Prensa para Ensaio de Cisalhamento Direto
Prensa para o ensaio de cisalhamento direto de solos pela ASTM D3080, nos modelos manual, semi-automático e elétrico automático.
A prensa de cisalhamento direto Biopdi faz o ensaio de cisalhamento direto de solos pela ASTM D3080/D3080M: o corpo de prova, numa caixa bipartida de 60 ou 100 mm, é adensado sob tensão normal constante e cortado devagar, em condição drenada, para obter a coesão c' e o ângulo de atrito φ' que definem a resistência ao cisalhamento do solo em projetos de contenções, fundações e taludes.
São três modelos: a manual, com anel dinamométrico e alavanca para pesos; a semi-automática, com célula de carga, LVDTs, motor e tela touchscreen; e a elétrica automática, eletromecânica, com 1.000 kgf (10 kN), velocidade de 0,0001 a 20 mm/min, duas células de carga e dois LVDTs, que faz o adensamento e o cisalhamento sem intervenção.
O passo a passo do ensaio, com o cálculo da envoltória de Mohr-Coulomb, está no artigo sobre o ensaio de cisalhamento direto.
Prensa de Cisalhamento Direto - Manual e Semi-automática
Prensa de Cisalhamento Direto - Elétrica Automática
Normas Atendidas
A prensa para ensaio de cisalhamento direto do solo atende as seguintes normas:
Não existe NBR específica para o cisalhamento direto de solos, por isso os laboratórios brasileiros seguem a ASTM D3080. A ISO 12957-1, às vezes associada ao ensaio, é de geossintéticos: mede o atrito entre uma manta ou grelha e o solo, e não serve para determinar c' e φ' de um solo. A versão brasileira, ABNT NBR ISO 12957-1, foi cancelada em 01/2026.
Para atendimentos de outras normas, entre em contato com a nossa equipe técnica.
A Biopdi possui tecnologia própria para desenvolver, produzir e comercializar qualquer tipo de equipamento para a realização de ensaios de solos, assim qualquer parâmetro da máquina pode ser customizado aos nossos clientes. Entre em contato e saiba mais.
Vídeos
Vídeos sobre a prensa para ensaio de cisalhamento direto do solo. Apresentando as características principais do equipamento.
Características dos Modelos
Principais características da prensa ensaio de cisalhamento direto de solos.
Manual
Esta versão possui anel dinamométrico com capacidade de 500 kgf para medir a força cisalhante, alavanca para fixação de pesos de até 1.000 kgf para aplicação da tensão normal, caixa de cisalhamento, relógio comparador na amostra para medir a variação de altura, relógio comparador para medição do deslocamento horizontal e pés emborrachados.
Semi-automática
Esta versão possui célula de carga com capacidade de 500 kgf, alavanca para fixação de pesos de até 1.000 kgf para aplicação da tensão normal, caixa de cisalhamento, LVDT na amostra para medir a variação de altura, LVDT para medição do deslocamento horizontal, um motor para aplicação automática e controlada da tensão de cisalhamento e da tensão normal, e tela touchscreen para configuração dos parâmetros do ensaio.
Elétrica Automática
Esta versão é eletromecânica, com capacidade de 1.000 kgf (10 kN) e dois eixos com fusos de esferas recirculantes: o vertical aplica a força normal, com controle de carga constante, e o horizontal aplica a força cisalhante, de 0,0001 a 20 mm/min. Duas células de carga medem as forças normal e cisalhante, dois LVDTs medem o deslocamento horizontal e a variação de altura, e a tela touchscreen conduz o adensamento e o cisalhamento de forma automática, gravando o ensaio em cartão SD.
Manual / Semi-automática
A alavanca para pesos, embaixo da bancada, aplica a força normal; a caixa de cisalhamento recebe o corpo de prova; a célula de carga, à direita da caixa, mede a força cisalhante (na versão manual, essa leitura é feita no anel dinamométrico); e o relógio comparador, no topo, mede a variação de altura.
Elétrica Automática
A máquina: prensa elétrica automática
As figuras abaixo vêm do manual de características da prensa elétrica automática (CDL-10kN): a máquina montada, os componentes principais identificados e o painel de conexões da traseira, onde se ligam as duas células de carga e os dois LVDTs.
Tela Touchscreen
A prensa de cisalhamento direto elétrica automática da Biopdi possui uma tela touchscreen que realiza todas as configurações necessárias para a realização dos ensaios, da fase de adensamento à fase de cisalhamento.
Os ensaios são realizados diretamente na tela touchscreen, que grava os ensaios em um cartão de memória SD para uso posterior em desktop ou notebook.
O ensaio na tela, passo a passo
Quatro telas da interface atual mostram o caminho do ensaio: o controle dos eixos antes de montar o corpo de prova, a configuração da fase de consolidação (adensamento), o gráfico da fase de cisalhamento e os dados lidos durante o ensaio.
Principais funções da Tela touchscreen
Tela de Controle
- Zero (tara) de força cisalhante, força normal e deslocamentos horizontal e vertical
- Movimentação do porta-amostra pelas setas
- Velocidade do eixo horizontal (0,0001 a 20 mm/min)
- Home: retorno dos dois eixos à posição inicial
- Monitoramento dos fins de curso e das células de carga
Setup do ensaio
- Nome do ensaio
- Área do corpo de prova em mm² (3.600 a 10.000 mm²)
- Parada automática por força cisalhante máxima (N)
- Parada automática por deslocamento horizontal máximo (mm)
Fase de adensamento
- Tensão-alvo em kPa, mantida constante
- Tempo de adensamento em minutos (ou zero, para pular a fase)
- Aquisição a cada 0,05 a 5 mm de deslocamento vertical
- Gráfico de deslocamento vertical × tempo
Aquisição no cisalhamento
- Por intervalo de tempo (s)
- Ou por intervalo de deslocamento horizontal (mm)
Fase de cisalhamento
- Gráfico da tensão cisalhante (kPa) durante o ensaio
- Tensão cisalhante e tensão normal (kPa)
- Posições horizontal e vertical (mm)
- Área do corpo de prova corrigida em tempo real
Características Técnicas - Elétrica Automática
Especificações técnicas da prensa de cisalhamento direto elétrica automática.
Tipos de Ensaios
- Cisalhamento direto adensado e drenado (ASTM D3080/D3080M): na caixa de 60 ou 100 mm, o corpo de prova adensa sob a tensão normal e é cortado na velocidade calculada a partir do adensamento; com três ou mais tensões normais, dá a envoltória τ = c' + σ'·tan φ'.
- Fase de adensamento na própria caixa: a versão automática mantém a tensão-alvo constante e registra o deslocamento vertical no tempo, de onde sai o t50 que define a velocidade de corte. A curva completa de compressibilidade é feita na prensa de adensamento (veja o artigo sobre o ensaio de adensamento).
Para saber mais detalhes sobre o ensaio de cisalhamento direto, acesse nossa página de artigos. Quando o problema pede controle de drenagem ou medição de poropressão, o ensaio indicado é o ensaio triaxial.
Células de Carga
Células de carga disponíveis para a prensa de cisalhamento direto elétrica automática, até a capacidade de 1.000 kgf.
Dispositivos e Acessórios
Dispositivos e acessórios utilizados na prensa de ensaio de cisalhamento direto.
LVDT (Extensômetro)
Transdutor de deslocamento linear: na versão automática, um LVDT mede o deslocamento horizontal e outro a variação de altura do corpo de prova.
Célula de Carga
Mede a força aplicada: na versão automática, uma célula no eixo vertical (força normal) e outra no horizontal (força cisalhante).
Anel Dinamométrico
Medição da força cisalhante na prensa de cisalhamento manual.
Caixa de Cisalhamento
Caixa bipartida em latão e inox, de 60 ou 100 mm, com cap, corta-amostra, pedras porosas e placas rugosas.
Caixa de 100 mm (DES-AA-0010-000)
Corpo de prova de 100 × 100 mm (área de 10.000 mm²).
Caixa de 60 mm (DES-AA-0010-001)
Corpo de prova de 60 × 60 mm (área de 3.600 mm²).
As duas caixas são em latão com partes em inox e acompanham manípulos, cap, corta-amostra, corpo, pedra porosa, placa rugosa, placa rugosa perfurada, placa inferior da amostra e encosto de carga.
A célula de cisalhamento, peça por peça
A primeira figura, do manual da prensa automática, mostra a célula de cisalhamento montada e numerada. As outras quatro vêm dos manuais de cada caixa: a vista explodida, com o nome de cada peça, e o desenho com as dimensões externas.
Ficha técnica da prensa de cisalhamento direto
Resumo da versão elétrica automática, pelo manual do equipamento; as versões manual e semi-automática estão descritas acima.
| Modelos | Manual, semi-automática e elétrica automática |
|---|---|
| Ensaio | Cisalhamento direto de solos, adensado e drenado (ASTM D3080/D3080M) |
| Acionamento (automática) | Eletromecânico, dois eixos com fusos de esferas recirculantes |
| Capacidade (automática) | 1.000 kgf (10 kN) |
| Velocidade de cisalhamento | 0,0001 a 20 mm/min |
| Velocidade de retorno | 20 mm/min, retorno automático |
| Curso | 20 mm no eixo horizontal; 10 mm no eixo vertical |
| Medição de força | Duas células de carga: vertical (normal) e horizontal (cisalhante) |
| Medição de deslocamento | Dois LVDTs, horizontal e vertical; resolução de 0,001 mm no horizontal |
| Caixas de cisalhamento | 60 × 60 mm e 100 × 100 mm, em latão e inox (área de 3.600 a 10.000 mm²) |
| Aquisição de dados | Por tempo ou por deslocamento (0,05 a 5 mm no adensamento) |
| Parada automática | Por força cisalhante máxima (N) ou por deslocamento horizontal máximo (mm) |
| Operação e dados | Tela touchscreen; ensaios gravados em cartão SD |
| Alimentação | 220 V, 550 W |
| Dimensões e peso | 1.042 × 352 × 528 mm; 125 kg |
| Garantia | 12 meses contra defeitos de fabricação |
O desenho de dimensões do manual mostra a prensa automática de frente e de lado, com as cotas externas em milímetros.
Perguntas frequentes
O que mais perguntam sobre a prensa de cisalhamento direto.
Para que serve a prensa de cisalhamento direto?
Serve para o ensaio de cisalhamento direto de solos: o corpo de prova, numa caixa bipartida, é adensado sob tensão normal constante e cortado devagar, em condição drenada. Com três ou mais corpos de prova sob tensões normais diferentes, obtêm-se a coesão c' e o ângulo de atrito φ', usados em projetos de taludes, contenções e fundações.
Qual é a norma do ensaio de cisalhamento direto?
A ASTM D3080/D3080M, na edição vigente D3080/D3080M-23e1. Na Europa vale a ISO 17892-10. Não há NBR específica para cisalhamento direto de solo. A ISO 12957-1 e a ABNT NBR ISO 12957-1 (esta cancelada em 01/2026) tratam do atrito de geossintéticos, não da resistência do solo.
Qual a capacidade e a faixa de velocidade da prensa automática?
A prensa de cisalhamento direto elétrica automática tem capacidade de 1.000 kgf (10 kN) e velocidade de cisalhamento de 0,0001 a 20 mm/min, com curso de 20 mm no eixo horizontal e 10 mm no vertical. A faixa lenta atende ao corte drenado de argilas, em que a velocidade sai do t50 do adensamento.
Como a força é medida no ensaio?
Na versão elétrica automática, por duas células de carga: uma no eixo vertical, que mede a força normal, e outra no eixo horizontal, que mede a força cisalhante. Os deslocamentos são medidos por dois LVDTs, horizontal e vertical. Na versão manual, a força cisalhante é lida num anel dinamométrico e os deslocamentos em relógios comparadores.
Quais tamanhos de caixa de cisalhamento a Biopdi fornece?
Duas caixas bipartidas em latão e inox: de 100 × 100 mm e de 60 × 60 mm. Cada uma acompanha cap, corta-amostra, corpo, pedra porosa, placas rugosas (uma perfurada), placa inferior e encosto de carga. A tela da prensa aceita áreas de 3.600 a 10.000 mm², justamente as duas caixas.
A prensa faz o adensamento antes do corte?
Sim. Na versão automática, o operador define a tensão-alvo em kPa, que a prensa mantém constante, e o tempo de adensamento; o gráfico de deslocamento vertical × tempo aparece na tela. Terminada essa fase, a prensa passa sozinha ao cisalhamento, na velocidade programada.
Qual a diferença entre a prensa manual, a semi-automática e a automática?
Na manual, a tensão normal vem de pesos numa alavanca, a força cisalhante é lida num anel dinamométrico e os deslocamentos em relógios comparadores. A semi-automática mantém a alavanca, mas mede com célula de carga e LVDTs e tem motor e tela touchscreen. A elétrica automática aplica as duas forças por motores, mede com duas células de carga e dois LVDTs e faz adensamento e cisalhamento sem intervenção.
Como os dados do ensaio são gravados?
A tela touchscreen grava cada ensaio num cartão SD, que depois é lido em computador. A aquisição é configurada por intervalo de tempo ou por intervalo de deslocamento, e a tela mostra em tempo real as tensões, as posições e a área corrigida do corpo de prova.
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