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Apostila de Mecânica dos solos 2008.02

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11 SSUUMMÁÁRRIIOO 
1 SUMÁRIO 1 
2 APRESENTAÇÃO 4 
3 DEFINIÇÕES PRELIMINARES 5 
3.1 DEFINIÇÕES E OBJETIVOS DA MECÂNICA DOS SOLOS 5 
3.2 DEFINIÇÃO DE SOLOS 6 
3.2.1 FASE SÓLIDA 7 
3.2.2 FASE LÍQUIDA 7 
3.2.3 FASE GASOSA 10 
3.3 EMPREGO DO CONHECIMENTO DE SOLOS NA ENGENHARIA CIVIL 11 
3.4 ORIGEM E EVOLUÇÃO DA MECÂNICA DOS SOLOS 11 
3.5 DEFINIÇÕES GERAIS 12 
4 FORMAÇÃO DOS SOLOS, FORMA DAS PARTÍCULAS E ESTRUTURA 14 
4.1 CONTEXTUALIZAÇÃO 14 
4.2 PROCESSO DE ALTERAÇÃO 15 
4.3 FATORES QUE CONTROLAM OS PROCESSOS DE ALTERAÇÃO 18 
4.3.1 ROCHA MÃE 18 
4.3.2 CLIMA 18 
4.3.3 TOPOGRAFIA 19 
4.3.4 VEGETAÇÃO 19 
4.3.5 TEMPO 19 
4.3.6 PERFIL DO SOLO 19 
4.4 CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS QUANTO A ORIGEM 21 
4.4.1 SOLOS RESIDUAIS 21 
4.4.2 SOLOS SEDIMENTARES 22 
4.4.3 SOLOS ORGÂNICOS 24 
4.5 ALTERAÇÃO DOS SOLOS APÓS A SUA FORMAÇÃO 24 
4.5.1 TENSÃO 25 
4.5.2 TEMPO 25 
4.5.3 ÁGUA 25 
4.5.4 AMBIENTE 26 
4.5.5 PERTURBAÇÃO 26 
4.6 FORMA DAS PARTÍCULAS 27 
4.7 ESTRUTURA DOS SOLOS 29 
4.7.1 ESTRUTURA SIMPLES 29 
4.7.2 ESTRUTURA ALVEOLAR 31 
4.7.3 ESTRUTURA FLOCULADA 31 
4.7.4 ESTRUTURAS COMPOSTAS 32 
4.7.5 ESTRUTURA EM “CASTELO DE CARTAS” 34 
4.7.6 ESTRUTURA DISPERSA 35 
4.7.7 COMPOSIÇÃO DAS PARTÍCULAS 36 
 
2
5 FASES CONSTITUINTES DO SOLO 38 
5.1 CONTEXTUALIZAÇÃO 38 
5.2 RELAÇÃO DE FASES 39 
5.2.1 RELAÇÃO ENTRE PESOS 40 
5.2.2 RELAÇÃO ENTRE VOLUMES 40 
5.2.3 RELAÇÃO ENTRE PESOS E VOLUMES 42 
5.2.4 FÓRMULAS DE CORRELAÇÃO 44 
5.3 DETERMINAÇÃO EXPERIMENTAL DOS ÍNDICES FÍSICOS 44 
5.3.1 DETERMINAÇÃO DO PESO E VOLUME DE UMA AMOSTRA 44 
5.3.2 DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE (W) 45 
5.3.3 DETERMINAÇÃO DO PESO ESPECÍFICO REAL DOS GRÃOS (γS) 47 
5.3.4 RETIRADA DE AMOSTRAS 48 
6 GRANULOMETRIA DOS SOLOS 55 
6.1 INTRODUÇÃO 55 
6.2 CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS BASEADOS EM CRITÉRIOS GRANULOMÉTRICOS 56 
6.3 PROPRIEDADES QUE AUXILIAM NA IDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS 58 
6.3.1 TEXTURA 58 
6.3.2 COMPACIDADE 61 
6.3.3 FORMA DOS GRÃOS 62 
6.4 USO DA GRANULOMETRIA 63 
7 PLASTICIDADE E CONSISTÊNCIA DOS SOLOS 65 
7.1 INTRODUÇÃO E CONTEXTUALIZAÇÃO 65 
7.2 COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA DAS ARGILAS 65 
7.2.1 ARGILO-MINERAIS 66 
7.2.2 ESTRUTURA DOS ARGILO-MINERAIS 66 
7.3 RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO 69 
7.4 COESÃO 71 
7.5 TIXOTROPIA 72 
7.6 CONSISTÊNCIA DOS SOLOS 73 
7.6.1 ESTADOS DE CONSISTÊNCIA 73 
7.7 DETERMINAÇÃO EXPERIMENTAL DOS LIMITES DE CONSISTÊNCIA 75 
7.7.1 LIMITE DE LIQUIDEZ (LL) 75 
7.7.2 LIMITE DE PLASTICIDADE 77 
7.8 LIMITE DE CONTRAÇÃO (LC) 78 
7.9 ÍNDICE DE PLASTICIDADE (IP) 78 
7.10 ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA (IC) 79 
7.11 ÍNDICE DE LIQUIDEZ (IL) 80 
7.12 ATIVIDADE COLOIDAL (AC) 80 
7.13 GRAU DE CONTRAÇÃO (C) 80 
7.14 GRÁFICO DE PLASTICIDADE 81 
8 CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS 82 
8.1 CONTEXTUALIZAÇÃO 82 
8.2 SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS 82 
8.2.1 SOLOS GROSSOS 83 
 
3
8.2.2 SOLOS FINOS 85 
8.3 SISTEMA H.R.B. 89 
9 BIBLIOGRAFIA 92 
 
 
4
22 AAPPRREESSEENNTTAAÇÇÃÃOO 
O presente volume intitulado “Notas de Aula de Solos I”, tem por objetivo reunir os 
tópicos de maior relevância na área de mecânica dos solos, essenciais a formação do 
Técnico Nível Médio em Estradas. 
As informações à seguir relacionas constituem um apanhado geral das notas de aula 
que me acompanham desde o período que cursei a Faculdade de Engenharia, bem como 
um garimpo das informações atualmente disponibilizadas na internet. 
A organização e estrutura atuais, são dinâmicas e sistematicamente são atualizadas 
no processo de troca que constitui o elo Ensino x Aprendizagem. 
No desenvolvimento deste documento estão organizadas informações acerca dos 
seguintes assuntos: 
Î Definições preliminares; 
Î Formação dos solos, forma das partículas e estrutura; 
Î Fases constituintes dos solos; 
Î Granulometria dos solos; 
Î Plasticidade e consistência dos solos; 
Î Classificação de solos. 
 
 
Professor Célio Antônio DAvilla 
Agosto de 2008 
 
 
“Nada deveria ser capaz de causar dano a qualquer pessoa, a não ser 
ela mesma. Deveria ser impossível roubar uma pessoa. Afinal, o que ela 
realmente possui é o que traz dentro de si; o que está fora não deveria ter 
importância alguma” 
 Oscar Wilde 
 
5
33 DDEEFFIINNIIÇÇÕÕEESS PPRREELLIIMMIINNAARREESS 
33..11 DDEEFFIINNIIÇÇÕÕEESS EE OOBBJJEETTIIVVOOSS DDAA MMEECCÂÂNNIICCAA DDOOSS SSOOLLOOSS 
A mecânica dos solos estuda as características físicas dos solos e as suas 
propriedades mecânicas (equilíbrio e deformação) quando submetido a acréscimos ou 
alívio de tensões. 
O objetivo principal da mecânica dos solos é substituir por métodos científicos os 
métodos empíricos aplicados no passado. Neste contexto, destaca-se que o grande 
problema a resolver esta ligado a própria natureza do solo. 
Problemas comuns que necessitam o conhecimento de Mecânica dos Solos: 
Î Recalque em fundações; 
Î Ruptura de taludes; 
Î Escolha de material para aterro ou barragem de terra; 
Î Percolação de água e rebaixamento do nível freático; 
 
 
 
 
6
33..22 DDEEFFIINNIIÇÇÃÃOO DDEE SSOOLLOOSS 
De forma sistêmica solo é a camada mais superficial da crosta e é composto por sais 
minerais dissolvidos na água intersticial e seres vivos e rochas em decomposição. 
Apesar da grande heterogeneidade usualmente os solos agrupam-se em: 
Î O primeiro grupo é rico em húmus e detritos de origem orgânica. Esse 
grupo constitui a camada fértil, propicia ao plantio; 
Î O segundo grupo constitui-se de sais minerais, composto por: 
ƒ Calcário que corresponde de 7% a 10% do grupo. 
ƒ Argilas e siltes que correspondem de 20% a 30% do grupo. 
ƒ Areia que corresponde de 60% a 70% do grupo. 
Î O terceiro grupo é o das rochas parcialmente decompostas. 
Î E o quarto grupo é o das rochas que estão começando a se decompor. 
Denominadas de rocha mãe. 
 
Sob o ponto de vista da engenharia, Solo é a denominação que se dá a todo 
material de construção ou mineração da crosta terrestre escavável por meio de pá, 
picareta, escavadeira, etc., sem necessidade de explosivos. 
Conforme destacado anteriormente, os problemas estão ligados a natureza do solo 
que de uma forma mais sucinta pode ser definido como: Material natural, não 
concrecionado, resultante do intemperismo físico e químico das rochas e constituído por 03 
(três) fases, ou seja; sólida, líquida e gasosa. 
 
7
33..22..11 FFAASSEE SSÓÓLLIIDDAA 
Consiste dos grãos propriamente ditos, ou seja, as partículas sólidas que diferem-se 
em relação ao tipo de solo analisado. Podem variar em formato, natureza ou composição 
mineralógica. As diferenciações decorrem da sua origem de formação, onde os agentes e 
a rocha mãe, irão caracterizar futuramente os grãos. 
O conhecimento pleno da fase sólida, bem como as relações entre as diversas fases 
constituintes é materializado mediante ensaios geotécnicos. Antecedendo à efetivação do 
ensaio é necessário preparar previamente as amostras. As rotinas a serem observadas nesta 
etapa constam do fluxograma apresentado à seguir: 
Repartidor de 
amostras
Pesagem
1500g solos finos e 2000g 
de solos grossos
Amostra
Secagem da 
amostra ao ar
Almofariz
# 2,00mm # 0,42mm
> 2,00mm < 2,00mm < 0,42mm> 0,42mm
Granulometria 
Ø>2,00mm
Granulometria 
Ø<2,00mm (120g)
Densidade real 
(10g)
Umidade 
higroscópica(10g)
Fração desprezada LL (70g)
LP (50g)
Fatores de 
contração (50g)
 
 
33..22..22 FFAASSEE LLÍÍQQUUIIDDAA 
A água contida em uma porção de solo, por incrível que pareça, tem várias 
denominações. Esta diferenciação decorre de como a água é encontrada ou influencia no 
comportamento de uma massa em análise. A fase líquida pode estar expressa das 
seguintes formas: 
Î Água livre ou Gravimétrica; 
Î Água Capilar; 
 
8
Î Água Higroscópica; 
Î Água