3.5.1. Princípios gerais
A pesquisa bibliográfica e observações experimentais próprias permitem definir como processo generalizado de destruição das rochas a rotura interna por tração, que dá origem a fissuras alinhadas com as direções principais de compressão máxima. A rotura pode essencialmente verificar-se por encurvadura de minipilares esbeltos, por destaque de peças de material integral ou por instabilidade conjunta de séries de micropilares segundo planos inclinados.
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O comportamento mecânico observado para o granito tem fortes semelhanças com o que resulta para o betão, sendo adequado considerar a distinção entre granitos e betões de alta e baixa resistência. O aspeto fundamental dessa distinção está relacionado com a maior ou menor intensidade de progressão de fissuras que tem significativa influência na carga e no tipo de rotura. No caso de materiais com progressão de fissuras mais fácil, como é o caso do granito e do betão de alta resistência, as solicitações em compressão uniforme são mais favoráveis do que as solicitações em compressão não uniforme. Contrariamente, quando a progressão de fissuras é limitada, como acontece nos granitos e betões de resistência inferior, a existência de partes integrais em compressão não uniforme torna esse tipo de solicitação mais favorável.
É proposto que o mecanismo fundamental de progressão de fissuras resulta do deslocamento relativo das faces irregulares encaixadas, que induz forças transversais de tração nas suas pontas. O referido deslocamento relativo, com contacto entre as irregularidades das faces das fissuras, produz um efeito de pressão lateral. Esse efeito de pressão lateral será o principal responsável pelo destaque de material a partir das faces livres, mesmo sob condições geométricas desfavoráveis, como é o caso das condutas escavadas em rochas profundas.
De acordo com o mecanismo proposto, o nível de progressão de fissuras em cada material é fundamentalmente determinado pelos seguintes quatro fatores: a) fragilidade/ductilidade intrínseca do material; b) atrito entre as faces das fissuras relacionado com a rugosidade local; c) encaixe entre as irregularidades das fissuras, relacionado com a macrorrugosidade; d) gradientes de tensões de compressão. A existência desse conjunto de fatores implica que seja difícil relacionar a resistência sob solicitações de compressão não uniforme exclusivamente com a classe de resistência do material. Essa relação tem também que ter em conta características da estrutura interna do material, cuja influência na destruição interna pode ser diferente para diferentes tipos de solicitação. A determinação de fatores de redução da resistência que tenham em conta solicitações distintas das observadas nos ensaios convencionais de compressão torna-se difícil sem que se verifique significativa dispersão de valores.
Os processos primários de destruição interna do granito resultam apenas de tensões principais de tração e compressão não estando implicadas tensões de corte. Assim, resulta desadequada a designação de rotura por corte e a consideração dos parâmetros de corte como parâmetros fundamentais de resistência deste tipo de materiais. A resistência à tração nas direções transversais às direções principais de compressão afigura-se como o parâmetro fundamental da resistência daquele tipo de material.
A rotura segundo planos inclinados é tida como base justificativa para a aplicação do critério de rotura de Mohr-Coulomb na análise de comportamento mecânico de materiais como o granito ou o betão. No entanto, esse tipo de rotura ocorre apenas sob condições cinemáticas
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e de distribuição de tensões de compressão muito particulares. Note-se ainda o efeito de fatores como a velocidade de carregamento, que podem determinar a ocorrência deste tipo de rotura em materiais em que o mesmo não é típico.
3.5.2. Orientações de projeto
Os valores de cálculo para a resistência à compressão do granito de alta resistência podem ser obtidos a partir do valor característico da tensão de rotura por adoção de um fator de segurança similar ao adotado na prática de projeto de estruturas em betão de alta resistência (fgd=fgk/1,5).
Os ensaios convencionais de compressão centrada parecem, no entanto, não ser representativos de condições como a distribuição não uniforme de tensões de compressão ou elevadas esbeltezas (h/d>4). Nesses casos, é recomendável que a caracterização mecânica dos materiais englobe a simulação desse tipo de condições, resultando valores de resistência efetiva de cálculo (f*gd=αfgd). Esse procedimento segue a prática adotada no projeto de estruturas de betão pelo método dos modelos de escoras e tirantes [13].
Parece ser adequado manter as tensões de compressão para combinações de carga em serviço abaixo do limite 2 (≈0,4fgd), de modo a resultarem novas estruturas em granito de alta resistência suficientemente seguras e duráveis. Esse procedimento permitirá controlar os efeitos negativos que resultam de cargas de longa duração e da aplicação de carregamentos cíclicos.
A segurança em estados limite últimos, relacionada com carregamentos variáveis de curta duração, pode verificar-se tendo por base valores de resistência superiores, nomeadamente limites de resistência efetiva de cálculo (f*gd). Note-se que em estruturas de engenharia civil as sobrecargas de utilização ocorrem normalmente em períodos de tempo curtos, que não são suficientes para possibilitar a degradação diferida da resistência do granito. Nessas estruturas verifica-se uma situação mais favorável do que a que pode ocorrer em estruturas de rocha como as cavidades abertas em profundidade, em que as solicitações condicionantes são praticamente permanentes.
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