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CAM0035 - MECÂNICA DOS SOLOS I UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE CARAÚBAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL Características dos solos PROFESSOR: WILKER FERNANDES SOARES CARAÚBAS/RN SUMÁRIO • Dimensão das partículas; • Argilominerais; • Forma das partículas; • Análise granulométrica; • Curva granulométrica. DIMENSÃO DAS PARTÍCULAS A primeira característica que diferencia os solos é o tamanho das partículas que os compõem. Grãos perceptíveis a olho nu; Grãos tão finos que, quando molhados, se transformam em numa pasta (barro), e não se pode visualizar as partículas individualmente. DIMENSÃO DAS PARTÍCULAS Solos de granulação grossa (solos cuja maior porcentagem esteja constituída de partículas visíveis a olho nu (φ > 0,075 mm): São subdivididos em pedregulhos e areias. Solos de granulação fina (φ < 0,075 mm): São subdivididos em siltes e argilas. A afinidade pela água é uma característica marcante, e irá influenciar sobremaneira o seu comportamento. DIMENSÃO DAS PARTÍCULAS ABNT NBR 6502/2022 DIMENSÃO DAS PARTÍCULAS Fonte: Marinho (2016) DIMENSÃO DAS PARTÍCULAS Fonte: Marinho (2016) DIMENSÃO DAS PARTÍCULAS Solos de granulação grossa: PEDREGULHOS - Os pedregulhos são acumulações incoerentes de fragmentos de rocha, com dimensões maiores que 2 mm (escala MIT). Normalmente, são encontrados em grandes extensões, nas margens dos rios e em depressões preenchidas pôr materiais transportados pelos rios. DIMENSÃO DAS PARTÍCULAS Solos de granulação grossa: AREIAS - Tem origem semelhante à dos pedregulhos, entretanto, as suas dimensões variam entre 2 mm e 0,06 mm. As areias são ásperas ao tacto, e estando isentas de finos, não se contraem ao secar, não apresentam plasticidade e comprimem-se, quase instantaneamente, ao serem carregadas. DIMENSÃO DAS PARTÍCULAS Solos de granulação fina: SILTES - Os siltes são solos de granulação fina que apresentam pouca ou nenhuma plasticidade. Um torrão de silte seco ao ar pode ser desfeito com bastante facilidade. DIMENSÃO DAS PARTÍCULAS Solos de granulação fina: ARGILAS - São solos de granulação muito fina que apresentam características mercantes de plasticidade e elevada resistência, quando secas. Constituem a fração mais ativa dos solos. As argilas, quando secas e desagregadas, dão uma sensação de farinha, ao tacto, e, quando úmidas, são lisas. ARGILOMINERAIS Solos de granulação fina: As argilas são formadas por um tipo de minerais: os argilominerais; Por mais que as argilas possam ser formadas por apenas um tipo de argilomineral, normalmente elas são formadas por uma mistura deles. Mas que apresenta sempre um argilomineral como predominante. ARGILOMINERAIS Os argilominerais são silicatos de alumínio hidratado. O ferro e o magnésio são encontrados nesses minerais como elementos de substituição do Al; Além disso, os metais alcalinos e alcalinos-terrosos também podem estar presentes como constituintes essenciais. ARGILOMINERAIS Os principais grupos de argilominerais são: caulinita, ilita e montmorilonita: Caulinita: São formadas por unidades estruturais de silício e alumínio, que se unem alternadamente, conferindo-lhes uma estrutura. Ilita: São estruturalmente semelhantes as montmorilonitas. As substâncias isomórficas (não alteram o arranjo dos átomos) que ocorrem tornam ela menos expansiva. ARGILOMINERAIS Os principais grupos de argilominerais são: caulinita, ilita e montmorilonita: Montmorilonita: São do grupo das Esmectitas. São formados pela alteração de rochas ígneas básicas contendo silicatos ricos em Cálcio e Magnésio. São potencialmente expansivos. FORMA DAS PARTÍCULAS O mineral constituinte da partícula determina a sua forma: Os solos de granulação grossa (φ > 0,075 mm) Forma das partículas: Apresentam-se compostos de partículas normalmente equidimensionais, podendo ser esféricas (solos transportados) ou angulares (solos residuais). FORMA DAS PARTÍCULAS Solos de granulação fina (φ < 0,075 mm) Forma das partículas: Lamelar, as duas dimensões são incomparavelmente maiores que a terceira. Aparece, às vezes, a forma acicular, em que uma das dimensões prevalece sobre as outras duas. FORMA DAS PARTÍCULAS FORMA DAS PARTÍCULAS ANÁLISE GRANULOMÉTRICA Introdução: Todos os solos, em sua fase sólida, contêm partículas de diferentes tamanhos em proporções variadas. A determinação do tamanho das partículas e suas respectivas porcentagens de ocorrência permitem obter a função distribuição de partículas do solo e que é denominada distribuição granulométrica. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA Definição: Análise da distribuição das dimensões dos grãos de um solo; É a percentagem em peso que cada faixa especificada de tamanho de grãos, representa na massa seca total utilizada para o ensaio; O ensaio de análise granulométrica do solo está normalizado pela ABNT/NBR 7181/2016. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA ANÁLISE GRANULOMÉTRICA A distribuição granulométrica dos materiais granulares, areias e pedregulhos, será obtida pelo processo de peneiramento de uma amostra de solo; Para siltes e argilas se utiliza o processo de sedimentação; Para solos, que tem partículas tanto na fração grossa quanto na fração fina se torna necessário à análise granulométrica conjunta. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA ANÁLISE GRANULOMÉTRICA Fornece a distribuição das partículas do solo; Relação entre a % que passa de material em peneiras selecionadas e o diâmetro da partícula. CURVA GRANULOMÉTRICA CURVA GRANULOMÉTRICA SEDIMENTAÇÃO SEDIMENTAÇÃO Para os solos finos, siltes e argilas, com partículas menores que 0,075mm (#200), o cálculo dos diâmetros equivalentes será feito a partir dos resultados obtidos durante a sedimentação de certa quantidade de sólidos em um meio líquido. SEDIMENTAÇÃO Partículas decantam com velocidades diferentes (depende da forma, tamanho, peso, viscosidade da água); A velocidade pode ser expressa pela Lei de Stokes: SEDIMENTAÇÃO A Lei de Stokes: A velocidade de queda de uma partícula esférica, de peso específico conhecido, em um meio líquido rapidamente atinge um valor constante que é proporcional ao quadrado do diâmetro da partícula; O estabelecimento da função, velocidade de queda - diâmetro de partícula, se faz a partir do equilíbrio das forças atuantes (força peso) e resistentes (resistência viscosa) sobre a esfera. CURVA GRANULOMÉTRICA Ensaio de Granulometria Conjunta (NBR 7181/2016) É plotado em um gráfico, a porcentagem de material que passa, na ordenada, e o tamanho das partículas(mm), na abscissa, dando origem à CURVA DE DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA. CURVA GRANULOMÉTRICA CURVA GRANULOMÉTRICA CURVA GRANULOMÉTRICA CURVA GRANULOMÉTRICA • Exercício: Determine as % de argila, silte, areia e pedregulho dos solos 1 e 2 abaixo: CURVA GRANULOMÉTRICA Argila: 42% Silte: 68 – 42 = 26% Areia fina: 92 – 68 = 24% Areia média: 98 – 92 = 6% Areia grossa: 100 – 98 = 2% Pedregulho: 100 – 100 =0% CURVA GRANULOMÉTRICA Argila: 0% Silte: 0% Areia fina: 0% Areia média: 4% Areia grossa: 95 – 4 = 91% Pedregulho:100 – 95 = 5% CURVA GRANULOMÉTRICA Os solos granulares podem ser “bem-graduados” ou “mal graduados” CURVA GRANULOMÉTRICA A expressão “bem-graduado” expressa o fato de que a existência de grãos com diversos diâmetros confere ao solo, em geral, melhor comportamento sob o ponto de vista da engenharia. Quando um solo possui grãos com diferentes diâmetros, as partículas menores ocupam os vazios correspondentes às maiores, criando um entrosamento, do qual resulta menor compressibilidade e maior resistência. CURVA GRANULOMÉTRICA CURVA GRANULOMÉTRICA O Diâmetro efetivo indica o diâmetro em que apenas 10% da massa de uma amostra de solo passana peneira, sendo utilizado para estimar a condutividade hidráulica e a drenagem do solo. CURVA GRANULOMÉTRICA Quanto maior o coeficiente de não uniformidade, mais bem graduado é o solo granular. CURVA GRANULOMÉTRICA CURVA GRANULOMÉTRICA O coeficiente de curvatura detecta melhor o formato da curva granulométrica e permite identificar eventuais descontinuidades ou concentração muito elevada de grãos mais grossos no conjunto. CURVA GRANULOMÉTRICA Determine o CNU e o CC do solo 2 e classifique a curva granulométrica : D10: 0,7 D30: 0,90 D60: 1,20 CNU = 1,71 CC = 0,96 Solo uniforme (mal graduado), com graduação descontínua. CURVA GRANULOMÉTRICA Quando CC é menor que 1, a curva tende a ser descontínua; há falta de grãos com um certo diâmetro; Quando o CC está entre 1 e 3, a curva granulométrica desenvolve-se suavemente; Quando CC é maior que 3, a curva tende a ser muito uniforme na sua parte central. CURVA GRANULOMÉTRICA Determine as % de argila, silte, areia e pedregulho e os coeficientes CNU e CC dos seguintes solos: • ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Solos e Rochas – Terminologia. NBR 6502/2022. • ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Solo Análise granulométrica. NBR 7181/2016. • COSTA, Y. D. J. (2010). Tipos de solos. Notas de Aula. DEC/UFRN. • FLOSS, M. F. (2013). Solos transportados. Notas de Aula. Universidade de Passo Fundo. • LEPSCH, I.F. (2011). 19 Lições de Pedologia. Oficina de Textos. • OLIVEIRA, D. A. Notas de aula – Mecânica dos Solos. Universidade Federal Rural do Semi- Árido. Caraúbas-RN, 2018. REFERÊNCIAS • ORTIGÃO, J.A.R. (2007). Introdução à Mecânica dos Solos dos Estados Críticos. 3ª edição. Terratek. • PINTO, C. S. (2002). Curso Básico de Mecânica dos Solos em 16 Aulas. Oficina de Textos. • TEXEIRA, W. (2009). Decifrando a Terra. 2ª Edição. Compainha Editora Nacional. • SCHIMITZ, C. S. Mecânica dos solos. Módulo Geral I. Apostila. CEFET-RS. REFERÊNCIAS REFERÊNCIAS Obrigado pela atenção! wilkerfernandescg2011@gmail.com Caraúbas/RN CAM0035 - MECÂNICA DOS SOLOS I
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