Ensaio Consolidado não Drenado

Em cada amostra foi identificado os índices físicos como pesos, pesos volúmicos, teores em água, dimensões e massas. Valendo ressaltar que como citado no capítulo 3 desta dissertação buscou manter um padrão na constituição de todas as amostras, mas mesmo tomando todos os cuidados necessários ainda é observado certo desvio nas características físicas das amostragens.

A tabela (4.1) a seguir demonstra as informações relativas as amostras utilizadas em todos os ensaios consolidados não drenados, valendo ressaltar que as tensões de consolida- ção deveriam ser iguais ao exposto na metodologia de trabalhos apresentado no capítulo 3, no entanto as tensões esperadas não foram atingidas:

Tabela 4.1: Índices físicos - Ensaios consolidados não drenados Consolidado não Drenado

Parâmetros Físicos

Amostras

Reconstituídas Indeformadas

1 (*) 2 3 1 2 3 (*)

Tensão de consolidação (kPa) 322 156 376 17 130 166

Peso volúmico - γ (kN/m3) 18 18 17 18 18 17

Peso volúmico seco - γs (kN/m3) 16 15 13 14 14 13

Teor em água - w (%) 15 22 38 31 33 39

Diâmetro médio (mm) 70 70 70 70 70 70

Altura média (mm) 131 133 132 140 140 140

(*) - Ensaio descartado

A consolidação sob a qual a amostra esta submetida pode ser identificada no fim da fase de consolidação, a mesma depende das tensões efetivas atuantes, que é o resultado das tensões totais individuais subtraídas pela leitura de poro pressão. Antes do início da fase de rotura não há nenhuma aplicação de carga axial, por tanto a amostra está

submetida a um carregamento isotrópico de mesmo valor da pressão de câmara. Os dados obtidos no fim da consolidação estão expostos na tabela (4.2) a seguir:

Tabela 4.2: Tensões atuantes nas amostras no fim da consolidação - Ensaios consolidados não drenados Fim da Consolidação Parâmetros (kPa) Amostras Reconstituídas Indeformadas 1 (*) 2 3 1 2 3 (*)

Tensão isotrópica total (σ0) 447,8 335,5 528,2 145,3 354,1 430,4

Tensão isotrópica efetiva (σ0

0) 321,9 156,2 376,4 17 129,8 165,9

Pressão neutra (u0) 125,9 179,3 151,8 128,3 224,3 264,5

(*) - Ensaio descartado

A fase de rotura da amostra disponibiliza informações pertinentes na caracterização mecânica do solo estudado, precisamente através destes dados torna-se possível descrever seu comportamento. Os resultados obtidos pela leitura ao longo do ensaio foram plotados em gráficos para melhor visualização.

Deve ser observado que todos os ensaios realizados apresentam regressão na tensão de desvio, este fenômeno ocorre no início de aplicação de carga, sendo sempre antes de completar 1% de extensão axial na amostra, a provável causa é uma falha do equipamento durante a aplicação de carga axial, possivelmente o pistão trava por um curto período de tempo durante a fase de aplicação de carga vertical, como não foi possível contornar este problema todos os ensaios possuem esta pequena particularidade.

A figura (4.12) a seguir demonstra as relações entre tensão de desvio, pressão neutra e extensão axial para as duas variações de amostragens.

Figura 4.12: Gráficos de amostras consolidadas não drenadas. a) Tensão de desvio x Extensão axial (reconstituídas). b) Pressão neutra x Extensão axial (reconstituídas). c) Tensão de desvio x Extensão axial (indeformadas). d) Pressão neutra x Extensão axial (indeformadas).

O gráfico a) da figura (4.12) mostra que as amostras reconstituídas com tensão de consolidação de 156,2 kPa e 376,4 kPa, apresentaram um pequeno aumento na tensão de desvio mesmo após sofrerem rotura. Por outro lado a amostra consolidada a 321,9 kPa nem se quer apresenta rotura, demonstrando apenas aumento na tensão de desvio como se a amostra permanecesse resistindo as aplicações de carga axial até o fim do ensaio, por oferecer um resultado tão estranho é melhor descartar o uso desta amostra.

Ao visualizar o gráfico b) da figura (4.12), que retrata a atuação da tensão neutra nas amostras reconstituídas, pode perceber que as amostras de 321,9 kPa e 376,4 kPa apresentam comportamento distinto da amostra de 156,2 kPa, sendo que nelas a pressão neutra permanece crescente durante todo o tempo de aplicação de carga axial, o que é esperado pelo fato da amostra estar sofrendo compressão, mas após o momento de rotura deveria haver queda na tensão de desvio.

nítido um pico na tensão de desvio apenas na amostra de 129,8 kPa de consolidação, demonstrando com clareza o momento de rotura, posteriormente há declínio na tensão indicando perda de resistência mecânica. No gráfico de pressão neutra também ocorre o mesmo com esta amostra, pode-se observar que o pico no gráfico d) é um pouco antes do que no gráfico c), isso deve ao fato da amostra começar a romper e liberar pressão neutra antes da completa rotura, após a rotura a queda da pressão neutra é agravada e conduzida para números negativos.

Nas indeformadas a amostra de 165,9 kPa de tensão de consolidação apresenta com- portamento semelhante a amostra consolidada a 129,8 kPa, no entanto suas curvas são mais discretas não oferecendo um pico de rotura tão nítido. Tendo em vista que foram apresentados resultados axiais para a amostra de 165.9 kPa, achou melhor descartar o uso desta amostra e recomenda-se a execução de um novo ensaio.

A amostra de 17 kPa demonstra comportamento uniforme nos gráficos c) e d) da figura 4.12, sendo que respetivamente registra apenas aumento na tensão de desvio e na pressão neutra. Indicando um comportamento atípico, pelo fato de demonstrar que ainda resistiria a maiores aplicações de carga.

Com base nos gráficos da figura 4.12 é possível obter os resultados apresentados na tabela (4.3), representando os dados disponibilizados durante a rotura de cada amostra.

Tabela 4.3: Dados relativos a rotura - Ensaios consolidados não drenados. Rotura Parâmetros (kPa) Amostras Reconstituídas Indeformadas 1(*) 2 3 1 2 3 (*) Pressão neutra (uf) 154 220,3 247 164 273,4 321 Extensão axial - ε (%) 2,68 2,09 0,92 3,76 3,45 3,04

Tensão vertical total (σ1f) 506 435 635 241 549 542

Tensão horizontal total (σ3f) 447 335 528 145 354 430

Variação de tensão vetical total (∆σ1f) 59 99 107 95 195 111

Tensão veritical efetiva (σ1f’) 352 214 388 76 276 220

Tensão horizontal efetiva (σ3f’) 293 115 281 -19 80 108

(*) - Ensaio descartado

Com as informações recolhidas na tabela 4.3 torna-se possível estimar a resistência mecânica do solo em questão, este ensaio tem como foco determinar em relação a resis- tência não drenada. Para isto depende das tensões totais atuantes em cada amostra, com as mesmas pode se aplicar a expressão 4.2.

Cu =

σ1f − σ3f

2 (4.2)

Este mesmo parâmetro também pode ser determinado por outra expressão mais com- plexa, que envolve o uso de tensões efetivas de repouso, ângulo de atrito efetivo, coesão efetiva e parâmetros de tensão neutra. Como demonstrado na expressão 4.3:

Cu= c 0_cosφ0 1 − senφ0+ 2A fsenφ0 + σ 0 10 senφ0(K0 + Af − K0Af) 1 − senφ0+ 2A fsenφ0 (4.3)

A primeira expressão requer apenas a aplicação dos dados adquiridos na tabela 4.3, já a segunda necessita que sejam encontrados novos parâmetros também baseados nas informações dos resultados dos ensaio se em conjunto com a tabela 4.2 referente as tensões no fim da consolidação. Af = ∆u ∆σ1f (4.4) K0 = σ₃₀0 σ0 10 (4.5)

Figura 4.13: Círculos de Mohr - Ensaios consolidados não drenados; a) Amostras recons- tituídas b) amostras indeformadas.

A determinação do ângulo de atrito efetivo e coesão efetiva, é realizada traçando uma tangente nas circunferências de Mohr geradas em função das tensões efetivas na rotura, como representado na figura 4.13.

Os resultados estão apresentados na tabela 4.4 e figura 4.14:

Tabela 4.4: Parâmetros de resistência mecânica - Ensaios consolidados não drenados Resistência Mecânica Parâmetros (kPa) Amostras Reconstituídas Indeformadas 1(*) 2 3 1 2 3 (*) Tensão de Consolidação 322 156 376 17 130 166 Resistência drenada (Cu)(**) 30 50 54 48 98 56

Coesão efetiva (c’) - 46 41 -

Parâmetro de tensões neutras Af 0,49 0,41 0,89 0,38 0,25 0,51

Resistência drenada (Cu)(***) - 49,20 52,18 48,14 99,66 -

(*) - Ensaio descartado

(**) - Determinação por meio da expressão 4.1 (***) - Determinação por meio da expressão 4.2

Mesmos que as tensões de consolidação não foram as mesmas entre as amostras indefor- madas e amostras reconstituídas, considerou interessante aplicar um gráfico que apresente a resistência não drenada de cada amostra em função da tensão de consolidação, tendo isto como base foi plotado um gráfico que demonstre a resistência não drenada de todas as amostras que tiveram os resultados aprovados.

Ao comparar as duas variedades de amostragens pela figura 4.14, nota-se que as linhas de tendência entre as amostras reconstituídas e indeformadas não seguem o mesmo padrão, nas indeformadas a restência não drenada cresce drasticamente conforme há aumento na tensão de consolidação, já as reconstituídas possuem um aumento muito mais discreto.

O ideal seria que ambas possuíssem a mesma tensão de consolidação para que fosse feita a comparação quanto a resistência não drenada, mas mesmo que não haja a mesma tensão o crescimento da linha de tendência deveria ter comportamentos aproximados. E pelo fato das reconstituídas estarem sob maiores consolidações é esperado que a resistência seja superior ao apresentado pelas indeformadas ou vice versa.

Também é necessário que sejam feitos mais pontos para aumentar a fiabilidade das linhas de tendência, mas como as amostras descartadas causariam grande desvio se com- paradas com as outras amostras foi fundamental suas retiradas, sendo assim é aconselhado a realização de novos ensaios para complementar as informações adquiridas.

Figura 4.14: Resistência não drenada x Tensão de consolidação efetiva - Ensaios consoli- dados não drenados.