𝐷 𝑥100
𝑖 = 𝐹𝑜𝑙𝑔𝑎 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎 𝐷 = 𝐷𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜
𝐷 = 𝐷𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑏𝑒𝑟𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑜 𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎𝑑𝑜
Com três amostradores exemplificados na norma, sendo o “shelby tube”, intitulado amostrador de parede fina, onde o mesmo tem um pistão estacionário com um diâmetro inferior ao tubo de parede fina, e tem 5 cm de altura. O mesmo pode ser tubo shelby e ou tubo shelby com trado mecânico.
Já o amostrador Denison, com parede dupla, tem em seu interior um terceiro tubo aonde é coletado o exemplar. Seu tubo externo é a única peça móvel, em sua ponta existe uma sapata afiada. Os diâmetros utilizados no amostrador de Denison, podem ser analisados na Tabela 2.
Tabela 2 - Diâmetros do amostrador de Denison
Fonte: DNER (2004)
4.2.1.1.1 Equipamentos.
Para amostras em blocos indeformados são utilizados: balde, corda, pá, picareta, caixa de madeira em formato cúbico, facão, trena, etiqueta de identificação, pano, parafina, fogareiro com recipiente, serragem, marcador.
Já para a coleta com amostradores se utiliza os equipamentos citados acima e equipamento completo de sondagem, amostrador tipo Denison, tubo shelby, tubo shelby estacionário e trado mecânico. Como pode ser demonstrado na figura 21.
Figura 21 - Amostrador de parede, grossa, composta e fina
4.2.1.2 NBR 9820/97 – Coleta de amostras indeformadas de solos de baixa consistência em furos de sondagem.
A NBR9820/97, estabelece requisitos para coleta, acomodação e movimentação de amostras indeformadas. Oriundas de solos de baixa resistência e consistência, para fins de análise sob o julgo da engenharia geotécnica. Sendo complementada pelas NBR’s, 6484,6502,7250 e 9603.
A norma detalha dois tipos de amostradores, o tubular de parede fina “shelby tube”, e o pistão estacionário.
4.2.1.2.1 Amostrador com pistão estacionário
Este amostrador é composto por cabeça de amostrador, pistão, haste de pistão tubo amostrador de parede fina. Sendo que seu tubo deve ser de material inoxidável não contendo soldas protuberantes ou ranhuras, o pistão quando inserido no final do tubo deve vedá-lo por completo, quando ocorre a descida ao interior do orifício.
Destacando que o equipamento deve conter dispositivos que controlem a posição e movimento do pistão, sem qualquer relação com a movimentação do tubo.
4.2.1.2.2 Procedimento de amostragem com Amostrador com pistão estacionário
Quando for ocorrer a introdução do amostrador, no orifício de perfuração deve ser verificar se ocorre a vedação do tubo pelo pistão e a conferência dos dispositivos.
Após atingir a profundidade de amostragem, o equipamento de perfuração deve ser fixado a haste do pistão fazendo, com que pistão fique imóvel, o controle da cravação é realizado por marcações feitas de maneira previa na haste.
4.2.1.3 Comparação entre DNER-PRO 002/94 e NBR9820/97
As duas normativas apresentam o mesmo conteúdo sobre Coleta de amostras indeformadas, no entanto existem diferenças entre elas.
A DNER-PRO 002/94 é uma normativa rodoviária complementada por apenas uma normativa, a ASTMD 1587-74, que de forma sucinta esclarece como se realiza o procedimento de coleta de uma amostra indeformada,
No entanto, a NBR 9820/97 é uma normativa voltada a construção civil de uma forma geral, sendo complementada pelas normas NBR 6484, 6502, 7250, 9603. Tornando mais completa, explicando os procedimentos de uma forma mais detalhada com padrões estabelecidos e técnicas complementares, para a obtenção de uma amostra de melhor qualidade. Embora as normativas se assemelham muito em seu conteúdo e formulas, NBR 9820/97 e complementares, se destaca, pois, a mesma sana quaisquer dúvidas que ocorram antes, durante e depois do processo de amostragem.
4.3 ENSAIOS LABORATORIAIS PARA AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO DOS SOLOS.
Para a obtenção dos indicadores de resistência, ao cisalhamento dos solos pode se usufruir de diversos métodos laboratoriais, tais como;
Ensaio de cisalhamento direto Ensaio triaxial
Ensaio de cisalhamento simples
Estes ensaios têm a finalidade de constatar, dados necessários de resistência e deformação. Os solos quando analisados, geralmente estão simulando a condição com a maior problemática, que o mesmo esteja saturado.
4.3.1 Ensaio de Cisalhamento direto
O ensaio de cisalhamento direto é o modo mais simplificado de um arranjo e a mais antiga para o ensaio de cisalhamento, consiste em determinar sob ação de uma tensão normal (σ) a tensão de cisalhamento (τ), sendo capaz de gerar a ruptura da amostra.
4.3.1.1 Preparação do ensaio.
Para a realização do ensaio, é necessário a obtenção de uma amostra indeformada do material (Figura 22). No caso, o solo de uma determinada região, a ser analisada. A mesma pode ser em formato de bloco, tubos shelby, moldes e outros modos respeitando os parâmetros das normativas descritas.
Figura 22 - Coleta de amostras
Fonte: GeoQuality (2018).
Nesta etapa, as características como teor de umidade, peso específico total, densidade dos grãos e índice de vazios são resolutos.
O aparelho consiste em uma caixa metálica de cisalhamento ao qual o corpo de prova é introduzido, os formatos desses corpos podem ser quadrados ou circulares, com tamanho aproximado de 51x51(mm) ou 102x102(mm) e com altura aproximada de 25(mm), o recipiente é dividido em duas metades, demonstrado na figura 23.
A amostra é inserida conforme demonstra a figura 24, entre as pedras porosas onde cada lado do recipiente contém uma, então o corpo de prova é inundado, com o intuito de retratar a situação mais crítica.
Figura 23 - Montagem do aparelho
Fonte: Godoi (2014)
Figura 24 - Moldagem e preparação do corpo de prova a ser analisado
Com o corpo de prova pronto para ser ensaiado, o mesmo pode ser estudado na figura 25 e figura 26.
Figura 25 - Esquema do ensaio de cisalhamento
Fonte: Gerscovich (2010).
Figura 26 - Arranjo para ensaio de cisalhamento
Fonte: Fundamentos de Engenharia Geotecnica, Braja Das, pag 359 (2014).
Dependendo do equipamento, o experimento pode ser de tensão controlada ou de deformação controlada.
Os ensaios de tensão controlada, o corpo de prova sofre ruptura, devido aos incrementos equivalentes da força de cisalhamento. A ruptura quando ocorre, se localiza no plano de divisão da caixa, que após o deslocamento da metade superior do recipiente é medido por um extensômetro horizontal, tanto a altura quanto volume podem ser obtidas pelo extensômetro, que analisa o movimento da placa de carregamento superior no sentido vertical. Nos ensaios de deformação controlada, uma taxa de deslocamento cisalhante é aplicada constantemente, o valor do deslocamento cisalhante, é obtido por um extensômetro
horizontal, onde a força resistente ao cisalhamento condiz a alguma locomoção cisalhante, valor este que pode ser identificada através de um anel dinamométrico horizontal, ou então por uma célula de carga.
A deformação volumétrica e de altura é obtida de maneira similar a tensão controlada.
A deformação controlada apresenta vantagens, em casos de areia compacta onde a resistência ao cisalhamento na ruptura e o residual podem ser visualizadas, e colocadas em um gráfico.
Já nos ensaios da tensão controlada, apenas a resistência ao cisalhamento de pico pode ser visualizada e traçada no gráfico, no entanto, comparando ambos os ensaios, a tensão controlada retrata de uma forma melhor a situação de campo, pode ser analisado na Figura 27.
Figura 27 - Gráfico da tensão de cisalhamento e da variação da altura do corpo de prova em função da variação da altura do corpo de prova em função do deslocamento para areia seca, fofa e compacta.
4.3.1.2 Fase de consolidação
É um processo lento, oriundo da ocorrência de forças continuas e estáticas, gerando uma aproximação de grãos, ocorrendo no mesmo tempo a expulsão de líquidos, reduzindo o índice de vazios.
4.3.1.3 Fase de cisalhamento.
Usualmente o ensaio é exercido em baixa velocidade, simulando condições drenadas. Onde necessita do coeficiente de adensamento, considerando a compressibilidade e permeabilidade do solo, por intermédio de uma placa de distribuição de carga, Gerscovich (2010) aduz:
“[...] se aplica a força normal N, constante, aumentando-se progressivamente a força tangencial T e provocando-se o deslocamento de uma das partes da caixa em relação à outra, até a ruptura. Durante o ensaio a área correspondente ao plano de ruptura vai sendo reduzida. Com isso as tensões normal e cisalhante vão sendo alteradas durante o ensaio [...]. A força lateral é medida através de célula de carga (elétrico ou mecânico) que permite a medição da carga aplicada. Extensômetros/ transdutores permitem medir os deslocamentos verticais e horizontais durante o ensaio”.
As tensões respectivas nos planos de ruptura são demonstradas na Equação 13 e Equação 14.
Equação 13 – Tensão Normal