Aula 2 Ident. dos solos e estrutura (3)

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Identificação dos solos por meio de ensaios e estrutura dos solos
Prof. Me. Marcelo Bernardi Valerius
	
A identificação do solo permite se ter uma noção de como vai ser o comportamento do mesmo frente a alguns tipos de solicitações. Ex: solos argilosos podem apresentar atividade e solos arenosos são mais permeáveis.
Dois ensaios são feitos para identificar o solo a partir das partículas que o constitui:
Análise granulométrica;
Índices de consistência.
	
Análise granulométrica do solo
	
Objetivo: determinação do tamanho das partículas presentes no solo, expressa como porcentagem do peso seco total;
Métodos:
Peneiramento: para as partículas maiores que 0,075 mm;
Sedimentação: para partículas menores que 0,075 mm.
Peneiramento + sedimentação = Granulometria conjunta
	
Análise granulométrica do solo
	
	
Peneiras
	
	
Análise granulométrica do solo
	
Ensaio de peneiramento (NBR 7181): 
As peneiras são colocadas na ordem crescente de baixo para cima. No fundo é colocado um recipiente fechado para coletar o material passante na última peneira e, no topo, é colocada uma tampa para evitar a perda de material.
	
Análise granulométrica do solo
	
Procedimento para análise dos resultados: 
	1 - Após o peneiramento, deve-se medir a massa de solo retida em cada peneira e no fundo;
	2 – Determinar a massa total do solo;
	3 – Determinar a massa de solo acumulada acima de cada peneira;
	4 – Determinar a porcentagem de solo que passa por cada peneira.
Qg = Porcentagem de solo que passa por cada peneira;
Ms = Massa total de solo;
Mi = Massa retida acima de cada peneira.
	
Análise granulométrica do solo
	
Plota-se a porcentagem passante nas ordenadas de gráfico e o diâmetro das partículas, em escala logaritmica, no eixo das abscissas: 
	
Análise granulométrica do solo
	
Exercício: utilizando os resultados de um ensaio de peneiramento, faça os cálculos necessários e trace uma curva de distribuição granulométrica. Determine a porcentagem de argila, silte, areia fina, média e grossa e pedregulho utilizando os critérios da ABNT.
	
Abertura da peneira (mm)
Massa retida em cada peneira (g)
4,75
0
2
40
0,850
60
0,425
89
0,250
140
0,180
122
0,150
210
0,075
56
Fundo
12
Classificação granulométrica de solos (ABNT):
Argila: partícula com diâmetro inferior a 0,005 mm;
Silte: diâmetro entre 0,005 e 0,05 mm;
Areia fina: diâmetro entre 0,05 e 0,42 mm;
Areia média: diâmetro entre 0,42 e 2 mm;
Areia grossa: diâmetro entre 2 e 4,8 mm;
Pedregulho: diâmetro entre 4,8 e 76 mm;
Pedra: diâmetro entre 76 mm a 25 cm;
Matacão de 25 cm a 1 m.
Análise granulométrica do solo
	
Exercício: utilizando os resultados de um ensaio de peneiramento, faça os cálculos necessários e trace uma curva de distribuição granulométrica. (Resultado)
	
Abertura da peneira (mm)
Massa retida em cada peneira (g)
Massa passante em cada peneira(g)
Porcentagempassante em cada peneira
4,75
0
0
100
2
40
729 – 40 = 689
95
0,850
60
729 – (40+ 60) = 629
86
0,425
89
729 - 189= 540
74
0,250
140
729 - 329 = 400
55
0,180
122
729 – 451 = 278
38
0,150
210
729 – 661 = 68
9
0,075
56
729 - 717 = 12
1
Fundo
12
0
0
Análise granulométrica do solo
	
Resultado:
	
Pedregulho: 0 %; areia grossa: 5 %; areia média: 20 %; areia fina: 75 %; silte e argila: 0 %
Análise granulométrica do solo
	
13
Análise granulométrica do solo
	
Resumo do ensaio de sedimentação:
O solo é misturado com água destilada e colocado em uma proveta;
Antes de iniciar o ensaio a proveta é agitada para que todas as partículas fiquem em suspensão;
Em intervalos de tempo é feita a leitura da densidade e da altura de queda (z);
	
14
Análise granulométrica do solo
	
Resumo do ensaio de sedimentação:
Com esses dados é possível calcular o diâmetro da partícula que está naquela profundidade z naquele momento. Subentende-se que, esta é a partícula de maior diâmetro e as menores estão todas acima dela.
	
15
Análise granulométrica do solo
	
Resumo do ensaio de sedimentação:
Calculado o diâmetro, procede-se o cálculo da porcentagem de solo em suspensão (acima do densímetro) correlacionando a densidade inicial com a densidade medida naquele momento;
Exemplo: Numa leitura efetuada foi calculado que o diâmetro da maior partícula em suspensão na faixa de leitura do densímetro é de 0,005 mm. Calculou-se também que, no momento da leitura, 80 % do solo estava em suspensão.
Portanto: 80 % das partículas deste solo possui diâmetro menor ou igual a 0,005 mm (porcentagem passante)
	
16
Análise granulométrica do solo
Pedregulho: 0%; Areia grossa: 2%; Areia média: 9%; Areia fina: 49 %; Silte: 18 %; Argila: 22 %
	
	
17
Análise granulométrica do solo
	
A curva de distribuição granulométrica demonstra a diversidade de tamanho de partículas no solo. A partir dela são calculados os seguintes parâmetros: 
Coeficiente de (não) uniformidade:
Onde D60 e D10 são os diâmetros equivalentes para o qual passa 60% e 10% do material, respectivamente.
	
18
Análise granulométrica do solo
	
Quanto maior o Cu, mais desuniforme e mais “bem graduado” é o solo
	
Cu < 5 (muito uniforme)
5 < Cu < 15 (uniformidade média)
Cu > 15 (não-uniforme): bem graduado
	
19
Análise granulométrica do solo
	
Solos bem graduados possuem um melhor encaixe das partículas, resultando numa menor compressibilidade e maior resistência;
Areia e solos de graduação uniforme = boa drenagem
Areia de filtros de barragens deve possuir granulação uniforme
	
20
Análise granulométrica do solo
	
Tipos de curvas granulométricas:
	
A: Solo bem graduado (desuniforme);
B: Solo com granulação aberta (descontínua);
C: Solo mal graduado (uniforme);
21
Análise granulométrica do solo
	
Coeficiente de curvatura:
	
Característica da Curva
Valores de Cc
Descontínua
Cc< 1
Suave (solo bem graduado)
1 < Cc< 3
Muito uniforme na partecentral (granulação uniforme)
Cc>3
22
Índices de consistência (limites de Atterberg)
	
Caracterização da fração fina do solo;
Dois solos com a mesma porcentagem de argila podem
possuir comportamentos diferentes, principalmente por causa das estruturas mineralógicas;
Estudo dos argilominerais é bastante complexo, com isso desenvolveu uma análise indireta baseada no comportamento do solo na presença de água: limites de Atterberg;
	
23
Índices de consistência (limites de Atterberg)
	
Baseado no teor de umidade, o comportamento do solo pode ser dividido em três estados básicos: quebradiço, plástico e líquido;
Limites de Atterberg: Teor de umidade correspondente às mudanças de estado;
	
24
Plasticidade
	
Limite de liquidez (LL) – NBR 6459:
Coloca-se a pasta de solo na concha;
Abre-se uma ranhura com um cinzel padronizado;
O teor de umidade, em termos percentuais, necessário para fechar uma distância de 12,7 mm ao longo da base da ranhura após 25 golpes, é definido como o LL 
	
25
Plasticidade
	
Limite de liquidez (LL):
É muito difícil ajustar o teor de umidade para se obter o fechamento em exatamente 25 golpes, por isso é feito pelo menos três testes no mesmo solo com diferentes teores de umidade e com o número de golpes necessários para obter um fechamento, variando entre 15 e 35.
	
26
Plasticidade
	
Limite de liquidez (LL):
Exemplo (Pinto, 2006): Na determinação do limite de liquidez de um solo, foram feitas cinco determinações do número de golpes para que a ranhura se feche com os respectivos teores de umidade mostrado na tabela abaixo. Calcule o limite de liquidez.
	
27
Plasticidade
	
Limite de liquidez (LL):
Exemplo (Pinto, 2006): Na determinação do limite de liquidez de um solo, foram feitas cinco determinações do número de golpes para que a ranhura se feche com os respectivos teores de umidade mostrado na tabela abaixo. Calcule o limite de liquidez. Solução: LL ≈ 54 %
Esta reta é chamada de 
curva de fluidez
	
28
Plasticidade
	
Limite de plasticidade (LP) NBR 7180: menor teor de umidade com o qual se consegue moldar cilindros com 3 mm de diâmetro.
	
29
Plasticidade
	
Índice de plasticidade (IP): teor de umidade em que determinado solo fica plástico
IP = LL – LP
Classificação qualitativa (Burmister, 1949):
	
IP
Descrição
0
Nãoplástico
1 – 5
Ligeiramente plástico
5 – 10
Plasticidadebaixa
10 – 20
Plasticidade média
20 – 40
Plasticidade alta
> 40
Plasticidade muito alta
30
Plasticidade
	
Atividade das argilas: Indica o potencial de expansão
Plasticidade do solo é causada pela água adsorvida nas partículas de argila, portanto espera-se que quanto maior o IP mais ativa é a argila;
Entretanto, observa-se que certos solos com teores elevados de argilas (diâmetro do grão) podem apresentar IP mais baixo do que certos solos com pequenos teores de argila;
Influência dos argilominerais
	
Argila normal: atividade entre 0,75 e 1,25
Argila inativa: atividade < 0,75
Argila ativa: atividade > 1,25
31
Plasticidade
	
Valores típicos de LL, LP e atividade dos principais argilominerais
Mineral
LL
LP
Atividade
Caulinita
35 -100
20 – 40
0,3 – 0,5
Ilita
60 – 120
35 - 60
0,5– 1,2
Montmorilonita
100 - 900
50 - 100
1,5 – 7,0
32
Plasticidade
	
Exercício: Os resultados dos testes dos limites de liquidez e de plasticidade para um solo são mostrados a seguir:
Ensaio de limite de liquidez: 
Ensaio de limite de plasticidade: LP = 18,7 %
Determine o limite de liquidez e o índice de plasticidade do solo. (R = 39,7 % e 21 %)
	
Número de golpes
Teor de umidade (%)
15
42
20
40,8
28
39,1
33