Ensaios para d eterm inação d a resistência ao cisalham ento

O s equipa m e ntos d e cisalha m e nto por torção com a m ostras ane la res (e quipa m e ntos ring she a r) são a m pla m e nte utiliza d os pa ra d e term ina r a resistência a o cisalha m e nto resid ua l d e solos argilosos. A principa l va ntag e m d e stes equipa m e ntos é ine xistência d e lim ite pa ra o d e slocam e nto horizontal e ntre a s d ua s m e tad e s d o corpo d e prova .

2.2.6.1 - Equipa m e ntos

O e quipa m e nto ring she a r m a is conhecid o a tua lm e nte foi d e senvolvid o por Brom he a d (1979) e pe rm ite e nsaiar um corpo d e prova d e a rgila a m olg a d a com d iâm e tro e xterno 100 m m e d iâm e tro interno 70 m m . O corpo d e prova é confina d o la teralm e nte no interior d e um a torre rotatória. Durante o e nsaio,o corpo d e prova é sub m e tido a um a tensão norm a l constante,a qua l é transm itid a a o cab e çote por um sistem a d e pe sos e a la va ncas. A tensão d e cisalha m e nto é causad a por um m om e nto torsor,o qua l é g e rad o pe la rotação d a torre e m rela ção a o e ixo ve rtical. O c a b e çote rea g e c ontra um pa r d e a néis d ina m om étricos. Isto pe rm ite a m e d ição d o m om e nto torsor e o cálculo d a tensão d e cisalha m e nto que a tua na supe rfície d e ruptura. O d e slocam e nto ve rtical d o cab e çote é m e d id o a través d e um relóg io com pa rad or. De vid o à pe que na e spe ssura e à form a d e confina m e nto d o corpo d e prova ,a supe rfície d e ruptura tend e a d e senvolve r-se junto à face supe rior.

Alg uns ape rfe içoa m e ntos foram introd uzid os recentem e nte ne stes ensaios ring she a r. Estes ape rfe içoa m e ntos consistiram g e ralm e nte d e m od ificações d o e quipa m e nto d e Brom he a d (1979). O s principa is ob jetivos d e stas m od ificações são: (a ) m inim iza r o a trito la teral e ntre o corpo d e prova e a c a vid a d e d a torre na qua l o m e sm o e stá confina d o; (b ) ind uzir a form a ção d a supe rfície d e ruptura junto à m e tad e d a a ltura d o corpo d e prova ; e (c) m inim iza r o a trito no m ecanism o d a torre rotatória. Stark e Vettel (1992) sug e riram um a técnica especial d e e nsaio pa ra m inim iza r o a trito la teral no corpo d e prova . Esta técnica consiste e m a d iciona r solo pe riod icam e nte a o corpo d e prova ,d e m od o que a va riação d a sua e spe ssura d urante o e nsaio não ultrapa sse 0,75 m m . A a d ição d e solo é rea liza d a tanto a o fina l d a fa se d e a d e nsam e nto,pa ra com pe nsar o

recalque ,com o d urante a própria fa se d e cisalha m e nto,pa ra com pe nsar a red ução d e a ltura d e vid a à e xtrusão d e solo.

Com ob jetivo d e com pe nsar o recalque a o fina l d a fa se d e a d e nsam e nto,Stark e Eid (1993) m od ificaram a torre rotatória d o e quipa m e nto ring she a r d e Brom he a d (1979),o que possibilitou a prepa ração d o corpo d e prova com um a sob re-altura. Com e sta m od ificação,o corpo d e prova é inicialm e nte a d e nsad o e a pós rasad o na e spe ssura reque rid a a ntes d a fa se d e cisalha m e nto. Esser (1996) a pa rafusou um pa r d e a néis e xtensores na torre rotatória d o m e sm o e quipa m e nto. Estes anéis tam b ém pe rm item prepa rar o corpo d e prova com um a sob re-altura. Após a fa se d e a d e nsam e nto,os anéis são rem ovid os e o corpo d e prova rasad o na e spe ssura reque rid a . O e quipa m e nto origina l d e Brom he a d (1979) não é m od ificad o,o que se constitui na principa l va ntag e m d e sta técnica,seg und o Esser (1996).

Ana yi et al (1989) utiliza ram o e quipa m e nto d e Brom he a d (1979) pa ra a rea liza ção d e e nsaios ring she a r,d urante os qua is ob serva ram a ine xistência d e suficiente a trito e ntre o corpo d e prova e o cab e çote. Visand o transfe rir o m om e nto torsor pa ra o corpo d e prova com m a ior eficiência,e stes autores ad a ptaram pe que na s pa lhe tas na torre rotatória e no cab e çote,junto a os anéis porosos infe rior e supe rior. Vasconcelos (1992),a o rea liza r ensaios ring she a r em m isturas d e caulim e b e ntonita com o e quipa m e nto d e Brom he a d (1979),ve rificou que o m om e nto torsor m e d id o na cond ição resid ua l e ra oscilante. A causa d e sta oscilação e ra o a trito e ntre a b ord a e xterna d o a ne l poroso supe rior e a torre rotatória. Pa ra m inim iza r este a trito,Vasconcelos (1992) rea lizou a s seg uintes m od ificações no e quipa m e nto: (a ) rem oção d e 0,15 m m d o raio e xterno d o a ne l poroso supe rior,(b ) e m b ucha m e nto d o e ncaixe d o cab e çote, visand o e lim ina r um a pe que na folg a e xistente e ntre e ste e ncaixe e o e ixo central d a torre e (c) a b e rtura d e um furo no cab e çote pa ra e vitar a form a ção d e um b olsão d e a r entre o e ixo central e o cab e çote,com o ob jetivo d e facilitar a d e sm ontag e m d o e quipa m e nto a o fina l d o e nsaio. Com e stas m od ificações,o e quipa m e nto utiliza d o por Vasconcelos (1992) a presentou resultad os d e e nsaios m a is consistentes na s m isturas d e caulim e b e ntonita.

A cond ição resid ua l ocorre a pós a com ple ta form a ção d a supe rfície d e cisalha m e nto. Durante o processo d e form a ção,ocorrem m ud a nça s na e strutura origina l d o solo,tanto na supe rfície d e cisalha m e nto com o na s reg iões vizinha s. Pe tle y (1966) ve rificou que os pa râm e tros d e resistência a o cisalha m e nto resid ua l d e a m ostras a m olg a d a s e a m ostras ind e form a d a s,qua nd o e nsaiad a s no e nsaio d e cisalha m e nto d ireto,são id ênticos. Townsend e Gilbe rt (1973) tam b ém ve rificaram que a cond ição resid ua l ind e pe nd e d o processo d e prepa ração d a a m ostra.

A constatação d e que a resistência a o cisalha m e nto resid ua l pod e ser ob tida e nsaiand o a m ostras ind e form a d a s,a m olg a d a s ou reconstituída s teve im plicações práticas im portantes. Por exe m plo,e nsaios ring she a r são rea liza d os qua se sem pre com a m ostras am olg a d a s ou reconstituída s. A prepa ração d e corpos d e prova com form a a ne la r a pa rtir d e a m ostras ind e form a d a s é e xtrem a m e nte com ple xa (Bishop e t al,1971). Além d isto,a utiliza ção d e a m ostras am olg a d a s ou reconstituída s incentivou o d e senvolvim e nto d e m étod os d e e nsaio ring she a r com corpos d e prova d e pe que na a ltura (Ke nne y,1967,La Gatta,1970 e Brom he a d ,1979).

2.2.6.3 - Ensaios m ultiestág io e d e e stág io único

Brom he a d (1986) sug e riu a utiliza ção d a técnica d e m ultiestág io pa ra a d e term ina ção d a e nvoltória d e resistência a o cisalha m e nto resid ua l no e quipa m e nto ring she a r. Esta técnica utiliza um único corpo d e prova pa ra tod os os níve is d e tensão norm a l a serem e m preg a d os no e nsaio. Brom he a d (1986) sug e riu um a d uração d e 1 hora pa ra c a d a e stág io d e carga ,com e xceção d o prim e iro e stág io,d e d uração m a ior (no qua l a supe rfície d e cisalha m e nto é form a d a ). Esta d uração consid e ra cerca d e 30 m inutos pa ra a d issipa ção d o e xcesso d e poro pressão e outros 30 m inutos pa ra a m ob iliza ção d a resistência a o cisalha m e nto resid ua l. Vasconcelos (1992),utiliza nd o a técnica d e m ultiestág io,ob servou a m ob iliza ção d a resistência a o cisalha m e nto resid ua l a pós um tem po d e e nsaio d e 2 horas,pa ra certos estág ios d e carga .

Se g und o Brom he a d (1986),a utiliza ção correta d a técnica d e m ultiestág io reque r a repe tição d o prim e iro e stág io d e carga a o fina l d o e nsaio. Re jeita-se o e nsaio caso a resistência a o cisalha m e nto resid ua l ob tida na repe tição seja d ife rente e m m a is d e 5% d o va lor encontrad o no prim e iro e stág io. U m d e talhe d e e nsaio a ser ob serva d o é o

d e scarreg a m e nto tanto d a tensão d e cisalha m e nto qua nto d a tensão norm a l a o fina l d o últim o e stág io d e carga (a tensão norm a l é d e scarreg a d a a té o va lor correspond e nte a o e stág io inicial). Pa ra tanto,é necessário a liviar o m om e nto torsor aplicad o,g irand o-se m a nua lm e nte o vola nte d o e quipa m e nto no sentido a nti-horário,a ntes d e a liviar a tensão norm a l. Ca so contrário,d e form a ções ind e sejáve is pod e m ocorrer na s proxim id a d e s d a supe rfície d e cisalha m e nto (d e vid o à e ne rgia a rm a ze na d a no sistem a ), d e sorientand o a s pa rtícula s d e a rgila.

And e rson e H a m m oud (1988) com pa raram os resultad os ob tidos com e nsaios ring she a r utiliza nd o a s técnicas d e m ultiestág io e d e e stág io único e m 2 tipos d e a rgilas norm a lm e nte a d e nsad a s. O s resultad os apresentad os por estes autores com prova ram que a técnica d e m ultiestág io ofe rece um a va ntag e m consid e ráve l e m term os d e d uração d o e nsaio. Contud o,resultad os incorretos pod e m ser ob tidos no caso d e solos com a lta porcentag e m d e pa rtícula s argilosas la m e la res. Se g und o Lupini et al (1981),solos com m a is d e 50% d e pa rtícula s m e nores d o que 2 ?m a presentam um m od o d e cisalha m e nto d e sliza nte. Pa ra e ste m od o d e cisalha m e nto,a técnica d e m ultiestág io ocasiona e rros na d e term ina ção d a resistência a o cisalha m e nto resid ua l d e vid o a frag ilid a d e d a s pa rtícula s la m e la res d e a rgila. Esta frag ilid a d e ocasiona pe rturba ção na supe rfície d e cisalha m e nto d urante a e xecução d o e nsaio.

2.2.6.4 - Com pa ração com resultad os d e outros equipa m e ntos

H utchinson e t al (1980) com pa raram resultad os d e e nsaios ring she a r rea liza d os tanto no e quipa m e nto d e Bishop e t al (1971) com o no e quipa m e nto d e Brom he a d (1979), utiliza nd o a m ostras am olg a d a s. Foi encontrad a b oa concord ância e ntre os pa râm e tros d e resistência a o cisalha m e nto resid ua l d e term ina d os com a m b os os equipa m e ntos.

H e rrm a nn e W olfskill (1966) com pa raram va lores d e resistência a o cisalha m e nto resid ua l ob tidos com e quipa m e ntos ring she a r,d e cisalha m e nto d ireto com reve rsão m últipla e triaxial. O s resultad os ob tidos com os 2 prim e iros equipa m e ntos foram concord a ntes.

Brom he a d e Curtis (1983) e H a wkins e Prive tt (1985) com pa raram resultad os d e e nsaios ring she a r e d e cisalha m e nto d ireto com reve rsão m últipla ,os prim e iros tend o

sid o ob tidos com o e quipa m e nto d e Brom he a d (1979). Am b os os ensaios apresentaram va lores d e resistência a o cisalha m e nto resid ua l próxim os d os va lores d e term ina d os a través d e retro-análises d e talud e s rom pid os. O s ensaios ring she a r apresentaram e ntretanto m a ior rapid e z d e e xecução,m a ior facilid a d e d e prepa ração d os corpos d e prova e m a iores ve locid a d e s d e cisalha m e nto,e stas d e vid a s à m e nor altura d o corpo d e prova .

Vasconcelos (1992) com pa rou e nsaios ring shear com e nsaios d e cisalha m e nto d ireto utiliza nd o a técnica d a supe rfície polid a (Ka nji,1974; Ka nji e W olle ,1977). Re sultad os sim ilares foram ob tidos com a m b a s as técnicas pa ra m isturas caulim - b e ntonita. Vasconcelos (1992) concluiu que a técnica d a supe rfície polid a é um a a lterna tiva e ficaz pa ra ob tenção d a e nvoltória d e resistência a o cisalha m e nto resid ua l.