Laboratório de Mecânica dos Solos

Compressão Simples

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ENSAIO DE COMPRESSÃO SIMPLES (NBR 12770/1992)

INTRODUÇÃO

O ensaio de compressão simples é o método mais simples e rápido para determinar a resistência ao cisalhamento de solos coesivos e somente deste tipo de solo. O ensaio fornece o valor da coesão (resistência não drenada) de campo do solo, denominada cu, para isso deve ser feito com amostra indeformada e conservando sua umidade natural. Pode ainda ser usado para amostras de solos compactados.

Objetivo: O ensaio determina a resistência à compressão simples sem confinamento lateral, que é o valor da pressão correspondente à carga que rompe um cilindro de solo submetido à um carregamento axial. A resistência a compressão é o valor da carga máxima de ruptura do material ou o valor da pressão

correspondente à carga na qual ocorre deformação específica do cilindro de 20, naqueles casos em que a curva tensão x deformação axial não apresenta pico.

A resistência ao cisalhamento não drenada, ou cu, é a metade da resistência à compressão simples.

O valor medido de resistência neste ensaio é para a condição não drenada, pois o ensaio é realizado tão rapidamente que não há perda de umidade para o meio ambiente.

O ensaio de compressão simples pode ser executado de duas maneiras:

Por deformação controlada: controla-se a velocidade de deformação do corpo de prova e mede-se a carga aplicada correspondente;

Por carga controlada: controla-se a carga aplicada ao corpo de prova e mede-se a deformação correspondente.

No caso do ensaio por deformação controlada segue-se o procedimento apresentado a seguir..

EQUIPAMENTOS

Máquina de compressão simples; Serra de arrame ou faca; Talhador de amostras; Berço de amostras; Paquímetro; Cronômetro; Balança; Cápsulas; Dissecador; Estufa; Extrator de amostras; Extensômetro; Anel dinamométrico; Prensa. * Para solos compactados pode-se usar molde de 5 por 10 cm, soquete e amostra preparada na umidade desejada ou então prepara-se a amostras usando o equipamento do ensaio de compactação e então procede-se a redução para as dimensões de 5x10 cm utilizando-se o talhador de amostras.

PROCEDIMENTO

a) Preparação da amostra: 1. O corpo de prova para o ensaio de compressão simples pode ser obtido de uma amostra indeformada

de solo contida no tubo Shelby ou bloco de amostra, ou pode-se ainda obtê-lo por compactação. 2. Retira-se uma porção da amostra em questão com dimensões maiores que as requeridas para o

corpo de prova. Leva-se a amostra para o talhador, onde reduz-se para o diâmetro desejado com

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auxílio da serra de arrame fino ou faca. Em seguida coloca-se no berço de amostras que tenha a altura e o diâmetro requeridos para o ensaio, cortando-se paralelamente as suas extremidades.

3. Deve-se tomar as medidas da altura e diâmetro finais do corpo de prova, sendo que o diâmetro deve ser a média entre as medidas das extremidades e do centro e a altura a média de pelo menos duas medidas. A relação entre altura e diâmetro deve estar entre 2 e 3.

Observação: Para ensaios com corpos de prova compactados a preparação da amostra deve seguir procedimento tal que, a partir do solo a ser usado na obra separe-se quantidade suficiente para a moldagem de pelo menos três corpos de prova em cada umidade desejada. A umidade pode ser variada de acordo com a faixa de umidade de trabalho que o material vai ser submetido no campo.

b) Execução do ensaio: 4. Coloca-se o corpo de prova na máquina de compressão coincidindo o seu eixo com o centro da placa

de carregamento. 5. Zera-se os extensômetros (do anel dinamométrico e das deformações) e iniciar o carregamento. 6. Aplica-se a velocidade de cisalhamento escolhida para a ruptura através da manivela da prensa. A

velocidade deve ser tal que permita que o cisalhamento se realize sem perda de umidade, ou seja, não drenado. Além disso, o tempo total do ensaio deve ser aproximadamente 10 minutos. Geralmente

a velocidade é fixada em 1 da altura da amostra por minuto, o que resulta num valor de 0.5 a

2/minuto. 7. Anotar os valores acusados nos dois extensômetros (de carga e de deformação) até que se verifique

a ruptura do corpo de prova, caracterizada pela queda no valor lido no extensômetro do anel dinamométrico. Para o caso de não haver queda no valor do anel dinamométrico, a ruptura deverá ser

considerada como sendo correspondente a uma deformação específica de 20. Para uma melhor definição do gráfico de tensão axial x deformação, no início do ensaio deverão

ser feitas leituras com maior freqüência. 8. Faz-se na folha de ensaio um croquis do corpo de prova após a ruptura. 9. Quando o corpo de prova não for aproveitado para execução de outros ensaios, colocar o mesmo em

cápsula, pesar e secar em estufa a fim de determinar a umidade.

CÁLCULOS – RESULTADOS A SEREM APRESENTADOS

Determinar a umidade (w), toma-se a média das determinações feitas para cada corpo de prova.

Calcular a deformação axial específica: H

H0

.100%

Onde:

= Deformação específica.

H = Decréscimo de altura do corpo de prova. Ho = Altura inicial do corpo de prova.

Calcular a área corrigida do corpo de prova pela fórmula: 100/1

0

AA

Onde: A = Área corrigida, em cm².

A = Área inicial do corpo de prova, em cm².

= deformação específica.

Calcular a pressão exercida sobre o corpo de prova, devido a uma carga, pela fórmula: pP

A

Onde: p = Pressão, em g/cm² P = Carga aplicada ao corpo de prova, em gf A = Área corrigida do corpo de prova, em cm²

Sendo a carga aplicada determinada por meio de anel dinamométrico, deve-se multiplicar o valor lido pelo fator para se obter P.

Traçar o gráfico pressão/deformação e retirar o valor da resistência à compressão.

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Com o valor da resistência à compressão traçar o circulo de Morh e obter o valor da resistência ao cisalhamento (que será o mesmo valor de cu)

OBSERVAÇÕES

A coesão não-drenada determinada pelo ensaio de compressão simples é função da umidade do

material, conforme se pode ver pelo resultado do ensaio realizado. Isto porque o valor de resistência medido é dado por duas componentes: uma pela coesão verdadeira (propriedade do material argiloso ou cimentação do solo) e outra devido às pressões neutras negativas também chamada coesão aparente. Para os solos mais secos observar um maior efeito da coesão aparente do que para solos mais úmidos.

A velocidade de deformação do corpo de prova deve ser maior para solos moles, que apresentam grande deformação sob a aplicação de carga, e menor para solos duros e quebradiços, que apresentam deformação pequena sob a aplicação de carga.

Pode-se citar alguns problemas neste ensaio tais como: impossibilidade de controle das condições internas (saturação, umidade, pressões neutras), efeito do atrito nas extremidades, efeito da amostragem e do amolgamento na determinação da coesão não-drenada (ou resistência não-drenada) considerada a coesão in situ etc.

Conforme se lê em PINTO,C.S.: “Teoricamente a resistência à compressão simples de solos saturados deveria ser igual à resistência não-drenanda destes solos medida em ensaios triaxiais tipo UU. Ensaios de laboratório, entretanto, têm demonstradoque a resistência à compressão simples é ligeiramente menor. Tal fato é justificado pelo seguinte: com a redução da altura do c.p. e sendo o ensaio não-drenado o volume se mantem constante, portanto há um aumento na área transversal do c.p. Ora, isto introduz tensões de tração nas bordas do c.p. que não são resistidas, abrindo-se fissuras ao longo de geratrizes do corpo de prova, através das quais as tensões efetivas não se transmitem.”

Através de ensaios de compressão simples pode-se medir a sensitividade de argilas naturais. Uma argila é considerada sensível quando se observa perda de resistência do material entre o estado indeformado e o estado amolgado.

Sensitividade Classificação

1 insensível 1 a 2 baixa sensitividade 2 a 4 média sensitividade 4 a 8 sensíveis > 8 ultra sensíveis

O ensaio para a determinação da sensitividade deve ser feito com o mesmo material, na condição

indeformada e na amolgada apresentarão mesma umidade e mesmo índice de vazios. Não se deve confundir solo sensível com solo colapsível. Neste último a perda de resistência ocorre com a saturação ou inundação.