Mecanica-Solos-I

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1
Ensaios de 
Laboratório
Prof. Anna Silvia
Granulometria
0.001 0.010 0.100 1.000 10.000 100.000
Diâmetro dos grãos ( mm)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
P
or
ce
n
ta
ge
m
qu
e
P
as
sa
(%
)
CURVAGRANULOMÉTRICA
AREIAS
média
PEDREGULHO
A
R
G
IL
A
SILTE
fina grossa
0.
00
2
0.
07
5
0.
42
0
2.
00
0
4.
76
0
ABNT
CLIENTE:
LOCAL:
DATA: DES. No.
FURO: AMOSTRA: VISTO:
1 2 3 4 5 6 7891 2 3 4 5 6 7 891 2 3 4 5 6 7891 2 3 4 4 6 7895 6 7891 2 3 5
50
.0
00
medidas em mm
=
=
=
==
=
=
=
#200
PeneiramentoSedimentação
2.1 Análise Granulométrica
Limites de Consistência
2.2 Limites de Consistência
Relação entre a superfície total e o 
tamanho dos grãos
Interação entre água e argilos-
minerais
Interação água-solo
2
Limite de Liquidez 
Casagrande
Limite de Plasticidade
WWLPLP
Limite de Plasticidade
Resultados típicos de solos brasileiros
Solos LL % IP %
Residuais de arenito (arenosos finos) 29-44 11-20
Residual de Gnaisse 45-55 20-25
Residual de Basalto 45-70 20-30
Residual de Granito 45-55 14-18
Argilas orgânicas de várzeas quaternárias 70 30
Argilas orgânicas de baixadas litorâneas 120 80
Argila porosa vermelha de São Paulo 65 a 85 25 a 40
Argilas variegadas de São Paulo 40 a 80 15 a 45
Areias argilosas veriegadas de São Paulo 20 a 40 5 a 15
Argilas duras, cinzas de São Paulo 64 42
Classes de solos pelo IP (%) (IAEG, 1979)Classes de solos pelo IP (%) (IAEG, 1979)Classes de solos pelo IP (%) (IAEG, 1979)Classes de solos pelo IP (%) (IAEG, 1979)
Classe IP (%) Termo
1 menor que 1 Não plástico
2 1 – 7 Levemente plástico
3 7 – 17 Moderadamente plástico
4 17 – 35 Altamente plástico
5 maior que 35 Extremamente plástico
Atividade de Skempton
mm002,0%
(%)IP
Ac
<
=
Ac Atividade
Menor que 0,75 Inativa
0,75 a 1,25 Normal
Maior que 1,25 Ativa
3
Índices Físicos
Solo é um material terroso, desagregado, 
composto de três fases físicas:
Índices físicosÍndices físicosÍndices físicosÍndices físicos
Sólido Sólido Sólido Sólido 
( matéria orgânica ( matéria orgânica ( matéria orgânica ( matéria orgânica 
e/ou mineral )e/ou mineral )e/ou mineral )e/ou mineral )
Líquido Líquido Líquido Líquido 
( H( H( H( H2222O )O )O )O )
Gasoso Gasoso Gasoso Gasoso 
( ar )( ar )( ar )( ar )
Ar
Água
Solo
Diagrama 
de fases
Diagrama de fases
Ar
Água
Solo
VT
VV
VAR
VW
VS
Volumes
MT
MW
MS
Massas
Relação entre massas
Teor de umidade - w (%)
(%)100x
M
M
w
S
W
=
Ar
Água
Solo
MT
MW
MS
Relação entre volumes
Porosidade - n (%)
(%)100x
V
V
n
T
V
=
Ar
Água
Solo
VT
VV
VAR
VW
VS
Volumes
Relação entre volumes
Ar
Água
Solo
VT
VV
VAR
VW
VS
Volumes
S
V
V
V
e =
Índice de vazios - e (adimensional)
4
Relação entre volumes
Ar
Água
Solo
VT
VV
VAR
VW
VS
Volumes
Grau de Saturação - Sr (%)
V
w
V
V
Sr =
Relação entre massas e volumes
( g/cm3 )
Massa Específica Natural - ρ ( g/cm3 )
T
T
V
M
=ρ
Ar
Água
Solo
VT
Volumes
MT
Massas
Relação entre massas e volumes
( g/cm3 )
Ar
Água
Solo
VT
Volumes
MT
MW
MS
Massas
Massa Específica Seca - ρd ( g/cm3 )
T
S
d
V
M
=ρ
Sr = 0%
Vw=0 e Mw = 0
Relação entre massas e volumes
( g/cm3 )
Ar
Água
Solo
VT
VV
VAR
VW
VS
Volumes
MT
MW
MS
Massas
Massa Específica Saturada - ρsat ( g/cm3 )
T
S
sat
V
M
=ρ
Sr = 100%
VAR = 0
Relação entre massas e volumes
( g/cm3 )
Ar
Água
Solo
VT
VV
VAR
VW
VS
Volumes
MT
MW
MS
Massas
Massa Específica dos Sólidos - ρS ( g/cm3 )
S
S
s
V
M
=ρ
Relação entre massas e volumes
( g/cm3 )
Massa Específica da Água ρW
( g/cm3 )
W
W
W
V
M
=ρ
ρW = 1.0 = 1.0 g/cm
3
Massa Específica do Ar ρar ( 
g/cm3 )
ar
ar
ar
V
M
=ρ
ρar = 0,0012 = 0,0012 g/cm
3 ~ 0 g/cm3
5
Determinação dos Índices Físicos
índices
Demais
Correlações




w
ρ
sρ
Ensaios
Compactação
Compactação de um solo é sua diminuição de volume através 
da redução do volume de vazios por um processo mecânico.
Diferença entre compactação e adensamento. 
No adensamento a redução do índice de vazios é obtida 
através da expulsão da água intersticial, num processo natural 
ou artificial, que ocorre ao longo do tempo e pode durar 
centenas de anos. 
Na compactação, esta redução ocorre, em geral, pela expulsão 
do ar dos poros, num processo artificial de pequena duração.
Proctor (1933) percebeu que havia uma relação entre a
massa específica seca do solo , seu teor de umidade e a energia
de compactação. Pois observou que, à medida que se
adicionava água a um solo, ocorria um aumento na sua massa
específica seca até atingir um máximo a partir do qual, com o
aumento da umidade, a massa específica seca passava a
diminuir.
Compactação
Ensaio de Compactação
Fonte:Vargas (1977)
V
N.n.L.g.M
E =
M = massa do soquete
g = aceleração da gravidade
L = altura da queda do soquete
n = número de camadas
N = número de golpes por camada
V = volume do cilindro
Energia do Proctor Normal
<<<<
Energia do Proctor Intermediário
<<<<
Energia do Proctor Modificado
15
16
17
18
19
20
6 8 10 12 14 16 18
Teor de umidade (%)
P
e
so
 e
sp
e
ci
fi
co
 s
e
co
 (
kN
/m
3 )
Wot estimadaWot estimada
Wot 
– 4%
Wot 
+ 4%
Wot 
– 2%
Wot 
+ 2%
Wot 
– 4%
Wot 
– 4%
Wot 
+ 4%
Wot 
+ 4%
Wot 
– 2%
Wot 
– 2%
Wot 
+ 2%
Wot 
+ 2%
Ecte
6
15
16
17
18
19
20
6 8 10 12 14 16 18
Teor de umidade (%)
P
e
so
 e
sp
e
ci
fi
co
 s
e
co
 (
kN
/m
3 )
Ecte
wot
γγγγdmax
Curva de Compactação
Sousa Pinto (2000)
Curva de Compactação de diversos 
solos brasileiros
Sousa Pinto (2000)
O controle de compactação
• Controle do teor de umidadeControle do teor de umidadeControle do teor de umidadeControle do teor de umidade
•Define-se a faixa de valores. Por ex. waterro = wotima ± 2% 
• Controle da energia aplicada Controle da energia aplicada Controle da energia aplicada Controle da energia aplicada ���� Grau de compactação (GC)Grau de compactação (GC)Grau de compactação (GC)Grau de compactação (GC)
(%)100.
maxd
daterroGC
γ
γ
=
7
8
Permeabilidade
Classes de solos pelo IP (%) (IAEG, 1979)Classes de solos pelo IP (%) (IAEG, 1979)Classes de solos pelo IP (%) (IAEG, 1979)Classes de solos pelo IP (%) (IAEG, 1979)
Classe IP (%) Termo
1 menor que 1 Não plástico
2 1 – 7 Levemente plástico
3 7 – 17 Moderadamente plástico
4 17 – 35 Altamente plástico
5 maior que 35 Extremamente plástico