Solos - Cap 1-2-3-4

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Capítulo 1 - Introdução
Departamento de Engenharia Civil e Ambiental
Centro de Tecnologia
Universidade Federal da Paraíba
Curso: Engenharia Civil
Disciplina: Mecânica dos Solos I Professor: Dr. Celso Augusto Guimarães Santos
www.ct.ufpb.br/~celso/solos
Capítulo 2: Origem e Formação
Capítulo 3: Propriedades da Partícula
Capítulo 4: Índices Físicos
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Capítulo 1: Introdução
 Primeiros Estudos dos Solos: Egito, Babilônia, China, etc.
 Grandes acidentes (Séc. XIX): Panamá, EUA, Suécia e Alemanha
 A Mecânica dos Solos (1925)
 Outras Ciências da Terra:
 Mineralogia, Petrologia, Geologia Estrutural ou Tectônica, Geomorfologia, Geofísica, Pedologia, Mecânica das Rochas, Hidrologia e Meteorologia.
 Geotécnica: Combina uma geologia, mais observada do ponto de vista físico, e uma Mecânica dos Solos, mais ligada aos problemas geológicos.
 Definição
 É a aplicação das leis da mecânica e da hidráulica aos problemas de engenharia relacionados com os sedimentos.
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Capítulo 2: Origem e Formação
 Origem e Formação dos Solos: intemperismo das rochas
 Pedologia: Ciência que estuda as camadas da crosta
 Tipos: Solos Residuais, Sedimentares e Orgânicos
 Composição Química e Mineralógica
 Grossos: silicatos, óxidos, carbonatos e sulfatos
 Finos: caolinitas, montmorilonitas e ilitas 
 (Silício - Si e Alumínio - Al)
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Capítulo 2: Minerais Argílicos
+
+
Íons não permutáveis
Íons permutáveis
Ilitas
Caolinitas
Montmorilonitas
Si
Al
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Capítulo 2: Origem e Formação
 Superfície Especifica: soma das superfícies na unidade de volume.
	
Para o caso de uma partícula esférica:
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Capítulo 2: Origem e Formação
Superfície Especifica: Para os minerais argílicos:
 Caolinita:		8 m2/g
 Ilita:		80 m2/g
 Montmorilonita:	800 m2/g
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Capítulo 3: Propriedades da Partícula
 Natureza
 Peso Especifico das Partículas: gg = Ps/ Vs
 Densidade relativa: d = gg / ga (quartzo: d = 2,67)
 Forma das Partículas
 Arredondadas
 Lamelares
 Fibrilares
 Atividade da Superfície dos Solos Finos: A = IP / %<0,002mm
 A < 0,75: inativa, 0,75 < A < 1,25: normais, A > 1,25: ativas
 Bentonitas: Argilas ultra-finas
 Tixotropia: Amassando e repousando a fração fina, a massa adquire, com o tempo, maior coesão.
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3-7 Granolometria
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Capítulo 3: Propriedades da Partícula
 Granulometria
 Pedregulho: 76 e 4,8 mm
 Areia: 4,8 e 0,05 mm
 Silte: 0,05 e 0,005 mm
 Argilas: < 0,005 mm
 Curva Granulométrica: Bem graduado, uniforme, grad. aberta
 Diâmetro Efetivo: d10
 Coeficiente de Uniformidade: Cu = d60/d10
 Muito uniforme: Cu < 5
 Uniformidade media: 5 < Cu < 15
 Desuniforme: Cu > 15
 Coeficiente de Curvatura: Cc = d302/(d60 d10)
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Capítulo 3: Propriedades da Partícula
 Peneiras
 200, 140, 120, 100, 80, 70, 60, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 18, 16, 14, 12, 10, 8, 7, 6, 5, 3/16”.
 Para solos finos (< 0,074 mm): Sedimentação
 Equivalente de Areia: EA = h/H
 Classificação Trilinear dos Solos
h
H
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Classificação Trilinear dos Solos
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Capítulo 3: Propriedades da Partícula
 Correção Granulométrica
 Processo Algébrico
 Processo do triângulo
 Construção gráfica de Rothfuchs
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Capítulo 3: Correção Granulométrica
 De imediato estabelecem-se as seguintes equações:
	X1a1 + X2a2 + X3a3 = A
	X1b1 + X2b2 + X3b3 = B
	X1 + X2 + X3 = 1
Resolvido o sistema por elas formado, obtêm-se os valores:
	X1 = (a2 – a3) (B – b3) – (A – a3) (b2 – b3)
	 (a2 – a3) (b1 – b3) – (a1 – a3) (b2 – b3)
	X2 = B – b3 – X1(b1 – b3)
	 b2 – b3
	X3 = 1 – (X1 + X2)
os quais permitirão dosar a mistura para que ela contenha as porcentagens A, B, e C, desejadas. 
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Capítulo 3: Correção Granulométrica
 A ...................... 100 x y
 B....................... 100 y (1 – x)
 C....................... 100 (1 – y)
 Total................. 100%
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Capítulo 3: Correção Granulométrica
100
50
0
Peneiras
0’
Mat. A
Mat. C
Mat. B
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Capítulo 4: Índices Físicos
 Elementos Constituintes de um Solo
 3 Fases: Sólida, Liquida e Gasosa
 Água: De constituição, adesiva ou adsorvida,livre, higroscópica, capilar.
 Vt = Vs + Vv ou Vt = Vs + Va + Var
 Pt = Ps + Pa
 Umidade: h = Pa/Ps
 Peso Especifico Aparente de um Solo (h ≠ 0): g = Pt / Vt
 Peso Especifico Aparente de um Solo Seco (h = 0):
 gs = Ps / Vt ou gs = g / (1 + h)
 Índice de vazios: e = Vv / Vs
 Grau de Compacidade: GC = (emax – enat)/(emax – emin)
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Capítulo 4: Índices Físicos
 ou em função de gs: GC = (gnat – gmin)/(gmax – gmin) (gmax/gnat)
 Porosidade: n = Vv / Vt ou n = e / (1 + e) ou e = n/(1-n)
 Grau de Saturação: S = Va / Vv
 h = eS/d
 Para saturação (S = 1): e = hd
 Grau de Aeração: A = Var/Vv ou A = 1 – S
 Peso Específico de um Solo Saturado: 
 gsat = (d + e)/(1 + e)ga
 Peso Específico de um Solo Submerso:
 gsub = (d – 1)/(1 + e)ga ou simplesmente
 gsub = gsat – 1
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Ensaio de Sedimentação
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