Introdução à Mecânica dos Solos

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Mecânica dos Solos
Prof.Me. Laydson Moura Fernandes amorim
Aula 01
Sala de aula virtual
Mecânica dos Solos 01 UNINASSAU 2019.2
Engenharia Civil
Código da Turma: h1uyg0a
Importância do estudo dos solos
Quase todas as obras de engenharia têm, de alguma forma, de transmitir as cargas sobre elas impostas ao solo.
Aplicações de campo da mecânica dos solos
Fundações
Aplicações de campo da mecânica dos solos
Obras subterrâneas e estruturas de contenção
Aplicações de campo da mecânica dos solos
Projeto de Pavimentos
Aplicações de campo da mecânica dos solos
Escavações, aterros e barragens
Pedologia
Assim se denomina a ciência que tem por objeto o estudo das camadas superficiais da crosta terrestre, em particular a sua formação e classificação.
Origem e formação dos solos
Os solos são materiais que se originam das rochas pela ação dos agentes de inteperismo, desintegração mecânica e decomposição química.
Desintegração mecânica
Através de agentes como água, temperatura, vegetação e vento.
Decomposição química
Ocorre a modificação química ou mineralógicas das rochas de origem.
Origem e formação dos solos
Desintegração mecânica
É o processo de decomposição da rocha sem a alteração química dos seus componentes. Os principais agentes do intemperismo físico são citados a seguir:
Variações de Temperatura
Repuxo coloidal
Ciclos gelo/degelo
Alívio de pressões
Origem e formação dos solos
Desintegração química
É o processo de decomposição da rocha com a alteração química dos seus componentes.
Hidrólise
Hidratação
Carbonatação
Origem e formação dos solos
Os solos podem ser formados ou transportados por agentes geológicos e depositados em outras regiões.
Solo residual
São os que permanecem no local da rocha de origem.
Origem e formação dos solos
Os solos podem ser formados ou transportados por agentes geológicos e depositados em outras regiões.
Solo sedimentares
São os que sofrem ação dos agentes transportadores e são depositados fora do local da rocha de origem.
Podem ser classificados de acordo com o agente transportador:
Solos aluvionares: ação das águas de um modo geral
Solos fluviais (água dos rios)
Solos pluviais (ação das águas de chuvas)
Solos marinhos (ação das águas dos mares e oceanos)
Solos eólicos (ação dos ventos)
Solos coluvinares (ação da gravidade))
Solos glaciais (ação das geleiras)
Origem e formação dos solos
Os solos podem ser formados ou transportados por agentes geológicos e depositados em outras regiões.
Solo de formação orgânica
São de origem essencialmente orgânica de natureza vegetal ou anmal.
Ex: 
Margas (solos de origem animal)
Turfas (solos origem vegetal)
Composição Química e Mineralógicas dos Solos
Principais minerais componentes dos solos:
Silicatos (feldspato, mica, quartzo, serpentina, clorita, talco);
Óxidos (hematita, magnetita, limonita)
Carbonatos (Calcita, dolomita);
Sulfatos (gesso, anidrita).
Os minerais encontrados nos solos são os mesmos das rochas de origem (minerais primários), além de outros que se formam na decomposição (minerais secundários).
Propriedades das partículas dos solos
Natureza das Partículas
No que diz respeito à natureza das partículas, vimos que o solo é constituído por grãos minerais, podendo conter matéria orgânica. As frações grossas são predominantemente de grãos silicosos, enquanto os minerais que ocorrem nas frações argilosas pertencem aos três grupos principais: caolinita, montmorilonita e ilita.
Forma das partículas
A forma das partículas dos solos tem grande influência sob suas propriedades .
Distinguem-se principalmente as formas: 
A) Partículas arredondadas ou com forma poliédrica. São as que predominam nos pedregulhos, areias e siltes. 
B) Partículas lamelares, isto é semelhantes a lamelas ou escamas. São encontradas nas argilas;
C) Partículas fibrilares, características dos solos turfosos.
Propriedades das partículas dos solos
Propriedades das partículas dos solos
Atividade da Superfície dos Solos Finos 
As investigações sobre as propriedades das frações muito finas dos solos mostram que a superfície da partícula sólida possui carga elétrica negativa, cuja a intensidade depende de suas características mineralógicas; as atividades físicas e químicas decorrentes dessa carga constituem.
Textura e estrutura dos solos
Tamanho e forma das Partículas
Entende-se por textura o tamanho relativo e a distribuição das partículas sólidas que formam os solos.
Solos grossos
Nos solos grossos, por ser predominante a atuação de forças gravitacionais, resultando em arranjos estruturais bastante simplificados, o comportamento mecânico e hidráulico está principalmente condicionado a sua compacidade, que é uma medida de quão próximas estão as partículas sólidas umas das outras, resultando em arranjos com maiores ou menores
quantidades de vazios. Os solos grossos possuem uma maior percentagem de partículas visíveis a olho nu (D ≥ 0,074 mm) e suas partículas têm formas arredondadas, poliédricas e angulosas.
Textura e estrutura dos solos
Tamanho e forma das Partículas
Pedregulhos
São classificados como pedregulho as partículas de solo com dimensões maiores que 2,0mm (DNER, MIT) ou 2,0mm (ABNT). Os pedregulhos são encontrados em geral nas margens dos rios, em depressões preenchidas por materiais transportados pelos rios ou até mesmo em uma massa de solo residual (horizontes correspondentes ao solo residual jovem e ao saprolito).
Textura e estrutura dos solos
Tamanho e forma das Partículas
Areias
As areias se distinguem pelo formato dos grãos que pode ser angular, subangular e
arredondado, sendo este último uma característica das areias transportadas por rios ou pelo vento. A forma dos grãos das areias está relacionada com a quantidade de transporte sofrido pelos mesmos até o local de deposição. O transporte das partículas dos solos tende a arredondar as suas arestas, de modo que quanto maior a distância de transporte, mais esféricas serão as partículas resultantes. Classificamos como areia as partículas com dimensões entre 2,0mm e 0,074mm (DNER), 2,0mm e 0,05mm (MIT) ou ainda 2,0mm e 0,06mm (ABNT).
Textura e estrutura dos solos
Tamanho e forma das Partículas
Solos Finos
Argilas
A fração granulométrica do solo classificada como argila (diâmetro inferior a 0,002mm) se caracteriza pela sua plasticidade marcante (capacidade de se deformar sem apresentar variações volumétricas) e elevada resistência quando seca. É a fração mais ativa dos solos.
Siltes
Apesar de serem classificados como solos finos, o comportamento dos siltes é
governado pelas mesmas forças dos solos grossos (forças gravitacionais), embora possuam alguma atividade. Estes possuem granulação fina, pouca ou nenhuma plasticidade e baixa resistência quando seco. A fig. 3.1 apresenta a escala granulométrica adotada pela ABNT (NBR 6502):
Textura e estrutura dos solos
Tamanho e forma das Partículas
Identificação visual e tátil dos solos
Esta classificação primária é extremamente importante na definição (ou escolha) de ensaios de laboratório mais elaborados e pode ser obtida a partir de alguns testes feitos rapidamente em uma amostra de solo.
No processo de identificação tátil visual de um solo utilizam-se freqüentemente os seguintes procedimentos (vide NBR 7250)
Identificação visual e tátil dos solos
NBR 7250
Tato: Esfrega-se uma porção do solo na mão. As areias são ásperas; as argilas parecem com um pó quando secas e com sabão quando úmidas.
Plasticidade: Moldar bolinhas ou cilindros de solo úmido. As argilas são moldáveis enquanto as areias e siltes não são moldáveis.
Dispersão em água: Misturar uma porção de solo seco com água em uma proveta,
agitando-a. As areias depositam-se rapidamente, enquanto que as argilas turvam a suspensão e demoram para sedimentar.
Impregnação: Esfregar uma pequena quantidade de solo úmido na palma de uma das mãos. Colocar a mão embaixo de uma torneira abertae observar a facilidade com que a palma da mão fica limpa. Solos finos se impregnam e não saem da mão com facilidade.
Composição Granulométrica
A análise granulométrica, ou seja a determinação das dimensões das partículas do solo e das proporções relativas em que elas se encontram, é representada, graficamente, pela curva granulométrica. Esta curva é traçada por pontos em um diagrama semi-logarítmico, no qual, sobre o eixo das abscissas, são marcados os logaritmos das dimensões das partículas e sobre o eixo das ordenadas as porcentagens, em peso de material que tem dimensão média menor que a dimensão considerada.
Composição Granulométrica
Composição Granulométrica
A primeira característica que diferencia os solos é o tamanho das partículas que os compõem.
Ensaio de Granulometria
O ensaio de granulometria conjunta para o levantamento da curva granulométrica do solo é realizado com base em dois procedimentos distintos:
Peneiramento;
Sedimentação
Ensaio de Granulometria
Peneiramento
Utilizado para a fração grossa do solo (grãos com até 0,074mm de diâmetro equivalente), realiza-se pela passagem do solo por peneiras padronizadas e pesagem das quantidades retidas em cada uma delas. Retira-se 50 a 100g da quantidade que passa na peneira de #200 e prepara-se o material para a sedimentação.
	Peneiramento
		
As aberturas das malhas das peneiras normais da A.S.T.M.(American Society for Testing and Materials) são em milímetros indicadas no quadro abaixo:
Ensaio de Granulometria
Ensaio de Granulometria
b) Sedimentação
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.
Ensaio de Granulometria
Ensaio de Granulometria
Representação Gráfica do resultado do ensaio de granulometria.
A representação gráfica do resultado de um ensaio de granulometria é dada pela curva granulométrica do solo.
Diâmetro efetivo – D10, D30 e D60
	Coeficiente de uniformidade (Cu)
É a razão entre os diâmetros correspondentes a 60% e 10%, tomados na curva granulométrica.
		
Considera-se:
Uniforme os solos com Cu < 5, de 
Uniformidade média 5 < Cu < 15
Não uniforme, quando Cu > 15
Ensaio de Granulometria
	Coeficiente de curvatura (Cc)		
Considera-se:
Solo bem graduado 1 < Cc < 3
Cc < 1 ou Cc > 3 solo mal graduado.
Ensaio de Granulometria
	Designação segundo a NBR 6502		
Ensaio de Granulometria
A NBR- 6502 apresenta algumas regras práticas para designar os solos de acordo com a sua curva granulométrica.
Solo 1: Argila Silto-Arenosa com pouco Pedregulho
Solo 2: Areia Silto-Argilosa com Pedregulho
Solo 3: Pedregulho Arenoso com vestígios de Silte e Pedra