realizando ensaios com diferentes valores de 3, levando-
se 1at a ruptura.
16Prof. Ilo Ribeiro Jr
Cada crculo de Mohr representa o estado de tenses na ruptura
de cada ensaio. A linha que tangncia estes crculos definida
como envoltria de ruptura de Mohr. A envoltria de Mohr
geralmente curva, embora com freqncia ela seja associada a
uma reta.
Esta simplificao
deve-se a Coulomb, e
permite o clculo da
resistncia ao
cisalhamento do solo
conforme a expresso j
definida anteriormente:
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Para melhor compreenso do conceito de envoltria de
ruptura, apresenta-se quatro estados de tenses
associados a um ponto.
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Estado 1A amostra de solo est submetida a uma presso hidrosttica
(igual em todos as direes).
O estado de tenso deste solo representado pelo ponto 3 e a
tenso cisalhante nula.
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Estado 2O circulo de Mohr est inteiramente abaixo da envoltria.
A tenso cisalhante () no plano de ruptura menor que
a resistncia ao cisalhamento do solo () para a mesma
tenso normal. No ocorre ruptura.
20Prof. Ilo Ribeiro Jr
Estado 3
O crculo de Mohr tangncia a envoltria de ruptura. Neste
caso atingiu-se, em algum plano, a resistncia ao
cisalhamento do solo e ocorre a ruptura. Esta condio
ocorre em um plano inclinado a um ngulo "critico" como plano onde atua a tenso principal maior.
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Estado 4Este crculo de Mohr impossvel de ser obtido, pois antes
de atingir-se este estado de tenses j estaria ocorrendo
ruptura em vrios planos, isto , existiria planos onde as
tenses cisalhantes seriam superiores resistncia ao
cisalhamento do solo.
22Prof. Ilo Ribeiro Jr
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