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Resistncia ao
cisalhamento de
solos
Adaptado e traduzido de N. Sivakugan
Duration: 20 min
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Cisalhamento na falha
Os solos geralmentefalham por cisalhamento
Fundao
aterro
Na falha, tenses cisalhantes ao longo da superficiede falha alcanam o valor da resistencia aocisalhamento
do solo.
Superficie de
falha
Mobilizao: Na
Resistencia ao
cisalhamento
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Falha cisalhante
Os graos de solo sedeslizam ao longo dasuperficie de falha.
No crushing ofindividual grains.
Superficie de falha
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Falha cisalhante
Na falha, tenses cisalhantes ao longo do planode falha () atingem o valor da Resistencia ao
cisalhamento (f).
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Criterio de Mohr-Coulomb
tan cf
c
coesa
Angulo deatrito
f a maxima tenso cisalhante dos solos que no
atingem a falha para uma mesma tenso normal .
f
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Criterio de Mohr-Coulomb
tanff c
A Resistencia consiste de duas
componentes (parametros): coeso eatrito.
f
f
c
f tan
c
Componentedo atrito
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c e so medies da Resistencia ao
cisalhamento.Elevados valores de c e , elevadaResistencia.
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Circulos de Mohr e envolvente
de falha
X
YElementos de soloem diferentes
localizaes
XY
X
Y
~ falha
~ estable
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Y
Inicialmente, o circulo de Mohr
circle um ponto
c
c
c
c
+
O elemento de solo estavel
pois no intercepta a evolventede falha
Circulos de Mohr e envolvente
de falha
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Y
c
c
c
GL
Com o progresso do
carregamento, os circulos
de Mohr circle crecem
.. E finalmente a falha acontece
quando o circulo de Mohr circle
entra em contato com a envolvente
de falha (ponto de tangencia).
Circulos de Mohr e envolvente
de falha
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Direo do plano de falha
Y
c
c
c
GL
c+
90+
45 + /2
Falha plana
orientada 45 + /2
da horizontal
45 + /2
Y
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Circulos de Mohr circles em
termos de &
X X X
v
h
v
h
u
u
= +
total stresseseffective stresses
vhvh
u
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Identicos especimens
inicialmente no estado
isotropico de tenses (c)
e depois carregados
axialmente at a falha. c
c
c
c
f
Inicialmente Falha
uf
Na falha,
3 = c; 1 = c+ f
3= 3 uf; 1 = 1 - uf
c,
c,
em termos de
em termos de
Circulos de Mohr circles em
termos de &
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Ensaio triaxial (equipamento)
Pedra
porosa
Membrana
impermeavel
pisto (aplicao da tenso
desviadora)
O-ring
pedestal
Cmara de
acrilico
Presso de cmara
Presso no topoPore pressure ou
Variao de Volume
gua
Amostra de solo na
falha
Plano de falha
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Tipos de ensaios triaxiais
Presso de
confinamentoc
Cisalhamento
(carregamento axial)
Se a valvula est aberta? Se a valavula est fechada?
Tenso desviadora
( )
sim no Sim no
Consolidatedsample
Unconsolidatedsample
Drainedloading
Undrainedloading
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Dependendo se a drenagem esta permitiva
ou no durante:
na aplicao da presso de confinamento, e
no cisalhamento,
Podemos estavelecer tres tipos de ensaiostriaxiais com importancia pratica, que so:
Consolidated Drained (CD) test
Consolidated Undrained (CU) testUnconsolidated Undrained (UU) test
Tipos de ensaios triaxiais
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Solos granularesnao apresentamcoeso.
c = 0 & c= 0
Para argila normalmenteadensadas, c = 0 e c = 0.
Para um ensaio UU,em termos de tenses
totais, u = 0
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Ensaios CD, CU e UU
no apresentam variaes da poro-presses
cisalhamento muito lento para no gerarexcess de poro-presses.
Consolidated Drained (CD) Test
se obtem c e
Quantos dias!No desejavel
Usamos c and para analises emcondies totalmente drenadas (e.g.,Estabilidade a longo prazo,carregamento muito lento )
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variao da poro-presso durante o cisalhamento
Mais rapido que o CD (frequente emeteutilizado para determiner c e )
Consolidated Undrained (CU) Test
Se obtem c e
Medesse
Ensaios CD, CU e UU
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Ensaio bem rpido
Unconsolidated Undrained (UU) Test
analises em termos de se obtem cu and u
No se mede desconhecido
= 0; i.e., failure envelope ishorizontal
Use cu e u para os analises emCondies nao drenadas (e.g.,Estabilidade a curto prazo,Carregamento rpido)
Ensaios CD, CU e UU
variao da poro-presso durante o cisalhamento
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Relao 1- 3 com a falha
X
Elemento de solo na
falha
3 1
X 3
1
)2/45tan(2)2/45(tan231 c
)2/45tan(2)2/45(tan213 c
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Ponto de tenses
q
q
h v
(v-h)/2
(v+h)/2
Ponto de tenses Ponto de tenses
2
hvp
2
hvq
X
v
h
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Trajetoria de tenses
q
p
A TT o topo docirculo de Morh
Trajetoria detenses
A trajetoria de tenses permite observar o progressodo carregamento en relao a envolvente de falha.
Durante ocarregamento
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Envolvente de Falha
q
p
c
c cos
tan-1 (sin )
falha
Durante o carregamento(cisalhamento).
Trajetoria de tenses
Circulo de Morh
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Parametro de poro-presso
Y
1
3
u = ?
Uma simple estimaao da variao da
poro-presso em condies decarregamento no drenado, em termos davariao da tenso total ~ proposto porSkempton (1954)
)( 313 ABu
Parametros de poro-pressoA e B de Skemptons
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Pore Pressure Parameters
Para solos saturados, B 1.
Parametro na falha
A - (Af)
Para argilas normalmente adensadas Af 1.
Parametro B
B = f (saturao,..)
Af= f(OCR)
Para argila fortemente sobreadensadas Af negativo.
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Ensaio de compresso
no confinada
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Resistencia
das areias
Dilatancia
No dilatancia
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Resistencia das argilas
Argilas moles ( OCR=1)
CD (DRENADOS), du=0 , dV diminui (compresso)
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Resistencia das
argilas
Argilas moles ( OCR=1)
Ensaio CU (NODRENADO),du=aumenta ,dV=0
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Resistencia das argilas
Argilas pr-adensadas ( OCR >1)
CD (DRENADO), du=0 , dV aumenta com o OCR
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Resistencia das argilas
Argilas pr-adensadas
(OCR >1)
CU (NO DRENADO), dV=0du diminui com o OCR
OCR>1
OCR=1