Por que realizar o Ensaio Triaxial?

 

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Figura 1 – Corpo de Prova para ensaio triaxial. http://www.ufjf.br

O ensaio de compressão triaxial é um dos métodos mais confiáveis para determinar os parâmetro de resistência ao cisalhamento, sendo utilizado um corpo de prova com diâmetro de 36mm e comprimento de 76mm. Dessa forma, o Triaxial é também um dos ensaios mais importantes e necessários em grandes obras para garantir segurança e qualidade em uma Obra geotécnica.

No processo de execução do ensaio triaxial o corpo de prova é envolvido por uma fina membrana de borracha e colocado dentro de uma câmara preenchida com água ou glicerina, conforme a Figura 2.

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Figura 2 – Ensaio triaxial

O corpo de prova é submetido a uma pressão de confinamento por compressão do fluído da câmara, e uma tensão axial pela haste de carregamento vertical. A tensão é aplicada de duas maneiras:

  • Aplicação de pesos ou pressão hidráulica.
  • Aplicação da deformação axial a uma taxa constante por meio de uma prensa de carregamento mecânico para ensaio de deformação controlada.

O ensaio triaxial é composto por 3 tipos:

  • Ensaio Adensado Drenado (Consolidated Drained – CD)
  • Ensaio adensado não drenado (Consolidated undrained – CU)
  • Ensaio não adensado e não drenado (Unconsolidated Undrained – UU)

TRIAXIAL ADENSADO DRENADO (CD)

No ensaio CD o corpo de prova saturado é submetido principalmente a uma pressão de confinamento em toda sua volta, o sigma 3. Se a drenagem for impedida, a aplicação de confinamento aumenta a poropressão (u). Se permitir a drenagem, ocorre a dissipação da poropressão e o adensamento. Com o tempo, a poropressão uc é dissipada e a tensão total (sigma 3) é igual a tensão efetiva (sigma’ 3).

O ensaio CD pode demorar dias, principalmente em solos argilosos que possuem baixa permeabilidade, pois a tensão de confinamento deve ser aplicada lentamente para garantir drenagem plena. O ângulo de atrito fica definido pela Equação 1.

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Equação 1 – Ângulo de atrito para CD.

O Ângulo do plano de ruptura fica definido pela Equação 2.

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Equação 2 – Ângulo do plano de ruptura.

Quando o ensaio é realizado em dois corpos de prova, pode-se obter o ângulo de atrito e coesão através da Equação 3 e Equação 4, respectivamente.

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Equação 3 – Ângulo de atrito para ensaio CD com 2 Corpos de Prova.
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Equação 4 – Coesão efetiva para dois CP.
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Figura 3 – Envoltória de ruptura. Fonte: Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt

TRIAXIAL ADENSADO NÃO DRENADO (CU)

O ensaio CU é o mais comum ensaio triaxial, onde o corpo de prova saturado é primeiro adensado por uma pressão de fluido. Após a poropressão do confinamento ser dissipada, a tensão desviadora (variação da tensão) aumenta para causar a ruptura por cisalhamento. Como a drenagem é mantida fechada, a poropressão aumenta.

Em areia fofa e argila normalmente adensada, a poropressão aumenta junto com a deformação até determinado limite, sendo que depois disso ela decresce e torna-se negativa em relação a pressão atmosférica. Esse decréscimo ocorre por tendência do solo em aumentar o seu volume. Diferente do que ocorre no ensaio CD, a tensão efetiva e a tensão total não são iguais no ensaio CU.

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Equação 5 – Tensão total principal maior na ruptura
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Equação 6 – Tensão efetiva principal maior na ruptura
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Equação 7 – Tensão efetiva principal menor na ruptura
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Equação 8 – Ângulo de atrito no ensaio CU.

ENSAIO TRIAXIAL NÃO ADENSADO E NÃO DRENADO (UU)

O ensaio UU é chamado também de ensaio rápido, e durante o ensaio a poropressão aumenta com a aplicação da tensão de confinamento. Em seguida ocorre um aumento adicional devido a tensão desviadora.

Esse ensaio é normalmente usado em corpos de prova de argila e depende de um conceito de que a tensão axial adicional da ruptura é praticamente a mesma e independente da tensão de confinamento. Dessa forma, a envoltória de ruptura é uma linha horizontal com ângulo de atrito efetivo igual a zero, o qual só é valido para siltes e argilas saturadas.

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Fontes:

DAS, B.M; SOBHAM, K; “FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA GEOTÉCNICA“. 8º Edição. California: Cengage Learning, 2010

HUMES, C. “NOTAS DE AULA DA DISCIPLINA DE MECÂNICA DOS SOLOS“. São Bernardo do Campo, 2015.

 

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