Aula 3 - Classificação e Identificação dos Solos

Prévia do material em texto

Prof. M.e Thiago Lopes dos Santos
Mecânica dos Solos e Fundações
Aula 3
Universidade Paulista
Descrição do Curso
 Conteúdo Programático
 1. Mecânica das Rochas: Origem e aplicações das 
Rochas em Obras Civis.
 2. Mecânica dos Solos: Origem e natureza dos 
solos aplicações em Obras Civis.
 3. Classificação e identificação dos Solos: Forma e 
tamanho das partículas, distribuição 
granulométrica.
2
Prof. M.e Thiago Lopes dos Santos 2
Ensaio de granulométrica
Norma
 NBR 7181 Solo – Análise Granulométrica – Método de Ensaio –
Normas
 NBR 5734 – Peneiras para ensaio – Especificação
 NBR 6457 – Preparação de amostras
 NBR 6508 – Massa Específica dos grãos
Aparelhagem
 Estufa
 Almofariz e Mão de grau
 Balanças (200g – 10kg e resolução de 1 a 0,01g)
 Aparelho de dispersão
 Provetas de vidro (1L), densímetro, termômetro, cronômetro, béquer (250 mL),
tanque para banho térmico
 Peneiras de 50; 38; 25; 19; 9,5; 4,8; 2,0; 1,2; 0,6; 0,42; 0,25; 0,15; 0,075 mm
 Escova de cerdas metálicas, agitador mecânico de peneiras
 Baqueta de vidro e bisnaga
1 – Tamanho das partículas do solo
 Os limites de tamanho variam conforme o sistema de classificação;
- ABNT: NBR 6502/1995
- ASTM – Mesmo do Carlos Souza Pinto (2006)
2 – Métodos de obtenção da granulometria do 
solo 
Para o reconhecimento da distribuição granulométrica de um solo são
realizados 2 ensaios:
 Peneiramento:
- Método mais simples para obtenção da distribuição granulométrica;
- No entanto, o peneiramento se aplica somente aos solos granulares;
- Divide-se em Peneiramento Grosso e Peneiramento Fino
- Malha mais fina de peneira disponível é a da peneira nº 200 (0,075 mm);;
 Sedimentação:
- Analisa a distribuição granulométrica do material passante na #200 (fração
de finos);
- Baseada na Lei de Stokes.
 Com a distribuição granulométrica obtida nos ensaios de
peneiramento e sedimentação monta-se a curva granulométrica:
2 – Métodos de obtenção da granulometria do 
solo 
3 – Preparação das amostras e Execução do 
ensaio
 1º passo: Seca-se material ao ar livre
 2° passo: Pesar com a resolução indicada abaixo, obtendo a massa
total da amostra seca ao ar, Mt
 3° passo: Passar o solo na peneira com 2 mm (#10) de malha,
desmanchando os grãos com almofariz (o material retido deve ser
lavado na peneira e seco, pois será utilizado no peneiramento grosso)
Almofariz
3 – Preparação das amostras
 4º passo: Separa-se 4 unidades do material passante na peneira com
2 mm (3 capsulas para umidade e 1 para o ensaio de sedimentação).
 5° passo: Para a sedimentação separa-se 120 g de solo caso o
mesmo seja arenoso, e 70g de solo caso seja siltoso ou argiloso.
 6° passo: Adiciona-se juntamente com o solo preparado 125 ml de
solução de um agente dispersante (hexametafosfato de sódio,
concentração de 45,7 g/cm³), durante 12 horas.
 7° passo: Executa-se o ensaio de sedimentação seguindo as
normativas vigentes, com leituras de 7, 15, 30 s, 1, 2, 4, 8, 15, 30 min,
1, 2, 4, 8, e 24 hrs.
 8° passo: Após concluída a etapa do ensaio de sedimentação lava-se
o material na peneira com 0,074mm. (o material retido deve seco, pois
será utilizado no peneiramento fino)
4 PENEIRAMENTO GROSSO
5 SEDIMENTAÇÃO
70 g ou 120 g de solo passado na 
peneira 10 + 125 ml de solução de 
hexametasfofato de sódio
Imersão por, no mínimo, 12 horas
5 SEDIMENTAÇÃO
4 SEDIMENTAÇÃO 
6 PENEIRAMENTO FINO
 Consiste em agitar uma amostra de solo por um conjunto de peneiras
que tenham aberturas progressivamente menores.
6 – Peneiramento
 Lei de Stokes é o embasamento teórico para o ensaio
 Estabelecida em 1850, permite a determinação da velocidade
limite de esferas em queda livre num fluído viscoso;
- Uma esfera inicia um movimento acelerado sob ação da gravidade;
- Atrito com o líquido viscoso oferece resistência ao movimento;
- A força de atrito cresce com a velocidade até se igualar, em questão de segundos,
ao peso da esfera, quando o movimento passa a ser uniforme;
- A velocidade limite ( ) é dada pela lei de Stokes, abaixo:
7 – Sedimentação

20
18
D
 




Onde:
é a massa específica do material
da esfera;
é a massa específica do fluído;
é a viscosidade do fluído; e
é o diâmetro da esfera.
D0

 Embasamento teórico para o ensaio de sedimentação;
7 – Sedimentação
20
18
D
 




 Por exemplo, para grãos de solo (com massa específica 27 kN/m³)
com diâmetros iguais aos da #200 (0,074 mm) sedimentando em água
na temperatura de 20°C tem-se:
donde:
7– Lei de Stokes (cont.)
2 6
2
6
0,010009 / 1,029 10
27,0 9,98
0,000074 0,50 /
18(1,029 10 )
dina s cm x kPa s
cm s
x




   

  
Ou seja, grãos de solos com diâmetros iguais aos das aberturas das malhas da #200
caem com uma velocidade de 0,5 cm/s em água na temperatura de 20°C.
 Porcentagem (Qg), é a porcentagem retida em cada peneira do ensaio
grosso.
8 Peneiramento Grosso
 Deve-se calcular a massa de solo retido na peneira de 2,0mm:
Mt – Massa total da amostra seca ao ar.
Mg – Massa retida na peneira de 2,0 mm
h – Umidade higroscópica do solo
Qg – Porcentagem de material passante 
Ms – Massa total da amostra seca
Mi – Massa do material retido na peneira
 Porcentagem (Qf), é a porcentagem retida em cada etapa do
peneiramento fino.
9 Peneiramento Fino
Mh – Massa do material úmido submetido ao peneiramento fino 
ou sedimentação
Mi – massa do material retido em cada peneira
h – umidade higroscópica do solo
N – porcentagem do material que passa na peneira de 2,0 mm
Considere os dados da tabela abaixo relativos aos peneiramentos Finos
e Grossos e obtenha os dados complementares da tabela para elaborar a
curva granulométrica.
Dados adicionais:
Msoloúmido+Cápsula = 90,55 g; Msoloseco+Cápsula = 88,20; Cápsula = 20,00 g
Solo argiloso (tátil visual) com grãos pequenos menores do que 5 mm
Exercício
10 – Tipos de curvas granulométricas
 Granulometria Uniforme, Contínua e Descontínua:
10 – Tipos de curvas granulométricas
 Granulometria Uniforme, Contínua e Descontínua:
1 2 3
10 – Tipos de curvas granulométricas
 Solos tropicais - Lateríticos
 Diâmetro efetivo (D10): Diâmetro correspondente às partículas 10%
mais finas do solo. O diâmetro efetivo de um solo granular é uma boa
medida para estimar sua permeabilidade e capacidade de drenagem;
 Coeficiente de Uniformidade (Cu): É definido como:
 Coeficiente de Curvatura (Cc): identifica se o solo é bem graduado ou
não:
11 – Parâmetros da curva de distribuição 
granulométrica
60
10
u
D
C
D

2
30
10 60
C
D
C
D D

 Cu < 5  Solo uniforme;
 5 < Cu < 15  Solo medianamente uniforme
 Cu > 15  Solo desuniforme
 Cc = 1 a 3 solo bem graduado
11 – Parâmetros da curva de distribuição 
granulométrica
 Cu < 5  Solo uniforme;
 5 < Cu < 15  Solo medianamente uniforme
 Cu > 15  Solo desuniforme
 Cc = 1 a 3 solo bem graduado
Prof. M.e Thiago Lopes dos Santos
Mecânica dos Solos e Fundações
Universidade Paulista