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Luiz Nazareno de Souza LUIZ NAZARENO DE SOUZA RELATÓRIO TÉCNICO DE GEOLOGIA E MECÂNICA DOS SOLOS CENTRO UNIVERSITÁRIO ANHANGUERA PITÁGORAS AMPLI ENGENHARIA CIVIL Tibau - RN 2025 Tibau - RN 2025 LUIZ NAZARENO DE SOUZA RELATÓRIO TÉCNICO DE GEOLOGIA E MECÂNICA DOS SOLOS Relatório apresentado ao Centro Universitário Anhanguera Pitágoras AMPLI, como requisito parcial para o aproveitamento da disciplina de Geologia e Mecânica dos Solos, 5º semestre do Curso Engenharia Civil. SUMÁRIO INTRODUÇÃO........................................................................................................... 04 1. COMPRESSIBILIDADE DOS SOLOS.................................................................. 05 2. ENSAIO DE COMPACTAÇÃO DOS SOLOS ....................................................... 07 3. CONSISTÊNCIA DOS SOLOS: LIMITE DE PLASTICIDADE............................... 10 4. DESCRIÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DOS CRISTAIS................................................13 CONSIDERAÇÕES FINAIS....................................................................................... 14 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...........................................................................15 4 INTRODUÇÃO A compreensão das propriedades estruturais dos materiais é essencial para diversas áreas da ciência e da engenharia, especialmente no estudo dos solos e das rochas. Entre essas propriedades, destaca-se a formação e a organização dos cristais, que são sólidos com uma estrutura atômica interna altamente ordenada, disposta de forma regular e repetitiva. Essa organização resulta em formas geométricas bem definidas, cujas faces planas refletem o arranjo simétrico de seus constituintes atômicos, iônicos ou moleculares. No campo da geotecnia e da mineralogia, o conhecimento sobre os cristais é fundamental, uma vez que muitos minerais — principais componentes dos solos e das rochas — se apresentam na forma cristalina. Os minerais são substâncias naturais, inorgânicas, de composição química definida e estrutura interna organizada. A maioria dos minerais forma cristais, embora nem sempre em formas visíveis, já que fatores como condições ambientais, presença de impurezas ou velocidade de resfriamento durante sua formação podem influenciar a manifestação externa dessa estrutura. A identificação e descrição de cristais permitem a caracterização de minerais específicos, o que, por sua vez, contribui para a análise do comportamento mecânico dos solos, sua compactação, consistência e compressibilidade. Tais análises são essenciais para projetos de engenharia civil, fundações e barragens, pois a composição mineralógica influencia diretamente a resistência, permeabilidade e deformabilidade do solo. Neste contexto, este estudo busca descrever os cristais observados nas amostras analisadas, bem como estabelecer a relação entre a estrutura cristalina e as propriedades físico-mecânicas dos minerais presentes nos solos ensaiados. 5 1. COMPRESSIBILIDADE DOS SOLOS AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 1. Preencha as Tabelas 1 e 2 de acordo com os dados obtidos durante a realização do ensaio. Os valores exibidos no relógio comparador do anel dinamométrico são de 1 kN para cada divisão do equipamento. Tabela 1 – Dados do corpo de prova Parâmetro Valor Massa (g) 7532,7 Altura 1 (mm) 197 Altura 2 (mm) 197 Altura 3 (mm) 197 Altura média (mm) 197 Diâmetro 1 (mm) 97 Diâmetro 2 (mm) 97 Diâmetro 3 (mm) 97 Diâmetro médio (mm) 97 Área (cm²) 7477,439 Volume (cm³) 58202,1922 6 Tempo (s) Leitura da Deformação Vertical (mm) Leitura da carga (kN) Deformação axial específica ε (%) Área da seção transversal média A (m²) Tensão de compressão (kN/m²) 30 5 60 -0,49 0,073 0,80241 60 10 110 -0,48 0,072 0,01337 90 15 155 -0,47 0,070 0,73555 120 20 203 -0,46 0,069 0,04012 150 21 256 -0,45 0,068 0,73555 180 23 308 -0,45 0,068 0,10699 210 27 358 -0,44 0,067 0,76229 240 29 406 -0,43 0,066 0,12036 270 30 460 -0,43 0,066 0,80241 300 30 508 -0,43 0,066 0,10699 Tabela 2 – Dados experimentais de compressibilidade 2. Utilize os dados da tabela 2 para construir um gráfico com coordenadas cartesianas normais, onde os valores da deformação axial específica devem ser marcados no eixo das abscissas e os valores da tensão de compressão correspondentes a cada deformação devem ser marcados no eixo das ordenadas. 7 2. ENSAIO DE COMPACTAÇÃO DOS SOLOS AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 1. Preencha a tabela 1 de acordo com os dados obtidos durante a realização do ensaio. Água adicionada (g) 0 120 240 360 480 Solo Úmido Compactado + Molde (g) 9161,2 9418,4 9396,1 9385,8 9278,7 Molde (g) 5310 5310 5310 5310 5310 Solo Úmido Compactado (g) 3851,2 4108 4086,1 4075,8 3968,7 Volume do Cilindro (cm³) 2086 2086 2086 2086 2086 Peso Aparente Úmido (g/cm³) 1,85 1,97 1,96 1,95 1,9 Solo Úmido + Cápsula (g) 72,1 77,2 76,9 75,3 78,1 Solo Seco + Cápsula (g) 63,5 67,1 65,7 63,4 64,5 Cápsula (g) 15,1 15,1 15,1 15,1 15,1 Água (g) 8,6 10,1 11,2 11,9 13,6 Solo Seco (g) 48,4 52 50,6 48,3 49.4 Umidade (%) 17,7 19,4 22,13 24,6 27,5 Massa Específica Aparente Seca (g/cm³) 1,56 1,65 1,60 1,57 1,49 Tabela 1 – Dados experimentais de compactação dos solos 8 2. Utilize os dados da tabela 1 para construir um gráfico da curva de compactação com coordenadas cartesianas normais onde, os valores de umidade devem ser marcados no eixo das abscissas e os valores de massa específica aparente seca correspondentes a cada umidade devem ser marcados no eixo das ordenadas. A curva traçada deve possuir um formato semelhante a uma parábola. 3. Para elaboração da curva de compactação, quantas vezes foram necessárias repetir o ensaio? R.: 5 vezes 4. O que significa o ramo seco e o ramo úmido encontrados no gráfico da curva de compactação? R.: A compactação dos solos é geralmente representada em um gráfico da variação do peso específico aparente seco x o teor de umidade correspondente durante a compactação (yd x w). O ramo ascendente da curva de compactação é denominado ramo seco e o ramo descendente de ramo úmido. 9 5. Determine a massa específica aparente máxima de acordo com o gráfico da curva de compactação. Este valor corresponde ao máximo valor obtido no eixo das ordenadas. R.: Massa específica máxima = 1,65 6. Determine a umidade ótima de acordo com o gráfico da curva de compactação. Este valor corresponde valor da umidade no ponto da curva com valor da massa específica aparente máxima. R.: Umidade ótima = 19,4% 10 3. CONSISTÊNCIA DOS SOLOS: LIMITE DE PLASTICIDADE AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 1. Qual o limite de plasticidade encontrado para a amostra de solo? LIMITE DE PLASTICIDADE N. da amostra 1 2 3 4 N. da cápsula 105A 114 507 301 Peso (g) 11,81 12,04 10,26 11,73 Peso quando atingir o limite (g) 13,2 13,41 11,6 13,1 Umidade 10,53 10,22 11,55 10,46 LIMITE DE LIQUIDEZ N. da Amostra 1 2 3 4 N. da Cápsula 281 1000 18 10 N. de Golpes 15 12 21 52 Peso Cap. + Solo Úmido (G) 14,65 14,76 14,27 12,84 Peso Cap. + Solo Seco (G) 12,6 13,29 11,94 10,13 Peso da Cap. (G) 6,84 6,55 6,59 6,04 Peso da Água (G) 2,05 1,47 2,33 2,71 Peso do Solo Seco (G) 5,76 6,74 5,35 4,09 Teor de Umidade 35,59 21,81 43,55 66,26 L.L. 11 Preencha as Tabelas 1 e 2 com os dados obtidos para a amostra 1. A quarta coluna da tabela corresponde à massa do material retido em uma determinada peneira. A quinta coluna é o percentual do total do material que foi retido em uma determinada peneira. Na sexta coluna, o valor de cada célula corresponde ao somatório dos percentuais retidos (quinta coluna) da linha atual e todas as linhas anteriores. A sétima coluna corresponde à diferença entre 100% da amostra e a quinta coluna. Tabela1. Amostra 1: Tipo de Peneiramento Peneiras (No.) Abertura (mm) Material Retido (g) Percentual Retido (%) Percentual Retido Acumulado (%) Percentual Passante Acumulado (%) Grosso 1 1/2” 38,1 0 0 0 100 1” 25,4 0 0 0 100 ¾” 19,1 0 0 0 100 3/8” 9,52 0 0 0 100 4 4,8 4,69 0,25 0,25 99,75 8 2,4 38,64 2,07 2,32 97,68 10 2 25,02 1,34 3,67 96,34 Fundo - 1798,69 96,34 100,00 0 Massa da Amostra (g) Total 1867,04 Tabela 2. Amostra 1: Tipo de Peneiramento Peneiras (No.) Abertura (mm) Material Retido (g) Percentual Retido (%) Percentual Retido Acumulado (%) Percentual Passante Acumulado (%) Fino 10 2 0 0 0 100,00 16 1,2 3,99 4,10 4,10 95,90 30 0,6 7,12 7,35 11,45 88,35 40 0,42 4,17 4,29 15,74 84,26 50 0,3 5,91 6,07 21,81 78,19 100 0,15 10,72 11,03 32,84 67,16 200 0,0075 8,53 8,76 41,60 58,40 Fundo - 56,76 58,40 100,00 0 Massa da Amostra (g) Total 97,2 12 2. Trace a curva granulométrica da amostra de solo 1. Disponha, na abscissa do gráfico, os diâmetros das partículas em escala logarítmica. Na ordenada, utilize as porcentagens das partículas passantes acumuladas, em escala linear. R: Preencher as tabelas 1 e 2 e trace a curva granulométrica para as amostras 2 e 3. R.: 13 4. DESCRIÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DOS CRISTAIS AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 1. Defina com suas palavras o que é cristal? R.: Um cristal é um sólido cuja estrutura interna é organizada de maneira regular e repetitiva, o que resulta em uma forma externa com faces planas e geométricas. Essa organização atômica ordenada confere ao cristal propriedades específicas e padrões visuais distintos. 2. Qual a relação entre mineral e cristal? R.: Minerais e cristais estão intimamente relacionados, já que a estrutura cristalina é uma característica fundamental da maioria dos minerais. Um mineral é uma substância natural, com composição química definida e estrutura interna ordenada, que muitas vezes se manifesta externamente em formas geométricas e regulares — os cristais. Portanto, embora todo cristal seja um tipo de mineral com organização interna bem definida, nem todo mineral apresenta formas cristalinas visíveis, pois isso depende das condições de crescimento e da presença de impurezas. 14 C0NSIDERAÇÕES FINAIS A análise da estrutura cristalina dos materiais presentes nas amostras de solo revelou-se fundamental para a compreensão de suas propriedades físico- mecânicas. A descrição e identificação dos cristais permitiram estabelecer uma relação direta entre a organização interna dos minerais e o comportamento observado nos ensaios de compactação, compressibilidade e consistência. Verificou-se que a estrutura ordenada dos cristais influencia significativamente a resposta dos solos à aplicação de cargas, bem como sua capacidade de compactação e variação volumétrica. Essa influência está diretamente relacionada à composição mineralógica e à forma como os minerais se organizam no interior do solo. Além disso, a relação entre mineral e cristal ficou evidenciada como um aspecto central na caracterização geotécnica, já que a maioria dos minerais encontrados nos solos apresenta estrutura cristalina. No entanto, é importante considerar que fatores externos, como umidade, impurezas e tempo de formação, podem alterar ou mascarar a manifestação externa dessas estruturas. Portanto, a correta identificação dos cristais e a compreensão de sua relação com os minerais fornecem subsídios importantes para a avaliação do comportamento do solo em projetos de engenharia. Esses conhecimentos contribuem não apenas para a caracterização técnica dos materiais, mas também para a tomada de decisões mais precisas no dimensionamento e execução de obras de infraestrutura. 15 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BRAGA, R. F. S.; FERNANDES, H. R.; VASCONCELOS, R. M. Geologia Geral. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2017. JACKSON, J. A. (Ed.). Glossário de Geologia. 5. ed. Rio de Janeiro: Interciência, 2010. SANTOS, F. F.; BERNARDINELLI, A. L. Geotecnia: Compactação dos Solos. São Paulo: Oficina de Textos, 2012. VARGAS, M. Introdução à mecânica dos solos. 4. ed. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil, 1980. SILVA, A. J.; KOPPE, J. C. Manual de ensaios de caracterização de solos. Belo Horizonte: CETEC, 2007. PINTO, C. S. Curso Básico de Mecânica dos Solos. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2021. LIMITE DE PLASTICIDADE