2.3.1 Generalidades
Um ensaio mais antigo e simples, que até os tempos de hoje ainda é muito utilizado para definir a resistência ao corte em solos, o mesmo se baseia nos critérios de Mohr-Coulomb. Para realizar o ensaio aplica-se tensão vertical no plano da amostra, através da rotura causada na mesma é observada a tensão de corte longitudinal provocada. Na ocorrência do ensaio são utilizados provetes de solo em formato quadrangular com uma determinada espessura, o mesmo é colocado na caixa de corte assim como representado na figura 2.2(a).
Os principais fatores que envolvem este ensaio é a aplicação de forças verticais (N) e o horizontais (T), sendo a primeira definida antes do início do ensaio, a mesma é aplicada na parte superior da amostra por meio de um sistema de alavanca movida por pesos, esta força tem como objetivo provocar consolidação no solo testado e é constante ao longo de todo o ensaio. A segunda força é uma reação causada na parte superior do aparelho de corte direto, que é medida a cada instante por um anel dinamométrico, para causar esta reação é efetuada uma translação horizontal com velocidade constante na parte inferior da caixa de corte, sendo esta ação responsável por obter a resistência de pico de rotura do solo.
Figura 2.2: (a) Representação esquemática da caixa de corte; (b) representação gráfica da tensão de corte com o deslocamento horizontal; (c) representação gráfica do deslocamento vertical com o deslocamento horizontal, [15].
Os resultados são obtidos através das forças aplicadas, elas são divididas pela área de secção transversal do corpo de prova, sendo que o resultado desta divisão fornece as tensões σ (normal) e τ (corte) sofrida pelo provete. A tensão τ normalmente é expressa em função do deslocamento causado na amostra, com isso torna possível estimar tensão de rotura (τmáx) e a tensão que o provete irá resistir após a rotura (τres), assim como
representado pelo gráfico na figura (2.2(b)). O ensaio ainda pode fornecer informações relativas ao deslocamento vertical do provete e a alteração de volume durante o corte,
como descrito na figura (2.2(c)).
Todos os procedimentos para a execução deste ensaio estão definidos segundo as nor- mas ASTM D-3080/D-3080M-11.
2.3.2 Particularidades do Ensaio
Como já referido, o ensaio de corte direto é um ensaio mais antigo para determinar a resistência mecânica , sendo assim possui certas limitações se comparado ao ensaio triaxial, que acaba por ser mais moderno e completo, mas devido a sua facilidade ainda é muito empregado. Estas limitações implicam em suas particularidades, como por exemplo a impossibilidade de controlar as tensões iniciais e a pressão neutra do interior da amostra, isto é consequência de não haver possibilidade de aplicar leituras de drenagem na amostra. Mesmo havendo tais limitações foram determinadas maneiras de contorna-las. Pode consolidar uma amostra em estado de tensão efetiva de repouso, basta aplicar a força N, como referido no tópico anterior e aguardar um tempo suficiente para que a tensão neutra seja dissipada, as normas pertinentes indicam um tempo de espera aproximado de 24 horas, vale ressaltar que há o empecilho de reproduzir condições de k0 na amostra, isto
se dá pelo confinamento da mesma a caixa de corte.
O ensaio de corte direto pode conferir apenas tensões no plano de corte, sendo impos- sível a determinação das tensões em outros planos, como o exemplo das tensões principais e das respetivas direções. Acrescente-se que estas, a partir do momento em que a força tangencial atua sobre a amostra, experimentam naturalmente uma rotação progressiva em relação às direções vertical e horizontal (Matos Fernandes, 2006), [19]. Vale ressaltar o fator que o círculo de Mohr representado será hipotético, pois o único ponto conhecido são das tensão do plano de corte. Tais informações são representadas pela figura 2.3 e podendo ser melhor esclarecidas visualmente.
Outra dificuldade já indicada é a limitação de não controlar a pressão interna nem a drenagem ao longo das etapas de ensaio, isto trás problemas para tecer resultados, principalmente quando se trata de solos argilosos. Para contornar tais problemas, as
normas pertinentes sugerem o controle da velocidade de corte ao longo do ensaio, quando se quer resultados não drenados usa-se velocidades maiores, porém quando quer resultados drenados diminui-se a velocidade de aplicação de carga, para que deste modo haja tempo para dissipar a pressão neutra do interior da amostra, no entanto vale considerar que não é tão fiável em velocidades lentas, pois não haverá a garantia que houve a completa dissipação da pressão neutra.
Figura 2.3: Rotação das tensões principais num ensaio de corte direto,[19].
A falta de heterogeneidade das deformações no plano de rotura da amostra também pode ser visto como uma imprecisão de resultados, isto justifica-se pelo fato das tensões serem maiores junto a aplicação da reação T, que consequentemente trás maiores defor- mações deste lado e influencia diretamente na rotura da amostra, pois o rompimento vai avançar das deformações mais elevadas até as menores, que é o sentido do deslocamento da meia caixa móvel. Este caso é designado como rotura progressiva, e isto pode influ- enciar na resistência de solos com rotura de pico, pois demonstra valores menores que o real.
Um outro caso a ser citado é a possibilidade de sobrestimar a resistência, e isso é acar- retado quando o plano de rotura é imposto. Com efeito, já que as partículas têm espessura finita, a rotura exige que as que são intersectadas por aquele plano sejam arrancadas das posições iniciais, que em particular nos solos mais grossos exigirá a mobilização de forças significativas (Folque,1987,[12]).
É viável referir que a união do corte direto ao triaxial pode trazer benefícios, como a avaliação da dependência dos parâmetros de resistência em relação às condições de deformação, este beneficio da-se devido a amostra estar em um estado plano de deformação no corte direto, por ficar confinada na caixa de corte.