Aula 5.2 Análise Granulométrica

Prévia do material em texto

11
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS
UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
ENGENHARIA CIVIL
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
Aula 5
RENATO CABRAL GUIMARÃES
MECÂNICA DOS SOLOS I
22
1. Introdução 
O tamanho relativos dos grãos dos solos é chamado de “textura” e 
sua medida é a granulometria.
0,002 200602,00,06
Tamanho das partículas (mm)
Argila Silte Areia Pedregulho Pedra
Solos 
Finos
Solos grossos
Matacão
0,074 mm
Sedimentação Peneiramento
33
1. Introdução 
Solos 
Finos
Solos grossos
0,074 mm
Sedimentação Peneiramento
Peneirador
solo/água em 
suspensão
Densímetro
44
1. Introdução 
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
100,0
0,0010 0,0100 0,1000 1,0000 10,0000 100,0000
Diâmetro das partículas (mm)
%
 
p
a
s
s
a
55
2. Coeficientes Obtidos na Curva Granulométrica
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,0100 0,1000 1,0000 10,0000 100,0000
Diâmetro das partículas (mm)
%
 
p
a
s
s
a
A
B
C
10
60
D
DCu =
1060
2
30
DD
DCC
×
=
D10
CU > 15 → solo desuniforme. 
Cc entre 1 e 3
Bem graduado
 
 
 
Cu < 5 → muito uniforme.
Mal graduado
Solo de graduação descontínua
66
3. Fundamentos Teóricos da Sedimentação
� A teoria da sedimentação tem como base o principio da
sedimentação dos grãos de solo em água.
� As partículas decantam com velocidades diferentes,
dependendo da sua forma, tamanho, peso e da
viscosidade da água.
� A relação entre a velocidade alcançada pela partícula e
seu diâmetro, é dada pela Lei de Stokes (1891), que
define que a velocidade de queda da partícula é
proporcional ao quadrado do diâmetro da partícula.
2
18
Dv ws ×
×
−
=
η
ρρ
t
L
v =
( ) t
LD
ws ×−
××
=
ρρ
η18
77
3. Fundamentos Teóricos da Sedimentação
( ) t
LD
ws ×−
××
=
ρρ
η18
88
3. Fundamentos Teóricos da Sedimentação
� A aplicação da Lei de Stokes no processo de sedimentação é
baseada na aceitação das seguintes suposições:
� A viscosidade da suspensão é mantida;
� Não há turbulência, ou seja, a concentração das partículas é tal que
não existe interferência entre elas;
� A temperatura do líquido permanece constante;
� As partículas têm forma esférica;
� A velocidade alcançada é pequena;
� Todas as partículas têm a mesma densidade;
� Uma distribuição uniforme de partículas de todos os tamanhos é
formada no líquido.
99
4. Limitações e Aplicações na Engenharia
� Para alguns tipos de solo, como por exemplo, os residuais e os
que contém fragmentos friáveis, a idéia do tamanho da partícula
correlaciona-se diretamente com a grau de desagregação
verificado antes do ensaio, tornando-se necessário o controle da
extensão da quebra das partículas durante o estágio de
preparação da amostra.
� Classificação geotécnica.
� Seleção de materiais para construção.
� Filtros de Drenagem.
5ou4
D
D
)solo(85
)filtro(15
<
5ou4
D
D
)solo(15
)filtro(15
> Para garantir a passagem de água
Para garantir proteção contra piping
� Seleção de materiais.
1010
5. Ensaios
NBR 7181/84
Solo - Análise Granulométrica
Objetivo
prescrever a metodologia para análise granulométrica 
de solos, realizada por peneiramento ou por 
combinação de sedimentação e peneiramento
1111
Análise granulométrica por 
peneiramento
1212
6. Peneiramento
� APARELHAGEM� APARELHAGEM
a) peneiras de 50 - 38 - 25 - 19 - 9,5 - 4,8 - 2,0 - 1,2 - 0,6 - 0,42 - 0,30 -
0,15 e 0,075 mm, inclusive tampa e fundo, conforme ABNT EB-22
(NBR - 5734).
a) peneiras de 50 - 38 - 25 - 19 - 9,5 - 4,8 - 2,0 - 1,2 - 0,6 - 0,42 - 0,30 -
0,15 e 0,075 mm, inclusive tampa e fundo, conforme ABNT EB-22
(NBR - 5734).
1313
6. Peneiramento
� APARELHAGEM� APARELHAGEM
b) agitador para peneiras, com
dispositivo para fixação desde
uma peneira até seis, inclusive
tampa e fundo;
b) agitador para peneiras, com
dispositivo para fixação desde
uma peneira até seis, inclusive
tampa e fundo;
c) repartidor de amostra;c) repartidor de amostra;
1414
6. Peneiramento
� APARELHAGEM� APARELHAGEM
d) balança que permita pesar
nominalmente até 200 g com
resolução de 0,01 g;
d) balança que permita pesar
nominalmente até 200 g com
resolução de 0,01 g;
e) balança que permita pesar
nominalmente até 1 kg
com resolução de 0,1 g;
e) balança que permita pesar
nominalmente até 1 kg
com resolução de 0,1 g;
1515
6. Peneiramento
� APARELHAGEM� APARELHAGEM
f) balança que permita pesar
nominalmente até 5 kg com
resolução de 0,5 g;
f) balança que permita pesar
nominalmente até 5 kg com
resolução de 0,5 g;
g) balança que permita pesar
nominalmente até 10 kg
com resolução de 1,0 g;
g) balança que permita pesar
nominalmente até 10 kg
com resolução de 1,0 g;
1616
6. Peneiramento
� APARELHAGEM� APARELHAGEM
g) estufa capaz de manter a
temperatura entre 60ºC e 65 ºC e
entre 105ºC e 110 ºC;
g) estufa capaz de manter a
temperatura entre 60ºC e 65 ºC e
entre 105ºC e 110 ºC;
i) cápsula de porcelana,
vidro pirex ou alumínio
com capacidade de 150 a
250 cm³ para saturação
do material;
i) cápsula de porcelana,
vidro pirex ou alumínio
com capacidade de 150 a
250 cm³ para saturação
do material;
1717
6. Peneiramento
� APARELHAGEM� APARELHAGEM
j) escova com cerdas metálicas
para limpeza de peneiras;
j) escova com cerdas metálicas
para limpeza de peneiras;
k) almofariz e mão de gral
recoberta de borracha,
com capacidade 5 kg de
solo;
k) almofariz e mão de gral
recoberta de borracha,
com capacidade 5 kg de
solo;
1818
6. Peneiramento
� APARELHAGEM� APARELHAGEM
L) Bandejas de alumínio;L) Bandejas de alumínio;
50 cm50 cm
6 cm6 cm
1919
6. Peneiramento
� AMOSTRA� AMOSTRA
A amostra de solo como recebida do campo deverá ser
seca ao ar. A seguir, desagregam-se completamente os
torrões no almofariz com a mão de gral recoberta de
borracha ou com auxilio de dispositivo mecânico, de
maneira que evite reduzir o tamanho natural das
partículas individuais do solo.
Reduz-se todo material preparado, com o auxílio do
repartidor de amostras ou pelo quarteamento, até se
obter uma amostra representativa.
2020
6. Peneiramento
� AMOSTRA� AMOSTRA
Tomar quantidade de amostra preparada e determinar
com as resoluções da Tabela a seguir a massa de
amostra seca ao ar e anotar como Mt.
Dimensões dos grãos maiores 
contidos na amostra
(mm)
Quantidade de amostra 
(kg)
Balança a ser utilizada
Capacidade 
nominal
(kg)
resolução
(g)
< 5 1 1,5 0,1
5 a 25 4 5 0,5
> 25 8 10 1
2121
6. Peneiramento
� ENSAIO� ENSAIO
Passar a amostra selecionada (Mt) na peneira de 2,0 mm,
tomando-se a precaução de desmanchar, no almofariz,
todos os torrões existentes, sem quebrar os grãos, de
modo a assegurar a retenção na peneira somente dos
grãos maiores que a abertura da malha.
2222
6. Peneiramento
� ENSAIO� ENSAIO
Lavar a parte retida na peneira de 2,0 mm a fim de
eliminar o material fino aderente e secar em estufa (105
ºC a 110 ºC), até constância de peso. Esse material
deverá ser utilizado no peneiramento grosso.
Do material passado na peneira de 2,0 mm tomar cerca
de 120 g. Pesar este material com resolução de 0,01 g e
anotar como Mh. Tomar ainda cerca de 100 g para
determinação da umidade higroscópica (w).
Lavar o material na peneira de 0,075 mm a fim de
eliminar o material fino aderente e secar em estufa (105
ºC a 110 ºC), até constância de peso. Esse material
deverá ser utilizado no peneiramento fino.
2323
6. Peneiramento
2424
6. Peneiramento
2525
6. Peneiramento
2626
6. Peneiramento2727
6. Peneiramento
� PENEIRAMENTO FINO� PENEIRAMENTO FINO
O ensaio é realizado sobre material retido na peneira
0,0075 mm. Esta operação consiste na passagem da
amostra através de uma série de peneiras e da pesagem
do material retido em cada uma delas.
Selecionar as peneiras levando-se em conta o fim a que
se destina a curva granulométrica (A NBR 7181 indica as
seguintes peneiras: 1,2 – 0,6 – 0,42 – 0,25 – 0,15 e 0,075
mm) e efetuar o peneiramento utilizando o agitador
mecânico.
Anotar com resolução de 0,01 g as massas retidas em
cada peneira.
2828
6. Peneiramento
� PENEIRAMENTO GROSSO� PENEIRAMENTO GROSSO
O ensaio é realizado sobre material retido na peneira 2,0
mm e consiste na passagem da amostra através de uma
série de peneiras e da pesagem do material retido em
cada uma delas.
Selecionar as peneiras levando-se em conta o fim a que
se destina a curva granulométrica (A NBR 7181 indica as
seguintes peneiras: 50 – 38 – 25 – 19 – 9,5 e 4,8 mm) e
efetuar o peneiramento utilizando o agitador mecânico.
Anotar com resolução de 0,01 g as massas retidas em
cada peneira.
2929
6. Peneiramento
� CÁLCULOS� CÁLCULOS
Calcular a massa total da amostra seca, utilizando-se a
expressão:
Peneiramento grosso
Mg100)w100(
)gMtM(
sM ++++××××
++++
−−−−
====
Ms = massa total da amostra seca;
Mt = massa da amostra seca ao ar;
Mg = massa do material seco retido na 
peneira de 2,0 mm;
w = umidade higroscópica do material 
passado na peneira de 2,0 mm.
Ms = massa total da amostra seca;
Mt = massa da amostra seca ao ar;
Mg = massa do material seco retido na 
peneira de 2,0 mm;
w = umidade higroscópica do material 
passado na peneira de 2,0 mm.
100
sM
iMsMgQ ××××
−−−−
====
Qg = porcentagem de material passado em 
cada peneira;
Ms = massa total da amostra seca;
Mi = massa do material retido acumulado 
em cada peneira.
Qg = porcentagem de material passado em 
cada peneira;
Ms = massa total da amostra seca;
Mi = massa do material retido acumulado 
em cada peneira.
3030
6. Peneiramento
� CÁLCULOS� CÁLCULOS
Peneiramento fino
Qf = porcentagem de material passado em cada peneira;
Mh = massa do material úmido submetido ao peneiramento fino;
w = umidade higroscópica do material passado na peneira de 2,0 mm;
Mi = massa do material retido acumulado em cada peneira;
N = porcentagem de material que passa na peneira de 2,0 mm.
Qf = porcentagem de material passado em cada peneira;
Mh = massa do material úmido submetido ao peneiramento fino;
w = umidade higroscópica do material passado na peneira de 2,0 mm;
Mi = massa do material retido acumulado em cada peneira;
N = porcentagem de material que passa na peneira de 2,0 mm.
N
100hM
)w100(iM100hMfQ ××××
××××
++++××××−−−−××××
====
3131
6. Peneiramento
� RESULTADO� RESULTADO
O resultado final deve ser apresentado graficamente, dispondo-se
em abcissas os diâmetros das partículas, em escala logarítmica, e
em ordenadas as porcentagens das partículas menores (ou maiores)
do que os diâmetros considerados, em escala aritmética.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
1000
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,0100 0,1000 1,0000 10,0000 100,0000
P
e
r
c
e
n
t
a
g
e
m
 
r
e
t
i
d
a
P
e
r
c
e
n
t
a
g
e
m
 
q
u
e
 
p
a
s
s
a
Diâmetro das partículas (mm)