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UNIVERSIDADE ANHANGUERA
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL E ARQUITETURA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
FUNDAMENTOS DE MECÂNICA DOS SOLOS
Determinação dos índices físicos dos solos
JUNDIAÍ
2018
Antônio Marcos da Silva Tomaz
Giovanne Hipólito dos Santos Vieira
Patrícia Oliveira Almeida Silva
Maria Arlene Porfirio da Silva
Tadeu da Rocha Batista
FUNDAMENTOS DE MECÂNICA DOS SOLOS
ANÁLISE TATIL E VISUAL
Trabalho apresentado como requisito para a obtenção de nota da disciplina Fundamentos da Mecânica dos solos do Curso de Engenharia civil.
Profª FERNANDA NABÃO
JUNDIAÍ
2018
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO e objetivo	4
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA	6
3 Determinação do Teor de Umidade	8
3.1 MÉTODO da Estufa	8
3.1.2 Metodologia do ensaio	8
3.2 ENSAIO: Determinação do Teor de Umidade pelo método do Speedy	10
3.2.1 Materiais	10
3.2.2 Métodos	10
3.3 DETERMINAÇÃO DO PESO ESPECÍFICO NATURAL DO SOLO	11
3.3.1 Materiais e equipamentos	11
3.3.2 Método do CP cilíndrico:	11
RESULTADO	12
COMENTÁRIOS E CONCLUSÕES	13
REFERÊNCIAS	17
1 INTRODUÇÃO e objetivo
O presente trabalho tem por objetivo de documentar a aula realizada no Laboratório de Solos da Faculdade Anhanguera de Jundiaí, no âmbito da disciplina Mecânica dos Solos, ministrada pela Prof.ª Fernanda Nabão, na qual pode-se observar a realização de alguns ensaios, praticados em laboratório e em campo, para a "Determinação do Teor de Umidade", "Massa Especifica Natural do Solo" e a "Massa Especifica dos Sólidos.
O solo é um material natural proveniente da desintegração e decomposição das rochas devido à ação do intemperismo, que pode ser físico, oriundo da degradação da rocha por meio de ações físicas como temperatura, congelamento etc., formando solos arenosos e siltosos; ou químico, que modifica sua constituição mineralógica elou química, sendo o principal agente a água, através da oxidação, carbonatação etc., resultando solos argilosos. Os solos argilosos é o mais facilmente encontrado em países tropicais, pois o intemperismo químico ocorre em maiores proporções devido ao aumento da temperatura. Após a sua formação, os solos que permanecem no seu local de origem são classificados como solo residual, enquanto os que são deslocados para outras regiões pela ação do vento, da água, por exemplo, são classificados como solos transportados.
Pelo fato do solo ser originado a partir de vários tipos de rochas e, frequentemente, ser transportado pela ação de diversos fatores, o solo não é totalmente coeso, ou seja, uma mesma área pode apresentar camadas de mais de um tipo de solo (argila, areia ou silte) e, mesmo em suas camadas suas características também variam. Nesses casos, o solo é classificado de acordo com a predominância de cada material,
A utilização do solo, de modo geral na vertente da construção Civil, se dá de duas maneiras: como insumo, ou seja, na produção de outros componentes; e como a principal base para a fundação da obra. Principalmente para essa segunda utilizaçâ0i é necessário um alto conhecimento do solo que será lidado, reconhecendo suas particularidades e, por conseguinte, seus índices físicos, afim de assegurar a viabilidade da construção naquele local e definir qual tipo de fundação é mais adequada de acordo com as propriedades apresentadas. Para isso, foram desenvolvidos uma série de ensaios que objetivam a análise e caracterização dos solos, para melhor compreendê-los.
Dentre os vários ensaios utilizados atualmente, três deles podem ser desenvolvidos em laboratório: o ensaio de "Massa Específica Natural*i "Massa Específica dos Sólidos*' e o ensaio de "Determinação do Teor de Umidade", onde, os quais, foram realizados em aula laboratorial e, portanto, serão apresentados neste trabalho.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
O solo, conforme estudado e reafirmado por Caputo (1988), "é um material constituído por um conjunto de partículas sólidas, deixando entre si vazios que poderão estar parciais ou totalmente preenchidos pela água". Diante disso, podemos obter, acerca deste solo, a partir de ensaios laboratoriais, peso específico natural (yn), peso específico dos sólidos e teor de umidade (W); os demais índices físicos do solo são obtidos a partir da correlação entre estes.
Como alega Santos et al- (2015), pelo fato das "cargas das construções [serem] transmitidas aos solos este deve apresentar-se resistente, com rigidez adequada para que não ocorra recalque diferencial na construção. devido às tensões distribuídas nas fundações das edificações, e posteriormente aos solos", por isso, antes de iniciar qualquer obra, faz-se ensaios em laboratórios, afim de se obter as características do material a ser trabalhado. Sendo assim, comumente, utilizam-se como parâmetros as normas NBR 6457/86 e NBR 6508/84.
Segundo Caputo (1988), 0 valor do teor de umidade é obtido a partir da "razão entre o peso da água contida num certo volume de solo e o peso da parte sólida existente neste mesmo volume, expressa em porcentagem" e. segundo Bernardo et a'. (2006), "a umidade do solo influencia diretamente o volume de água nele armazenado, bem como a sua resistência e a compactação, entre outros fatores". Para a realização deste, devem ser obtidas, inicialmente, amostras do solo, as quais são retiradas de diferentes locais e profundidades; 1as amostras] podem ser deformadas, utilizando-se trados comuns [para sua obtenção], ou indeformadas, de volume conhecido, requisitando trados especiais" (EMBRAPA* 1997).
O método de obtenção do teor de umidade mais manipulado é "método da estufa", caracterizado por ser de simples aplicação, porém, pode variar dependendo das condições de solo, material utilizado e eficiência da estufa (CECCHI, 2003); é um processo demorado e a necessidade de equipamentos complexos (estufa e balança de precisão) é um empecilho no ato de obter informações no próprio campo. Um outro meio muito mais simples e rápido, possível de ser manuseado em campo, é O Speedy. Ele é formado por um recipiente metálico fechado que se comunica com um manômetro destinado a medir a pressão interna. "Dentro deste, são colocados, em contato, uma certa quantidade de solo úmido e uma porção de carbureto de cálcio (CaC2); a água contida no solo combinando-se com 0 carbureto de cálcio, gera acetileno e daí, pela variação da pressão interna obtém-se a quantidade de água existente no solo". (CAPUTO, 1988, p.39) Afim de se obter o teor de umidade do solo, há outros mecanismos, como: balança com disposto infravermelho onde uma lâmpada aumenta a temperatura da amostra, fazendo com que a água evapore e o resultado é obtido quando o peso é estabilizado (duração de 15 a 20 minutos); expedito com álcool embora normatizado, é um método que caiu em desuso, apesar de ser de rápida execução e com resultados relativamente confiáveis; e o método da frigideira mais recomendado para determinação em areias, pois, por atingir elevadas temperaturas, pode queimar partículas orgânicas, gerando resultados imprecisos,
O processo de Determinação da Massa Específica do solo segue a NBR 6508/84. Embora "no laboratório, determinam-se massas, [...] na prática da engenharia é mais conveniente trabalhar com pesos específicos, razão pela qual São apresentados índices físicos nesses termos" (PINTO, 2006). Sendo assim, a massa específica é expressa pela relação entre a massa e volume de uma substância sob a forma g/cm³. Já os pesos específicos, de definição semelhante, são expressos, comumente, por KN/m3. (PINTO, 2006) como afirma Cecchi (2003), "é uma característica física dos solos sendo função dos seus constituintes mineralógicos".
Sendo assim, a NBR 6508/84, "prescreve o método de determinação da massa específica dos grãos de solos que passam na peneira de 4,8mm (de acordo com a NBR 5734), por meio de picnômetro, através da realização de pelo menos dois
(ABNT, 1984). Seguindo este conceito, são analisados apenas a partículasólida e seus respectivos volume e massa, desconsiderando os vazios, O método do picnômetro baseia-se na diferença entre a segunda pesagem e a primeira, onde, esta, consiste no volume de sólidos, fundamentando-se, assim, no princípio de Arquimedes, onde "um corpo submerso num líquido desloca um volume deste igual ao volume do próprio corpo*
Por fim, o processo de obtenção da Massa Especifica Natural da amostra de solo pode ser realizado por meio do método do "'Torninho de Talhagem", onde, segundo Nogueira (1995), volume a ser obtido é o de um corpo de prova cilíndrico, uma vez que a amostra é reduzida para um formato fácil de calcular seu volume, Durante a obtenção desse corpo de prova, deve-se tomar todo o cuidado para que as condições naturais do solo não sejam alteradas".
3 Determinação do Teor de Umidade 
Neste tópico são explicitados os materiais utilizados em cada ensaio e seus respectivos procedimentos, regulamentados por suas normas e descrevendo suas especificidades.
3.1 MÉTODO da Estufa 
3.1.1 Materiais e equipamentos 
amostras de solo; 
balança digital (aferida, com capacidade até 150 g e precisão de 0,01 g); 
cápsulas de alumínio, numeradas; 
cadinhos de porcelana; 
espátulas; 
estufa de secagem e esterilização, com temperatura controlável (110 ± 5 ºC);
Metodologia do ensaio
Inicialmente, foi realizada a pesagem das cápsulas de alumínio vazias, no momento posteriori acrescentou-se solo úmido em cada uma destas, subsequentemente, realizou-se uma nova pesagem, as cápsulas foram direcionadas à estufa, onde foram mantidas, durante o período de 24 horas, sob a temperatura de 110 ± 5º C.Por fim, foi realizada uma última pesagem com as amostras em temperatura ambiente.
Figura 1: Amostras dispostas nas
10
Fonte: Laboratório de solos Faculdade Anhanguera de Jundiaí
	Figura 2: Balança digital
Fonte: Laboratório de solos Faculdade Anhanguera de Jundiaí
Figura 3: Cápsulas de alumínio numeradas
Fonte: Laboratório de solos Faculdade Anhanguera de Jundiaí
Figura 4: Cadinho e espátula
Fonte: Laboratório de solos Faculdade Anhanguera de Jundiaí
Figura 5: Estufa de secagem
Fonte: Laboratório de solos Faculdade Anhanguera de Jundiaí
3.2 ENSAIO: Determinação do Teor de Umidade pelo método do Speedy
3.2.1 Materiais
Balança
Conjunto Speedy
Ampolas com 6,5g de carbureto de cálcio;
 Esfera metálica, para quebrar a cápsula
3.2.2 Métodos
O ensaio requisitou 10 gramas de solo, que foi realizada de acordo com a norma de amostragem. No momento seguinte, a amostra de solo foi inserida no Speedy, acrescentando, logo em seguida cuidadosamente, uma cápsula de carbureto de cálcio juntamente com a esfera metálica, a qual exerce a função de quebrar a cápsula dentro do instrumento utilizado.
Assim, o Speedy fechado e agitada (Imagem?) durante 1 minuto, afim de que o vidro da cápsula do carbureto de cálcio fosse rompido, liberando a substância para iniciar a reação química entre a água presente no solo e o carbureto de cálcio. Por fim, foi realizada a leitura da pressão indicada no manômetro localizado no Speedy.
Figura 6: Balança
Fonte: Laboratório de solos Faculdade Anhanguera de Jundiaí
Figura 7: Conjunto Speedy
Fonte: Laboratório de solos Faculdade Anhanguera de Jundiaí
Figura 8: Ampola Carbureto de Cálcio
Fonte: Laboratório de solos Faculdade Anhanguera de Jundiaí
Figura 9: Esfera metálica
Fonte: Laboratório de solos Faculdade Anhanguera de Jundiaí
 3.3 DETERMINAÇÃO DO PESO ESPECÍFICO NATURAL DO SOLO 
3.3.1 Materiais e equipamentos
5 cilíndricos de solo indeformados 
1 parquímetro
3.3.2 Método do CP cilíndrico: 
A partir de uma amostra de solo indeformada, retira-se cuidadosamente um pequeno cubo, no qual é possível moldar uma forma de volume conhecido para os Cálculos da determinação da massa específica natural do solo (no caso, analisado o formato cilíndrico).
Quando atinge o formato desejado, realizam-se as medições. No nosso caso, através do parquímetro, medimos três vezes o diâmetro e três vezes a altura de diferentes pontos do cilindro, a fim de tirar a média e obter os valores para os cálculos do volume e área da amostra. Para finalizar, pesou-se a amostra.
Para melhor precisão do resultado, recomenda-se a utilização de três amostragens do mesmo solo.
	Figura 10: solos indeformados
Fonte: Laboratório de solos Faculdade Anhanguera de Jundiaí
Figura 11: Parquímetro
Fonte: Laboratório de solos Faculdade Anhanguera de Jundiaí
 RESULTADO
O ensaio realizado para a obtenção do Teor de Umidade, tem seus resultados obtidos a partir da reação da razão entre o peso da água contida num certo volume de solo e o peso da parte sólida existente neste mesmo volume, expressa em porcentagem. No método de estufa requisitado (cujos resultados estão expressos na Tabela 1), os valores atingidos foram determinados a partir de correlações estabelecidas entre os números de úmida + tara (g)" e "amostra seca + tara (g)", ambos obtidos através das pesagens das amostras por meio da balança. Dessa forma, foi possível determinar a quantidade de água presente em cada exemplar.
Com o mesmo objetivo dos mecanismos anteriores, realizamos em laboratório um segundo: o denominado Speedy Test, para encontrar o valor da porcentagem de umidade presente no solo analisado, relaciona-se a pressão assimilada no manômetro com o peso do solo inicial, inserido nesta. A pressão é medida a partir do momento em que é movimentado o Speedy test. o carbureto de Cálcio entra em contato com a água presente na porção de solo. 
Afim de se obter o valor da massa específica da água, de fato, na temperatura do ensaio, foi feito um Cálculo utilizando o valor obtido com aquele indicado na tabela de "Massa Específica da Água em gf/cm³" para adequar às diferenças térmicas entre o ambiente e o "adequado" segundo a NBR 6508/84. 
O último ensaio feito no Laboratório de Solos consistiu na prática de Determinação da Massa Específica Natural através do Torninho de Talhagem. Neste a amostra de solo é submetida ao Torninho e, quando alocada, é moldada com a utilização de uma espécie de faca afim de se obter um formato cilíndrico. Desse modo são obtidas as áreas e volumes a partir das medições dos diâmetros e alturas aferidas pela utilização do paquímetro, utilizando, portanto, a média destas, sendo área de 3097 e volume de 254,61 cm3. A massa total da amostra foi adquirida por meio de pesagem. Por fim, a Massa Específica Natural é a razão entre massa total e o volume total encontrado culminando, assim, em 1,87 g/crns. Todos os valores estão dispostos na Tabela 5.
COMENTÁRIOS E CONCLUSÕES
Analisando os resultados obtidos dos 2 primeiros ensaios realizados, referentes ao método da estufa (Tabela 1), e Speedy (Tabela 2), os quais têm o objetivo comum de identificar o teor de umidade do solo; considerando que o ensaio da estufa é o mais preciso e adequado para esta identificação, nota-se uma diferença considerável entre as porcentagens obtidas de teor de umidade
O método da estufa é considerado o mais adequado, uma vez que a temperatura utilizada foi de 1050C em um intervalo de tempo de 24 horas, sendo o suficiente para evaporar toda a água e não deformar os minerais e matéria orgânica presentes no solo. A desvantagem deste ensaio é o longo tempo necessário até sua conclusão.
Já o ensaio pelo mecanismo Speedy é o mais usado em campo quando não há acesso à energia elétrica e outros recursos, porém, esta modalidade tem menos precisão quando comparada ao método da estufa, devido à necessidade de utilização de balanças não eletrônicas que possui precisões "inferiores*. para melhor precisão dos ensaios realizados em campo faz-se o uso de um gráfico de correção que deve ser previamente elaborado através de ensaios do mesmo solo realizados em laboratório, com o método da estufa, que é utilizado para verificação e correção dos resultados obtidos pelo método Speedy (Anexo 2).
Com o ensaio do método do Torninho de Talhagem determinou que de massaespecífica natural da amostra indeformada do sol. Como a moldagem do Cilindro depende de ação manual e indica-se a moldagem de no mínimo três corpos de prova, além da realização de 3 medições de cada parâmetro do cilindro a fim de minimizar erros.
Assim como os outros ensaios é recomendável a utilização de mais de uma amostra para a obtenção da média. Com todos os cuidados necessários, os resultados obtidos são válidos desde que os resultados obtidos entre as amostras não se d'ferirem de 0,029/ cm 
Portanto, através destes ensaios, inicialmente em relação ao teor de umidade, quanto maior a umidade, menor é a resistência do solo para suportar a construção. Um exemplo deste tipo de solo é a argila orgânica. Quanto à massa específica natural, a amostra é indeformada e representa significativamente o solo do local, composto por suas partículas Sólidas, água e ar e com a massa específica do Sólido, sem a presença de vazios, é possível ter mais especificações sobre o solo, de fato, por meio de cálculos ou com a realização de outros ensaios, como, por exemplo, o índice de vazios que o solo apresenta.
O solo possui diversas características, tais como porosidade, umidade, índices de vazios etc., que devem ser cuidadosamente analisados antes de sua utilização. Dentre essas características três são facilmente obtidas através de ensaios laboratoriais que foram justamente os analisados nesse trabalho; já as demais são obtidas através de cálculos aritméticos que depende dos resultados obtidos por esses ensaios, sendo assim, a correta realização dos mesmos é de extrema importância para a completa e correta caracterização do solo a ser utilizado.
	ENGENHARIA CIVIL FACULDADE ANHANGUERA DE JUNDIAÍ 
	DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE 
	MÉTODO DA ESTUFA 
	AMOSTRA 
	CÁPSULA
	TARA
	PBU
(g)
	PBS
(g)
	ÁGUA
(PBU-PBS)
(g)
	SOLO SECO
(PBS-TARA)
(g)
	TEOR DE UMIDADE
(%)
	TEOR DE UMIDADE MÉDIO (%)
	3
	1
	10,61
	
	
	
	34,14g
	
	 
	3
	2
	13,93
	
	
	
	34,35g
	
	
	3
	3
	15,74
	
	
	
	37,16g
	
	
	4
	4
	11,16
	
	
	
	25,16g
	
	
	4
	5
	11,25
	
	
	
	25,74g
	
	
	4
	6
	11,77
	
	
	
	26,26g
	
	
	5
	7
	10,61
	
	
	
	28,02g
	
	
	5
	8
	12,15
	
	
	
	30,95g
	
	
	5
	9
	10,18
	
	
	
	25,98g
	
	
	
MÉTODO DO UMIDÍMETRO SPEEDY 
	
	AMOSTRA 
	PBU 
(g) 
	PRESSÃO 
(MANÔMETRO) 
(kg/cm2) 
	TEOR DE UMIDADE EM RELAÇÃO 
A AMOSTRA TOTAL ÚMIDA (%) – w1 
	TEOR DE UMIDADE EM RELAÇÃO AO PESO DO SOLO SECO (%) - w 
	3
	10g
	0,4 kgf/cm²
	3,83%
	
	4
	20g
	1,10 kgf/cm²
	5,02%
	
	5
	10g
	0,7 kgf/cm²
	6,58%
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	ENGENHARIA CIVIL FACULDADE ANHANGUERA DE JUNDIAÍ 	 
	DETERMINAÇÃO DO PESO ESPECÍFICO DO SOLO (NATURAL) - γ ou γnat 
	Através do CP cilíndrico 
	Através da balança hidrostática 
	CP 
	 1
	2 
	AMOSTRA 
	 
	 
	PCP (g) – P1 
	 341,55
	145,11
	Peso do solo (g) – P1 = PCP 
	 
	 
	Ø TOPO CP (cm) 
	5,15
	MÉDIA Ø CP (cm) 
5,09
	4,69
	MÉDIA Ø CP (cm)
4,66 
	Peso do solo + paraf (g) – P2 
	 
	 
	Ø MEIO CP (cm) 
	5,10
	
	4,64
	
	Peso do solo + paraf subm – P’ 
	 
	 
	Ø BASE CP (cm) 
	5,03
	
	4,65
	
	Peso da parafina (g) P3 = P2-P1 
	 
	 
	H1 do CP (cm) 
	8,62
	MÉDIA H do CP 
(cm) 
8,61
	4,92
	MÉDIA H do CP 
(cm) 
4,92
	Densidade da parafina (g/cm3) 
	 
	 
	H2 do CP (cm) 
	8,60
	
	4,91
	
	Volume da parafina (cm3) V1 = P3/densidade da parafina 
	 
	 
	H3 do CP (cm) 
	8,63
	
	4,93
	
	Volume do solo + parafina (cm3) V2 = (P2-P’/densidade da água) 
	 
	 
	Volume do CP (cm3) 
	174,51 cm³
	 83,91 cm³
	Volume do solo (cm3) VCP = V2 – V1 
	 
	 
	γnat = PCP / VCP 
	3,63 gf/cm³
	0,89 gf/cm³
	γnat = PCP / VCP 	 
	 
	 
VCP = (π . ØCP2/4) . HCP 
 
REFERÊNCIAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, NBR 6457: Amostras de solo Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização. Rio de Janeiro,1986.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 6457: Anexo Determinação do Teor de Umidade de Solos, Rio de Janeiro, 1986.
BERNARDO, S.: SOARES. A. A.: MANTOVANI, E. C. Manual de Irrigação. ed. Viçosa: Ed, IJF\ 2006.
CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica Dos Solos e suas Aplicações: Fundamentos. V. 1. 6a ed. Rio de Janeiro: LTC. 1988.
CECCHI, H. M. Fundamentos teóricos e práticos em análise de alimentos. 2.ed. Campinas: Editora UNICAMP, 2003. 207p.
FERREIRA, Gisleiva Cristina. ÍNDICES FÍSICOS DOS SOLOS. Limeira: Unicamp, 2017.
NOGUEIRA, João Batista. Mecânica dos Solos: Ensaios de Laboratório- São Carlos: USP
PINTO, Carlos de Sousa. Curso Básico de Mecânica dos Solos em 16 aulas, 3a ed. São Paulo: Oficina de Textos. 2006.
CONTECC,	2015,	disponível <httpWwww.confeaorq.br/media/Civil analise do teor de umidade dos solos para con strucao civil na cidade de mossoro-rn.pdf>. Acesso em: 25 ago. 2017.

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