Explique a diferença entre os ensaios de carga variável e de carga constante.

Passo 1

Então, a questão pede pra gente explicar a diferença entre dois tipos de ensaios de consolidação em solos: o de carga constante e o de carga variável. Isso é conteúdo de Mecânica dos Solos, mais especificamente de consolidação, onde a gente estuda como o solo vai cedendo (diminuindo de volume) quando você aplica peso em cima. Para resolver, vamos precisar saber:
• O que é ensaio de consolidação;
• Como funciona o protocolo de carga e medição de deformação em cada ensaio;
• Quais resultados a gente tira de cada um.

Passo 2

Ensaio de carga constante (também chamado de “incremental loading” ou ensaio de oedometer):
  1. Você aplica uma carga no anel de solo e mantém esse valor fixo enquanto mede a deformação vertical ao longo do tempo até a consolidação primária quase terminar;
  2. Quando a deformação estabiliza (ou chega a um tempo bem longo), você aumenta a carga para e repete o processo;
  3. Em cada etapa, a tensão eficaz no solo é , onde é a pressão de poro, inicialmente alta e depois dissipada com o tempo;
  4. A gente costuma anotar a curva de versus pra achar parâmetros como o coeficiente de consolidação e a pressão de pré-consolidação .

Passo 3

Ensaio de carga variável (ou ensaio tipo CRS – Constant Rate of Strain / carga variável):
  1. Em vez de esperar estabilizar em cada patamar, você impõe uma velocidade constante de aplicação de carga (por exemplo, aumenta 10 kPa por minuto);
  2. A deformação aparece ao mesmo tempo em que a carga cresce, e você mede tensão versus deformação instantaneamente;
  3. Como o carregamento é contínuo, a dissipação de poro e a consolidação primária vão ocorrendo concomitantemente;
  4. A curva típica é tensão eficaz versus deformação vertical , de onde a gente extrai o módulo de compressibilidade e também estimativas de .

Passo 4

Principais diferenças (por que um escolhe um ou outro?):
• Protocolo de carga:
– Carga constante: degraus e esperas longas;
– Carga variável: rampa contínua;
• Medição de tempo e consolidação:
– No constante, a gente separa claramente momentos de carga e de dissipação;
– No variável, isso acontece junto, tornando o ensaio mais rápido;
• Precisão x rapidez:
– Carga constante dá dados mais “limpos” pra , mas demora mais horas/dias;
– Carga variável é mais rápido e prático, mas exige cuidado na interpretação (corrigir efeito de vazão de água, por exemplo).

Resposta

A diferença básica é o modo de aplicação da carga:
  • No ensaio de carga constante, a gente aplica um degrau de tensão, mantém fixo até a consolidação primária acabar e só depois aumenta o próximo degrau.
  • No ensaio de carga variável, a carga cresce de forma contínua e controlada, fazendo consolidação e deformação acontecerem ao mesmo tempo, tornando o teste mais rápido, porém com leitura simultânea de vazão e deformação.

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