Desenvolvimento e validação de um modelo matemático para determinação da resistência ao cisalhamento não drenada de solos plásticos ensaiados no aparelho de casagrande

Abstract

A resistência ao cisalhamento dos solos é um parâmetro fundamental na engenharia geotécnica, influenciando diretamente a estabilidade de estruturas como fundações, muros de contenção e taludes. O ensaio de limite de liquidez, realizado com o aparelho de Casagrande, é amplamente utilizado para caracterizar solos plásticos. No entanto, esse método apresenta limitações na determinação direta da resistência ao cisalhamento não drenada. Diante disso, este estudo teve como objetivo desenvolver e validar um modelo matemático para estimar a resistência ao cisalhamento de solos ensaiados pelo aparelho de Casagrande, com base em princípios de conservação de energia. O modelo considera a energia potencial aplicada ao sistema e sua dissipação por meio da deformação e do cisalhamento do solo. Para aprimorar a análise, o estudo também incorpora o ensaio do Cone de Penetração, que permite uma avaliação mais direta da resistência ao cisalhamento dos solos, especialmente em condições não drenadas. A validação do modelo foi realizada utilizando dados experimentais da literatura, comparando os resultados obtidos pelo método de Casagrande e pelo método do Cone de Penetração, além de analisar a variação dos erros de cálculo. Os resultados demonstraram que o modelo proposto apresenta maior precisão para solos com elevados teores de umidade, reduzindo as incertezas associadas à determinação da resistência ao cisalhamento. Contudo, para solos mais arenosos e com baixos teores de umidade, os erros de cálculo foram mais expressivos, possivelmente devido à maior influência da parcela de resistência mobilizada pelo atrito, indicando a necessidade de ajustes adicionais no modelo. Concluiu-se que a metodologia proposta, ao integrar o ensaio de Casagrande com os dados do Ensaio do Cone de Penetração, pode ser uma ferramenta útil para aprimorar a interpretação do comportamento dos solos, contribuindo para maior confiabilidade em análises geotécnicas e para a otimização de projetos de Engenharia Civil.