MECÂNICA DOS SOLOS 5P TRABALHO

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INTRODUÇÃO
Por ser o solo um material natural, cujo processo de formação não depende de forma direta da intervenção humana, o seu estudo e o entendimento de seu comportamento dependem de uma série de conceitos desenvolvidos em ramos afins de conhecimento. A mecânica dos solos é o estudo do comportamento de engenharia do solo quando este é usado ou como material de construção ou como material de fundação.
OBJETIVO
A partir das aulas teóricas ministradas em sala de aula pelo Prof. Salim, os alunos deslocaram-se até o Laboratório de Engenharia Civil para o acompanhamento dos processos de análise dos solos. No laboratório teve-se o auxilio do laboratorista Manuel.
O objetivo deste relatório é relatar os seguintes ensaios: picnômetro, granulometria, sendo considerado o de peneiramento e sedimentação, e os restantes para a obtenção dos limites de liquidez e plasticidade.
PRÁTICA DE ENSAIOS
Para a realização dos ensaios de picnômetro, peneiramento e sedimentação, foram utilizados como referencial para os cálculos os dados da seguinte amostra de solo:
Plan 01 – Dados da amostra de solo utilizada
ENSAIO DE PICNÔMETRO
Referencial Teórico
Este ensaio tem por finalidade determinar a massa específica dos grãos de solo que passam na peneira 4,8 mm, com o auxílio de um picnômetro. Cuja norma regente deste ensaio é a NBR 6508.
Material Utilizado
- Amostra de solo;
- Água destilada;
- Peneira #10 (2mm);
- Estufa 105 a 110 ºC;
- Picnômetro de 100 ml com a curva de calibração
- Bomba de vácuo;
- Termômetro graduado em 0,1 ºC;
- Balança com capacidade até 1,5Kg;
Metodologia
Antes de iniciar propriamente o ensaio, homogeneizou-se e pesou a amostra sendo o mesmo seco. Colocou-se a amostra em cápsulas de n°74, 7 e 42 com água destila em quantidades suficientes para a sua total imersão.
Com o restante do solo úmido, inicia-se a determinação do teor de umidade, tomando como base os quantitativos expressos na planilha 02 e 03 respectivamente.
Após as pesagens, transferiu-se o material para o picnômetro e se adicionou água. A seguir, foi colocado na bomba de sucção para retirada do ar (aplicação do vácuo), durante o intervalo de tempo de aproximadamente 15 minutos, agitando em períodos regulares de tempo, realizando uma nova massa (picnômetro + água + solo). Depois, levou-se o conjunto para a estufa para a retirada da umidade e deixou-o em repouso para que haja um equilíbrio com o meio ambiente com a realização da pesagem do mesmo (picnômetro + solo).
Com o término do ensaio obtivemos:
- Peso do picnômetro solo + água (P1);
- Peso do picnômetro com água pura (P2);
- Peso do solo e densidade da água à temperatura do ensaio, conforme resultados apresentados na planilha 04;
A partir da obtenção dos dados, pode-se calcular a densidade relativa do solo.
Apresentação dos Resultados
Plan 02 – Resultado da amostra com solo úmido Plan 03 – Resultado das pesagens
Plan 02 – Resultado do ensaio de picnômetro
Acompanhamento Fotográfico
Fig. 01 – Pesagem do picnômetro Fig. 02 – Picnômetro + Solo Fig. 03 – Copo de Dispersão
Fig. 04 – Passagem do copo para o picnômetro Fig. 05 – Picnômetro + Termômetro Fig. 06 – Bomba de Vácuo
ENSAIO DE GRANLOMETRIA
O ensaio de análise granulométrica do solo está normalizado pela ABNT/NBR 7181/82. A análise da distribuição das dimensões dos grãos, denominada análise granulométrica, objetiva determinar os tamanhos dos diâmetros equivalentes das partículas sólidas em conjunto com a proporção de cada fração constituinte do solo em relação ao peso do solo seco.
O ensaio de granulometria conjunta para o levantamento da curva granulométrica do solo é realizado com base em dois procedimentos distintos: peneiramento e sedimentação.
2.1 – Ensaio de Peneiramento
Referencial Teórico
O processo de peneiramento consiste na separação dos sólidos, de um solo, em diversas frações é o objetivando este ensaio. A análise por peneiramento tem como limitação da abertura da malha das peneiras, que não pode ser tão pequena quanto o diâmetro de interesse. A menor peneira costumeiramente é de nº 200, cuja abertura é de 0,075mm. Existem peneiras mais finas para estudos especiais, mas são poucos resistentes e por isto não são usadas freqüentemente como as demais peneiras. A abertura das peneiras deve ser da maior para a menor.
Material Utilizado
Os principais equipamentos e utensílios utilizados no ensaio são:
- Balança;
- Cápsula de porcelana;
- Almofariz e mão degrau;
- Estufa;
- Jogo de peneiras.
Metodologia
Para se iniciar o ensaio de peneiramento, primeiramente é realizada a secagem da amostra na estufa e posteriormente esfriou-se à temperatura ambiente para a determinação de sua massa. Inicia-se o peneiramento das amostras de solo graúdo e miúdo.
As peneiras estando limpas devem ser encaixadas de forma que fiquem empilhadas uma em cima da outra, tornando-se uma única peneira, com abertura da malha organizadas de forma crescente. Logo após é feita a vibração do conjunto de peneiras, por um tempo para permitir a separação e classificação prévia dos diferentes tamanhos de grãos da amostra, a massa retida no peneiramento de cada malha das peneiras foi pesada para uma coleta de dados apresentada nas planilhas 05.01 e 05.02.
Apresentação dos Resultados
Plan 05.01 – Resultado do ensaio de peneiramento (solo miúdo)
Plan 05.02 – Resultado do ensaio de peneiramento (solo graúdo)
Com posse desses dados, pode-se obter a curva granulométrica, sendo ela:
Gráfico 01 – Curva granulométrica
Acompanhamento Fotográfico
Fig. 07 – Seleção da amostra Fig. 08 – Empilhamento das peneiras Fig. 09 – Inicio do peneiramento
Fig. 07 – Separação da amostra Fig. 08 – Peneiramento Fig. 09 – Lavagem da amostra
2.2 – Ensaio de Sedimentação
Referencial Teórico
Os solos muito finos, com granulometria inferior a 0,074mm, são tratados de forma diferenciada, através do ensaio de sedimentação desenvolvido por Arthur Casagrande. Este ensaio se baseia 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.
O ensaio de sedimentação é realizado medindo−se a densidade de uma suspensão de solo em água, no decorrer do tempo, calcula−se a percentagem de partículas que ainda não sedimentaram e a velocidade de queda destas partículas. Com o uso da lei de Stokes, pode−se inferir o diâmetro máximo das partículas ainda em suspensão, de modo que com estes dados, a curva granulométrica é completada.
Material Utilizado
Os principais equipamentos e utensílios utilizados no ensaio são:
- Água destilada;
- Solução defloculante;
- Peneiras de malhas quadradas com as seguintes aberturas (mm): 9,8 – 4,8 – 2,0 – 1,2 – 0,6 – 0,42 – 0,25 – 0,15 – 0,075;
- Balança;
- Cápsula de porcelana;
- Almofariz e mão degrau;
- Estufa;
- Aparelho de dispersão;
- Termômetro graduado em 0,1ºC;
- Densímetro 127 de bulbo simétrico, calibrado a 20ºC e com resolução de 0,001;
Metodologia
No ensaio a sedimentação é feita a partir da peneira de 02 mm a partir da massa retida do peneiramento do solo miúdo.
A solução foi inserida em um picnômetro junto à água destilada, a esta mistura foi adicionada o Sódio hexametafosfato que possui função defloculante, sendo a medida usada é de um litro para 45,75g de solo, em seguida foi agitado durante um tempo até que todo o material (solo) fique imerso. Depois da substância adicionada, a mistura ficou em repouso durante 12 horas, com a marcação da temperatura periodicamente marcada conforme disposto na primeira coluna da planilha 06.
Apresentação dos Resultados
Plan. 06 – Resultados do ensaio de sedimentação
Acompanhamento Fotográfico
Fig. 10 – Separação da amostra Fig. 11 – Separação dos Materiais Fig. 12 – Peineramento
Fig. 10 – Repouso da solução Fig. 11 – Imersão do desímentro Fig. 12 – Marcação do tempo
ENSAIOS DE CASAGRANDE
O comportamento dos solos finos ou coesivos irá depender desua composição mineralógica, da sua umidade, de sua estrutura e do seu grau de saturação. Em particular, a umidade dos solos finos tem sido considerada como uma importante indicação do seu comportamento desde o início da mecânica dos solos.
Um solo argiloso pode se apresentar em um estado líquido, plástico, semi−sólido ou sólido, a depender de sua umidade. A este estado físico do solo dá−se o nome de consistência.
Os limites inferiores e superiores de valor de umidade para cada estado do solo são denominados de limites de consistência.
Realizaram-se dois ensaios para a determinação dos limites consistência dos solos: liquidez e plasticidade.
3.1 – Limite de Liquidez
Referencial Teórico
É o valor de umidade para o qual o solo passa do estado plástico para o estado fluido.
Material Utilizado
- Aparelho de Casagrande;
- Cinzel;
- Balança;
- Estufa;
- Cápsulas de porcelana;
- Espátula metálica;
- Água destilada;
Metodologia
Para iniciar os procedimentos do ensaio, primeiramente verifica-se o estado e a calibração do aparelho de Casagrande.
Com a devida amostra de solo coletado, previamente secado ao ar e passado na peneira 0,42 mm, transferindo-o para uma cápsula de porcelana e acrescentando água em pequenas porções homogeneizando.
Transferir parte da pasta para a coluna reservada no aparelho e moldando-o em para que não exista ar entre suas partículas. Com o cinzel, dividi-se a massa em duas partes para que haja uma abertura central. Após este passo, iniciar os golpes na concha com o auxílio da manivela.
Quando uma pequena parcela do solo for transferida para a hachura entre as partes, interromper o ensaio para a determinação do teor de umidade.
É necessário repetir este processo para a determinação do número de golpes, objetivando encontrar o gráfico do limite de liquidez.
Os dados dos ensaios realizados se encontram na planilha 07.
Apresentação dos Resultados
(Parte 2 de 2)
LL = 52,50
Plan. 06 – Resultados do ensaio do limite de liquidez
A partir dos dados do número de golpes, pode-se determinar o gráfico para a determinação do limite de liquidez.
Gráfico 02 – Determinação do Limite de Liquidez
Acompanhamento Fotográfico
Fig. 13 – Moldagem da Amostra Fig. 14 – Hachura do Cinzel Fig. 15 – Moldagem de outro golpe
3.1 – Limite de Plasticidade
Referencial Teórico
É o valor de umidade para o qual o solo passa do estado semi−sólido para o estado plástico.
Material Utilizado
- Placa de vidro esmerilhada;
- Estufa;
- Cápsulas de porcelana;
- Espátula metálica;
- Água destilada;
Metodologia
Com a devida amostra de solo coletado, previamente secado ao ar e passado na peneira 0,40 mm, transferindo-o para uma cápsula de porcelana e acrescentando água em pequenas porções homogeneizando, semelhante ao ensaio do Limite de Liquidez.
Confecciona-se uma pequena bola da amostra para que seja rolada sobre a placa de vidro com uma pressão necessária, com as mãos, para se tornar cilíndrica, com a finalidade de perda de umidade para a placa. Depois desse procedimento, o material deve ser levado à estufa.
Apresentação dos Resultados
LP = 28,48
Plan. 07 – Resultados do ensaio do limite de plasticidade
Com a determinação dos limites de consistência, pode-se determinar o índice de plasticidade do solo, sendo mesmo de:
IP = LL – LP
IP =52, 50 - 28, 48
IP = 28, 02
CONCLUSÃO DOS ENSAIOS
A partir da realização de vários ensaios elaborados durante a disciplina de Mecânica dos Solos I, pode-se perceber a importância dos solos para a área da Engenharia Civil.
Iniciando pelo ensaio de granulometria, este pode ser aplicado para classificá-lo o solo por ele possuir partículas de diferentes dimensões. O ensaio determina, para cada uma das faixas pré-estabelecidas de tamanho de grãos, a porcentagem em peso que cada fração possui em relação à massa total, e pode ser efetuado também através de peneiramento, assim como do de sedimentação
O ensaio do picnômetro é determinante para a descoberta da massa especifica do solo, iniciando assim um passo para a classificação do mesmo.
Já os ensaios de Casagrande determinam o quanto será a consistência de um solo fino, estabelecendo a variação com o seu comportamento com a interferência do teor de umidade.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Wikipédia, a enciclopédia livre. Disponível em http://pt.wikipedia.org/wiki/Granulometria. Acesso em: 19/07/2010.
UFSM, Universidade Federal de Santa Maria. Disponível em www.ufsm.br. Acesso em: 20/07/2010.
ABNT NBR 6508 − Grãos que passam na # 4,8mm, determinação da massa
Específica
ABNT NBR 7180 − Solo − Determinação do Limite de Plasticidade
ABNT NBR 7181 − Solo − Análise granulométrica