04_Indices_Fisicos

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
DAU / Instituto de Tecnologia
IT 822 - Mecânica dos solos
Prof. Dr. Fabrício de Menezes Telo Sampaio
Índices físicos
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Introdução
O solo é constituído de uma fase fluida (água e/ 
ou ar) e uma fase sólida. Fluida � vazios deixados.
Introdução
Comportamento � quantidade 
relativa de cada uma de suas 
três fases (sólidos, água e ar). 
Diversas relações são 
empregadas para expressar as 
proporções entre elas.
Prof. Fabricio Sampaio
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Introdução
Índices e relações: importante papel no estudo das 
propriedades dos solos, já que estas dependem dos 
seus constituintes e das suas proporções relativas.
Introdução
Prof. Fabricio Sampaio
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Relações entre Volumes
Porosidade (n)
Relações de Volumes
É definida como a relação entre o volume de 
vazios e o volume total. O intervalo de variação 
da porosidade está compreendido entre 0 e 1.
Grau de Saturação (S)
Relação entre o volume de água e o volume dos 
vazios, expresso em percentagem e com 
variação de 0 a 100% (solo saturado). 
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Relações entre Volumes
Índice de vazios (e)
Relações de Volumes
Relação entre o volume de vazios e o volume 
das partículas sólidas, expresso em termos 
absolutos, podendo ser maior do que a unidade. 
Utilizado para o estudo do adensamento.
Determinado a partir da massa específica das 
partículas e massa específica do solo seco.
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Relações entre Pesos/Massas e Volumes
Peso específico (γ) e massa específica (ρ) do solo
Massas e Volumes
O peso específico (aparente) de um solo é a relação entre 
o seu peso total e o seu volume total, incluindo a água. A 
massa específica do solo possui definição semelhente ao 
peso específico, considerando-se agora a sua massa.
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Relações entre Pesos/Massas e Volumes
Peso específico das partículas sólidas
Massas e Volumes
É obtido dividindo-se o peso das partículas sólidas (não 
considerando-se o peso da água) pelo volume ocupado 
pelas partículas sólidas (sem considerar o volume de 
vazios do solo). Maior valor de peso específico do solo.
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Relações entre Pesos/Massas e Volumes
Peso específico do solo seco
Massas e Volumes
Corresponde a um caso particular do peso 
específico do solo, obtido para S = 0 (solo 
seco em estufa).
Peso específico do solo saturado
É o peso específico do solo quando todos 
os seus vazios estão ocupados pela água.
S = 1 ou 100 %.
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Relações entre Pesos/Massas e Volumes
Peso específico do solo submerso
Massas e Volumes
Neste caso, considera-se a existência do empuxo de 
água no solo. Logo, o peso específico do solo submerso 
será equivalente ao o peso específico do solo menos o 
peso específico da água.
Obs.: As distinções entre os pesos específicos de solo saturado e submerso 
serão melhor compreendidas no capítulo tensões geostáticas, onde se 
apresenta o princípio das tensões efetivas (Terzaghi) para representar o 
comportamento dos solos na resistência ao cisalhamento e deformação.
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Relações entre Pesos/Massas e Volumes
Umidade (h ou w)
Massas e Volumes
Razão entre a massa ou peso de água contida num 
certo volume de solo e a massa ou peso de sólidos 
neste mesmo volume, expressa em porcentagem.
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Compacidade ou Densidade Relativa (Dr)
Solos grossos � arranjos simplificados. Podem ter 
o seu comportamento avaliado conforme a curva 
característica e a sua densidade relativa (Dr), também 
conhecida como grau de compacidade (GC).
Compacidade
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Ensaios para a determinação de Índices Físicos
Para estimativa de todos os índices físicos efetuam-
se as seguintes determinações em laboratório:
� Umidade;
� Peso específico do solo (γ);
� Peso específico das partículas sólidas (γs).
Ensaios
Obs.: Recomenda-se a leitura do capítulo 1 (pag. 6-14) da apostila 
Caracterização física dos solos, da UFJF, no quiosque com o nome 
Apostila_Solos.
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Determinação da umidade
Geralmente determinada em estufa, em laboratório.
Procedimento:
Pesar uma amostra de solo úmida e levá-la para a 
estufa (105ºC / 24 h � peso constante). 
Determinar o novo peso da amostra (seca). 
Calcular o peso da água e do solo seco. 
Ensaios
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Determinação da umidade
Métodos utilizados:
Ensaios
� Estufa a 105 - 110°C (laboratório)
� Speedy (campo)
� Fogareiro à Álcool (campo)
� Estufa a 60°C. (laboratório, no 
caso da suspeita de existência de 
matéria orgânica)
� Sonda de nêutrons (campo)
� TDR (campo)
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Determinação do peso específico do solo
Em laboratório:
� Cravação de cilindro biselado em amostras indeformadas.
� Cilindro de compactação.
� Imersão em mercúrio (amostra indeformada, pequena).
� Balança hidrostática, solo parafinado (NBR 10838).
Em campo:
� Cravação do cilindro de Hilf.
� Método do cone de areia.
� Método do balão de borracha.
� Sonda de nêutrons.
Ensaios
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Determinação do peso específico das partículas
Efetuada exclusivamente em laboratório, utilizando-
se o picnômetro (detalhes � NBR 6508).
Valores típicos:
Ensaios
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Peso específico das partículas
Segundo dados de Lambe e Whitman (1969), γs
geralmente se encontra no intervalo de 22 a 29 kN/m³
é em função dos minerais constituintes do solo.
Solos orgânicos tendem a apresentar valores de γs
menores que o convencional enquanto que solos ricos 
em minerais ferrosos tendem a apresentar > 30 kN/m³.
Ensaios
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Bibliografia
1. CAPUTO, H. P. Mecânica dos solos e suas aplicações. Rio 
de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1978. 219 p. 
2. NOGUEIRA, J. B. BUENO. Mecânica dos solos. Gráfica 
EESC/USP. São Carlos, 1988.
3. PINTO, C. S. Curso básico de mecânica dos solos. São 
Paulo: Oficina de Textos, 2002. 355p. 
4. TERZAGHI, K. "Theoretical Soil Mechanics", New York: 
John Wiley & Sons, 1943. 233 p.
5. Apostilas didáticas.
Bibliografia