relatório mecanica dos solos

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Universidade Estadual Norte Fluminense Darcy Ribeiro – UENF
Caracterização do solo
Luana Ribeiro Hespanhol
Campos dos Goytacazes, 2016
Introdução
O processo de formação do solo se dá de forma natural, com ou sem intervenção humana. O ser estudo e o entedimento de seu comportamento dependem de inúmeros fatores e conceitos. A mecânicados solo estuda basicamente a engenharia do solo quando este é usado como material de construção ou como material de fundação. O obejetivo desse trabalho é relatar os ensaios que determinam as carascterísticas do solo, como sua granulometria, obtenção de limites de liquidez , plasticidade e consistencia, densidade dos grãos e umidade higroscópica.
Preparação da Amostra
O processo de preparação da amostra se dá de acordo com a NBR 6457. Onde a amostra de solo deverá ser seca à temperatura ambiente e logo em seguida desagregam-se completamente os torrões no almofariz com a mão de gral recoberta de borracha, com cuidado para que evite reduzir o tamanho natural das partículas indiciduais do solo. Depois através do método de quarteamento, repartimos a amosta até se obter uma amostra significativa. No caso feito em labortório a amostra total úmida ainda é de 750,13 g, submetido ao peneiramento grosso.
Para análise granolométrica com sedimentação e peneiramento fino foi retirada amostra de 52,82g de massa úmida que passaram na peneira de 2 mm. Para umidade higroscópica foram separados 2 cápsulas de materiais que também passaram na peneira 2 mm, uma de 45,87 g e outra de 43,81g. Por fim, para determinação de limite de liquidez, de plasticidade e fatores de contração é necessário passar o restante do material na peneira de 0,42 mm e esse material será utilizado na determinaçao dos limites.
Umidade Higroscópica
Quando deixamos uma quantidade de solo secar no ar teremos um redução do seu teor de umidade. Entretanto, essa redução não ocorre continuamente, ela tende a se estabilizar em um certo limite. Ou seja, mesmo que deixem a amostra secar por um longo período ela sempre permanecerá com uma umidade residual. Essa umidade é denomidada umidade higroscópica. O procedimento para sua determinação está na tabela da folha anexada ao relatório. No qual usamos as duas cápsulas separadas e levadas na estufa, calculamos o h (umidade higroscópica) das duas, através da fórmua abaixo e tiramos uma média dos valores. A formula de umidade higrsocópica é:
A massa de solo seco é a massa do solo que retiramos da estufa, e para acharmos a massa de água é só subritairmos o solo seco do solo úmido. Lembrando-se sempre de retirar a massa da cápsula. A fómula que pode ser usada então é 
Através da média das umidades encontradas, concluimos que o teor de umidade higroscópica desse solo é de 1,53%.Quanto maior o teor de umidade mais argiloso é o solo.
Limite de Plasticidade (LP)
O limite de plasticidade é o teor de umidade a partir do qual o solo passa a exibir plasticidade. Na definição de Atterberg, o LP é a fronteira entre o “estado semi-sólido” e o “estado plástico”. Ou seja, quando o solo adquire umidade superior ao limite de plasticidade ele deixa de apresentar consistência de material sólido e torna-se “moldável”. 
No laboratório, para determinarmos esse limite seguimos o ensaio como mostra a norma NBR 7180/1984. No qual é feito bastões (no mínimo 3) de 3mm de diâmetro do mesmo tamanho do molde dado, em uma superfície de vidro esmetilhada. O limite de plasticidade é definido então como o teor de umidade com o qual o bastão de solo começa a se fragmentar, quando se procura moldá-lo.
O teor de umidade dos bastãos é dado pela mesma fórmula de umidade hisgroscópica. E o limite de plasticidade é obtido através da média dos teores de umidade. Esses valores entre os 3 bastões não dever ser muito diferentes, não podendo variar sua média mais que 5%.
A média das umidades, como observado na folha 1 em anexo, determinou um limite de Plasticidade de 27,85%, esse valor pode variar em +5% ou -5% entre as umidades de cada capsula. Podemos ver que isso ocorreu, todos os valores encontrados estão dentro da faixa. Sendo assim, podemos determinar o teor de umidade como sendo: 27,85%
Limite de Liquidez (LL)
O teor de umidade acima do qual o solo perde as características de plásticidade, passando a se comportar como um fluido viscoso é chamado de limite de liquidez. Pode-se dizer então que o limite de liquidez é a fronteira do estado plástico e o estado líquido.
Para obter-se o LL em laboratório foi utilizado um equipamento chamado de “aparelho de casagrande” que tem forma de concha e que vibre permitindo 2 golpes por segundo. Esse ensaio é realizado várias vezes variando sempre o teor de umidade do solo, adicionando água ou o próprio solo. Em cada vez é colocado o solo na concha e aberto um vão com a espátula. Medimos então, a quantidade de golpes utilizada para fechar essa fresta. O limite de liquidez corresponde a umidade que determina o fechamento da fresta com 25 golpes.
Com os dados da tabela da folha 1 é possível fazer um gráfico de umidade por número de golpes (como mostrado na folha em anexo 1), e assim achar o limite de iquedez em 25 golpes. No gráfico podemos encontrar um valor de aproximadamente 50,5% para 25 golpes. O que significa que o solo avaliado tem um limite de liquidez de 50,5%;
Densidade real dos grãos (G)
A densidaderea real dos grãos é um valor adimensiona e representa a relação entre a massa e o volume de uma partícula individual do solo, desconsiderando seu vazios. Dada pela fórmula:
No laboratório para obtermos essa densidade , é preciso conhecer o volume ocupado pelas partículas do solo. Para isso separamos 3 amostras de 10 g para realizarmos o ensaio e seguimos os procedimentos da NBR 6508/1984. No qual utlizaremos um picnômetro preenchido com água desltilada e anotamos sua massa e a temperatura da água que deve estar em 30, 29, 28 ºC. Com o mesmo picnômetro só que agora vazio, colocamos a amostra, completamos com água destilada até preencher por inteiro e pesamos. Deixa-se ferver por 15 minutos, para expusar todo o ar existente entre as partículas de solo, agitando-o sempre para evitar o superaquicimento. Depois deixe o picnômetro esfriar na mesma temperatura da água inicialmente tampe com uma rolha perfurada e pese. Os valores obtidos no ensaio estão na folha anexada ao relatório.
Sabendo que o volume pode ser obtido através do peso deslocado. Então tendo uma diferença entre o conjunto “picnômetro + água +solo” fervido e não fervido, temos o deslocamento de volume. A fórmula para achar a densidadade real dos grãos pode então ser descrita por:
A média da densidade real dos grão a cada temperatura é de 2,69 (tabela folha 2)
Análise Granulométrica
Essa análise determina os diâmetros de diversas partículas existentes no solo. Para isso ela é dividida em 3 partes, Peniramento grosso, sedimentação e peneiramento fino. O peneiramento consiste em passar os grãos em um conjunto de peneiras com aberturas diferentes e anotar a massa de grãos que ficou retida em cada um. A sedimentação consiste em determinar os diâmetros das partículas menores que 0.075 mm, que é a menor abertura de peneira disponível. Esse método baseia-se no princípio de que, colocando as partículas de solo em dispersão na água, a velocidade de sedimentação dos grãos aumenta com o diâmetro dos mesmo (Lei de Stokes). Todos os ensaios para análise granuométrica estão na NBR 7181/1984 e todos os dados coletados estão na folha anexada ao relatório.
Peneiramento Grosso - Foi pega uma amostra úmida de 750,13 g e colocadas em um conjunto de peneiras determinada na tabela de peneiramento grosso. Pela tabela avaliamos que ficou retido apenas 17,58g na peneira 10, enquanto nas outras nada foi retido. Para determinar o material que passa precisamos determinar a Massa de solo seco da amostra total, e para isso precisamos do fator de correção que depende da umidade higroscópica já calculada em 1,53%,
O fator de correção é de 0,984,multiplicamos ele pelo valor de material passado em cada peneira. Na sequência pode-se calcular as porcentagens de material que passa em cada peneira;
Na tabela de peneiramento grosso temos 61,99% do material que passa na peneira10.
Sedimentação – Como não conseguimos através do peneiramento determinar os solos com granulometria inferior a 0,074mm, realizamos um ensaio de sedimentação. Esse ensaio baseia-se na Lei de Stokes, segundo a qual: “a velocidade de queda V de uma partícula esférica, em um meio viscoso infinito, é proporcional ao quadrado do diâmetro da partícula. Sendo assim, as menores partículas se sedimentam mais lentamente que as partículas maiores.”
Através de dessa lei, inferimos o diâmetro máximo das partículas ainda em suspensão medindo a densidade do solo em água, no decorrer do tempo e calculando ainda a porcentagem de partículas que ainda não sedimentaram e a velocidade de queda das mesmas. Os resultados encotrados estão dispostos na folha anexada ao relatório. Onde a densidade dos grão é dada pela fórmula:
Onde µ é igual a 0.13 x 10^-6 , a é a altura de queda, t é o tempo em segundos, G representa densidade real dos grãos.
A fórmula que determina a porcentagem total que passa é:
Onde α é a porcentagem que pasa na peneira 10, Lc é a leitura corrigida do densímetro e Ms é a massa de solo seco. 
Peneiramento fino – Utiliza-se a mesma amostra levada a sedimentação e um conjunto de peneira com diâmetros especificados na planilha. Através do fator de correção achamos que a massa dessa amostra seca é de 51,06 g. A partir disso calculamos a porcentagem do material que passa na peneira através da fórmula:
O fator 61,99 presente da equação representa a porcentagem de material que passa na peneira 10. Calcula-se então para cada peneira a porcentagem de material que passa.Os vaores encontrados estão na planilha anexada.
Curva Granulométrica
O resultado final da análise granulométrica gera o gráfico anexado ao relatório,onde foi reunido os valores obtidos no peneiramento grosso, sedimentação e peneiramento fino. Através deles conseguimos saber a porcentagem de areia, silte, argila e pedregulho presente no solo.
	Pedregulho
	38,01%
	Areia grossa
	%
	Areia Média
	7%
	Areia fina
	8%
	silte
	10%
	argila 
	60%
Ensaio de compactação
A compactação é uma das formas de estabilização dos solos. Se dá por aplicação de algumas formas de energia como: impacto, vibrações e compressão estática ou dinâmica. A compactação tem como efeito um aumento do peso específio e diminuição do índices de vazios. Tornando assim o solo menos permeável, compressivo e aumentando sua resistência.
Existem 3 energias de compactação, que podem ser:
Proctor normal (5 camadas, 12 golpes/camada)
Proctor intermediário (5 camadas, 18 golpes/camada)
Proctor modificado (5 camadas , 55 golpes/camada)
O solo que chega no laboratório é deixado secar no sol, para o ensaio temo 2 tipos, um com cilindro de diâmetro maior e outra de diâmetro menor. Podendo utilizar solo com reuso (3kg) ou sem reuso (5 sacos de 2,5kg)
O ensaio de compactação para a CBR busca obter a correlação entre o teor de umidade e o peso específico de um solo quando compactado a uma determinada energia. Foi realizado o ensaio de Proctor, porém com 3 camadas e com 3 kg de amostra com reuso. O ensaio foi feito através de sucessivos impactos de um soquete padronizado na amostra, para assim obter a curva de compactação.
O primeiro passo foi acrescentar 300ml de água nos 3 kg da amostra e homogeneizá-la. Viu-se que apesar do solo ter absorvido bem a água, ainda existia vazios em seu interior. Esses vazios fazem com que o solo tenha capacidade de absorver água da chuva, fazendo o solo ficar fraco e fissurar.
Acrescentou-se então 60 ml de água, para obter uma umidade melhor. Percebeu-se que após adicionar água o solo podia ser moldado na mão com maior resistência.
Obs: O solo com excesso de água se torna borrachudo, na prática se move e causa trincas.
O segundo passo trata-se de colocar o solo já úmido no cilindro para fazer a primeira camada. Dá-se 26 golpes com o soquete padronizado. Faz-se mais duas camadas com o mesmo procedimento.
Obs2: A compactação in situ não deve ser feita com chuva e sempre deve haver homogeneização do solo. Esse procedimento de homogeneizar o solo é feito através de “gaiolas” que varrem o solo solto deixado pelo rolo pé de carneiro. Para a selagem e compactar o solo solto utiliza-se o rolo liso.
No laboratório é preciso achar 5 pontos de umidade x densidade para assim traçar uma curva e achar a umidade ótima. Na umidade ótima, encontramos o valor de densidade ótima.
Na folha 3 encontramos o gráfico e achamos a umidade ótima com o valor de 
10 - Conclusão
Conclusão
Através dos ensaios de classificação do solo e através do sistema de classificação unificado, podemos concluir que o solo avaliado é um solo de granulação fina com um índice de platicidade de 18,95%, sendo considerada siltes inorgânicas, micáceos ou diatomaceos, finos arenosos ou solos siltosos, siltes elásticos. Tendo ainda 60% dos seus grãos de partículas de argila o que gera uma inconsistência, podendo chegar a conclusão que os ensaios dos limites de pasticicade e liquidez obtiveram resultados errados.
Através da compactação