A engenharia civil e a engenharia geotécnica são ramos importantes da engenharia envolvidos na construção e manutenção de infraestruturas seguras. O teste triaxial é uma ferramenta poderosa que permite aos engenheiros civis e geotécnicos obter informações sobre a resistência e outras propriedades do solo e da rocha de um determinado material. Neste post, discuto os fundamentos do teste triaxial, suas vantagens e considerações importantes ao planejar tal teste. Este artigo é certamente um guia útil para engenheiros civis e engenheiros geotécnicos que desejam compreender melhor o desempenho dos ensaios triaxiais em seu trabalho.
Os testes triaxiais são realizados carregando uma amostra cilíndrica de solo ou rocha em três direções perpendiculares. A resposta medida da amostra a esta carga fornece aos engenheiros informações valiosas sobre a resistência e outras propriedades do material. Como os testes triaxiais são realizados em uma amostra pequena e controlada de material, eles são um método eficaz para obter informações sobre o comportamento de estruturas maiores do mundo real.
A partir dos dados do teste triaxial, as propriedades básicas do material da amostra podem ser determinadas, como o ângulo de resistência ao cisalhamento, a coesão aparente e o ângulo de dilatação. Para prever como o material se comportaria em uma aplicação de engenharia maior, esses parâmetros são então usados em modelos computacionais.
O ensaio triaxial pode ser utilizado para determinar os parâmetros geotécnicos do solo.
- Coesão (c) do solo
- Ângulo de atrito interno (φ')
- Resistência ao cisalhamento do solo
- Rigidez do solo
- Permeabilidade do solo
Há muitas vantagens em usar testes triaxiais em engenharia. Primeiro, eles são relativamente fáceis e rápidos de executar. Em segundo lugar, eles fornecem resultados confiáveis e repetíveis. E terceiro, eles podem ser usados para testar uma ampla variedade de materiais, desde solos moles até rochas duras.
Existem também alguns aspectos importantes a serem considerados ao planejar um teste triaxial. Primeiro, é importante selecionar um tamanho de amostra apropriado. Em segundo lugar, a experiência deve ser concebida para simular com precisão as condições de tensão encontradas no campo. E em terceiro lugar, deve-se ter cuidado para garantir que o experimento seja realizado em condições que minimizem o risco de falha da amostra.
No geral, o teste triaxial é uma ferramenta poderosa que pode fornecer informações valiosas sobre a resistência e o comportamento do solo e dos materiais rochosos. Ao planejar um teste triaxial, é importante selecionar um tamanho de amostra apropriado, projetar o teste para simular com precisão as condições de carga encontradas no campo e garantir que o teste seja conduzido sob condições que reduzam o risco de falha da amostra.
Embora os testes triaxiais sejam mais comumente usados para medir a resistência dos materiais, eles também podem ser usados para medir outras propriedades, como compressibilidade, deformação e resistência ao cisalhamento dos solos.
Tipos de testes triaxiais
Testes triaxiais são usados para medir as propriedades de resistência e deformação de terra, rocha e outros materiais. Existem diferentes tipos de testes triaxiais, cada um projetado para testar diferentes aspectos das propriedades de um material. Esses testes são utilizados em diversas áreas, como engenharia geotécnica e construção, para analisar solos e outros materiais e garantir sua integridade estrutural.
- Não consolidado – não drenado (UU)
- Consolidado – não drenado (CU)
- Consolidado – drenado (CD)
Não consolidado – teste triaxial não drenado
As propriedades mecânicas do solo são determinadas submetendo uma amostra de solo a diversas condições de tensão e drenagem em um teste de compressão triaxial, não consolidado e drenado. Numa célula triaxial, a pressão de um fluido confinante é aplicada à amostra saturada. Normalmente, o teste utiliza três amostras da mesma amostra de solo submetidas a diferentes tensões limitantes.
O teste é realizado de acordo com ASTM D2850-15.
A resistência resultante da medição da resistência à compressão de um solo em relação à tensão total usando este método de teste depende da pressão criada no fluido poroso durante o carregamento. Este método de teste evita que o fluido vaze para fora ou para dentro da amostra de solo quando a tensão é aplicada. Portanto, a pressão dos poros e a resistência resultante são diferentes daquelas criadas em situações onde a drenagem é possível.
A resistência ao cisalhamento para uma estrutura não consolidada e não drenada é aplicável quando a velocidade do movimento da carga é tão alta que não há tempo suficiente Consolidação ocorrer durante o período de carregamento ou a pressão da água nos poros resultante pode ser reduzida.
Consolidado – teste triaxial não drenado
A resistência ao cisalhamento do solo é determinada por meio de um ensaio de compressão não drenado consolidado de três eixos. Antes que a falha devido ao aumento da tensão principal primária seja detectada, a pressão dos poros do solo é registrada e o solo é compactado em uma célula triaxial sob pressão de todos os lados.
O ensaio de cisalhamento triaxial pode avaliar a tensão total e efetiva do solo e determinar a resistência ao cisalhamento do solo, incluindo coesão e ângulo de atrito interno.
Consolidado – teste triaxial desidratado
O ensaio de compressão triaxial drenado consolidado é realizado da mesma maneira que o ensaio não drenado consolidado, exceto que durante o cisalhamento a contrapressão ainda está associada à amostra, que é gradativamente carregada o suficiente para evitar o desenvolvimento de poropressões excessivas.
Vantagens do teste triaxial
- Podemos controlar as condições de drenagem
- Portanto, é fácil realizar os três tipos de testes UU, CU e CD sem muitos problemas
- Resultados mais precisos podem ser obtidos no teste
- Distribuição uniforme da resistência ao cisalhamento na superfície de fratura
- A partir do experimento, a variação nas tensões do solo pode ser determinada e o comportamento do solo pode ser investigado posteriormente.
Desvantagens do teste triaxial
- Devido ao alto nível de equipamento necessário, o teste é comparativamente caro.
- Existem outros métodos comparativamente simples com os quais estes parâmetros podem ser determinados.
