Atrito em materiais granulares, utilizando esferas de vidro

Abstract

A presente monografia de graduação trata do estudo da resistência ao cisalhamento de materiais granulares não coesivos, enfocando no aspecto especificamente o processo de determinação do ângulo de atrito do material. Utilizou-se, como material representativo do comportamento de solos granulares, esferas de vidro, cuja forma dos grãos é padronizada. Foram realizados ensaios de caracterização das esferas de vidro, para três diâmetros nominais (A072, A120 e A170) com distribuição granulométrica supostamente uniforme, bem como em uma mistura de esfera de modo a gerar uma curva bem graduada (BG). Foram realizados ensaios de disposição das amostras, formando pilhas cônicas, com vistas a determinar o ângulo de repouso. Também foram determinadas as densidades de cada pilha depositada. As amostras foram submetidas a ensaios de cisalhamento direto para cinco níveis de tensão normal (0, 40, 80, 160, 320 kPa) com o objetivo de determinar os ângulos de atrito de pico e residual. Os resultados mostram que a resistência do material, medida pelos diversos ângulos de atrito, cresce com o diâmetro nominal da amostra uniforme e também é maior para amostras bem graduadas. O ângulo de atrito no repouso é maior que o ângulo de atrito de pico, o qual por sua vez é obviamente maior que o residual. A diferença entre o ângulo de repouso e de pico é inferior a 4º. A comparação entre os ângulos de atrito de repouso com os valores de pico, para as quatro amostras ensaiadas, mostra uma boa correlação obtida por regressão linear. Uma correlação semelhante também foi obtida entre os ângulos de repouso e residual. Tais correlação permitem a determinação do ângulo de atrito de maneira indireta, relacionando esta propriedade com o ângulo de repouso, determinado através de ensaios simples.