Teoria sobre ensaio de compressão simples

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Laboratório de Mecânica dos Solos 
Compressão Simples 
 
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ENSAIO DE COMPRESSÃO SIMPLES (NBR 12770/1992) 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
 
O ensaio de compressão simples é o método mais simples e rápido para determinar a resistência ao 
cisalhamento de solos coesivos e somente deste tipo de solo. O ensaio fornece o valor da coesão 
(resistência não drenada) de campo do solo, denominada cu, para isso deve ser feito com amostra 
indeformada e conservando sua umidade natural. Pode ainda ser usado para amostras de solos 
compactados. 
 
Objetivo: O ensaio determina a resistência à compressão simples sem confinamento lateral, que é o 
valor da pressão correspondente à carga que rompe um cilindro de solo submetido à um carregamento 
axial. A resistência a compressão é o valor da carga máxima de ruptura do material ou o valor da pressão 
correspondente à carga na qual ocorre deformação específica do cilindro de 20, naqueles casos em que a 
curva tensão x deformação axial não apresenta pico. 
 
A resistência ao cisalhamento não drenada, ou cu, é a metade da resistência à compressão simples. 
O valor medido de resistência neste ensaio é para a condição não drenada, pois o ensaio é realizado tão 
rapidamente que não há perda de umidade para o meio ambiente. 
O ensaio de compressão simples pode ser executado de duas maneiras: 
 Por deformação controlada: controla-se a velocidade de deformação do corpo de prova e mede-se 
a carga aplicada correspondente; 
 Por carga controlada: controla-se a carga aplicada ao corpo de prova e mede-se a deformação 
correspondente. 
No caso do ensaio por deformação controlada segue-se o procedimento apresentado a seguir.. 
 
 
EQUIPAMENTOS 
 
 
Máquina de compressão simples; 
Serra de arrame ou faca; 
Talhador de amostras; 
Berço de amostras; 
Paquímetro; 
Cronômetro; 
Balança; 
Cápsulas; 
Dissecador; 
Estufa; 
Extrator de amostras; 
Extensômetro; 
Anel dinamométrico; 
Prensa. 
 
* Para solos compactados pode-se usar molde de 5 por 10 cm, soquete e amostra preparada na 
umidade desejada ou então prepara-se a amostras usando o equipamento do ensaio de compactação 
e então procede-se a redução para as dimensões de 5x10 cm utilizando-se o talhador de amostras. 
 
 
PROCEDIMENTO 
 
 
a) Preparação da amostra: 
 
1. O corpo de prova para o ensaio de compressão simples pode ser obtido de uma amostra indeformada 
de solo contida no tubo Shelby ou bloco de amostra, ou pode-se ainda obtê-lo por compactação. 
2. Retira-se uma porção da amostra em questão com dimensões maiores que as requeridas para o 
corpo de prova. Leva-se a amostra para o talhador, onde reduz-se para o diâmetro desejado com 
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auxílio da serra de arrame fino ou faca. Em seguida coloca-se no berço de amostras que tenha a 
altura e o diâmetro requeridos para o ensaio, cortando-se paralelamente as suas extremidades. 
3. Deve-se tomar as medidas da altura e diâmetro finais do corpo de prova, sendo que o diâmetro deve 
ser a média entre as medidas das extremidades e do centro e a altura a média de pelo menos duas 
medidas. A relação entre altura e diâmetro deve estar entre 2 e 3. 
Observação: Para ensaios com corpos de prova compactados a preparação da amostra deve seguir 
procedimento tal que, a partir do solo a ser usado na obra separe-se quantidade suficiente para a 
moldagem de pelo menos três corpos de prova em cada umidade desejada. A umidade pode ser 
variada de acordo com a faixa de umidade de trabalho que o material vai ser submetido no campo. 
 
b) Execução do ensaio: 
 
4. Coloca-se o corpo de prova na máquina de compressão coincidindo o seu eixo com o centro da placa 
de carregamento. 
5. Zera-se os extensômetros (do anel dinamométrico e das deformações) e iniciar o carregamento. 
6. Aplica-se a velocidade de cisalhamento escolhida para a ruptura através da manivela da prensa. A 
velocidade deve ser tal que permita que o cisalhamento se realize sem perda de umidade, ou seja, 
não drenado. Além disso, o tempo total do ensaio deve ser aproximadamente 10 minutos. Geralmente 
a velocidade é fixada em 1 da altura da amostra por minuto, o que resulta num valor de 0.5 a 
2/minuto. 
7. Anotar os valores acusados nos dois extensômetros (de carga e de deformação) até que se verifique 
a ruptura do corpo de prova, caracterizada pela queda no valor lido no extensômetro do anel 
dinamométrico. Para o caso de não haver queda no valor do anel dinamométrico, a ruptura deverá ser 
considerada como sendo correspondente a uma deformação específica de 20. 
Para uma melhor definição do gráfico de tensão axial x deformação, no início do ensaio deverão 
ser feitas leituras com maior freqüência. 
8. Faz-se na folha de ensaio um croquis do corpo de prova após a ruptura. 
9. Quando o corpo de prova não for aproveitado para execução de outros ensaios, colocar o mesmo em 
cápsula, pesar e secar em estufa a fim de determinar a umidade. 
 
 
CÁLCULOS – RESULTADOS A SEREM APRESENTADOS 
 
 
 Determinar a umidade (w), toma-se a média das determinações feitas para cada corpo de prova. 
 
 Calcular a deformação axial específica: 
 
H
H0
.100% 
 Onde: 
  = Deformação específica. 
 H = Decréscimo de altura do corpo de prova. 
 Ho = Altura inicial do corpo de prova. 
 Calcular a área corrigida do corpo de prova pela fórmula: 
100/1
0


A
A
 
Onde: 
 A = Área corrigida, em cm². 
 A = Área inicial do corpo de prova, em cm². 
  = deformação específica. 
 
 Calcular a pressão exercida sobre o corpo de prova, devido a uma carga, pela fórmula:
p
P
A

 
Onde: 
 p = Pressão, em g/cm² 
 P = Carga aplicada ao corpo de prova, em gf 
 A = Área corrigida do corpo de prova, em cm² 
 
 Sendo a carga aplicada determinada por meio de anel dinamométrico, deve-se multiplicar o valor lido 
pelo fator para se obter P. 
 Traçar o gráfico pressão/deformação e retirar o valor da resistência à compressão. 
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 Com o valor da resistência à compressão traçar o circulo de Morh e obter o valor da resistência ao 
cisalhamento (que será o mesmo valor de cu) 
 
 
OBSERVAÇÕES 
 
 
A coesão não-drenada determinada pelo ensaio de compressão simples é função da umidade do 
material, conforme se pode ver pelo resultado do ensaio realizado. Isto porque o valor de resistência medido 
é dado por duas componentes: uma pela coesão verdadeira (propriedade do material argiloso ou 
cimentação do solo) e outra devido às pressões neutras negativas também chamada coesão aparente. 
Para os solos mais secos observar um maior efeito da coesão aparente do que para solos mais úmidos. 
A velocidade de deformação do corpo de prova deve ser maior para solos moles, que apresentam 
grande deformação sob a aplicação de carga, e menor para solos duros e quebradiços, que apresentam 
deformação pequena sob a aplicação de carga. 
Pode-se citar alguns problemas neste ensaio tais como: impossibilidade de controle das condições 
internas (saturação, umidade, pressões neutras), efeito do atrito nas extremidades, efeito da amostragem e 
do amolgamento na determinação da coesão não-drenada (ou resistência não-drenada) considerada a 
coesão in situ etc. 
Conforme se lê em PINTO,C.S.: “Teoricamente a resistência à compressão simples de solos 
saturados deveria ser igual à resistência não-drenanda destes solos medida em ensaios triaxiais tipo UU. 
Ensaios de laboratório, entretanto, têm demonstradoque a resistência à compressão simples é ligeiramente 
menor. Tal fato é justificado pelo seguinte: com a redução da altura do c.p. e sendo o ensaio não-drenado o 
volume se mantem constante, portanto há um aumento na área transversal do c.p. Ora,isto introduz 
tensões de tração nas bordas do c.p. que não são resistidas, abrindo-se fissuras ao longo de geratrizes do 
corpo de prova, através das quais as tensões efetivas não se transmitem.” 
Através de ensaios de compressão simples pode-se medir a sensitividade de argilas naturais. Uma 
argila é considerada sensível quando se observa perda de resistência do material entre o estado 
indeformado e o estado amolgado. 
 
Sensitividade Classificação 
1 insensível 
1 a 2 baixa sensitividade 
2 a 4 média sensitividade 
4 a 8 sensíveis 
> 8 ultra sensíveis 
 
O ensaio para a determinação da sensitividade deve ser feito com o mesmo material, na condição 
indeformada e na amolgada apresentarão mesma umidade e mesmo índice de vazios. Não se deve 
confundir solo sensível com solo colapsível. Neste último a perda de resistência ocorre com a saturação ou 
inundação.