Ensaio Triaxial
O ensaio de compressão triaxial é realizado para determinar parâmetros de resistência ao cisalhamento e a deformabilidade dos solos, de uma maneira geral, trata-se do conhecimento do comportamento hidromecânico do solo.
Ele é realizado em corpos de provas talhados a partir de amostras indeformadas (bloco ou shelby). A amostra é colocada em uma membrana impermeável e inserida dentro da câmara triaxial.
O ensaio pode ser realizado de três formas:
1. Ensaio não adensado e não drenado (UU – Unconsolidated Undrained): o corpo de prova é submetido a uma tensão confinante e depois ao carregamento axial, sem dissipação da pressão neutra ou drenagem do corpo de prova. Este ensaio de execução mais rápida é recomendado por exemplo para caracterização de taludes (norma internacional ASTM D2850).
2. Ensaio consolidado não drenado (CU – Consolidated Undrained): o corpo de prova é submetido a uma tensão confinante e espera-se a dissipação da poropressão para submeter a amostra ao carregamento axial, sem drenagem. Este ensaio, por permitir o adensamento do corpo de prova, devido à dissipação da pressão neutra, é indicado por exemplo para análise de estabilidade de aterros ou estabilidade de barragens com rebaixamento (norma internacional ASTM D4767).
3. Ensaio consolidado drenado (CD – Consolidated Drained): assim como no ensaio CU, o corpo de prova é sujeito à tensão confinante e dissipação da pressão neutra. Porém, neste ensaio a compressão axial é feita lentamente, permitindo a drenagem e dissipação da pressão neutra durante o ensaio e, assim, fazendo com que as pressões totais medidas sejam iguais às efetivas (norma internacional ASTM D7181).
Com ele é possível obter as envoltórias de Mohr-Coulomb e os parâmetros de coesão e o ângulo de atrito interno.
Ensaio de cisalhamento direto
Regulado pela norma internacional ASTM D3080, o ensaio de cisalhamento direto consiste em um processo no qual o corpo de prova, talhado a partir de uma amostra indeformada (bloco ou Shelby), é colocado em uma caixa composta por dois anéis sobrepostos. Uma força vertical é aplicada no corpo de prova, seguida por uma força horizontal, cisalhante.
Com este ensaio é possível obter os parâmetros de resistência do solo ao cisalhamento, além disso, ele nos fornece um conjunto de coordenadas das envoltórias de resistência de Mohr-Coulomb que possibilitam obter dados como a coesão e o ângulo de atrito.
Uma vez obtidos, estas informações são importantes para o desenvolvimento de relatórios técnicos que vão garantir a segurança dos projetos executados na área investigada.
Ensaio de adensamento
Ensaio de adensamento (Compressão Edométrica)
O ensaio de adensamento tem como finalidade demonstrar evolução das deformações no solo durante o tempo e parametrizar a relação entre pressão efetiva e o índice de vazios. Com os dados provenientes de sua realização, é possível obter uma estimativa da magnitude e velocidade dos recalques totais e diferenciais, seja em uma estrutura ou um aterro.
O ensaio Edométrico obedece a ABNT NBR 16853 e ASTM D2435 / D2435 M. Trata-se de um processo de compressão, dividido em etapas com diferentes cargas, que somente são alteradas após a dissipação do excesso de pressão na água dos poros.
Compressão simples
Compressão simples (Compressão não confinada)
O ensaio de compressão simples pode ser realizado em corpos de prova compactados, remoldados ou indeformados, provenientes de bloco ou amostrador Shelby. Será obtida a umidade natural através do cálculo de água colocada, ou do ensaio de umidade em aparas da amostra (no caso de amostras indeformadas).
Permeabilidade de solos
Servindo de base para estudos hidrológicos e ambientais, a permeabilidade de um solo representa a sua capacidade em transmitir fluidos. Sua base teórica foi desenvolvida por Darcy, que se utilizava da vazão de água percolada em dado material, do gradiente hidráulico e da área da seção transversal para determinar a permeabilidade.
Alguns fatores podem afetar a permeabilidade de um solo, tais como o arranjo estrutural, o tamanho dos grãos, o índice de vazios, o tipo de fluido, a composição mineralógica do solo e o grau de saturação.
As normas ABNT NBR 13292 e 14545 regulam a execução de ensaios de permeabilidade de carga constante e variável, respectivamente.
O ensaio de carga constante é realizado em solos granulares, com teores de finos de no máximo 10%, pois pressupõem que não exista variação de volume de solo ou do gradiente hidráulico.
A permeabilidade é obtida através do cálculo da vazão de água pelo permeâmetro após saturado o corpo de prova.
O ensaio de carga variável é realizado em solos argilosos, no qual é aferida a variação da altura de coluna d’água em tempo determinado, para obtenção da vazão e do coeficiente de permeabilidade. A capacitação do profissional que realiza os ensaios garante a fiabilidade dos resultados apresentados.
Índice de Suporte Califórnia (CBR)
O CBR (California Bearing Ratio) ou ISC (Índice de Suporte de Califórnia) é um ensaio que determina o valor de teor de umidade ótimo e a máxima massa específica aparente seca, como também valores de expansão do solo, podendo assim classificar o mesmo indicando a sua capacidade de suporte equivalente para a utilização no subleito ou em camadas de um pavimento rodoviário.
Realizado de acordo com a norma brasileira ABNT NBR 9895, o CBR é composto de 3 etapas:
1. Compactação do corpo de prova (ensaio de Proctor normal): utiliza-se um soquete padrão para a compactação do corpo de prova em um molde cilíndrico; após a compactação, mede-se o teor de umidade do corpo. O ensaio é realizado 5 vezes com umidade crescente, de forma a obter uma curva de compactação.
2. Expansão: após a moldagem do corpo de prova, este é submetido à imersão durante 4 dias, de forma que sejam realizadas leituras a cada 24 horas utilizando um extensômetro dedicado a cada corpo de prova.
3. Resistência à penetração: o corpo de prova é levado à prensa com pistão cilíndrico, no qual será realizada a medição da resistência de penetração com uma velocidade constante.
Teor de umidade em solo
O ensaio de teor de umidade natural é fundamental para entender o comportamento do solo e prever o seu desempenho e estabilidade em estruturas, empreendimentos de barragens, aterros, ou ainda, projetos de construção de grande porte e impacto mecânico no terreno.
O cálculo é simples, sendo o resultado da divisão da massa da água pela massa de solo seco. Os métodos para obtenção do teor de umidade são o da estufa, no qual uma amostra é colocada dentro de uma estufa até obter constância de massa, e o do Speedy, no qual o solo é colocado com uma cápsula com carbureto de cálcio em um recipiente hermeticamente fechado, no qual será medida a pressão ocasionada pela reação entre o carbureto e a água.
Limites de Atterberg
Os limites de consistência são também conhecidos como limite de liquidez (LL) e limite de plasticidade (LP), e são fundamentais para determinar as características da argila do solo estudado.
O limite de liquidez é realizado de acordo com a norma brasileira ABNT NBR 6459, na qual é utilizado o aparelho de Casagrande para medir o número de golpes necessários para fechar uma abertura criada com o cinzel. Pode-se dizer que o limite de liquidez é uma medida do espaçamento entre as partículas de solo para o qual as forças trativas são reduzidas a um valor tal que a resistência ao cisalhamento é aproximadamente 2,5KPa. Desta forma, com um maior espaçamento entre as partículas, ou seja, com mais água, o número de golpes necessário para o cisalhamento da amostra diminui.
O limite de plasticidade é realizado de acordo com a norma brasileira ABNT NBR 7180, na qual é moldado um cilindro a partir da amostra do solo, que será passado em uma placa de vidro esmerilhada até que rompa com o mesmo diâmetro de um gabarito. O limite de plasticidade é a umidade em que a água livre começa a existir em excesso, ou seja, numa quantidade maior do que aquela necessária para satisfazer a adsorção forte. Pode ser interpretado também como o teor de umidade limite, abaixo do qual o solo perde a plasticidade, deformando-se com mudança de volume e trincamento.
As amostras de ambos, limites de plasticidade e liquidez, são levadas à estufa para serem obtidos os respectivos teores de umidade e, assim, os limites. Com esses podem ser calculados diversos parâmetros, como o índice de plasticidade (IP), o índice de compressão (Cc), a atividade da argila (A), o limite de liquidez da fração argila (LLa) e o limite de plasticidade da fração argila (LPa).
Granulometria
O ensaio de granulometria tem como objetivo o cálculo das frações de argila, silte e areia presentes em uma amostra, gerando uma curva granulométrica com os valores acumulados de cada uma das frações sob análise.
O ensaio é regulado pela norma brasileira ABNT NBR 7181 e compõe-se de duas partes: primeiramente realiza-se o ensaio de sedimentação, que calcula a quantidade de finos da amostra através da Lei de Stokes e da teoria da sedimentação contínua; posteriormente realiza-se o peneiramento, que fraciona a porção arenosa do solo.
Entender os teores de argila, silte e areia é importante para diversos aspectos da engenharia civil, tais como, o dimensionamento de filtros de areia de barragens, prever o potencial dispersivo do solo, estabilização granulométrica de base e sub-base de pavimentos, controle do teor de areia de lamas bentoníticas para perfuração.