AULA 5    PROPRIEDADES DOS SOLOS   ÍNDICES FÍSICOS
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AULA 5 PROPRIEDADES DOS SOLOS ÍNDICES FÍSICOS


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Mecânica dos solos 1
Propriedades dos solos \u2013
Índices Físicos
Profª Desireé Alves
Engenharia Civil \u2013 UFERSA
ÍNDICES FÍSICOS
\u2022 Definição: São relações
de pesos e volumes
entre as fases do solo.
\u2022 Fases do solo:
Sólidos 
Volume 
Total 
Vazios 
Ar
Água
Água no solo (Caputo, 2000)
- Água de Constituição;
- Água Adesiva ou Adsorvida;
- Água Livre \u2013 Hidráulica dos Solos;
- Água Higroscópica \u2013 Encontra-se no solo seco ao ar;
- Água Capilar \u2013 Água que ascende nos vazios do solo.
ÍNDICES FÍSICOS
\u2022 Relação entre pesos;
\u2022 Relações entre volumes;
\u2022 Relações entre os pesos e volumes;
\u2022 Relações entre os índices físicos;
\ud835\udc43\ud835\udc4e\ud835\udc5f \ud835\udc43\ud835\udc61 = \ud835\udc43\ud835\udc60 + \ud835\udc43\ud835\udc64
\ud835\udc43\ud835\udc4e\ud835\udc5f = 0
\ud835\udc49\ud835\udc61 = \ud835\udc49\ud835\udc60 + \ud835\udc49\ud835\udc64 + \ud835\udc49\ud835\udc34\ud835\udc45
\ud835\udc49\ud835\udc63 = \ud835\udc49\ud835\udc64 + \ud835\udc49\ud835\udc34\ud835\udc45
\ud835\udc49\ud835\udc61 = \ud835\udc49\ud835\udc60 + \ud835\udc49\ud835\udc63
t= total
s= sólidos
w= água
v= vazios
a= ar
ÍNDICES FÍSICOS
\u2022 É a relação entre a massa de água e a massa de sólidos.
\u2022 \ud835\udc7e =
\ud835\udc43\ud835\udc64
\ud835\udc43\ud835\udc60
ou\ud835\udc7e =
\ud835\udc40\ud835\udc64
\ud835\udc40\ud835\udc60
Grau de Saturação
\u2022 Os vazios do solo podem estar parcialmente preenchidos por 
água. A relação entre o volume de água e o volume de vazios 
é definida como grau de saturação. Variaentre 0 e 100%.
\u2022 \ud835\udc7a\ud835\udc93 =
\ud835\udc49\ud835\udc64
\ud835\udc49\ud835\udc63
Umidade
ÍNDICES FÍSICOS
Grau de Saturação
\u2022 O grau de saturação, segundo o IAEG (1979), pode ser 
classificado em:
ÍNDICES FÍSICOS
\u2022 É a relação entre o volume de vazios \ud835\udc49\ud835\udc63 e o volume das partículas 
sólidas \ud835\udc49\ud835\udc60. Varia, geralmente, entre 0,15 e 0,95%.
\u2022 No entanto, algumas argilas podem apresentar e elevado, ex. e = 10.
\u2022 \ud835\udc86 =
\ud835\udc49\ud835\udc63
\ud835\udc49\ud835\udc60
Porosidade
\u2022 A porosidade é definida como a relação entre o volume de vazios 
\ud835\udc49\ud835\udc63 e o volume total \ud835\udc49\ud835\udc61. Varia, geralmente, entre 12 e 50%.
\u2022 \ud835\udfb0 =
\ud835\udc49\ud835\udc63
\ud835\udc49\ud835\udc61
Índice de Vazios
ÍNDICES FÍSICOS
PorosidadeÍndice de Vazios
Segundo o IAEG (1979), a porosidade e o índice de vazios podem ser 
classificados segundo a tabela a seguir:
ÍNDICES FÍSICOS
\u2022 É a relação entre o peso/massa total e o volume total. 
Varia entre 16 kN/\ud835\udc5a3e 21 kN/\ud835\udc5a3.
\u2022 \ud835\udf38\ud835\udc8f =
\ud835\udc43\ud835\udc61
\ud835\udc49\ud835\udc61
; \ud835\udf46\ud835\udc8f =
\ud835\udc40\ud835\udc61
\ud835\udc49\ud835\udc61
; \ud835\udf38 = \ud835\udf46.g
Peso específico das partículas sólidas
\u2022 É a relação entre o peso e o volume das partículas sólidas. 
Varia entre 26 kN/\ud835\udc5a3e 30 kN/\ud835\udc5a3.
\u2022 \ud835\udf38\ud835\udc7a =
\ud835\udc43\ud835\udc60
\ud835\udc49\ud835\udc60
Peso específico do solo natural
ÍNDICES FÍSICOS
Peso específico das partículas sólidas
ÍNDICES FÍSICOS
\u2022 É a relação entre o pesodo solo seco (partículas sólidas) e o 
volume total. Varia entre 12 kN/\ud835\udc5a3 e 19 kN/\ud835\udc5a3.
\u2022 \ud835\udf38\ud835\udc85 =
\ud835\udc43\ud835\udc60
\ud835\udc49\ud835\udc61
; \ud835\udf38\ud835\udc85=
\ud835\udf38\ud835\udc8f
1+\ud835\udc64
\u2022 É o peso específico do solo se ele estivesse saturado (todos os 
vazios preenchidos por água). Varia, geralmente, entre 15 kN/\ud835\udc5a3
e 22 kN/\ud835\udc5a3.
\u2022\ud835\udf38\ud835\udc94\ud835\udc82\ud835\udc95 =
\ud835\udf38\ud835\udc7a+\ud835\udc52.\ud835\udf38\ud835\udc98
1+\ud835\udc52
ou \ud835\udf38\ud835\udc94\ud835\udc82\ud835\udc95=
\ud835\udc43\ud835\udc61
\ud835\udc49\ud835\udc61
Peso específico aparente seco
Peso específico aparente saturado
ÍNDICES FÍSICOS
\u2022 É o peso específico efetivo do solo quando submerso se ele 
estivesse saturado (todos os seus vazios preenchidos por 
água). Considera o empuxo da água. O peso específico 
aparente saturado varia, geralmente, entre 15 kN/\ud835\udc5a3 e 22 
kN/\ud835\udc5a3.
\u2022 \ud835\udf38\ud835\udc94\ud835\udc96\ud835\udc83 = \ud835\udf38\ud835\udc7a\ud835\udc82\ud835\udc95 \u2212 \ud835\udf38\ud835\udc98
\u2022 \ud835\udf46\ud835\udc98 = 1 g/cm³
\u2022 \ud835\udf38\ud835\udc98 = 10 kN/m³
\u2022 \ud835\udf38\ud835\udc98 = 1 t/m³
\u2022 \ud835\udc6e\ud835\udc94 =
\ud835\udf38\ud835\udc7a
\ud835\udf38\ud835\udc98
Peso específico relativo
Peso específico submerso
ÍNDICES FÍSICOS
\u2022 Diferença entre Peso específico e Massa específica:
Peso Específico = Peso/Volume (kN/m³) \u2192 Engenharia
Massa Específica = Massa/Volume (g/cm³) \u2192 Laboratório
Ex.: Massa Específica = 1,8 t/m³ = 1,8 g/cm³ ; Peso Específico = 18 
kN/m³
ÍNDICES FÍSICOS
Ar
Água
Sólidos
0
Pesos
\ud835\udefe\ud835\udc64 . \ud835\udc46\ud835\udc5f . e
\ud835\udefe\ud835\udc60
e
1
\ud835\udc46\ud835\udc5f . e
Volumes
1 + e
Relação entre pesos e volumes adotando-se 
um volume de sólidos unitário
ÍNDICES FÍSICOS
Ar
Água
Sólidos
0
Pesos
\ud835\udefe\ud835\udc64 . \ud835\udc46\ud835\udc5f . n 
\ud835\udefe\ud835\udc60. (1-n) 
n
1 - n
\ud835\udc46\ud835\udc5f . n
Volumes
1
Relação entre pesos e volumes adotando-se 
um volume total de solo unitário.
ÍNDICES FÍSICOS
\u2022 No laboratório: \ud835\udf38\ud835\udc8f ; \ud835\udf38\ud835\udc7a ; w ; \ud835\udf38\ud835\udc98
\u2022 Obs.: h = w
\u2022 A partir das relações e das determinações de laboratório 
pode-se determinar:
\ud835\udf38\ud835\udc8f =
\ud835\udf38\ud835\udc7a + \ud835\udc52. \ud835\udc7a\ud835\udc93. \ud835\udf38\ud835\udc98
1 + \ud835\udc52
ÍNDICES FÍSICOS
\u2022 Valores Típicos
ÍNDICES FÍSICOS
\u2022 Determinação experimental dos índices físicos
\u2022 Os índices físicos são determinados em laboratório ou 
mediante fórmulas de correlação, vistas no item anterior.
\u2022 Em laboratório, são determinados:
\uf0d8 o peso específico natural (através do peso e volume total), 
\uf0d8o teor de umidade e 
\uf0d8o peso específico real dos grãos.
ÍNDICES FÍSICOS
\u2022 Determinação dos índices físicos no laboratório:
\u2192 W(%): Teor de umidade 
- Método da estufa
\u2022 O teor de umidade é obtido por diferença 
de peso de uma amostra de solo antes e 
após a secagem em estufa. 
\u2022 Procedimento:
\u2022 Toma-se uma cápsula com peso 
conhecido (Wc);
\u2022 Seleciona-se uma porção de amostra 
representativa (aproximadamente 50g);
ÍNDICES FÍSICOS
\u2022 Determinação dos índices físicos no laboratório:
\u2192 W(%): Teor de umidade 
- Método da estufa
\u2022 Coloca-se a amostra na cápsula e pesa-se o conjunto (Wc + W);
\u2022 Seca-se em estufa o conjunto até a constância do peso;
\u2022 Pesa-se novamente o conjunto (Wc + Ws) para determinar o peso da 
amostra seca;
\u2022 Por diferença obter o peso original da água (Ws = W - Ws);
O teor de umidade (w) é calculado de acordo com a expressão:
onde:
\u2022 W = peso total da amostra
\u2022 Ws = peso seco
\u2022 Ww = peso da água
\u2022 Wc = peso da cápsula
ÍNDICES FÍSICOS
\u2022 Determinação dos índices físicos no laboratório:
\u2192 W(%): Teor de umidade 
- Speedy (campo) (ABNT/NBR 6457/86)
Tem base na reação da água de uma amostra com o carbureto de cálcio em 
ambiente confinado. O gás acetileno ao expandir-se gera pressão proporcional à 
água existente na amostra. A leitura da pressão é feita em um manômetro.
ÍNDICES FÍSICOS
\u2022 Determinação dos índices físicos no laboratório:
\u2192 W(%): Teor de umidade 
- Speedy (campo) (ABNT/NBR 6457/86)
ÍNDICES FÍSICOS
\u2022 Determinação dos índices físicos no laboratório:
\u2192 W(%): Teor de umidade 
- Speedy (campo) (ABNT/NBR 6457/86)
ÍNDICES FÍSICOS
\u2022 Determinação dos índices físicos no laboratório:
\u2192 Massa específica aparente úmida (natural):
- Determinação da massa específica aparente in situ
com o emprego do cilindro de cravação (NBR 9813/87)
\u2022 Para verificações, in situ, utiliza-se para determinar o peso específico 
um cilindro cortante com peso e dimensões conhecidas que é 
cravado no solo.
\u2022 Molda-se um corpo de prova cilíndrico de solo indeformado, obtêm-
se várias medidas de diâmetro (d) e altura (h) para o cálculo do 
volume da amostra de solo com os valores médios obtidos. O peso 
total é obtido na balança.
\u2022 Pode-se utilizar para determinar o peso e o volume, anéis metálicos 
de dimensões conhecidas, cuja moldagem é realizada no solo.
ÍNDICES FÍSICOS
\u2022 Determinação dos índices físicos no laboratório:
\u2192 Massa específica aparente úmida (natural):
- Determinação da massa específica aparente in situ
com o emprego do cilindro de cravação (NBR 9813/87)
ÍNDICES FÍSICOS
\u2022 Determinação dos índices físicos no laboratório:
\u2192 Massa específica aparente úmida (natural):
- Determinação da massa específica aparente in situ
com o emprego do cilindro de cravação (NBR 9813/87)
Figura 12: Amostras de em anéis de PVC
Fonte: Rinaldo Pinheiro
Figura 8: Cilindros e anéis biselados
Fonte: Rinaldo Pinheiro
ÍNDICES FÍSICOS
\u2022 Determinação dos índices físicos no laboratório:
\u2192 Massa específica aparente úmida (natural):
- Determinação da massa específica aparente in situ
com o emprego do cilindro de cravação (NBR 9813/87)
Figura 9: