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UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça UNIVERSIDADE ANHEMBI-MORUMBI FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL MECÂNICA DOS SOLOS LABORATÓRIO PROF. GISLEINE COELHO DE CAMPO TECN. LABOR. ROBERTO MENDONÇA UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Programação das Experiências: Determinação de Índices Físicos • Determinação de Teor de umidade do Solo • Determinação do Peso Específico Natural do Solo Através do Método da Balança Hidrostática Analise Tátil - Visual Caracterização e Classificação dos Solos • Determinação da Granulométrica por Peneiramento • Determinação da Granulométrica por Sedimentação • Determinação do Limite de Liquidez • Determinação de Limite de Plasticidade Determinação do Peso Específico dos Grãos • Densidade dos Grãos (Picnômetro) Permeâmetro de Carga Constante • Permeabilidade (Carga Constante) Simulação em modelos Físicos • Filtro de barragem • Areia Movediça • Empuxo Ativo, entre outros Compactação dos Solos (Proctor Normal) Índices Suporte Califórnia (CBR) UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Experiências do Laboratório de Mecânica dos Solos no Instituto de Pesquisa Tecnológico do Estado de São Paulo. (Convênio com a Universidade) Demonstração de Equipamentos de Sondagens • SPT • “Vane Test” • Rotativa • CPT Ensaios de Adensamento (Simulação) Ensaios de Cisalhamento Direto (Simulação) Ensaio Triaxial (Simulação) UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Teor de Umidade (w) Objetivo : Determinar a umidade do solo Norma: NBR - 6457 Equipamentos: Cápsulas de Alumínio Estufa Elétrica Espátula de Alumínio Balança com precisão de 0,01 g Pinça tipo Tesoura Procedimento: - Pesar uma cápsula de alumínio (P3).Este peso pode estar tabelado (tara) em função do número da cápsula. - Colocar a amostra de solo úmido dentro da cápsula e pesar o conjunto (P1). - Levar o conjunto à estufa para secar até obter-se constância de peso (em geral, deixa-se na estufa durante 24 horas, tempo suficiente para secagem de quase todos os tipos de solo). - Pesar o conjunto cápsula + solo seco (P2). UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça 1ª - EXPERIÊNCIA TEOR DE UMIDADE Nota: ____ ALUNO RA Preencher os dados referentes ao experimento. Teor de Umidade Cápsula (n) Solo+Tara+Água (g) Solo+Tara (g) Tara (g) Água (g) Solo Seco (g) Umidade (%) Conclusão: ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ __________________________________________________ UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Determinação do Peso Específico Natural do Solo Através do Método da Balança Hidrostática (γγγγn) Objetivo: Determinar o peso específico do solo Norma: NBR 10838 Equipamentos: Balança com precisão de 0,01g Becker com água Parafina Fio de nylon, ou linha comum Material para talhagem da amostra Fogareiro ou Aquecedor Procedimento: • Após talhar a amostra, amarrá-la a um fio de nylon. • Pesar o conjunto amostra + fio (P1). • Mergulhar a amostra em um banho de parafina aquecida. Após seca a parafina, esta envolverá toda a amostra, tornando-a impermeável. • Pesar o conjunto amostra + fio + parafina (P2). • Pesar novamente o conjunto amostra + fio+parafina, só que imerso dentro d’água (P3). UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça 2ª - EXPERIÊNCIA DETERMINAÇÃO DO PÊSO ESPECÍFICO DOS SOLIDOS. Nota: ____ ALUNO RA Preencher os dados referentes ao experimento. Determinação da Densidade Natural do Solo Densidade da Parafina (g/cm³) Peso do solo Úmido (g) Peso do Solo+Parafina (g) Peso da Parafina (g) Peso+Parafina Imersas (g) Volume do Solo+Parafina (cm³) Volume do Solo (cm³) Densidade Úmida (g/cm³) Densidade Seca (g/cm³) Conclusão: ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ __________________________________________________ UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Análise Tátil – Visual Objetivo : Identificar o tipo de solo e sua reação visualmente, através do manuseio. Norma Técnica: Equipamentos: Água corrente Bisnaga de Borracha Recipiente de vidro (Béquer) Recipiente de porcelana Procedimento: • Misturando-seuma pequena quantidade de solo com água, sabe-se que: • As areias são ásperas ao contato, apresentam partículas visíveis a olho nú e permitem muitas vezes o reconhecimento de minerais. • Silte é menos áspero que areia, mas perceptível ao tato. Entre os siltes grossos e areia fina, a distinção é praticamente impossível, a não ser com auxílio de outros testes. • As argilas, quando misturadas com água e trabalhadas entre os dedos, apresentam uma semelhança com pasta de sabão (escorregadia); quando seca, os grãos finos da argila, proporcionam ao tato, a sensação de farinha. • O solo mais arenoso lava-se facilmente, isto é, os grãos de areia limpam-se rapidamente das mãos. • O solo mais siltoso se limpa depois que bastante água correu sobre as mãos, sendo necessária sempre alguma fricção para a limpeza total. • O solo mais argiloso distingue-se pela dificuldade de se desprender da palma da mão, porque os grãos muito finos, impregnam-se na pele, sendo necessário friccionar vigorosamente para a palma da mão se ver livre da pasta. UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça 3ª - EXPERIÊNCIA IDENTIFICAÇÃO TÁTIL-VISUAL DOS SOLOS. Nota: ____ ALUNO RA Preencher os dados referentes ao experimento. Conclusão: ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ __________________________________________________ UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Granulometria por Peneiramento Objetivo: Obtenção da curva característica do solo, ou seja, a distribuição dos diversos tamanhos ou diâmetros dos grãos do solo em porcentuais acumulado. Norma Técnica: NBR -7181 Equipamentos: Jogo de Peneiras n° 10, 16, 30, 50, 100, 200, e prato. Conjunto para vibração das peneiras Balança Escova p/ limpeza de peneira Procedimento: • Retirar e lavar o material proveniente do ensaio de sedimentação (diâmetros menor que 2,0 mm), na peneira n° 200 ( 0,074 mm ). • Secar em estufa convencional e pesar toda a amostra • Passar esse material nas peneiras de 1,20; 0,60; 0,42; 0,30; 0,15; e 0,074 mm de abertura de malha, vibrando-se o conjunto de peneiras durante 10 minutos em equipamento especial de vibração. • A fração da amostra retida na peneira n° 10 (2,0 mm) são; 38,0; 25,0; 19,0; 9,5; 4,8; e 2,0 mm de abertura de malha, também com vibração durante 10 minutos. • O material coletado em cada peneira é pesado separadamente. Desta forma pode-se obter o peso de solo acumulado até cada peneira, ou seja, o peso da fração da amostra cujo diâmetro dos grãos é maior que uma determinada dimensão (representada pela abertura da malha quadrada da peneira). Assim tem-se a porcentagem em peso seco de grãos do solo com diâmetros maiores que a abertura da peneira (porcentagem retida). Analogamente, para cada peneira tem-se a porcentagem em peso seco de grãos com diâmetro menor que a abertura da peneira (porcentagem que passa). UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Análise Granulométrica por Peneiramento de Solos. UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça 4ª - EXPERIÊNCIA ANÁLISE GRANULOMÉTRICA PENEIRAMENTO . Nota: ____ ALUNO RA Preencher os dados referentes ao experimento. Granulometria por Peneiramento Peneiras (n) P. Peneiras (g) P.Peneiras + Solos P. Retido (g) % Retida % R. Acumulada % Passa 10 (2,4mm) 16 (1,2mm) 30 (0,06mm) 50 (0,3mm) 100 (0,15mm) 200 (0,075mm) Prato Conclusão: ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ __________________________________________________ UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Granulometria por Sedimentação Objetivo: Determinar a granulometria do solo e tipo da fração fina das partículas Norma Técnica: MB – 32 NBR -7181 Equipamentos: Proveta de 1000 ml Dispersor de amostra elétrico Defloculante (hexametafosfato) Densímetro Termômetro Cronômetro Espátula de alumínio Estufa Convencional Balança Procedimento: • Pesar a parte da amostra que passa pela peneira n°10 (2,0 mm), que será a fração utilizada neste ensaio. • Na verdade este ensaio só consegue detectar diâmetros menores que 0,15 mm (peneira n°100). • Depois de pesada, a amostra é saturada em uma mistura de água e defloculante (substância que tem a propriedade de separar as partículas do solo, uma vez que os grãos de menores dimensões tendem a se aglutinarem entre si ). • Homogeneizar essa mistura em um dispersor durante 5 minutos.(figura 1) • Transferir a suspensão (dispersão) para uma proveta de 1.000ml, agitar bem durante 1 minuto para manter a mistura homogênea e deixar a proveta em repouso numa bancada, para que haja sedimentação da mistura.(figura 2) UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça • Fazer leituras de densidade da suspensão, com o auxílio do densímetro. Essas leituras são feitas em intervalos de tempo pré – determinados ( 15 seg, 30 seg, 1min, 2 min, 4 min, 8 min, 15 min, 30 min, 1 h, 2 h, 4 h, 8 h, 16 h, e até a leitura correspondente a 24 horas, quando se finaliza o ensaio ). (figura 3) • As primeiras leituras ( até 4 min. ) são feitas duas vezes : após a 1a. vez, agitar a proveta novamente e reiniciar as leituras até o final do ensaio. Nas leituras até 4 min, o densímetro fica dentro da suspensão; após isso deve-se retirá-lo para evitar interferência com as quedas das partículas em queda. Durante todo o ensaio, a proveta deve ser colocada em um banho de água, com temperatura constante.(figura 4) • Através dessas leituras de densidade da suspensão ao longo do tempo, é possível a obtenção da curva granulométrica da fração fina do solo( diâmetro dos grãos menor que 0,150 mm). UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça 5ª - EXPERIÊNCIA ANÁLISE GRANULOMÉTRICA SEDIMENTAÇÃO. Nota: ____ ALUNO RA Preencher os dados referentes ao experimento. Granulometria por Sedimentação Tempo Leituras Temp. (ºC) % Passa φ dos Grãos 15 seg. 30 seg. 1 min. 2 min. 4 min. 8 min. 15 min. 30 min. 1 h 2 h 4 h 8 h 24 h UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Conclusão: ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ __________________________________________________ UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Determinação do Peso Específico dos Grãos (γγγγs) Objetivo: Determinar o peso específico dos Grãos (s) Norma Técnica: MB – 28 NBR 6508 Equipamentos: Balança com Precisão de 0,01g Picnômetro Bomba de vácuo Termômetro Dispersor de amostra elétrico Recipiente de alumínio Estufa elétrica Procedimento: • Colocar a amostra de solo seco ( Ps) numa recipiente de alumínio e deixar repousar durante 24 horas para completa saturação do solo em uma solução de água e defloculante (hexametafosfato de sódio). (figura 1) • Colocar o conteúdo do recipiente de alumínio no dispersor e deixar agitar por 10 minutos. • Em seguida colocar a amostra dentro do picnômetro com o auxílio de água deaerada ( sem ar ), sem preencher totalmente o recipiente ( até aproximadamente o início do gargalo). • Aplicar a bomba de vácuo ao picnômetro, durante 15 minutos, para retirar o ar ainda contido na amostra, (durante este processo pode-se observar saída de bolhas de ar). Não se deve preencher totalmente o picnômetro com água, pois a bomba de vácuo poderá succionar parte da amostra de solo.(figura 2) • Após a retirada da bomba de vácuo, completar o picnômetro com água deaerada até a linha de controle existente próximo ao término do gargalo. • Pesar o conjunto picnômetro + água + amostra (P2).(figura 3) UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça • Determinar a temperatura da água no picnômetro e, através da curva de calibração do mesmo, obter o peso do picnômetro totalmente preenchido só com água a esta temperatura ( P1). • Retirar a amostra mais água do picnômetro, colocando-a num recipiente cilíndrico metálico, e a seguir em estufa para secagem por 24 horas, ou seja, para determinação do peso da amostra seca (Ps). UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça 6ª - EXPERIÊNCIA PESO ESPECÍFICO DOS GRÃOS . Nota: ____ ALUNO RA Preencher os dados referentes ao experimento. Determinação do Peso Específico dos Sólidos Picnômetro (n°) Peso do Picnômetro (g Peso do Picnômetro+Água (aferido) (g) Peso do Picnômetro+Liquido+Solo (g) Temperatura ºC Teor de Umidade Cápsula (n°) Peso Bruto Úmido (g) Peso bruto Seco (g) Tara (g) Peso Água (g) Peso do Solo Seco (g) Umidade (%) Peso Específico dos Sólidos (g/cm³) UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Conclusão: ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ __________________________________________________ UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Limite de liquidez (LL) Objetivo: Determinar o teor de umidade que está entre os limites dos estados líquidos e plásticos do solo. Norma Técnica: NBR –30 NBR 6459 Equipamentos: Aparelho de Casagrande Cinzel chato ou curvo padronizado Espátula alumínio Recipiente de porcelana Bisnaga de borracha Balança Peneira n° 40 Pinça tipo tesoura Cápsula pequena de alumínio Estufa convencional Procedimento: • Secar ao ar livre cerca de 1,5 Kg de solo. • Abandonar a fração retida na peneira n° 10 (2,0 mm ), que corresponde a areia grossa e pedregulho. • Destorroar o restante, utilizando o almofariz e a mão de gral, numa determinada quantidade que, após passar na peneira n° 40 (0,42 mm), resulte numa massa de cerca de 200g. Ou seja, a parte da amostra de solo efetivamente utilizada no ensaio corresponde às frações argila, silte e areia fina. • Separar então cerca de 150g para o ensaio (o restante, 50g, será utilizado na determinação do limite de plasticidade). • Para a determinação do limite de liquidez, tem-se a seguinte seqüência: • Colocar a 150g da amostra na cápsula de porcelana. UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça • Adicionar pequena quantidade de água vagarosamente, com a bisnaga de borracha, procurando-se homogeneíza pasta com a espátula. •Transferir uma porção dessa pasta para a concha do aparelho de Casagrande, utilizando-se a espátula. • Arrasar a superfície da pasta dentro da concha, de forma que na parte central sua espessura seja de aproximadamente 1 cm. • Dividir a pasta ao meio, com cinzel apropriado e padronizado (chato para solos muito plástico e curvo para solos pouco plásticos), de forma que seja aberto um sulco trapezoidal (2,0 mm na parte inferior) e normal à articulação da concha. • Golpear a concha contra a base do aparelho (normalmente de ebonite), girando a manivela na freqüência de 2 volta por minuto. • Cessar o movimento da manivela quando as bordas inferiores do sulco se unirem em cerca de 1 cm de comprimento. • Anotar o número de golpes 9 ( N ) ocorridos. • Retirar uma porção do solo (pasta) em local próximo à união do sulco, para secagem em estufa e posterior determinação do teor de umidade (W). • Repor o restante da pasta da concha na cápsula de porcelana e limpar cuidadosamente a concha do aparelho de Casagrande. • Adicionar um pouco mais de água na pasta contida na cápsula, homogeneizando-a com espátula. • Repetir todo o procedimento descrito por mais 4 vezes, de modo que sejam obtidos 5 pares de valores (W,N). De vê-se observar que o número de golpes obtidos deve estar entre 50 (1° par) e 15 (5° par). UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Limite de Plasticidade (LP) Objetivo: Determinar o Teor de umidade que se situa no limite entre os estado plásticos e semi-sólidos. Norma Técnica: NBR 7180 Equipamentos: Placa de vidro esmerilhado Gabarito cilíndrico com diâmetro se 3,0 mm Bisnaga de Borracha Cápsula de porcelana de 500 ml Estufa convencional Cápsula pequena de alumínio Balança Espátula de alumínio Peneira n°40 Pinça tipo tesoura Procedimento: • Colocar a amostra ( 50 g ) na cápsula de porcelana.(figura 1) • Adicionar pequena quantidade de água vagarosamente, com a seringa de borracha, procurando-se homogeneizar a pasta com a espátula.(figura 2) • Observa-se que a pasta deve conter uma quantidade de água semelhante aquela do inicio do ensaio de determinação do limite de liquidez (umidade correspondente a cerca de 50 golpes). • Retirar a pasta da cápsula e espalhá-la, com o auxilio da espátula, sobre um dos cantos da placa de vidro esmerilhado.(figura 3) • Golpear a pasta com lâmina da espátula deitada várias vezes, até que a pasta do solo tenha cerca de 5,0 mm de espessura.(figura 4) • Aparar as arestas da parta achatada, de forma que tenham 6 x 8 de dimensões horizontais.(figura 5) UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça • Cortar uma fatia de 5,0 mm de largura ao longo da menor dimensão. • Rolar essa fatia, com as pontas dos dedos, sobre a placa de vidro. No início, rolar lentamente até adquirir uma formação cilíndrica (bastonete) e a seguir mais rapidamente. • Prosseguir com essa operação até que o bastonete atinja um diâmetro de 3,00 mm (utilizar o gabarito cilíndrico). • Se nessa etapa o bastonete apresentar pequenas trincas ou rachaduras, retirar uma porção dele para determinação do teor de umidade, através de secagem em estufa. • Se o bastonete atingir 3,0 mm de diâmetro sem apresentar trincas, misturá-lo com a pasta restante, homogeneizá-la e repetir as operações anteriores até que o bastonete trinque ao atingir 3,0 mm de diâmetro. Ou seja, o teor de umidade estava elevado e com a repetição das operações a umidade do solo vai diminuindo. • Se o bastonete apresentar trincas com diâmetro maior que 3,0 mm. O teor de umidade está muito baixo: acrescentar água à pasta e reiniciar a seqüência do ensaio. • O teor de umidade correspondente ao aparecimento de trincas quando o bastonete atinge 3,0 mm de diâmetro é o limite de plasticidade do solo ( LP).Devem ser realizadas 3 determinações e o LP corresponderá ao valor médio entre elas. UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Ensaio de Limite de Plasticidade Cápsulas números Peso bruto úmido (g) Peso bruto seco (g) Tara da cápsula (g) Peso da água (g) Peso do solo seco (g) Teor de umidade (%) Limite de Plasticidade (%) UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Limite de Liquidez Numero de golpes Um id ad e % Limite de Liquidez Limite de Plasticidade Número de Golpes Recipiente número Peso Bruto Úmido (g) Peso Bruto Seco (g) Tara (g) Peso D´água (g) Peso Solo Seco (g) Teor de Umidade (%) Índice de Vazios Umidade Natural Resultados Observações Peso Bruto Úmido (g) L.L. = % Peso Bruto Seco (g) L.P. = % Tara Recipiente nº (g) I.P = % Peso D´água (g) I.C. = Peso do Solo (g) I.L. = Teor de Umidade % H (Natural) % UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Permeabilidade (Carga Constante) Objetivo: Definir o coeficiente de Permeabilidade para Solos Arenosos Norma Técnica: NBR - 13292 Equipamentos: Permeâmetro de carga constante Sistema de alimentação de água Cronômetro Termômetro Procedimento: • Colocar a amostra de solo dentro do cilindro de lucite do permeâmetro, impermeabilidade a lateral da amostra com parafina ou betonita, para impedir escoamento de água entre a parede do permeâmetro e a amostra. • Deixar a amostra em percolação permanente durante 24 horas para completa saturação. • Regular a vazão do sistema alimentador de forma que ela fique constante. • Zerar o cronômetro e medir o intervalo de tempo para que a água que percola pela amostra seja coletada em um recipiente graduado (por exemplo: para completar 200 cm³ de volume ). • Repetir a operação anterior mais duas vezes. UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça • Medir a altura e a seção transversal da amostra. φ (cm)= 6,4 ∆ H = L (cm) = 14 A (cm²)= ∆ V = ∆ t1 = ∆ t2 = ∆ t3 = Média ∆ t = k (cm/s) = k = Permeabilidade do Solo ∆ t = Intervalo de Tempo ∆ V = Volume de água percolado pelo solo no intervalo ∆ t ∆ H = Perda de carga estabelecida no ensaio L = Altura da amostra de solo A = Área da seção transversal da amostra do solo UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Compactação dos Solos Objetivo: Aumentar a resistência ao cisalhamento, diminuir futuros recalques e determinar a permeabilidade. Com esse ensaio obtemos peso específico seco máximo e a umidade ótima. Equipamentos: Bandeja Metálica Recipiente com água Peneira n° 04 Escova metálica Procedimento: • Separar uma amostra de solo com massa de cerca de 12,5 kg (ensaio sem reuso) . Secar ao ar somente se a umidade natural for maior que a umidade ótima (neste caso secar cerca de 5,0 kg ). • Passar pela peneira n° 04 ( 4,8 mm ) cerca de 2,5 kg de solo e utilizar o material nela retido. • Misturar o material que passou pela peneira n° 04 com água, até que se obtenha um teor de umidade que permita a compactação. • Dividir a amostra em porções iguais ao número de camadas previsto para o ensaio ( no caso ; 3 ). • Transferir uma dessas porções para o cilindro metálico ( já com colar removível ) e compactá-la com número de golpes requerido ( no caso , 25 golpes com o soquete pequeno ). • Em seguida, repetir este procedimento para a 2ª e 3ª porções da amostra, preenchendo desta forma o cilindro. • Retirar cuidadosamente o colar removível e, com o auxilio da régua metálica biselada, nivelar a superfície da amostra no topo do cilindro. • Pesar o conjunto (molde cilíndrico + solo compactado). O peso do cilindro (tara) é previamente conhecido tabelado. UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça • Retirar o solo do cilindro, com o extrator de amostra, e separar 2 pequenas amostra para secagem em estufa e posterior determinação do teor de umidade. O restante do solo já compactado não deverá mais ser utilizado no ensaio. • Todo o procedimento até aqui descrito refere-se a um ponto da curva de compactação. È necessária a obtenção de 5 pontos da curva ( 3 do lado seco e 2 do lado úmido ). Portanto deve-se repetir todo o procedimento mais 4 vezes, sempre utilizando amostra de solo ainda não compactadas anteriormente. • Plotar em um gráfico com os teores de umidade (h) em abcissas e os pesos específicos secos (y s) em ordenadas. O ponto máximo da parábola resultante fornecerá a umidade ótima (hot) e o peso específico seco máximo (ys max). • Conforme comentado, o procedimento em questão destina-se ao ensaio de compactação com energia normal. Existem outras combinações para o ensaio com energia modificada, onde o procedimento é análogo, a menos do número de camadas, número de golpes por camada, peso e altura de queda do soquete e volume do molde cilíndrico. UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça ENSAIO DE COMPACTAÇÃO TRABALHO N°________ LOCAL ______ CILINDRO N°______ VOLUME _______ cm³ PESO _________ (g) DATA __________ PESO ESPECÍFICO DOS SÓLIDOS ______ OPERADOR_____________ Massa da Amostra + Cilindro (g) Massa da Amostra (g) Massa Específico Úmido (g /cm³) Cápsula (n °) Massa Bruto Úmido (g) Massa Bruto Seco (g) Tara (g) Massa da Água (g) Massa do Solo Seco (g) Umidade (%) Massa Esp.Aparente Seco (g/cm³) Gráfico: UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Umidade Ótima _____% Massa Específica Aparente do Solo Seco (kg/m³)_____ UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Liquefação da Areia (areia movediça) Objetivo: Demonstrar na prática a ocorrência de liquefação em uma amostra de areia Equipamentos: • Consiste basicamente numa grande caixa com paredes transparentes (lucite), com piezômetros instalados na sua lateral, em diferentes pontos da amostra de areia e com um sistema de alimentação de água que a faz percolar de baixo para cima. Procedimento: • No inicio provoca-se percolação no sentido descendente (pode haver alimentação de água pelo topo da amostra). Pode-se observar a indicação dos piezômetros (recordar as definições das cargas total, altimétrica e piezométrica). • A vazão é aumentada, ou seja, o gradiente hidráulico é crescente, não ocorrendo qualquer problema com a areia. Prestar atenção na variação das leituras (colunas) dos piezômetros, à medida que a vazão é aumentada. • A seguir é invertida a alimentação de água, provocando-se percolação no sentido ascendente pela amostra. Novamente a vazão é aumentada (prestar atenção nas leituras do piezômetros). • A vazão é aumentada continuamente, até que se perceba que os grãos da areia tendem a se movimentar, sem contato entre si. Ou seja, está ocorrendo liquefação da areia ( pressão efetiva nula ). Para que isto seja melhor percebido, pede-se crava um pequeno bastão de ferro no topo da areia, penetrando-o alguns centímetros, no início do ensaio. Quando a areia estiver em liquefação, o bastão afunda, pois a areia não tem resistência alguma nessa situação (σ = o ). UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBIENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Permeabilidade (carga variável) Objetivo: Determinar o volume de água percolado no tempo em centímetro cúbico. Equipamento: Permeâmetro de carga variável com tubo graduado. Sistema de alimentação de água Cronômetro Bentonita ou Parafina Areia (filtro de percolação) Procedimento: • Colocar a amostra de solo dentro do cilindro de lucite do permeâmetro, impermeabilidade a lateral da amostra com parafina ou bentonita, para impedir escoamento de água entre a parede do permeâmetro e a amostra. • Zerar o cronômetro e anotar a leitura inicial, em seguida começar a medir as leituras de altura com tempo, em que a água que percola pelo tubo graduado, e anotado os tempo correspondentes ( h1 e h2). UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Medir a altura e a seção transversal da amostra. UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Índice de Suporte Califórnia (CBR) Objetivo: obtenção de parâmetros de dimensionamento para pavimentos flexíveis. Equipamentos: Molde cilíndrico metálico Prato base perfurado Disco espaçador maciço de aço Prato Perfurado de bronze ou latão Disco anelar de aço para sobrecarga Tripé porta extensômetro Extensômetro Prensa Elétrica ou Manual Procedimento: - Preparar uma amostra de solo com umidade higroscópica. - Moldagem do corpo de prova. - Terminada a operação de moldagem, o disco espaçador é retirado, o molde é invertido ao prato base. No espaço coloca-se o prato perfurado com haste de expansão e os pesos anelares que representam o peso do pavimento. - A seguir adapta-se na haste de expansão um extensômetro fixo ao tripé porta extensômetro, colocado no bordo superior do cilindro, destinado a medir as expansões ocorridas. O corpo de prova é,então, submetido a saturação por 96 horas em um tanque de imersão, sobre 2 suporte de madeira de forma a se permitir a saturação pelo topo e base do mesmo. - Leituras de deformação (expansão ou recalque ) são feitos com aproximação de 0,01mm a cada 24 horas, e se calculam as deformação porcentuais em relação a altura inicial do corpo de prova. - Permite-se a redução deste tempo para 92 horas quando as leituras de expansões estiverem estabilizadas. Essa etapa de saturação visa representar as piores condições a que o pavimento venha a ser exposto. UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça - Terminado o período de saturação retirá-se o molde cilíndrico do tanque de imersão, deixando-se que a água contida no mesmo escorra por 15 minutos pesando-se a seguir o conjunto. - Coloca-se o molde cilíndrico na prensa descrita no item anterior com uma sobrecarga igual a utilizada durante a fase de saturação. - Terminada a colocação da sobrecarga anelar, assenta-se o pistão na superfície do solo, zerando-se a seguir aos extensômetros do anel dinamômetro e o que mede a penetração do pistão no solo. - O carregamento é a seguir aplicado com uma velocidade de penetração igual a 1.27 mm por minuto. - Cada leitura considerada no extensômetro do anel é função de uma penetração do pistão no solo e de um tempo especifico para ensaio. - Assim a penetração deve ser executada por mais de 2 alunos, sendo um deles sincroniza a penetração do pistão em função do tempo acionado a prensa com maior ou menor velocidade, de acordo com a resistência do solo e o segundo anota a deformação do anel dinamométrico, a cada 30 segundos até seis minutos, que posteriormente é transformada para valor da carga aplicada no intervalo de tempo correspondente. UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Prensa para ensaio CBR elétrica UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Ensaio de Adensamento Objetivo O ensaio de adensamento foi introduzido por Terzaghi para estudar o caso de compressão unidimensional dos solos. O ensaio simula o comportamento do solo quando ele é comprimido pela ação do peso de novas camadas que sobre ele se depositam, quando se constrói um aterro em grandes áreas. Os resultados deste ensaio, combinado com a teoria ou relações empíricas, são utilizados para avaliar a taxa e quantidade de recalque que pode ser prevista para uma estrutura proposta. Norma Técnica Solo - Ensaio de adensamento unidimensional NBR12007 MB3336 data : 12/1990. Equipamentos: Anel de Latão para extração da amostra; Pedra porosa Filtro Cabeçote Defletômetro Faquinha, espátula e pano úmido para extração da amostra Procedimento Nesse ensaio, um corpo de prova do solo é comprimido dentro de um anel rígido, o qual não permite deformações laterais da amostra. O corpo de prova é extraído de uma amostra recolhida em campo protegida por parafina para manter a umidade natural do solo. O corpo de prova é extraído em um anel de latão, talhado cuidadosamente para não deformá-lo. A amostra é coberta com pano úmido até que seja parafinado o local de onde foi extraído o corpo de prova. UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Figura 1 – Equipamento de Adensamento Na figura 1 está apresentado um esquema do equipamento, o edômetro. Além do anel, no qual o corpo de prova é inserido, têm-se duas pedras porosas que permitem a drenagem, uma base e um cabeçote rígido através do qual as cargas são transmitidas ao corpo de prova. Um defletômetro possibilita a medida de variação de altura da amostra. O anel que recebe o corpo de prova tem diâmetro cerca de três vezes a altura, com o objetivo de reduzir o efeito do atrito lateral. Os anéis correntemente empregados têm diâmetros que variam de 5 a 12 cm. O equipamento mostrado na figura é colocado em uma prensa de carregamento que permite a aplicação de cargas conhecidas, verticalmente, nocentro do cabeçote. O carregamento do corpo de prova é conduzido em etapas, sendo que o cada novo incremento de carga aplicado dobra-se a carga atuante anteriormente. Uma seqüência bastante comum de carregamento é a seguinte: 10 – 20 – 40 – 80 – 160 – 320 – 640 – 1280 – 2560 kPa. A seguir é feito o descarregamento do corpo de prova, também em etapas. Cada nível de carregamento é aplicado em geral durante 24 horas, sendo que durante esse período de tempo fazem-se leituras da variação de altura do corpo de prova em tempos pré-estabelecidos (em geral, a 7.5s, 15s, 30s, 1min, 2min, 4min, 8min, 15min, 30min, 1h, 2h, 4h, 8h, e 24h). Estas leituras irão servir para analisar a evolução dos recalques com o tempo. UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Resultados O resultado do ensaio é apresentado na forma da curva de variação do índice de vazios em função do logarítmo da tensão aplicada. Para calcular o índice de vazios correspondente a cada nível de tensão, utiliza-se a equação, derivada da expressão 1: e = ei - ∆H (1 + ei) Hi Onde ei e Hi são respectivamente o índice de vazios e a altura inicial do corpo de prova, e ∆H é a variação de altura que o solo apresentou desde o início do ensaio até o final do estágio de tensão considerado. Uma curva típica é apresentada na figura. É visível que tal curva apresenta três trechos distintos: UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça - Um primeiro trecho, denominado trecho de recompressão, quase horizontal, indicando pequena diminuição do índice de vazios com aumento da tensão. - Um segundo trecho, denominado de trecho de compressão virgem, de inclinação acentuada, correspondendo a fortes variações do índice de vazios com as tensões; e - Finalmente, um último trecho, denominado de trecho de expansão, corresponde ao descarregamento, em geral indicando um pequeno aumento do índice de vazios com a redução das tensões aplicadas. A curva e – log σ é em geral substituída por 3 trechos retilíneos, cada um correspondendo a um dos trechos descritos anteriormente. As inclinações desses trechos são denominadas respectivamente de índice de recompressão (Cr), índice de compressão (Cc) e índice de expansão (Ce), que podem ser calculados pela seguinte expressão: C = e1- e2__ log (σ2 / σ1) onde os índices 1 e 2 indicam pontos quaisquer nos trechos considerados, sendo o índice 2 correspondente a uma tensão maior que a correspondente ao índice 1. É interessante observar que o índice de compressão se relaciona com o limite de liquidez: quanto maior o LL da argila, maior o seu índice de compressão. Terzaghi propôs a seguinte correlação, válida para argilas sedimentares de baixa a média sensibilidade, entre esses dois parâmetros: Cc = 0,009 (LL – 10) Por outro lado, tem sido observado experimentalmente que Cr ≅ Ce ≅ 0,10 a 0,30 Cc. Um ponto da curva e-log σ de muita importância prática é aquele que separa o trecho de recompressão do trecho de compressão virgem, ou seja, o ponto que corresponde a uma tensão vertical, que uma vez excedida, conduz a grandes reduções do índice de vazios (lembrar que reduções de índices de vazios resultam sempre em recalques, conforme demonstrado pela expressão 1). Outros resultados obtidos com o ensaio de adensamento são: se o solo é do tipo colapsível ou se o solo é expansivo introduzindo água na amostra. UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Ensaio de cisalhamento direto Objetivo O ensaio de cisalhamento direto é o mais antigo procedimento para a determinação da resistência ao cisalhamento dos solos. Nele aplica-se uma tensão normal num plano e verifica-se para qual valor de tensão cisalhante ocorre a ruptura naquele plano. Equipamentos Caixa de ensaio de cisalhamento direto Base com cavidade Pedra porosa Faca para o corpo de prova não escorregar Carimbo Anel em formato quadrado para extração da amostra Cabeçote Procedimento Para o ensaio, um corpo de prova do solo, geralmente em forma de paralelepípedo, é colocado numa caixa de cisalhamento, constituída de duas partes, conforme apresentado esquematicamente na figura 1. UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Figura 1 – Caixa de Cisalhamento A parte inferior é fixa enquanto a parte superior pode movimentar-se horizontalmente. As pedras porosas nas extremidades do corpo de prova permitem a drenagem durante o ensaio. 1 – corpo de prova; 2 – pedra porosa; 3 – parte fixa da caixa de cisalhamento; 4 – parte móvel da caixa de cisalhamento; 5 – cabeçote metálico; 6 – extensômetro para medida da variação de altura do corpo de prova; 7 – extensômetro para medida do deslocamento horizontal da parte móvel da caixa de cisalhamento. Aplica-se inicialmente sobre o corpo de prova uma força vertical N que permanece constante até o final do ensaio (1a fase do ensaio). Provoca-se a seguir o deslocamento horizontal, numa velocidade constante, da parte superior da caixa de cisalhamento, medindo-se, com um anel dinamométrico, a força horizontal T suportada pelo solo (2a fase do ensaio). UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Figura 2 – Forças aplicadas As forças T e N, divididas pela área da seção transversal do corpo de prova, indicam as tensões σe τque estão ocorrendo no plano horizontal. A tensão τ pode ser representada em função do deslocamento, d, no sentido do cisalhamento, como se mostra na figura 3, onde se identificam a tensão de ruptura τmax, e a tensão residual, que o corpo ainda sustenta, após ultrapassada a situação de ruptura. O deslocamento vertical ∆H do corpo de prova durante o ensaio também é registrado, indicando se houve diminuição ou aumento de volume durante o cisalhamento. UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Figura 3 Resultados Realizando-se ensaios em diversas tensões normais, obtém-se a envoltória de resistência, como apresentado na figura 4. UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Figura 4 – Envoltória de Resistência O ensaio é muito prático. A análise do estado de tensões durante o carregamento, entretanto, é bastante complexa. Na fase de ruptura, só se conhecem as tensões num único plano, o horizontal, não sendo possível, portanto, a obtenção do círculo de Mohr. Como mostra a figuraabaixo, o círculo e as direções dos planos principais só podem ser obtidos após a determinação da envoltória de resistência. UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça O controle das condições de drenagem é difícil, pois não há como impedi-la. Ensaios em areias são sempre feitos de forma que as pressões neutras se dissipem, e os resultados são considerados em termos de tensões efetivas. No caso de argilas, podem ser realizados ensaios drenados, que são lentos, ou não drenados. Neste caso, os carregamentos devem ser muito rápidos, para impossibilitar a saída de água. Outra desvantagem do ensaio de cisalhamento direto que merece ser citada refere-se ao fato de que o plano de ruptura está determinado a priori (plano horizontal) e pode não ser na realidade o mais fraco. UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Ensaios de compressão triaxial Objetivo O ensaio de compressão triaxial consiste na aplicação de um estado hidrostático de tensões (Figura 1 - 1a fase do ensaio), seguido de um carregamento axial (Figura 2- 2a fase do ensaio), sobre um corpo de prova cilíndrico do solo. Figura 1 - 1a fase do ensaio UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Figura 2- 2a fase do ensaio Equipamentos Câmara de Ensaio Dinamômetro Base retangular e mini-torno para modelação do corpo de prova Água Óleo de mamona Membrana plástica Procedimento Da amostra recolhida em campo protegido com parafina para não perder a umidade natural do solo, é retirado o corpo de prova de dimensões aproximadas de 5 x 15 cm que é colocado em um berço, ou base retangular para arrasamento dos topos, devemos tomar o cuidado para não inverter o topo do corpo de prova, colocamos o corpo de prova no mini-torno para a talhagem das laterais para deixá-lo em formato cilíndrico com diâmetro de 3,57cm e 9,0cm de altura. O corpo de prova é colocado dentro de uma câmara de ensaio, cujo esquema é mostrado na figura 3, e envolto por uma membrana de borracha. UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Figura 3 – Câmara de Ensaio A câmara é cheia de água, à qual se aplica uma pressão que é chamada pressão de confinamento (σc). A pressão confinante atua em todas as direções inclusive na direção vertical. O corpo de prova fica sob um estado hidrostático de tensões (1a fase de ensaio). Na segunda fase do ensaio, o carregamento axial (∆σα) é feito por meio da aplicação de uma força crescente no pistão que penetra na câmara. Esse acréscimo de carga é medido por meio de um anel dinamométrico externo, ou por uma célula de carga intercalada no pistão. Como não existem tensões de cisalhamento nas bases e nas geratrizes do corpo de prova, os planos horizontais e verticais são planos principais, sendo o plano horizontal o plano principal maior, nele atuando σ1 = σc+∆σα. No plano vertical, o plano principal menor, atua a tensão σ3 = σc. O acréscimo de tensão axial ∆σα corresponde à diferença entre as tensões principais, σ1-σ3. UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Durante o carregamento medem-se, a diversos intervalos de tempo, o acréscimo de tensão axial que está atuando e a deformação vertical do corpo de prova. Esta deformação vertical é dividida pela altura inicial do corpo de prova, dando origem à deformação vertical específica, em função da qual se expressam os acréscimos de tensão axial, bem como as variações de volume ou de pressão neutra. Resultados Figura 4 Do gráfico de acréscimo de tensão axial em função da deformação específica, obtém-se (σ1-σ3)max, a partir do qual pode-se desenhar o círculo de Mohr correspondente a situação de ruptura. Como se mostra na figura a seguir, os círculos de Mohr, correspondentes à ruptura de ensaios realizados em corpos de prova submetidos a diferentes pressões de confinamento, permitem a determinação da envoltória de resistência. UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça Figura 5 – Envoltória de Resistência Existem três maneiras usuais de se conduzir o ensaio: Ensaio não adensado e não drenado – Neste ensaio a amostra é submetida a uma pressão confinante e a um carregamento axial até a ruptura sem ser permitida qualquer drenagem. O teor de umidade do corpo de prova permanece constante ao longo do ensaio. Ensaio adensado e não drenado – Neste ensaio permite-se drenagem do corpo de prova somente em sua primeira fase, sob a ação da pressão confinante. Aplica-se a pressão confinante e espera-se que o corpo de prova adense. A seguir, fecham-se os registros de drenagem, e a tensão axial é aumentada até a ruptura, sem que se altere a umidade do corpo de prova. Ensaio adensado e drenado – Neste ensaio há permanente drenagem do corpo de prova. Aplica-se a pressão confinante e espera-se que o corpo de prova adense. A seguir, a tensão axial é aumentada lentamente, de modo que todo excesso de pressão neutra no interior do corpo de prova seja dissipado. Desta forma, a pressão neutra durante o carregamento permanece nula e as tensões totais medidas são tensões efetivas. Nos três tipos de ensaio, nas fases em que é feita a drenagem, mede-se a variação de volume do corpo de prova, através da instalação de buretas às linhas de drenagem do UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS Profª Gisleine Coelho de Campos Laboratorista Roberto C. N. Mendonça topo e da base do corpo de prova. Nas fases em que a drenagem não é permitida, pode- se instalar nas linhas de drenagem medidores de pressão neutra, sendo assim possível se conhecer o estado de tensões no corpo de prova também em termos de tensões efetivas.
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