Aula 2 - Índices físicos

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Mecânica dos Solos
Índices físicos
Conceito
		Os índices físicos são definidos como grandezas que expressam as proporções entre pesos e volumes em que ocorrem as três fases presentes.
Água contida no solo
Água de constituição – é a que faz parte da estrutura molecular da partícula sólida
Água contida no solo
Água adesiva ou adsorvida – é aquela película de água que envolve e adere fortemente a partícula sólida ;
Água contida no solo
Água livre – é a que se encontra em uma determinada zona do terreno, enchendo todos os seus vazios;
Água contida no solo
Água higroscópica – é a que ainda se encontra em um solo seco ao ar livre.
Água contida no solo
Água capilar – é aquela que nos solos de grãos finos sobe pelos interstícios capilares deixados pela partículas sólidas, além da superfície livre da água.
Relação de fases
Teor de umidade: h = (Ma/Ms) x 100%
Relação de fases
Índice de vazios: e = Vv/Vs
Porosidade: n=Vv/V x 100
n = e/(1+e)
e = n/(1-n)
Não podem ser determinados diretamente, mas são calculados a partir dos outros índices. 
Relação de fases
Grau de saturação: S = Va/Vv x 100%
Relação de fases
Peso específico natural
γnat= W/V
Peso específico aparente seco
γd= Ws/V
Peso específico saturado
γsat= Wsat/V
Relação de fases
Peso específico real dos grãos ou Peso específico aparente seco
γs= Ws/Vs
Relação de fases
Peso específico da água
γw= Ww/Vw
Peso específico submerso
γsub= γsat - γw
Densidade real dos grãos ou sólidos
G= γs/γw
Fórmulas de correlação
Exercício
Questão 1
	Um corpo de prova cilíndrico de um solo argiloso tem uma altura de 12,5cm e diâmetro de 5cm. A massa úmida do corpo de prova é 478,25g e após sua secagem passou para 418,32g. Sabendo-se que a massa específica do sólido é de 2,70g/cm³, determinar:
	
	a) Massa específica aparente seca;
	b) Teor de umidade (w);
	c) Índice de vazios (e);
	d) Porosidade (n);
	e) Grau de saturação (S);
Questão 1
	Um corpo de prova cilíndrico de um solo argiloso tem uma altura de 12,5cm e diâmetro de 5cm.
Questão 1
	A massa úmida do corpo de prova é 478,25g e após sua secagem passou para 418,32g.
Wt = 478,25g
Ws = 418,32g
Peso da água
= Ww = 59,93g
Questão 1
	Outros dados da questão: h=12,5cm; d=5cm; γs = 2,70g/cm³
				Volume total (Vt) = 𝜋r²h = 𝜋*(2,5²)*12,5
				Volume total (Vt) = 245,43cm²
				
				Va= Ma/ γa = 59,93g / 1g/cm³
				Va = 59,93cm³
				Volume sólido = Volume total – Volume da água
				Volume sólido = 245,43 – 59,93 = 185,5cm³
Questão 1
Massa específica seca
	 γd= Ws/V
	 γd= 418,32g/245,43 = 1,705g/cm³
Questão 1
b) Teor de umidade
	w = Ma/Ms = 59,93/418,32 = 0,1432 (14%)
Questão 1
c) Índice de vazios
	e = ( γs/ γd ) – 1 = (2,7/1,705) – 1
	e = 0,58 ou 58%
Questão 1
d) Porosidade
	n = e/(1+e) = 0,58/1+0,58 
	n = 0,36 ou 36%
Questão 1
e) Grau de saturação
	S = (γs * w)/(e* γw)
	S = (2,7*0,1432)/(0,58*1)
	S = 0,66 ou 66%
Questão 2
	Um corpo de prova cilíndrico de um solo argiloso tem uma altura de 12,5cm e diâmetro de 5cm. A massa úmida do corpo de prova é 440g. Sabendo-se que a massa específica do solo é de 2,82g/cm³ e o teor de umidade 29%. Pode-se determinar:
	
	a) Massa específica ();
	b) Massa específica aparente seca ();
	c) Índice de vazios (e);
	d) Porosidade (n);
	e) Grau de saturação (S);
	f) Massa específica saturada quando o CP atingir Sr = 100%.
	g) Determinar o volume de água acrescentado quando o mesmo CP atingir 100%
Questão 2
	Dados da questão: h=12,5cm; d=5cm; γs = 2,82g/cm³
				Mt=440g; w=29% ou 0,29
				Vt = 245,43cm³				
				
Questão 2
Massa específica natural (γnat)
	 γnat = Mt/Vt = 440/245,43 = 1,8g/cm³
Questão 2
b) Massa específica aparente seca (γd)
	 γd = γnat/(1+w)
	 γd = 1,8/(1+0,29) = 1,4g/cm³
Questão 2
c) Índice de vazios (e)
	 e = (γs/ γd ) - 1 
	e = (2,82/1,4) – 1 = 1,01 ou 101%
Questão 2
d) Porosidade (n)
	n = e/(e+1)
	n = 1,01/(1,01+1) = 0,5 ou 50%
	
Questão 2
e) Grau de saturação
	S = (γs*w)/(e* γa)
	S = (2,82*0,29)/(1,01*1) = 0,81 ou 81%
Questão 2
f) Massa específica saturada quando o CP atingir S=100%.
	 γsat = (γs + e + γw)/(1+e)
	 γsat = (2,82 + 1,01 + 1)/(1+1,01)
	 γsat = 1,9g/cm³
Questão 2
g) Determinar o volume de água acrescentado quando o mesmo CP atingir 100%.
	S=100% ou 1
	S = (γs*w)/(e* γa) w = e/γs = 0,35 ou 35%
1
1
FIM