Indique para cada um dos casos abaixo qual amostra apresenta maior resistência:
Amostras A e B: argila N.A. Amostra A submetida a ensaio CD e amostra B submetida a ensaio CU.
Amostras A e B: argila N.A. Amostra A submetida a ensaio CD e amostra B submetida a ensaio CU.
Passo 1
O enunciado dá duas amostras da mesma argila (diz “argila N.A.”) e pede para indicar qual amostra apresenta maior resistência. Informações fornecidas:
- Amostra A: ensaio CD (consolidated drained).
- Amostra B: ensaio CU (consolidated undrained).
Pergunta que preciso responder: qual das duas amostras (A ou B) apresenta maior resistência ao cisalhamento?
Observação: não tenho certeza do que exatamente a sigla “N.A.” significa no enunciado. Vou assumir que a intenção é dizer que a argila está em estado normalmente consolidado (isto é, não sobreconsolidada). Se essa suposição for diferente do que o professor queria (por exemplo, se a argila for sobreconsolidada), o resultado muda — vou explicar isso nos passos seguintes.
Passo 2
Conceito-chave 1 — esforço efetivo (princípio de Terzaghi): expliquei isso porque é essencial.
A ideia é que a resistência ao cisalhamento do solo é controlada pelas tensões efetivas, ou seja, pela parte da tensão total que realmente “segura” os grãos do solo. A relação é:
A ideia é que a resistência ao cisalhamento do solo é controlada pelas tensões efetivas, ou seja, pela parte da tensão total que realmente “segura” os grãos do solo. A relação é:
onde:
-
é a tensão efetiva, -
é a tensão total aplicada, -
é a pressão de poro (pressão da água nos vazios).
Se
aumenta,
diminui; se
diminui (pressiona menos a água),
aumenta.
Passo 3
Conceito-chave 2 — resistência ao cisalhamento em termos de tensões efetivas:
A resistência drenada típica é dada pela lei de Coulomb em tensões efetivas:
A resistência drenada típica é dada pela lei de Coulomb em tensões efetivas:
onde:
-
é a tensão de cisalhamento resistente, -
é a coesão efetiva, -
é o ângulo de atrito efetivo, -
é a tensão normal efetiva no plano de ruptura.
Portanto, qualquer coisa que reduza
(como um aumento de
) reduz a resistência
.
Passo 4
Diferença prática entre os ensaios CD e CU (e por que isso altera a resistência medida):
- Ensaio CD (consolidated drained): a amostra é primeiro consolidada e durante o cisalhamento permite-se escoamento (drenagem) para que não se formem pressões de poro excessivas. Isso significa que, durante o cisalhamento,
não aumenta (ou varia muito pouco) e a resistência medida corresponde diretamente à relação efetiva . - Ensaio CU (consolidated undrained): a amostra é consolidada, mas durante o cisalhamento não há drenagem rápida — então surgem pressões de poro excessivas
. Essas pressões alteram a tensão efetiva instantânea: a tensão efetiva durante o pico será . Para argilas, o resultado prático é que o cisalhamento não deixa escapar a água, surgem variações de que afetam e, portanto, a resistência observada.
Passo 5
Comportamento para argila normalmente consolidada (minha suposição para “N.A.”):
- Argilas normalmente consolidadas tendem a sofrer redução de volume ao cisalhar (comportamento contrátil). Em condições não drenadas essa tendência contrátil gera pressões de poro positivas (
). - Pela equação
, um maior reduz e, pela equação da resistência, reduz . - Consequência: num ensaio CU (cisalhamento não drenado), a geração de pressão de poro positiva diminui a resistência efetiva comparada ao cenário drenado. Portanto, para uma argila normalmente consolidada, a resistência medida no ensaio CD (drenado) costuma ser maior do que a resistência obtida no ensaio CU (não drenado).
Passo 6
Observação sobre o caso contrário (argila sobreconsolidada) — para você não ser pego de surpresa na prova:
- Se a argila for sobreconsolidada, durante o cisalhamento ela pode apresentar comportamento dilatante (tende a aumentar de volume). Em cisalhamento não drenado isso gera pressões de poro negativas (sugam a água,
), aumentando e, portanto, a resistência. Nessa situação um ensaio CU pode mostrar resistência maior que o CD. - Portanto a comparação depende do estado de consolidação: normalmente consolidada → CD maior; sobreconsolidada → CU pode ser maior.
Passo 7
Conclusão aplicando a suposição feita (argila normalmente consolidada):
Com a suposição de que “argila N.A.” significa argila normalmente consolidada, a amostra submetida a ensaio CD (Amostra A) apresentará maior resistência que a amostra submetida a ensaio CU (Amostra B), porque o ensaio CU gera pressões de poro positivas que reduzem a tensão efetiva e, consequentemente, a resistência.
Com a suposição de que “argila N.A.” significa argila normalmente consolidada, a amostra submetida a ensaio CD (Amostra A) apresentará maior resistência que a amostra submetida a ensaio CU (Amostra B), porque o ensaio CU gera pressões de poro positivas que reduzem a tensão efetiva e, consequentemente, a resistência.
Resposta
Amostra A (ensaio CD)