Ensaio de Cisalhamento Direto
Qualquer problema de ruptura em solos envolve uma superfície de ruptura, a qual poderá ser definida como aquela onde, em todos os seus pontos, a tensão de cisalhamento atinge o valor limite da resistência ao cisalhamento do solo.
A resistência ao cisalhamento de um solo em qualquer direção é a tensão de cisalhamento máxima que pode ser aplicada à estrutura do solo naquela direção, sem sofrer ruptura. Quando este máximo é atingido, diz-se que o solo rompeu, tendo sido totalmente mobilizada a resistência do solo. A Resistência ao cisalhamento envolve dois elementos:
Atrito: Força de contato que atua quando dois corpos se colidem e tendem a se movimentar. É função da interação entre duas superfícies na região de contato. A parcela da resistência devido ao atrito pode ser simplificadamente demonstrada com o atrito entre os grãos e pela analogia com o problema de deslizamento de um corpo sobre uma superfície plana horizontal.
Coesão: é a resistência que a fração argilosa empresta ao solo, pelo qual ele se torna capaz de se manter coeso em forma de torrões ou blocos, ou pode ser cortado em formas diversas e manter esta forma. A atração química entre as partículas pode provocar a existência de uma coesão real.
A lei utilizada é a lei de Mohr-Coulomb, que possui a seguinte expressão:
Onde:
C = coesão
σ= tensão normal ao plano de cisalhamento
u = pressão neutra
φ= ângulo de atrito interno
O ensaio de cisalhamento direto baseia-se em submeter uma amostra a uma tensão normal fixa e logo após aplicar uma tensão cisalhante crescente, através de uma superfície pré-determinada, até que a ruptura por cisalhamento do solo aconteça. Com isso, se obtém uma correlação entre a tensão cisalhante na ruptura e a tensão normal, definindo-se diretamente a envoltória de Mohr-Coulomb. A norma de referência do ensaio de cisalhamento direto é a ASTM D3080-04 – Standard Test Method for Direct Shear Test of Soils Under Consolidated Drained Conditions.
Este ensaio é geralmente drenado e é mais aplicado ao estudo da resistência ao cisalhamento de solos com estratificações ou xistosidades definidas, ou quando se quer avaliar a resistência entre contatos de diferentes materiais.
Deve-se executar o ensaio de cisalhamento direto utilizando-se de uma caixa de seção quadrada para se obter, através da interpretação de uma envoltória linear, os valores de ângulo de atrito interno do solo e do intercepto coesivo.
