Solos Aula 3 Índices Físicos

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Mecânica dos Solos – Aula 3
(Aula obtida em material de Professora Eliana Maria Lisboa - UniRitter)
Propriedades Físicas
Fases Constituintes
 Numa massa de solo podem ocorrer três fases:
Fase sólida: composta por grãos minerais ou matéria orgânica decomposta mais água absorvida, que permanece ligada ao grão, somente se separando em altas temperaturas 
Fase líquida: composta pela água livre que percola pelos vazios formados entre os contatos das partículas
Fase gasosa: composta pelo ar mais vapor de água existente nos espaços entre as partículas
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Propriedades Físicas
Relação de Fases
Propriedades Físicas
Índices Físicos
Grandezas que expressam as proporções entre pesos e volumes em que ocorrem as três fases constituintes.
Importância:
Determinação das propriedades físicas do solo para controle de amostras a serem ensaiadas
Cálculo de esforços atuantes
Determinação de deformações
Projeto de compactação e controle dessa em campo.
Propriedades Físicas
Índices Físicos
Peso específico aparente úmido (natural) (gt)
Utilizado no cálculo de esforços.
Normalmente em torno de 19 a 20 kN/m3 , mas podem ser um pouco maior (21 kN/m3) ou um pouco menor (17 kN/m3)
Casos especiais, como as argilas orgânicas moles, podem apresentar valores de 14 kN/m3.
Propriedades Físicas
Índices Físicos
Peso específico aparente seco (gd)
Empregado para projetar e verificar o grau de compactação de pavimentos e barragens de terra. 
Situa-se entre 13 e 19 kN/m3 (4 a 5 kN/m3 no caso de argilas orgânicas moles).
Propriedades Físicas
Índices Físicos
Peso específico real dos grãos (gs)
Depende dos minerais presentes no solo. É determinado em laboratório para cada solo.
Varia pouco de solo para solo e, por si, não permite identificar o solo em questão, mas é necessário para cálculo de outros índices. Os valores situam-se em torno de 27 kN/m3
Grãos de quartzo (areias) costumam apresentar pesos específicos de 26,5 kN/m3 e argilas lateríticas, em função da deposição de sais de ferro, valores até 30 kN/m3.
Propriedades Físicas
Índices Físicos
Peso específico saturado (gSAT)
Peso específico do solo quando este está saturado Vg=0.
Utilizado para o cálculo de tensões em solos saturados.
O PESO DA ÁGUA É O PESO DELA CASO O SOLOS ESTIVESSE SATURADO.
Propriedades Físicas
Índices Físicos
Peso específico submerso (gSUB)
gw=10 kN/m3 = 1 gf/cm3 = peso específico da água a 40C
Somente quando o solo está saturado.
Utilizado para cálculo de tensões efetivas.
Propriedades Físicas
Índices Físicos
 Valores Típicos de Pesos Específicos
TIPO DE SOLO
PESO ESPECÍFICO (kN/m3)
gSAT
gd
gSUB
Areias e pedregulhos
19 - 24
15 - 23
9 – 14
Siltes e argilas
14 - 21
6 - 18
4 – 11
Turfas
10 - 11
1 - 3
0 – 1
Siltes orgânicos e argilas
13 - 18
4 - 15
3 - 8
Propriedades Físicas
Índices Físicos
Densidade Real dos Grãos (G)
Valores típicos de G:
quartzo – 2,65
montmorilonita – de 2,75 a 2,78
ilita – de 2,60 a 2,86
caolinita – de 2,62 a 2,66
solos orgânicos – 2,50
solos lateríticos – 2,90 (contêm compostos de ferro)
Propriedades Físicas
Índices Físicos
Teor de umidade (w)
Pode variar de 0% para solos secos até valores superiores a 100% (solos orgânicos).
Muito importante para o controle da compactação e determinação de outros índices físicos.
Propriedades Físicas
Índices Físicos
Índice de Vazios (e)
Utilizado para o cálculo de recalques
solos arenosos e = 0,4 a 1,0
solos argilosos e = 0,3 a 1,5
solos orgânicos: pode ser encontrado e>1,5
Propriedades Físicas
Índices Físicos
Porosidade (h)
Quanto menor a porosidade, melhor o solo (menos vazios).
Intervalo de variação de 0 a 100%.
Importante para determinação de recalques e condutividade hidráulica
Propriedades Físicas
Índices Físicos
Grau de Saturação (S)
Varia de solo seco S=0 (Vw=0) a solo saturado S=100% (Vg=0).
No intervalo 0<S<100% é considerado parcialmente saturado.
Propriedades Físicas
Determinação dos Índices Físicos
Todos os índices físicos podem ser calculados a partir da determinação experimental de:
V = Volume total de uma amostra natural
W = Peso total dessa amostra 
w = Teor de umidade
gs = Peso específico real dos grãos
Propriedades Físicas
Determinação dos Índices Físicos
Com o uso das definições e das seguintes relações:
Propriedades Físicas
Exemplo
Uma amostra natural de solo tem um volume (V) de 1 cm3 de solo e pesa (W) 1,8 gf. Depois de colocada na estufa a amostra passa a ter um peso seco (Ws) de 1,5 gf. Considerando o peso específico real (gs) 2,7gf/cm3, determine o peso específico úmido (gt), o peso específico seco (gd), o teor de umidade (w), a densidade (G), o índice de vazios (e), a porosidade (h), o grau de saturação (S), o peso específico saturado (gsat) e o peso específico submerso (gsub).
 
V= 1 cm3 		gt = ?		 e = ?		 gsub = ?
W= 1,8 gf 		gd = ?		 h = ?
Ws = 1,5 gf 		w = ?		 S = ?
 gs = 2,7gf/cm3		G=?		 gsat = ?		 
Propriedades Físicas
Exemplo