47)O que vem a ser o índice de vazios crítico das areias?

O índice de vazios no qual o c.p. não apresenta nem diminuicão e nem aumento de volume por ocasião da ruptura; areia ao ser carregada no ecrít apresenta inicialmente ligeira diminuição de volume seguida de um aumento de volume; a variação de volume no momento da ruptura é nula. É o índice de vazios em que a areia sofre deformação sem variação de volume, que é o estágio para o qual a areia tende a ser rompida, é independente do índice de vazios inicial. Ecrit não é uma característica do material, mas depende da pressão confinante a que ela está submetida.

Passo 1

O enunciado pergunta o que é o índice de vazios crítico das areias. O conteúdo pertence à mecânica dos solos, mais precisamente à teoria do estado crítico em solos granulares. Para responder vamos precisar entender a definição de índice de vazios (e), o conceito de estado crítico e como esse valor se comporta durante o ensaio de cisalhamento.

Passo 2

O índice de vazios de um solo é a razão entre o volume dos vazios e o volume de sólidos, denotado por
e \;=\; \frac{\text{volume dos vazios}}{\text{volume dos sólidos}}.ó
Quando submetemos uma areia a cisalhamento triaxial drenado, o solo pode inicialmente contrair (se e<e_c) ou dilatar (se e>e_c), até atingir um ponto em que não há variação de volume.

Passo 3

O índice de vazios crítico, denotado por e_c, é exatamente o valor de e para o qual, no momento da ruptura, a areia não apresenta nem contração nem dilatação. Ou seja, durante o escoamento contínuo (deformação permanente) mantém-se volume constante.

Passo 4

Em termos de comportamento prático no ensaio triaxial drenado:
  • Se e < e_c, ao ser cisalhada, a areia tende a contrair até se aproximar de e_c.
  • Se e > e_c, ela tende a dilatar até se aproximar de e_c.
  • Se e = e_c, ela deforma sem variação volumétrica, caracterizando o estado crítico.

Passo 5

O índice e_c não depende do índice de vazios inicial do solo; ele é alcançado independentemente dele. Contudo, e_c depende da pressão confinante efetiva (p') a que a areia está submetida: em diagrama de e versus \ln p', a linha crítica pode ser descrita por
e_c \;=\;\Gamma \;-\;\lambda\,\ln\bigl(p'\bigr),
onde \Gamma e \lambda são parâmetros do solo.

Resposta

O índice de vazios crítico das areias, e_c, é o valor de e para o qual, no estado crítico, o solo deforma-se sob cisalhamento sem qualquer variação de volume. Esse índice é independente do índice de vazios inicial e varia exclusivamente com a pressão confinante efetiva.

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