Quais os parâmetros obtidos e as características dos ensaios triaxiais U.U.; C.I.D. e C.I.U. e qual tipo de análise pode ser feita.
Passo 1
Beleza, vamos recapitular o que o enunciado tá pedindo. A gente precisa falar dos três tipos de ensaio triaxial (U.U., C.I.D. e C.I.U.), listar quais parâmetros cada um nos dá, suas características principais e, por fim, dizer que tipo de análise dá pra fazer com cada resultado. Matéria: Mecânica dos Solos, especificamente a parte de ensaio triaxial e conceito de tensão total vs. tensão efetiva. Para resolver, vamos precisar entender:
- Como funciona um ensaio triaxial (carga, drenagem, consolidação)
- A diferença entre tensão total (σ) e tensão efetiva (σ′=σ–u, onde u é a pressão de poro)
- Como se obtém parâmetros de resistência ao cisalhamento (φ, c, pressão de poro)
- Que tipo de envelope de ruptura ou de análise de tensão usamos em cada caso
Passo 2
Antes de cair em cada tipo, um mini refresher no ensaio triaxial:
- Você coloca um cilindro de solo em uma célula preenchida por fluido.
- Aplica uma pressão confinante “σ₃” (lateral).
- Depois aplica carga axial “σ₁” até romper.
- Dependendo de drenagem (abrir válvulas ou não) e consolidação (deixar pressão de poro se igualar), isso muda totalmente como o solo reage.
- Durante o ensaio a gente controla/determina: volumetria do solo, pressão de poro u, carga axial e deslocamento.
Vamos ver cada modalidade:
Passo 3
Ensaio U.U. (Unconsolidated Undrained)
– Como é:
• Sem consolidação prévia (σ₃′≠σ₃, ou seja, mantém-se a pressão de poro inicial).
• Sem drenagem durante a cisalhação (válvulas fechadas).
– O que a gente mede:
• Tensão axial de ruptura σ₁r (no pico de carga).
• Pressão de poro final ur (mas a gente normalmente não dissipa).
– Parâmetros obtidos (abordagem de tensão total):
• Coesão não-drenada cu e ângulo não-drenado φu (frequentemente φu≈0 para muitos solos, então cu=σ₁r–σ₃).
• Tensão de cisalhamento máxima não drenado τmax = (σ₁r–σ₃)/2.
– Tipo de análise:
• Envelope de ruptura em espaço tensão total (σ–τ).
• Útil pra avaliar capacidade de carga rápida, onde não há tempo de drenar.
– Como é:
• Sem consolidação prévia (σ₃′≠σ₃, ou seja, mantém-se a pressão de poro inicial).
• Sem drenagem durante a cisalhação (válvulas fechadas).
– O que a gente mede:
• Tensão axial de ruptura σ₁r (no pico de carga).
• Pressão de poro final ur (mas a gente normalmente não dissipa).
– Parâmetros obtidos (abordagem de tensão total):
• Coesão não-drenada cu e ângulo não-drenado φu (frequentemente φu≈0 para muitos solos, então cu=σ₁r–σ₃).
• Tensão de cisalhamento máxima não drenado τmax = (σ₁r–σ₃)/2.
– Tipo de análise:
• Envelope de ruptura em espaço tensão total (σ–τ).
• Útil pra avaliar capacidade de carga rápida, onde não há tempo de drenar.
Passo 4
Ensaio C.I.D. (Consolidated Isotropically Drained)
– Como é:
• Consolida antes de cisalhar (espera-se que u iguale em toda amostra, σ′₃=σ₃–u).
• Durante a cisalhação as válvulas estão abertas (drenagem livre), então u≈constante (normalmente u=atmosfera).
– O que a gente mede:
• Esforço axial σ₁ em função do deslocamento, volumes de solo (variação volumétrica ΔV).
– Parâmetros obtidos (abordagem de tensão efetiva):
• Ângulo de atrito efetivo φ′ e coesão efetiva c′ (tangente do envelope de ruptura em σ′–τ).
• Curvas q–ε ou p′–q (sendo q=σ′₁–σ′₃ e p′=(σ′₁+2σ′₃)/3).
– Tipo de análise:
• Análise em tensão efetiva (mais real pro longo prazo).
• Importante pra fundações em que solo tem tempo de drenar.
– Como é:
• Consolida antes de cisalhar (espera-se que u iguale em toda amostra, σ′₃=σ₃–u).
• Durante a cisalhação as válvulas estão abertas (drenagem livre), então u≈constante (normalmente u=atmosfera).
– O que a gente mede:
• Esforço axial σ₁ em função do deslocamento, volumes de solo (variação volumétrica ΔV).
– Parâmetros obtidos (abordagem de tensão efetiva):
• Ângulo de atrito efetivo φ′ e coesão efetiva c′ (tangente do envelope de ruptura em σ′–τ).
• Curvas q–ε ou p′–q (sendo q=σ′₁–σ′₃ e p′=(σ′₁+2σ′₃)/3).
– Tipo de análise:
• Análise em tensão efetiva (mais real pro longo prazo).
• Importante pra fundações em que solo tem tempo de drenar.
Passo 5
Ensaio C.I.U. (Consolidated Isotropically Undrained)
– Como é:
• Consolida primeiro (drainado, u se iguala).
• Na cisalhação as válvulas ficam fechadas (sem drenar), então a pressão de poro varia.
– O que a gente mede:
• Pressão de poro u durante a cisalhação + tensão axial (σ₁).
– Parâmetros obtidos:
• φ′ e c′ calculados considerando u adicional medido. Você converte carga total em carga efetiva: σ′=σ–u.
• Coeficiente de pore-pressure parameter A (pode variar volume e u).
– Tipo de análise:
• Análise em tensão efetiva, incorporando o comportamento transiente de u.
• Permite traçar caminhos característicos no espaço p′–q e avaliar adensamento induzido.
– Como é:
• Consolida primeiro (drainado, u se iguala).
• Na cisalhação as válvulas ficam fechadas (sem drenar), então a pressão de poro varia.
– O que a gente mede:
• Pressão de poro u durante a cisalhação + tensão axial (σ₁).
– Parâmetros obtidos:
• φ′ e c′ calculados considerando u adicional medido. Você converte carga total em carga efetiva: σ′=σ–u.
• Coeficiente de pore-pressure parameter A (pode variar volume e u).
– Tipo de análise:
• Análise em tensão efetiva, incorporando o comportamento transiente de u.
• Permite traçar caminhos característicos no espaço p′–q e avaliar adensamento induzido.
Passo 6
Resumo dos tipos de análise:
– U.U.: Total stress approach (σ–τ).
– C.I.D.: Effective stress approach drenado (σ′–τ).
– C.I.U.: Effective stress approach não drenado, mas com controle de u (análise em σ′ usando dados de pressão de poro).
– U.U.: Total stress approach (σ–τ).
– C.I.D.: Effective stress approach drenado (σ′–τ).
– C.I.U.: Effective stress approach não drenado, mas com controle de u (análise em σ′ usando dados de pressão de poro).
Resposta
U.U.: sem consolidação, sem drenar → parâmetros cu, φu (tensão total), análise total stress.
C.I.D.: consolida + drena → φ′, c′ (tensão efetiva), análise drained p′–q.
C.I.U.: consolida + não drena → mede u, obtém φ′, c′ em tensão efetiva incluindo u, análise não drenado em σ′ com percurso p′–q.
C.I.D.: consolida + drena → φ′, c′ (tensão efetiva), análise drained p′–q.
C.I.U.: consolida + não drena → mede u, obtém φ′, c′ em tensão efetiva incluindo u, análise não drenado em σ′ com percurso p′–q.