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PÓS - GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA GEOTÉCNICA (M.ENG) IEC PUC MINAS Mecânica dos Solos aplicada à Geotecnia Disciplina: Profª: Carmen Dias Castro 1519480@sga.pucminas.br carmendc14@gmail.com AULA 3: 22/04/2024 mailto:1519480@sga.pucminas.br Solos que sofreram a ação de agentes transportadores. A textura desses solos podem variar a depender do agente transportador e da distância de transporte. - Solos Coluvionares – são solos transportados por gravidade que, levando desde grandes pedaços de rocha até pequenas partículas, por isso são bastante heterogêneos. Ex.: Material de encosta. - Glacial - são formados pelas geleiras pela ação da gravidade. Sua formação ocorre pelo movimento de gelo. - Solos Transportados ou sedimentares ou alotóctones: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/17520/17520_3.PDF - Eólicos – O transporte pelo vento dá origem aos depósitos eólicos de solo. Em virtude do atrito constante entre as partículas, os grãos de solo transportados pelo vento geralmente possuem forma arredondada. Ex.: Dunas ; - Aluvionais – Transporte pela água e sua textura depende da velocidade da água no momento da deposição, sendo frequente a ocorrência de camadas de granulometrias distintas, devidas às diversas épocas de deposição. Ex.: Solos marinhos, solos fluviais, pluviais. - Solos Transportados ou sedimentares ou alotóctones: - Perfil em locais com solos transportados: - Ausência de passagem gradual de horizontes: ao mesmo tempo em que há argila, há, desordenadamente, cascalho e areia. - Solos Transportados ou sedimentares ou alotóctones: - São os solos que se caracterizam por apresentarem como constituinte principal, a matéria orgânica, proveniente de restos vegetais ou animais. - Cor escura e por possuir forte cheiro característico. Têm granulometria fina, pois os solos grossos tem uma permeabilidade que permite a "lavagem" dos grãos, eximindo-os da matéria impregnada. Turfas - Podem ser identificados pela cor escura e por possuir forte cheiro característico. Solos que incorporam florestas soterradas em estado avançado de decomposição. Composta de restos de fibras vegetais - BA, SE, RS. NBR 13600 - Solo - Determinação do teor de matéria orgânica por queima a 440°C - Solos Orgânicos: Utilização: Sob condições geológicas adequadas, a turfa pode transformar-se em carvão mineral, através de emanações de metano vindo das profundezas e da preservação em ambiente anóxico – que sofre com a falta de oxigênio; Sendo, assim, um carvão menos rico em carbono. Além disso, por ser inflamável, é utilizada como combustível para aquecimento doméstico. A turfa também tem sido utilizada para recuperar ambientes degradados e como absorvente de hidrocarbonetos, o que faz da substância um dos produtos mais utilizados em todo o mundo para prevenir e combater derramamentos de derivados de petróleo. - Solos Orgânicos: - São aqueles que apresentam peculiaridades de propriedades e de comportamento, em decorrência da atuação nos mesmos de processos geológicos e/ou pedológicos, típico das regiões úmidas. - Solos Tropicais: - Podem revelar comportamentos distintos – relacionados com seu comportamento mecânico e hidráulico – devido ao processo de Laterização. “Laterização é um processo no qual o solo acumula grande quantidade de óxidos hidratados de ferro ou alumínio, o que modifica a sua composição e a coloração, que se torna avermelhada, com cor de ferrugem. É um processo que decorre, especialmente, do intemperismo químico, que é ocasionado pela água das chuvas ou irrigação. Entende-se por Laterização o processo de transformação dos solos quando uma camada ferruginosa aglomera-se sobre eles a partir do processo de lixiviação (lavagem da superfície pelo escoamento da água das chuvas) e do processo de intemperismo químico. - Para que ocorra o processo de laterização, o solo deve ser rico em ferro e alumínio. Quando o processo ocorre, o solo assume uma coloração avermelhada e há mudanças no pH deste solo. - As condições para que isso ocorra é que haja intensa lixiviação pela ocorrência de precipitação. Ou seja, a chuva é capaz de carregar substâncias orgânicas e promover a oxidação dos elementos químicos do solo por sua intensidade. Desta forma, a matéria orgânica presente nesse solo é carregada, tornando-o um solo pobre e ácido. Nas regiões tropicais, a temperatura e incidência dos raios solares no solo pode torná-lo rígido e seco, o que dificulta cultivo de vegetação. - Solos Tropicais: Nas regiões tropicais são encontrados os solos lateríticos, saprolíticos e transportados. Fonte: NOGAMI et al, 2000 https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18137/tde- 29052007-163758/publico/EFS.pdf São solos superficiais, típicos das partes bem drenadas das regiões tropicais úmidas. No processo de laterização há um enriquecimento no solo de óxidos hidratados de ferro e/ou alumínio e a permanência da caulinita como argilomineral predominante e quase exclusivo, por isso possuem uma coloração típica: vermelho, amarelo, marrom e alaranjado. Os solos Lateríticos, “Later” significa “tijolo” em latim e “Ito” significa material Pétreo, são solos superficiais, típicos das partes bem drenadas das regiões tropicais úmidas, resultante de uma transformação da parte superior do subsolo pela atuação do intemperismo. https://www.linkedin.com/pulse/introdu%C3%A7%C3%A3o-%C3%A0- metodologia-de-classifica%C3%A7%C3%A3o-dos-solos-blois-veliovich/ SOLOS LATERÍTICOS https://lyceumonline.usf.edu.br/salavirtual/documentos/1194.pdf • São que resultam da decomposição e/ou desagregação “in situ” da rocha matriz, mantendo ainda de maneira nítida a estrutura da rocha que lhe deu origem. • Constituem a parte subjacente à camada de solo laterítico. • Do material de Rita Fortes: SOLOS SAPROLÍTICOS Fonte: http://www.ufrrj.br/institutos/it/deng/rosane/downloads/material%20de%20apoio/1_NOCOES_DE_SOLOS.pdf SOLOS LATERÍTICOS E SAPROLÍTICOS Fonte: http://www.ufrrj.br/institutos/it/deng/rosane/downloads/material%20de%20apoio/1_NOCOES_DE_SOLOS.pdf - OUTRAS DISPOSIÇÕES RELEVANTES: Escolha uma: a) O horizonte A apresenta muitos minerais não alterados da rocha que dão origem ao solo, sendo normalmente o horizonte menos fértil; b) A rocha não alterada apresenta baixo desenvolvimento do solo, sendo um dos últimos a se forma e o horizonte com menor fertilidade em relação aos outros horizontes; c) O horizonte B apresenta baixo desenvolvimento do solo, sendo um dos primeiros horizontes a se formar; d) O horizonte C corresponde a transição entre solo e rocha, apresentando, normalmente em seu interior, fragmentos de rocha não alterada; e) O horizonte (ou camada) O corresponde ao acumulo de material orgânico que é gradualmente decomposto e incorporado aos horizontes inferiores, acumulando-se nos horizontes B e C. - Exercícios: (Unicamp/2012) Solo é a camada superior da superfície terrestre, onde se fixam as plantas, que dependem do seu suporte físico, água e nutrientes. Um perfil de solo é apresentado na figura abaixo. Sobre o perfil é correto afirmar que: 2) FGV (2014): A partir do estudo dos solos em diversas regiões do mundo afora, forma identificados cinco principais fatores da pedogênese: clima, os organismos, o material de origem, o relevo e o tempo. Em geral, qualquer solo é produto da ação combinada desses cinco fatores, embora, em aLguns casos um dos fatores possa predominar. Sobre os fatores de formação do solo, assinale a afirmativa incorreta. https://www.ufsm.br/app/uploads/sites/362/2018/12/Tcnico-de-laboratrio-Solos_2016.pdf 3) Fazer a questão 27 e a questão 28: . SOLOS: constituídos por um conjunto de partículas sólidas. - Como o volume total ocupado por uma massa de solo inclui materiais nos três estados da matéria - sólido, líquido e gasoso - diz-se que o solo é um SISTEMA TRIFÁSICO. A proporção de cada fase varia em função do tipo do solo - CONSTITUIÇÃO DO SOLO: ✓ Solo – Composição: Esqueleto sólido (com grande nº de partículascom várias dimensões e formas) + vazios (com ar e/ouágua) - As soluções dos problemas de engenharia geotécnica requerem o conhecimento, não só das características de cada fase em separado, mas também da natureza das mútuas interações entre elas, responsáveis, juntamente com outros fatores, pela formação das estruturas dos solos. . Fase Sólida: A primeira característica que diferencia os solos é o tamanho das partículas que os compõem. Em uma primeira análise, pode-se identificar que alguns solos possuem grãos perceptíveis olho nu, como os grãos de pedregulho ou a areia do mar, e outros tem os grãos tão finos que, quando molhados, se transformam numa pasta e não se pode visualizar as partículas individualmente. Caracterizada pelo seu tamanho, forma, distribuição e composição mineralógica dos grãos. - CONSTITUIÇÃO DO SOLO: . Fase Sólida: - CONSTITUIÇÃO DO SOLO: PA R TI C U LA S G R A N U LA R ES PARTíCULAS DE ARGILA . Fase Gasosa: Fase composta geralmente pelo ar do solo em contato com a atmosfera, podendo também se apresentar na forma oclusa (bolhas de ar no interior da fase água) - importante em problemas de deformação de solos e é bem mais compressível que as fases sólida e líquida.. Fase Líquida: Fase fluida composta em sua maior parte pela água, podendo conter solutos e outros fluidos imiscíveis. No solo, a água está intimamente associada com partículas sólidas, particularmente àquelas de tamanho coloidal. A interação entre água e sólidos do solo altera o comportamento de ambos. . - A água promove a expansão e contração das partículas do solo, a aderência e a formação estrutural dos agregados; - A água tem um papel muito importante nas características dos solos e consequentemente nas suas condições para receber uma obra. A água pode ainda em determinadas áreas provocar deslizamentos em taludes como decorrência da diminuição da resistência do solo. Uma das características fruto da combinação de água e solo é quando se encontra argila no mesmo. Essa argila pode ser friável, que é uma argila mais seca e que se quebra com facilidade ou a argila úmida, mais plástica e fácil deformação. Fase Líquida: Água se apresenta de diferentes formas no solo, sendo contudo extremamente difícil se isolar os estados em que a água se apresenta em seu interior. Fonte: UNDB ESTADO DO SOLO . As soluções dos problemas de engenharia geotécnica requerem o conhecimento, não só das características de cada fase em separado, mas também da natureza das mútuas interações entre elas. A resistência e a compressibilidade, estão diretamente relacionadas ou pelo menos são fortemente influenciadas, pela fato de o volume total do solo ser constituído, predominantemente, de partículas sólidas, água e ou ar. O comportamento de um solo depende da quantidade relativa de cada uma de suas três fases - CONSTITUIÇÃO DO SOLO: . Informações como: peso específico, teor de umidade, índice de vazios, grau de saturação – são empregados nos cálculos da capacidade de carga nas fundações, estabilidade de taludes. Índices Físicos do Solo: São relações entre as diversas fases, em termos de massa e volume. Tais informações ajudam na definição das condições de uma formação de solo e de sua adequabilidade como suporte de fundação ou material de construção. - CONSTITUIÇÃO DO SOLO: . Índices Físicos do Solo: - Lembrar que: os estados de um solo podem ser afetados por fatores naturais (chuvas, insolação) ou não (compactação mecânica, cortes, aterros); - Para identificar o estado em que se encontra um determinado solo, num dado momento, utiliza-se os ÍNDICES FÍSICOS. - Período chuvoso - um determinado solo apresentará um estado em que os vazios serão preenchidos pela água, e o ar anteriormente presente será expulso; - Verão - após a evaporação da água, este mesmo solo apresentará um novo estado, com o ar penetrando nos vazios deixados pela água; DIAGRAMA DE FASES Na natureza, o solo existe num arranjo aleatório das partículas sólidas, da água e do ar. Entretanto, para fins de estudo e análise do solo, bem como para facilitar a dedução de índices que correlacionam as diferentes fases, recorre-se a um bloco diagrama, denominado DIAGRAMA DE FASES Trata-se de um diagrama hipotético, onde se admite que os componentes de cada fase possam ser representados isoladamente, associando-se a cada um, seus respectivos volumes, massas e pesos. DIAGRAMA DE FASES: Relação peso, massa e volume V = volume total Vs = volume das partículas sólidas Vw = volume de água nos poros VA = volume de ar contido nos poros Vv = volume de vazios (poros) V= VS + VW + VA VV = VW + VA V= VS+ VV Va Vw Mw Pw P = peso total M = Massa total Ps = massa das partículas sólidas Pw = massa de água nos poros PA = massa de ar contido nos poros Pv = massa de vazios (poros) P = PW + Ps Va Vw Mw Pw Na prática geotécnica é mais comum utilizar o peso ao invés da massa. Razão pela qual se optou por apresentar os índices físicos neste termo DIAGRAMA DE FASES: Relação peso, massa e volume M = Mw + Ms Ma = massa do ar = 0; Pa = 0 - ÍNDICES FÍSICOS: ÍNDICES FÍSICOS: - ÍNDICES FÍSICOS: - Índices Físicos: Os principais utilizados para indicar o estado do solo: - Definidos como grandezas que expressam as proporções entre Pesos e Volumes nas três fases constituintes do solo: sólidos, líquido e ar, para caracterizar o estado do solo. Grandezas obtidas em laboratório: • Teor de umidade (w). • Peso específico dos grãos (γg ou δ) • Peso específico natural (γ ou γnat) • O peso específico da água é adotado (γa ou γw). Os demais são calculados UMIDADE É a relação entre o peso da água e o peso dos sólidos. Os teores de umidade dependem do tipo de solo e situam-se geralmente entre 10 e 40%, podendo ocorrer valores muito baixos (solos secos) ou muito altos (150% ou mais). 𝑤 = 𝑃𝑤 𝑃𝑠 x 100 (%) ÍNDICE DE VAZIOS Relação entre o volume de vazios e o volume das partículas sólidas. Costuma situar-se entre 0,5 e 1,5, mas argilas orgânicas podem ocorrer índices de vazios superiores a 3. 𝑒 = 𝑉𝑣 𝑉𝑠 POROSIDADE Relação entre o volume de vazios e o volume total. Valores variam de 30 a 70%. Não pode ser 0 ou maior que 100%. 𝑛 = 𝑉𝑣 𝑉 x 100 (%) ÍNDICES FÍSICOS GRAU DE SATURAÇÃO Relação entre o volume de água e o volume de vazios. Não é determinado diretamente, mas calculado. Varia de 0 (solo seco) a 100% (solo saturado). 𝑆 = 𝑉𝑤 𝑉𝑣 x 100 (%) PESO ESPECÍFICO DOS GRÃOS OU SÓLIDOS É uma característica dos sólidos e é uma relação entre o peso das partículas sólidas e o seu volume É determinado em laboratório para cada solo. 𝛾𝑠 = 𝑃𝑠 𝑉𝑠 PESO ESPECÍFICO NATURAL Relação entre o peso total do solo e seu volume total. 𝛾𝑛 = 𝑃 𝑉 PESO ESPECÍFICO SECO Relação entre o peso de sólidos e o volume total. 𝛾𝑑 = 𝑃𝑠 𝑉 ÍNDICES FÍSICOS Há três ensaios que possibilitam o cálculo de todos os índices físicos importantes, são eles: 1. Massa específica natural do solo; 2. Massa específica dos sólidos ou grãos; 3. Teor de umidade. CÁLCULO DO ÍNDICE DE ESTADO 𝑛 = 𝑒 1 + 𝑒 𝛾𝑛 = 𝛾𝑠 (1 + 𝑤) 1 + 𝑒 𝛾𝑑 = 𝛾𝑠 1 + 𝑒 𝛾𝑠𝑎𝑡 = 𝛾𝑠 + 𝑒𝛾𝑤 1 + 𝑒 Com o esquema, correlações são obtidas, e outras resultam diretamente da definição dos índices: Outras resultam de deduções, a sequência natural dos cálculos, a partir de valores determinados em laboratório: 𝛾𝑑 = 𝛾𝑛 1 + 𝑤 𝑒 = 𝛾𝑠 𝛾𝑑 − 1 𝑆 = 𝛾𝑠 𝑤 𝑒 𝛾𝑤 CÁLCULO DO ÍNDICE DE ESTADO - EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO: Questão 1 - Uma amostra de solo foi coletada em campo. Verificou-se que a amostra, juntamente com seu recipiente, pesavam 120,45g. Após permanecer em estufa a 105°C, até estabilizar o peso, o conjunto pesava 110,92g. Sendo a massa do recipiente de coleta da amostra de 28,72g, qual a umidade deste solo? - TREINAR: - EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO: Questão 2 – Tem - se1900g de solo úmido (total), o qual será compactado num molde, cujovolume é de 1000 cm3 . O solo seco em estufa apresentou um peso de 1705g. Sabendo-se que o peso específico dos grãos (partículas) é de 2,66g/cm3 determine: a- o teor de umidade; b- a porosidade ; c- o grau de saturação Questão 3 - Um corpo de prova cilíndrico de um solo argiloso tinha H = 12,5 cm, diâmetro = 5,0 cm e sua massa era de 478,25 g a qual, após secagem, passou a 418,32 g. Sabendo- se que a massa específica dos sólidos é 2,70 g/cm3, determinar: a) massa específica aparente seca (yd); b) índice de vazios (e); c) porosidade (n); - Em decorrência do seu processo de formação, principalmente, as dimensões das partículas de um solo variam, amplamente, desde partículas coloidais - extremamente finas - até pedregulhos com vários centímetros; - Nos primórdios das investigações sobre as propriedades dos solos, acreditava-se que as suas propriedades mecânicas dependiam, diretamente, da distribuição das partículas sólidas, segundo seus tamanhos; - Atualmente, sabe-se, que para compreender o comportamento de um solo como um conjunto, é necessário conhecer as características de cada fase, em separado, bem como a natureza das mútuas interações entre elas. - As partículas do solo que constituem a parte sólida, variam conforme seu tamanho, sua estrutura, sua cor - entender estas propriedades auxiliam, contribuem para o entendimento do comportamento do solo. - Propriedades Físicas dos Solos: - Estudo da parte Sólida: Podem contribuir no entendimento do comportamento do solo – auxiliam na compreensão dos mecanismos que governam a funcionalidade do solo. Constituição do solo: - Propriedades Físicas dos Solos: - Estudo da parte Sólida: - Cor: - Algumas características rotineiramente observadas na descrição morfológica de solos são: Cor - constitui uma das maneiras mais primitivas de identificá-los; - Possibilita fazer inferências a respeito do conteúdo de matéria orgânica, tipos de óxidos de ferro, processos de formação, dentre outros. - É a primeira característica notada ao se observar um perfil de solo. Por ser de fácil visualização, sendo um atributo utilizado na identificação e descrição do solo no campo. - A mudança da cor pode ser uma resposta a mudanças de relevo, vegetação, profundidade, clima, aeração, material de origem, grau de intemperismo, mineralogia e concentração de matéria orgânica, teores de óxidos de Fe e Al.; - Solos submetidos a longos períodos de alagamento sofrem modificação na coloração, pois ocorre a redução do Fe3+ para Fe2+, após ganhar um elétron da água. Com o alagamento, o Fe3+ que estava aderido às partículas de solo (formando a hematita e/ou goethita) é desprendido e vai para a água do solo na forma de Fe2+ (água que ocupa os espaços porosos), podendo ser levado para outros locais. Você já bebeu água em minas ou nascentes e sentiu um gosto de ferro? O ferro ali presente está na forma de Fe2+. INTEMPERISMO QUÍMICO: - Cor: A cor vermelha, amarela e alguns tipos de marrom, em geral, indicam produtos de um intemperismo químico. Vermelho escuro – presença de óxido de ferro não hidratado (hematita) Tonalidades mais claras de amarelo e marrom indicam o óxido de ferro hidratado. Cores mais escuras, como o cinza e preto, podem indicar solos orgânicos – costumam identificar altos teores de restos orgânicos decompostos Cores mais claras indicam a presença de minerais tais como a gipsita, sílica, ou caulinita. indicam solos que permanentemente tem excesso de água no perfil, como por exemplo, os situados nas baixadas úmidas próximas aos rios e riachos. - Cor: TIPOS DE SOLOS QUANTO SUA ORIGEM - As diversas tonalidades existentes no perfil são muito úteis à identificação e delimitação/diferenciação dos horizontes: - Cor: Fonte: https://slideplayer.com.br/slide/11869484/ https://slideplayer.com.br/slide/11869484/ - Determinação – Carta de Cores Munsell para Solos: - Classifica as cores em três componentes: Matiz, Valor e Croma. - Matiz é a cor espectral dominante; - Valor é a tonalidade da cor; - Croma é a pureza da cor. https://www.youtube.com/watch?v=rbXKimZx14k Apesar de facilmente perceptível, é muito difícil de ser denominada. A fim de facilitar a classificação, foram criadas algumas escalas. Dentre essas escalas, a Carta ou Escala Munsell de Cores para Solos http://www.youtube.com/watch?v=rbXKimZx14k – TEXTURA: relação entre as dimensões das partículas de um solo e as proporções relativas com essas dimensões ocorrem no solo - tamanho relativo e a distribuição das partículas sólidas que formam os solos – diâmetro relativo das partículas O estudo da textura dos solos é realizado por intermédio do ensaio de GRANULOMETRIA. - Classificados em dois grandes grupos: solos grossos (areia, pedregulho, matacão) e solos finos (silte e argila). A NBR 6502 defina textura como “conjunto de características de forma, dimensão e arranjo dos elementos mineralógicos constituintes do solo” - TEXTURA e GRANULOMETRIA DOS SOLOS: TEXTURA DO SOLO: - Pode ser visualmente identificada e sentida, apertando-se o solo entre os dedos. - Quanto à textura: os solos são divididos em solos de granulação grossa e solos de granulação fina: Uma divisória conveniente para distinguir essas categorias pode ser o menor diâmetro de grão, visto a olho nu (cerca de 0,05 mm): - Assim, os solos de maiores dimensões, como areias e pedregulhos são solos de granulação grossa; - Por outro lado, solos compostos de grãos minerais, muito finos, invisíveis a olho nu, são solos de granulação fina - Os siltes e as argilas são exemplos de solos de granulação fina. - A descrição quantitativa da textura de um solo é feita através da sua granulometria - das dimensões de seus grãos e da distribuição percentual dos grãos, em peso, em intervalos de dimensões arbitradas por métodos de classificação de solos; - Esses intervalos, denominados frações de solo, recebem designações especiais, para permitir a descrição dos solos segundo, exclusivamente, a sua granulometria. A natureza e propriedades das partículas individuais, a sua distribuição de tamanhos, e seu arranjo nos solos é que determinam o volume total do espaço poroso, e também o tamanho de poros, impactando desse modo nas relações de água e ar; O tamanho das partículas, a quantidade de água, e a plasticidade da fração coloidal ajudam a determinar a estabilidade do solo em resposta a força de carga do tráfego ou oriundas da superestrutura das construções. Outro exemplo, no dimensionamento de filtros de areia de barragens de terra GRANULOMETRIA DOS SOLOS: Fonte: https://www.instagram.com/p/Br2vv0XFYC_/?utm_source=ig_share_sheet&igshid=xkctubxa3txr NBR 6502: - Tamanho das frações texturais do solo: https://www.instagram.com/p/Br2vv0XFYC_/?utm_source=ig_share_sheet&igshid=xkctubxa3txr - Solos Grossos : Atuação de forças gravitacionais, resultando em arranjos estruturais bastante simplificados. Possuem maior percentagem de partículas visíveis a olho nu (φ ≥ 0,074 mm) e suas partículas têm formas arredondadas, poliédricas e angulosas. Pedregulhos grossos : Φ 20,0 e 60,0 mm; Pedregulhos médios: Φ entre 6,0 e 20,0 mm; Pedregulho fino: Φ entre 2,0 e 6,0 mm. - Pedregulhos: (Φ) compreendidos entre 2,0 mm e 60 mm. Em geral nas margens dos rios, em depressões preenchidas por materiais transportados pelos rios ou até mesmo em uma massa de solo residual (horizontes correspondentes ao solo residual jovem e ao saprolito). . Areias: Formatos diferenciados devido ao transporte sofrido pelos mesmos até o local de deposição. Solo não plástico e não coesivo. Partículas com Φ compreendidos entre 0,06 mm e 2 mm. Quanto à textura, as areias podem ser: Areias grossas: Φ entre 0,60 mm e 2,0 mm; Areias médias: Φ entre 0,20 mm e 0,60 mm; Areias finas: Φ entre 0,06 mm e 0,20 mm. O formato dos grãos de areia tem muita importância no seu comportamento mecânico, pois determina como eles se encaixam e se entrosam, e, em contrapartida, como eles deslizam entre si quandosolicitados por forças externas. As areias se distinguem pelo formato dos grãos que pode ser angular, sub angular e arredondado, sendo este último uma característica das areias transportadas por rios ou pelo vento. A forma dos grãos das areias está relacionada com a quantidade de transporte sofrido pelos mesmos até o local de deposição. O transporte das partículas dos solos tende a arredondar as suas arestas, de modo que quanto maior a distância de transporte, mais esféricas serão as partículas resultantes Solos Finos: Partículas com formas lamelares, fibrilares. O comportamento dos solos finos é definido as forças de superfície e pela presença de água, a qual influi de maneira marcante nos fenômenos de superfície dos argilo-minerais. Argilas: Φ a 0,002mm, se caracteriza pela sua plasticidade e elevada resistência quando seca. É a fração mais ativa dos solos. Siltes: Apesar de serem classificados como solos finos, seu comportamento é governado pelas mesmas forças dos solos grossos (forças gravitacionais).Pouca ou nenhuma plasticidade e baixa resistência quando seco. FORÇAS ATUANTES NA ESTRUTURA DO SOLO GRAVITACIONAIS FÍSICO-QUÍMICAS DE INTERAÇÃO INTERPARTÍCULAS DEPENDEM DA DIMENSÃO DAS PARTÍCULAS SOLOS GRANULARES DEPENDEM DAS FORÇAS DE SUPERFÍCIE E DO MEIO ONDE OCORREM SOLOS FINOS ESTRUTURA DOS SOLOS A organização das partículas e agregados, bem como as forças atuantes entre as partículas: estrutura do solo - Ou seja - nada mais é que o arranjo ou configuração das partículas do solo entre si; A estrutura do solo pode ser definida também pela agregação de poros pequenos, médios e grandes, com consequência da organização das partículas e agregados do solo. Agregação do solo - refere-se a união das partículas em uma mistura de areia, silte e argila, pela ação de agentes cimentantes e de forças de coesão e adesão que se estabelecem nas interfaces entre as partículas e entre as partículas e substâncias presentes no meio. ESTRUTURA DOS SOLOS - Os grãos dos solos argilosos são muito finos, e se aderem firmemente um ao outro, não podendo ser reconhecidos a olho nu. Os espaços vazios entre as partículas são muito pequenos, e por causa de sua estrutura esses solos apresentam resistência à penetração de água, absorvendo-a muito lentamente. - Entretanto, uma vez que a água tenha conseguido penetrar no solo, ela também encontra dificuldade para ser extraída de seu interior. - Ao receber água, os argilosos tendem a tornar-se plásticos (surge a lama), por isso apresentam maior grau de estabilidade quando secos. Em razão das forças adesivas naturais (coesão) existentes entre as pequenas partículas que compõem esses tipos de solo, a compactação por vibração não é a ideal nessa situação. Essas partículas tendem a agrupar-se, dificultando uma redistribuição natural entre elas individualmente. *Coesão é a parcela de resistência ao cisalhamento de um solo, independente da tensão efetiva normal atuante, provocada pela atração físico-química entre partículas ou pela cimentação destas. A coesão é tanto maior quanto menores forem os diâmetros das partículas e maior o seu grau de “achatamento”. Em linguagem popular, é o “grudar” ou “colar” entre partículas. Observe que só existe coesão (entre partículas muito pequenas) havendo água, que muita água diminui a coesão e pouca água a aumenta. Solos coesivos: Argilosos Solos coesivos: Argilosos - Compreendem os solos compostos de pedras, pedregulhos, cascalhos e areias, ou seja, de partículas grandes e grossas. Essas misturas, compostas por muitas partículas individualmente soltas que, no estado seco, não se aderem umas às outras (somente se apoiam entre si), são altamente permeáveis. Isso se deve ao fato de existirem, entre as partículas, espaços vazios relativamente grandes e intercomunicados entre si. Em um solo não coesivo em estado seco é fácil reconhecer os tamanhos dos diferentes grãos por simples observação. A capacidade dos solos não coesivos para suportar cargas depende da resistência ao deslocamento, ou seja, da movimentação entre as partículas individualmente. Ao se aumentar a superfície de contato entre os grãos individualmente por meio da quantidade de grãos por unidade de volume (compactação), aumenta-se a resistência ao deslocamento entre as partículas e, simultaneamente, melhora-se a transmissão de força entre elas. Solos Não Coesivos (granulares arenosos): Estrutura fofa e compacta supondo grãos esféricos e uniformes: Nas estruturas de solos granulares prevalece a força intergranular e a gravidade no caso de sedimentação; O comportamento mecânico é determinado pelo estado de compacidade. 𝐶𝑅 = (𝑒𝑚á𝑥 − 𝑒𝑛𝑎𝑡) (𝑒𝑚á𝑥 − 𝑒𝑚𝑖𝑛) CR Compacidade Abaixo de 0,33 Areia fofa Entre 0,33 e 0,66 Areia de compacidade média Acima de 0,66 Areia compacta ESTRUTURA DOS SOLOS GRANULARES - COMPACIDADE - Refere-se ao grau de arrumação conseguido pelas partículas, deixando maior ou menor quantidade de vazios entre elas. Estrutura simples/areia. - Quanto mais bem graduadas as areias – arranjos mais densos, em virtude da possibilidade de maior entrosamento dos grãos. Sendo o inverso verdadeiro. - Compacidade Relativa: - Algumas situações práticas em que importa a caracterização das areias: - Permeabilidade: Índice de vazios é em função de uma série de fatores: forma como o solo é originado (o que pode levar a arranjos mais fofos ou mais densos) e indiretamente, da sua distribuição granulométrica e do formato de seus grãos. - O conhecimento do valor da permeabilidade é muito importante em algumas obras de engenharia, principalmente, na estimativa da vazão que percolará através do maciço e da fundação de barragens de terra, em obras de drenagem, rebaixamento do nível d’água, adensamento, etc. - A permeabilidade dos solos esta relacionada com o índice de vazios, logo, com a sua porosidade. Quanto mais poroso for um solo (maior a dimensão dos poros), maior será o índice de vazios, por conseguinte, mais permeável (para argilas moles, isto não se verifica). - Compacidade Relativa: - Algumas situações práticas em que importa a caracterização das areias: - Ângulo de atrito das areias: para uma mesma compacidade, areias diferentes apresentam diferentes ângulos de atrito para a mesma compacidade, portanto diferentes resistências. Ruptura das areias ocorre normalmente por deslizamento e rolamento dos grãos. - Fundações – resistência ao cisalhamento – capacidade dos solos em suportar cargas - Compacidade Relativa: - A Resistência com que a argila se apresenta. Pode ser quantificada pelo ensaio de Compressão Simples: Carga que leva um corpo de prova a ruptura/ área do Corpo de prova. - Consistência – Solos coesivos (Argilosos): Estrutura do Solo Do ponto de vista da engenharia, o comportamento mecânico e hidráulico de um horizonte de solo, com estrutura simples, fica definido, principalmente, por duas características: a compacidade e a orientação de suas partículas. O termo compacidade refere-se ao grau de arrumação conseguido pelas partículas, deixando maior ou menor quantidade de vazios entre elas. A compacidade dos solos varia entre os seguintes extremos: solos fofos quando é relativamente grande o volume de vazios e solos compactos, quando o volume de vazios é o mínimo possível, para a composição granulométrica presente. Nos solos muito compactos, as partículas têm um elevado grau de entrosamento e daí uma baixa capacidade de deformação sob a ação de cargas aplicadas ao conjunto. Nos solos pouco compactos o entrosamento das partículas é menor fato que, associado ao grande volume de vazios, os deixa vulneráveis à deformações, quando carregados. MUDANÇAS NA ESTRUTURA DAS ARGILAS A partir de uma estrutura inicial, fatores de alteração como pressão, tempo, mudanças ambientais, amolgamento, levam a formação de uma estrutura final. Ex: Uma estrutura floculada sob pressão passa a ser dispersa. Algumas propriedades das argilas que são afetadas por mudançasna estrutura: • Sensibilidade; • Tixotropia; • Atividade coloidal; • Índice de consistência. ESTRUTURA DOS SOLOS FINOS SENSIBILIDADE 𝑆 = 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑛𝑜 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑖𝑛𝑑𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑜 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑛𝑜 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑎𝑚𝑜𝑙𝑔𝑎𝑑𝑜 Sensibilidade (S) Classificação 1 Insensitiva 1 a 2 Baixa sensibilidade 2 a 4 Média sensibilidade 4 a 8 Sensitiva ˃ 8 Ultrasensitiva (quick clay) Este índice indica que, se a argila vier a sofrer uma ruptura, sua resistência após essa ocorrência será menor. Uma argila amolgada, quando deixada em repouso, volta a ganhar resistência, mas não atinge sua resistência original. - Propriedades da argila e sua estrutura - Amolgamento – é a operação de destruição parcial ou total da estrutura do solo, mantendo sua umidade constante. Se a argila foi perturbada, ocorre a destruição do arranjo estrutural e quebra dos pontos de contato. O resultado é a perda de resistência ao cisalhamento. A maior ou menor perda de resistência de uma argila, por amolgamento, mantido seu teor de umidade inicial. TIXOTROPIA: ATIVIDADE COLOIDAL Influência do argilo-mineral nas propriedades da argila, calculada pela relação entre o índice de plasticidade (IP = LL - LP) e a porcentagem de partículas com diâmetros menores do que 0,002 mm (% em peso). 𝐴 = 𝐼𝑃 % < 0,002 AC Classificação < 0,75 Inativa 0,75 – 1,25 Normal > 1,25 Ativa - Análise: Em campo Retira-se um determinado horizonte, com auxílio de uma faca ou martelo, um bloco (ou torrão) que possa ser mantido na palma da mão e selecionam- se com os dedos os agregados que, em condições naturais, estão fracamente interligados. Depois de assim separados verifica-se sua forma, tamanho e grau de desenvolvimento entre esses agregados. - Consistência - Resistência do solo a manipulações ou estresses mecânicos sob diferentes condições de umidade – resistência de um material à deformação ou ruptura. Estado de resistência, rigidez ou fluidez em que solos de granulação fina se encontram. O termo consistência: descreve um estado físico, isto é, o grau de ligação entre as partículas das substâncias - Refletindo a capacidade do solo em se moldar. Quando aplicado aos solos finos ou coesivos, a consistência está ligada à quantidade de água existente no solo, ou seja, ao seu teor de umidade - Definida a partir da avaliação das amostras de um solo no estado seco, úmido ou molhado. - Consistência e Plasticidade Resposta do solo às forças externas que tentam deformá-lo ou rompê-lo. Manifestação das forças de coesão e adesão sob diferentes condições de umidade. CONSISTÊNCIA DO SOLO MOLHADO: Pegajosidade ou Aderência e Plasticidade. Plasticidade - É a propriedade que pode apresentar o material do solo de mudar continuamente de forma, pela ação da força aplicada, e de manter a forma imprimida, quando cessa a ação da força. - Consistência e Plasticidade Plasticidade - é a maior ou menor capacidade dos solos de serem moldados, sob certas condições de umidade, sem variação do volume. Segundo a ABNT/NBR 7250/82: “a plasticidade é a propriedade de solos finos, entre largos limites de umidade, de se submeterem a grandes deformações permanentes, sem sofrer ruptura, fissuramento ou variação de volume apreciável.” - Plasticidade - Existem solos que ao serem amolgados, alterando-se seu teor de umidade quando necessário, adotam uma consistência característica, que desde a antiguidade foi denominada plástica - Esses solos foram originalmente denominados argila. Em épocas recentes, outros ramos da engenharia desenvolveram outra interpretação para o conceito de plasticidade, baseando-se em características de tensão-deformação dos materiais: Os estudos relativos à correlação do teor de umidade com os estados de consistência das argilas foram desenvolvidos pelo cientista sueco A. Atterberg, no início dos anos 1900. Ele trabalhava numa indústria de cerâmica e procurava desenvolver ensaios simples, para descrever a plasticidade das argilas, propriedade muito importante na fabricação de tijolos, por exemplo, que não deveriam trincar ou quebrar, quando aquecidos. Após muitas experiências, Atterberg concluiu que eram necessários dois parâmetros para definir a plasticidade das argilas - um limite superior e um limite inferior. - ESTADOS DE CONSISTÊNCIA DO SOLO: - De acordo com o teor de umidade decrescente, um solo suscetível de tornar-se plástico, pode estar em qualquer um dos seguintes ESTADOS DE CONSISTÊNCIA, definidos por Atterberg: Estado Líquido - Uma argila amolece - adiciona água - quantidade excessiva – aparência fluída ou lama - com resistência ao cisalhamento praticamente nula; Estado Plástico - água for gradualmente reduzida - processo lento de secagem, a argila começa a oferecer alguma resistência às deformações, podendo ser facilmente moldada sem variação de volume, mantendo sua nova forma sem apresentar trincas. - ESTADOS DE CONSISTÊNCIA DO SOLO: Semi-sólido - Com uma posterior perda de água por evaporação, a argila sofre uma diminuição de volume e aumenta sua rigidez, até que se torna quebradiça – apresenta retração ao secamento. Estado Sólido - As deformações são acompanhadas da ruptura do solo - Prosseguindo a secagem - atinge um volume mínimo. Além deste ponto, a secagem não mais provocará uma diminuição de volume ◦ Limite de Liquidez (LL); ◦ Limite de Plasticidade (LP) e; ◦ Limite de Contração (LC). Transições de um estado - forma gradual. Para caracterizá-los, criou-se procedimentos - determinam teores de umidade que representam os LIMITES DE CONSISTÊNCIA. Os teores de umidade correspondentes às mudanças de estado são denominados: As respectivas umidades que definem a passagem de um estado de consistência para outro, são chamadas de Limite de Consistência. - LIMITES DE CONSISTÊNCIA DO SOLO ou LIMITES DE ATTERBERG: Variação do estado de consistência com a diminuição da umidade Permite analisar como varia o diagrama de fases de uma amostra de solo amolgada, que partindo do estado líquido, atinge o estado sólido, por evaporação da água contida nos seus vazios Solo Saturado. permite analisar como varia o diagrama de fases de uma amostra de solo amolgada, que partindo do estado líquido, atinge o estado sólido, por evaporação da água contida nos seus vazios O solo apresenta-se plástico no intervalo de umidades compreendido entre o limite de liquidez e o limite de plasticidade ( LP ). O limite de plasticidade é o menor teor de umidade em que o solo pode apresentar plasticidade - LIMITES DE CONSISTÊNCIA DO SOLO ou LIMITES DE ATTERBERG: LIMITE DE LIQUIDEZ (LL) - teor de umidade no qual o solo começa a se comportar como um líquido, ou seja flui. O LL - marca a transição do estado líquido para o estado plástico, para o qual o solo apresenta uma pequena resistência ao cisalhamento. ABNT – NBR 6459 Determinação do Limite de Liquidez de Solos. Aparelho de Casagrande. LIMITE DE PLASTICIDADE (LP) - é o teor de umidade no qual o solo começa a quebrar-se, em pequenas peças, quando enrolado em bastões de 3 mm de diâmetro. Transição entre o estado plástico e o semi- sólido. NBR 7180/84 LIMITE DE CONTRAÇÃO (LC) - é o teor de umidade no qual o solo não varia mais de volume ao secar. Marca a transição entre o estado semi-sólido e o estado sólido. . NBR 7183/84 - LIMITES DE CONSISTÊNCIA DO SOLO ou LIMITES DE ATTERBERG: - Utiliza-se o aparelho de Casagrande. Normas da ABNT NBR - 6457 e MB - 030 - Solos - Limite de Liquidez. A amostra empregada no ensaio deverá ser destorroada, passada na peneira de abertura 0,42mm ( # nº 40 ) e conter cerca de 70 g de material. - DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE LIQUIDEZ: Mecânica dos Solos aplicada à Geotecnia CLIQUE AQUI NBR 6459:2016 - Solo - Determinação do limite de liquidez - Utiliza-se o aparelho de Casagrande. Normas da ABNT NBR – 6459:2016 - Solo – Determinação do Limite de Liquidez. A amostra empregada no ensaio deverá ser destorroada,passada na peneira de abertura 0,42mm ( # nº 40 ) e conter cerca de 70 g de material. https://youtu.be/7Q_Bo76eRRA https://youtu.be/7Q_Bo76eRRA Mecânica dos Solos aplicada à Geotecnia NBR 6459:2016 - Solo - Determinação do limite de liquidez - DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE LIQUIDEZ: - O aparelho de Casagrande é composto por uma concha de bronze ou latão, ligada a um suporte com manivela e apoiada numa base de ebonite. A manivela gira em torno de um eixo fixo, unido à base. Girando-se a manivela, um excêntrico faz com que a concha levante e caia sobre a base do aparelho, periodicamente. A altura de queda está padronizada em 1 cm. - DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE LIQUIDEZ: Teor de umidade correspondente ao fechamento de uma ranhura padrão sob 25 golpes no Aparelho de Casagrande - DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE LIQUIDEZ: - O ensaio é repetido, preparando-se pastas de solo - pelo menos três - com diversas umidades. - Leva-se a um gráfico os valores obtidos, onde o eixo das abcissas corresponde ao logarítimo do número de golpes e o das ordenadas ao teor de umidade, na escala decimal. - Sobre os pontos, ajusta-se uma reta denominada de reta de fluidez. Casagrande convencionou que o limite de liquidez é o teor de umidade que corresponde ao fechamento da ranhura com 25 golpes. Reta de fluidez - DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE LIQUIDEZ: - DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE LIQUIDEZ: - ÍNDICE DE LIQUIDEZ: - DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE PLASTICIDADE: O LP é o menor valor de umidade com o qual molda-se um cilindro de solo executado com a palma da mão, por meio de movimentos regulares de vaivém, sobre uma placa de vidro fosco, com dimensões padrões: 𝝓= 3mm, e L = 10cm. NBR 7180:2016 - Solo — Determinação do limite de plasticidade - DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE PLASTICIDADE: Mecânica dos Solos aplicada à Geotecnia NBR 7180:2016 - Solo — Determinação do limite de plasticidade CLIQUE AQUI - DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE PLASTICIDADE: https://youtu.be/RTImnnv4Cgo https://youtu.be/RTImnnv4Cgo Mecânica dos Solos aplicada à Geotecnia NBR 7180:2016 - Solo — Determinação do limite de plasticidade - DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE PLASTICIDADE: - O ensaio para a determinação do limite de plasticidade é o mais empírico- requer prática; - Foi definido por Atterberg como: o teor de umidade na qual uma massa de solo quebra, quando se tenta moldar com ela um cilindro - a condição de que o fraturamento da amostra deverá acontecer quando o cilindro tiver 3 mm de diâmetro e comprimento de cerca de 10cm. - De acordo com as normas para este, deve-se adicionar água a uma amostra do material, com aproximadamente 20 g, até se conseguir formar uma bola. A seguir coloca-se a bola sobre uma placa de vidro esmerilhada e com movimentos constantes de vai e vem da mão, tenta-se moldar um cilindro com a amostra; - Ao ser rolada, a amostra vai progressivamente perdendo umidade, até chegar a um ponto em que o cilindro começa a fraturar. Neste ponto, determina-se a umidade da amostra, que corresponde ao limite de plasticidade. - DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE PLASTICIDADE: - DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE PLASTICIDADE: Intervalo para o teor de umidade para o qual o solo permanece plástico. IP = LL - LP Indica a quantidade de água que deve ser acrescentada ao solo (com consistência inicial no Limite de Plasticidade) para levá-lo ao estado líquido (Limite de Liquidez) - ÍNDICE DE PLASTICIDADE (IP): ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA Muito moles – as argilas que escorrem com facilidade entre os dedos, se apertadas nas mãos; Moles – as que são facilmente moldadas pelos dedos; Médias – as que podem ser moldadas pelos dedos; Rijas – as que requerem grande esforço para serem moldadas pelos dedos; Duras – as que não podem ser moldadas pelos dedos e que, ao serem submetidas a um grande esforço, desagreguem-se ou perdem sua estrutura original. - ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA: 𝐼𝐶 = 𝐿𝐿 − 𝑤 𝐿𝐿 − 𝐿𝑃 - EM CAMPO E EM LABORATÓRIO: - Qualitativa (campo): – Baseada na sensação de tato (plasticidade. pegajosidade) – Requer experiência: presença de outros materiais pode mascarar o resultado - Quantitativa (laboratório): - Peneiramento (frações mais grosseiras); - Sedimentação (argila e silte – Lei de Srokes). - DETERMINAÇÃO DA TEXTURA: - Promovendo o primeiro contato com o solo, correlacionando a sensibilidade ao tato com o tamanho e distribuição das partículas. Procedimentos: NBR 7250. - O exame visual: permite avaliar a predominância do tamanho de grãos - Para solos grosseiros – facilmente perceptíveis a olho nu; - Muitas vezes em campo: necessidade de uma identificação prévia do solo, sem que o uso do aparato de laboratório esteja disponível. Esta classificação primária é extremamente importante na definição (ou escolha) de ensaios de laboratório mais elaborados e pode ser obtida a partir de alguns testes feitos rapidamente em uma amostra de solo. - EM CAMPO: Identificação Táctil-Visual - No processo de identificação táctil visual de um solo utilizam-se frequentemente os seguintes procedimentos (vide NBR 7250): - Tato: Esfrega-se uma porção do solo na mão. As areias são ásperas; as argilas parecem com um pó quando secas e com sabão quando úmidas; - Plasticidade: Moldar bolinhas ou cilindros de solo úmido. As argilas são moldáveis enquanto as areias e siltes não são moldáveis; - Resistência do solo seco: As argilas são resistentes a pressão dos dedos enquanto os siltes e areias não são; Dispersão em água: Misturar uma porção de solo seco com água em uma proveta, agitando-a. As areias depositam-se rapidamente, enquanto que as argilas turvam a suspensão e demoram para sedimentar; Impregnação: Esfregar uma pequena quantidade de solo úmido na palma de uma das mãos. Colocar a mão embaixo de uma torneira aberta e observar a facilidade com que a palma da mão fica limpa. Solos finos se impregnam e não saem da mão com facilidade; Dilatância: O teste de dilatância permite obter uma informação sobre a velocidade de movimentação da água dentro do solo. A textura é feita por estimativa, esfregando uma massa de solo úmida e homogeneizada entre os dedos. Esta habilidade varia de profissional para profissional. - EM CAMPO: Identificação Táctil-Visual As partículas dos solos possuem diferentes tamanhos e a medida desses tamanhos é feita através da Análise Granulométrica do solo. Granulometria é a distribuição, em porcentagem, dos diversos tamanhos de grãos, dividindo as partículas em grupos pelas suas dimensões (frações) e determina suas proporções relativas ao peso total da amostra. - EM LABORATÓRIO: Os solos naturais são misturas de partículas que não se enquadram, somente, num intervalo ou fração de solo, podendo cobrir duas ou mais categorias, logo, a análise granulométrica consiste, em geral, em duas fases distintas: peneiramento e sedimentação - separar as frações constituintes do solo, de acordo com seu diâmetro. É realizada por dois procedimentos: - EM LABORATÓRIO: Análise Granulométrica Em solos possuindo quantidades de finos significativas, deve-se proceder ao ensaio de granulometria conjunta, que engloba as fases de peneiramento e sedimentação. - Realizado em duas partes distintas de acordo com o tipo de solo: ENSAIO DE GRANULOMETRIA – NBR 7181 É a determinação do tamanho das partículas do solos e é divido em duas etapas: 1. Peneiramento (φ > 0,075mm); 2. Sedimentação (φ < 0,075mm);. - EM LABORATÓRIO: Análise Granulométrica A descrição quantitativa da textura de um solo é feita através da sua granulometria: das dimensões de seus grãos e da distribuição percentual dos grãos, em peso, em intervalos de dimensões arbitradas por métodos de classificação de solos. Esses intervalos, denominados frações de solo, recebem designações especiais, para permitir a descrição dos solos segundo, exclusivamente, a sua granulometria. - PREPARAÇÃO DA AMOSTRA DNER-ME 041/94 Solos. Preparação de amostras para ensaios de caracterização ABNT NBR-6457Amostras de solo - Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização. - Análise Granulométrica – Por Peneiramento Peneiras normatizadas e empilhadas em ordem decrescente de abertura de malha – pesa-se o peso retido e calcula-se suas respectivas percentagens em relação ao peso seco da amostra total. DNER-ME 080-94 Solos – Análise granulométrica de solos por peneiramento ABNT EB-22/88 – Peneiras para ensaio Quando há interesse na parcela fina do solo, emprega-se a técnica de sedimentação, que baseia-se na lei de Stokes. 𝑣 = 𝛾𝑠 − 𝛾𝑤 18𝜇 𝐷2 Onde: v é a velocidade de queda da partícula; 𝛾𝑠 é o peso específico do material; 𝛾𝑤 é o peso específico da água; μ é a viscosidade do fluído; D é o diâmetro da partícula. Valor muito pequeno - ENSAIO DE GRANULOMETRIA – SEDIMENTAÇÃO - Análise Granulométrica – Por Sedimentação Partículas são separadas por seus diâmetros, usando o processo físico da sedimentação - a lei de Stokes (1891). Aplica-se um defloculante, para que as partículas possam sedimentar isoladamente. Os diâmetros, são calculados pelas distâncias de queda das partículas e a percentagem dos mais finos são determinadas medindo-se o peso específico da suspensão solo-água. A porcentagem de material com dimensões menores do que uma determinada dimensão Escala logarítmica - Curva de Distribuição Granulométrica: Através da curva granulométrica pode ser determinada a composição granulométrica do solo traduzida pelas frações definidas por sistema de classificação: Interpretação das Curvas Granulométricas: 1) Posição em relação à escala dos diâmetros. As curvas situadas a direita do gráfico correspondem a solos de granulação grossa: areias e pedregulhos. 2) Para a classificação dos solos grossos, nos quais suas propriedades de engenharia podem ser inferidas de sua composição granulométrica são definidos os seguintes parâmetros: diâmetro efetivo, coeficiente de uniformidade e coeficiente de curvatura, lidos na curva granulométrica. A alta declividade, o achatamento e a forma geral da curva – informam como os grãos estão distribuídos. D10 − Diâmetro efetivo − Diâmetro equivalente da partícula para o qual tem-se 10% das partículas passando (10% das partículas são mais finas que o diâmetro efetivo): abertura da peneira para a qual temos 10% em peso total de todas as partículas menores que ele. “% Passante”. (10% das partículas são mais finas que o diâmetro efetivo); Esse parâmetro fornece uma indicação sobre a permeabilidade das areias D30 e D60 − O mesmo que o diâmetro efetivo, para as percentagens de 30 e 60%, respectivamente. D30 – diâmetro do grão corresponde a 30% mais fino. D 60 - diâmetro do grão corresponde a 60% mais fino. - Na classificação das areias e pedregulhos distinguem-se, em função de sua composição granulométrica: - Solos de granulometria uniforme: A maioria dos grãos desses solos possui, aproximadamente, a mesma dimensão. A curva apresenta alta declividade, aproximando-se da vertical. (curva A) Solo A →Uniforme Solo B → Bemgraduado solo C →Mal graduado Solos bem graduados: Nos solos bem graduados as dimensões das partículas abrangem uma extensa faixa de valores e a curva granulométrica apresenta um aspecto suave, com a concavidade para cima ( curva B ) Solos mal graduados: Na sua granulometria há um excesso ou deficiência de partículas, num determinado intervalo de dimensões e suas curvas granulométricas apresentam trechos quase horizontais (patamar). O patamar apresentado na curva granulométrica ,indica a ausência de partículas com dimensões naquele intervalo . ( curva C ). Coeficiente de Curvatura (CC): fornece a ideia de formato da curva, permitindo detectar descontinuidades do conjunto. A distribuição granulométrica pode ser caracterizada pela sua curvatura, ou mais especificamente, pelo coeficiente de curvatura Cc Classificação da curva granulométrica quanto ao CC: 1 < CC < 3 → solo bem graduado CC < 1 ou CC > 3 → solo mal graduado Coeficiente de Não Uniformidade (CNU): é a razão entre os diâmetros correspondentes a 60% e 10%, tomados na curva granulométrica. Esta relação indica, a falta de uniformidade, pois seu valor diminui ao ser mais uniforme o material. - O coeficiente de não uniformidade (CNU) indica a amplitude dos grãos De acordo como valor do CNU obtido, a curva granulométrica pode ser classificada conforme apresentado abaixo: Cu < 5 → muito uniforme 5 < Cu < 15 → uniformidade média Cu > 15 → não uniforme Na curva granulométrica abaixo são apresentadas dois ensaios de granulometria por peneiramento e sedimentação de uma amostra de solo: Um realizado de acordo com a NBR 7181 e o outro sem adição de defloculante na preparação da amostra. Como interpretar a diferença de resultados? GRANULOMETRIA DOS SOLOS https://www.youtube.com/watch?v=BRS6_c2v0LU https://www.youtube.com/watch?v=BRS6_c2v0LU - DESIGNAÇÃO DO SOLO – NBR 6502 - Aplicações da Análise Granulométrica na prática de Engenharia: - Aplicações da Análise Granulométrica na prática de Engenharia: Slide 1 Slide 2 Slide 3 Slide 4 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10 Slide 11 Slide 12 Slide 13 Slide 14 Slide 15 Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23: ESTADO DO SOLO Slide 24 Slide 25 Slide 26 Slide 27 Slide 28 Slide 29 Slide 30 Slide 31 Slide 32 Slide 33 Slide 34 Slide 35 Slide 36 Slide 37 Slide 38 Slide 39 Slide 40 Slide 41 Slide 42 Slide 43 Slide 44 Slide 45 Slide 46 Slide 47 Slide 48 Slide 49 Slide 50 Slide 51 Slide 52 Slide 53 Slide 54 Slide 55 Slide 56 Slide 57 Slide 58 Slide 59 Slide 60 Slide 61 Slide 62 Slide 63 Slide 64 Slide 65 Slide 66 Slide 67 Slide 68 Slide 69 Slide 70 Slide 71 Slide 72 Slide 73 Slide 74 Slide 75 Slide 76 Slide 77 Slide 78 Slide 79 Slide 80 Slide 81 Slide 82 Slide 83 Slide 84 Slide 85 Slide 86 Slide 87 Slide 88 Slide 89 Slide 90 Slide 91 Slide 92 Slide 93 Slide 94 Slide 95 Slide 96 Slide 97 Slide 98 Slide 99 Slide 100 Slide 101: - DETERMINAÇÃO DA TEXTURA: Slide 102 Slide 103 Slide 104 Slide 105 Slide 106 Slide 107 Slide 108 Slide 109 Slide 110 Slide 111 Slide 112 Slide 113 Slide 114 Slide 115 Slide 116 Slide 117 Slide 118 Slide 119 Slide 120 Slide 121 Slide 122 Slide 123 Slide 124 Slide 125 Slide 126 Slide 127 Slide 128 Slide 129: - DESIGNAÇÃO DO SOLO – NBR 6502 Slide 130 Slide 131