Relatórios Aulas Práticas Mecânica dos Solos

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ 
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ENGENHARIA CIVIL 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIOS DOS ENSAIOS REALIZADOS NAS AULAS PRÁTICAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PATO BRANCO 
2019 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1: Solo em processo de descompactação ........................................................ 5 
Figura 2: Solo sendo peneirado .................................................................................. 6 
Figura 3: Aparelho de Umidade Pressão Tipo Speedy ............................................... 7 
Figura 4: Tabela do Conjunto Speedy ......................................................................... 8 
Figura 5: Amostra de solo na frigideira ........................................................................ 9 
Figura 6: Cápsulas com solo para determinar o teor de umidade ............................. 11 
Figura 7: Solo com a consistência homogênea desejada ......................................... 13 
Figura 8: Aparelho com solo no centro ...................................................................... 13 
Figura 9: Ranhura na parte central da concha .......................................................... 14 
Figura 10: Gráfico da determinação do Limite de Liquidez ....................................... 15 
Figura 11: Esferas de solo......................................................................................... 16 
Figura 12: Cilindro de solo com base em gabarito .................................................... 17 
Figura 13: Partes do cilindro em uma cápsula de alumínio ....................................... 17 
Figura 14: Compactação do solo com soquete pequeno .......................................... 19 
Figura 15: Nivelamento do corpo de prova com a régua biselada ............................ 20 
Figura 16: Corpo de prova sendo extraído do molde ................................................ 21 
Figura 17: Corpo de prova extraído ........................................................................... 21 
Figura 18: Corpo de prova descompactado .............................................................. 22 
Figura 19: Gráfico do peso específico aparente em função da umidade................... 24 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1: Dados coletados no Ensaio do Teor de Umidade - Método Speedy ........... 8 
Tabela 2: Dados coletados no Ensaio do Teor de Umidade - Método da Frigideira . 10 
Tabela 3: Dados coletados no Ensaio do Teor de Umidade - Método da Estufa ...... 11 
Tabela 4: Dados coletados no Ensaio do Limite de Liquidez .................................... 15 
Tabela 5: Dados coletados no Ensaio do Limite de Plasticidade .............................. 18 
Tabela 6: Dados coletados no Ensaio de Compactação (Parte 1) ............................ 22 
Tabela 7: Dados coletados no Ensaio de Compactação (Parte 2) ............................ 23 
Tabela 8: Valores calculados a partir dos dados obtidos no Ensaio de Compactação
 .................................................................................................................................. 23 
 
SUMÁRIO 
Sumário 
1 PREPARAÇÃO DA AMOSTRA ..................................................................... 5 
1.1 MATERIAIS .................................................................................................... 5 
1.2 PROCEDIMENTO .......................................................................................... 5 
2 TEOR DE UMIDADE ...................................................................................... 6 
2.1 MÉTODO SPEEDY ........................................................................................ 6 
2.1.1 MATERIAIS .................................................................................................... 6 
2.1.2 PROCEDIMENTO .......................................................................................... 7 
2.1.3 RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................... 8 
2.2 MÉTODO DA FRIGIDEIRA ............................................................................ 8 
2.2.1 MATERIAIS .................................................................................................... 8 
2.2.2 PROCEDIMENTO .......................................................................................... 9 
2.2.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................... 10 
2.3 MÉTODO DA ESTUFA ................................................................................ 10 
2.3.1 MATERIAIS .................................................................................................. 10 
2.3.2 PROCEDIMENTO ........................................................................................ 10 
2.3.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................... 11 
3 LIMITE DE LIQUIDEZ .................................................................................. 12 
3.1 MATERIAIS .................................................................................................. 12 
3.2 PROCEDIMENTO ........................................................................................ 12 
3.3 RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................. 15 
4 LIMITE DE PLASTICIDADE ........................................................................ 16 
4.1 MATERIAIS .................................................................................................. 16 
4.2 PROCEDIMENTO ........................................................................................ 16 
4.3 RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................. 18 
5 ENSAIO DE COMPACTAÇÃO (PROCTOR NORMAL) .............................. 18 
5.1 MATERIAIS .................................................................................................. 18 
5.2 PROCEDIMENTO ........................................................................................ 19 
5.3 RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................. 22 
 
 
5 
 
1 PREPARAÇÃO DA AMOSTRA 
1.1 MATERIAIS 
Foram utilizados os seguintes materiais e equipamentos: 
 
- Amostra de rolo 
- Balança 
- Cápsula de porcelana 
- Bastão de borracha 
- Peneira 0,42mm 
- Recipiente 
1.2 PROCEDIMENTO 
Inicialmente, pegamos uma amostra de solo seco ao ar e pesamos, obtendo 
748,4g. Colocamos o material em uma cápsula de porcelana e com um xxxx 
amassamos os torrões até eles se desmancharem, como pode ser observado na 
Figura 1. 
 
 
Figura 1: Solo em processo de descompactação 
Fonte: Autoria Própria 
6 
 
Em seguida, como demonstrado na Figura 2, pegamos uma peneira de 0,42 
mm e peneiramos a amostra, até coletarmos 400 gramas de amostra passante, a 
qual foi reservada em um recipiente. Dessa forma, encerra-se a preparação do solo. 
 
 
Figura 2: Solo sendo peneirado 
Fonte: Autoria Própria 
 
 
2 TEOR DE UMIDADE 
O teor de umidade de um solo e seu comportamento é de extrema 
importância para o engenheiro em diversas áreas da construção civil, seja na 
construção de edifícios, barragens, estradas, visto que todas obras são apoiadas 
sobre o solo ou maciços rochosos. 
Em laboratório, foi realizado alguns ensaios diferentes para a determinação 
do teor de umidade do solo que serão explicados e discutidos a seguir. 
2.1 MÉTODO SPEEDY 
2.1.1 MATERIAIS 
Foram utilizados os seguintes materiais e equipamentos: 
 
7 
 
- Conjunto “Speedy” (Figura 3) 
- Ampolas com cerca de 6,5g de carbureto (𝐶𝑎𝐶2) 
- Amostra de solo 
- Balança 
 
Figura 3: Aparelho de Umidade Pressão Tipo Speedy 
Fonte: Autoria Própria 
2.1.2 PROCEDIMENTO 
Separamos uma amostra de 20g de solo previamente preparada (ver item 1) e 
aparentemente seca conforme a norma. Entãocolocamos no aparelho 
hermeticamente fechado, a amostra do solo com duas esferas de chumbo e uma 
ampola de carbureto de cálcio (as esferas estão no aparelho para auxiliar a quebra 
da ampola). Posteriormente adaptamos a tampa do Speedy e colocamos na posição 
apertando firmemente a borboleta existente na mesma. Mantivemos a tampa do 
aparelho para cima e o agitamos vigorosamente, com movimentos de baixo para 
cima, até a ampola reagir com o solo e dessa forma medir uma pressão referente a 
umidade do solo no manômetro. Com o resultado da pressão obtida, comparamos 
os resultados da leitura manométrica e o peso da amostra com a tabela de aferição 
própria do aparelho, obtendo uma porcentagem de umidade. 
 
8 
 
2.1.3 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
Tabela 1: Dados coletados no Ensaio do Teor de Umidade - Método Speedy 
 
 
 
 
Com o auxílio da tabela do conjunto Speedy disponibilizada em laboratório 
(Figura 4), foi possível relacionar a pressão encontrada com uma umidade de 1,8%. 
 
 
Figura 4: Tabela do Conjunto Speedy 
Fonte: Autoria Própria 
2.2 MÉTODO DA FRIGIDEIRA 
2.2.1 MATERIAIS 
Foram utilizados os seguintes materiais e equipamentos: 
 
Massa do solo 
úmido (g)
Pressão 
(kg/cm²)
20 0,35
9 
 
- Fogareiro 
- Amostra de solo 
- Balança com precisão de 0,5 g 
- Recipientes 
- Frigideira com tampa 
- Espátula metálica 
 
2.2.2 PROCEDIMENTO 
Separamos uma amostra de solo previamente preparada (ver item 1) e uma 
quantidade de água destilada que será adicionada a uma das amostras e obtivemos 
seus respectivos pesos. Colocamos na frigideira a amostra de solo umedecido com 
água destilada e a aquecemos, como pode ser observado na Figura 5. 
 
 
Figura 5: Amostra de solo na frigideira 
Fonte: Autoria Própria 
 
No momento em que a água cessou sua evaporação (quando não houver 
mais partículas de água na tampa), retiramos a amostra da frigideira e a pesamos. 
Repetimos o procedimento para a amostra seca ao ar livre, para compararmos os 
resultados. 
10 
 
2.2.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Tabela 2: Dados coletados no Ensaio do Teor de Umidade - Método da Frigideira 
 
 
A partir dos dados obtidos, o teor de umidade do solo seco ao ar e do solo 
úmido foi calculado através da seguinte equação: 
 
ℎ =
𝑀ℎ − 𝑀𝑠
𝑀𝑠
𝑋 100 
O teor de umidade do solo seco ao ar foi de 9,54% e do solo úmido foi de 
46,8%. 
2.3 MÉTODO DA ESTUFA 
2.3.1 MATERIAIS 
Foram utilizados os seguintes materiais e equipamentos: 
 
- Dessecador 
- Balança 
- Estufa com temperatura entre 105°C e 110°C 
- Cápsulas 
- Pinça metálica 
- Amostra de solo 
- Recipiente 
2.3.2 PROCEDIMENTO 
Separamos uma amostra de solo previamente preparada (ver item 1), 
colocamos o material em um recipiente de alumínio e o misturamos com água 
Massa Total (g) Massa Seca (g) Massa Total (g)
Massa da água 
adicionada (g)
Massa Seca (g)
60,661 55,379 60,545 20,815 55,423
Solo Seco ar Ar Solo Úmido
11 
 
destilada até ele ficar no seu estado “natural”. Após ter feito a mistura, o solo foi 
dividido em 4 cápsulas metálicas (Figura 6) com aproximadamente 100g de solo em 
cada uma. Então, pesamos as cápsulas com a amostra e colocamos na estufa, 
destampadas para secagem. 
 
 
Figura 6: Cápsulas com solo para determinar o teor de umidade 
Fonte: Autoria Própria 
 
Depois de uma semana na estufa com temperatura entre 105°C e 110°C, 
retiramos as cápsulas e as colocamos destampadas no dessecador. Ao ficar em 
temperatura ambiente, retiramos as amostras do dessecador e as pesamos para 
poder determinar o teor de umidade do solo. 
 
2.3.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Tabela 3: Dados coletados no Ensaio do Teor de Umidade - Método da Estufa 
 
 
 
A partir dos dados obtidos o teor de umidade do solo de cada cápsula foi 
calculado através da seguinte equação: 
 
Cápsulas
Massa da 
cápsula (g)
Massa cápsula + 
solo úmido (g)
Solo úmido (g)
Massa cápsula + 
solo seco (g)
Solo seco (g)
1 24,10 143,77 119,67 106,25 82,15
2 22,80 124,76 101,96 93,10 70,30
3 24,40 125,06 100,66 93,27 68,80
4 22,90 111,91 89,01 83,90 60,97
12 
 
ℎ =
𝑀ℎ − 𝑀𝑠
𝑀𝑠
𝑋 100 
Como encontramos um teor de umidade de cada cápsula, fizemos uma média 
entre todos os valores e assim, obtivemos o teor de umidade do solo, 45,75%. 
 
3 LIMITE DE LIQUIDEZ 
3.1 MATERIAIS 
- Casa grande; 
- Estufa; 
- Cápsula de porcelana; 
- Espátula de lamina flexível; 
- Cinzel; 
- Recipientes; 
- Balança; 
- Gabarito para verificar a altura de queda da concha; 
- Esfera de aço com 8 mm de diâmetro. 
3.2 PROCEDIMENTO 
Separamos 200 gramas da amostra do solo preparado. Depositamos em uma 
cápsula de porcelana a amostra e adicionamos água destilada aos poucos enquanto 
amassávamos o material com uma espátula. Foi adicionada água demais, o que 
resultou numa consistência demasiada mole para realizar o ensaio, dessa forma, 
acrescentamos 22,08 gramas de solo seco preparado, e voltamos a amassar o 
material durante 15 minutos, até ficar na consistência homogênea desejada (Figura 
7). 
13 
 
 
Figura 7: Solo com a consistência homogênea desejada 
Fonte: Autoria Própria 
 
Utilizamos o aparelho para determinação do teste de liquidez, casa grande, 
pegamos a concha na mão e como pode ser observado na Figura 8, moldamos a 
amostra de forma que ela preenche-se sua parte central, resultando numa porção 
com espessura de aproximadamente 10 mm. 
 
 
Figura 8: Aparelho com solo no centro 
Fonte: Autoria Própria 
 
Utilizamos o cinzel para abrir uma ranhura na parte central da amostra na 
concha, para dividi-la (Figura 9) e reposicionamos a concha de volta no aparelho. 
14 
 
Iniciamos a sequência de golpes, numa velocidade de duas voltas na manivela por 
segundo, paramos os golpes quando a borda inferior da amostra, que estava 
dividida pela ranhura do cinzel, se uniu ao longo de 13 mm. 
 
 
Figura 9: Ranhura na parte central da concha 
Fonte: Autoria Própria 
 
Pegamos uma pequena porção do material na parte que se uniu da borda 
inferior para realizar o teste de umidade, a amostra restante da concha, devolvemos 
para a cápsula de porcelana e iniciamos o processo de adicionarmos água destilada 
e amassar o material com a espátula, num período de 3 minutos. Lavamos a concha 
e o cinzel e repetimos por mais quatro vezes, o procedimento de colocar a amostra 
na concha, golpeá-la, retirar uma amostra para o teste de umidade e lavar a concha, 
de forma a obtermos cinco resultados diferentes. 
 
 
 
 
 
15 
 
3.3 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Tabela 4: Dados coletados no Ensaio do Limite de Liquidez 
 
 
 
A partir dos dados obtidos o teor de umidade do solo de cada cápsula foi 
calculado através da seguinte equação: 
 
ℎ =
𝑀ℎ − 𝑀𝑠
𝑀𝑠
𝑋 100 
Como encontramos um teor de umidade de cada cápsula, fizemos um gráfico 
do teor de umidade em função do número de golpes que foram realizados. 
 
 
Figura 10: Gráfico da determinação do Limite de Liquidez 
Fonte: Autoria Própria 
 
 
 
Número 
de golpes
Cápsulas
Massa da 
cápsula (g)
Massa cápsula + 
solo retirado da 
concha (g)
Massa do solo 
úmido (g)
Massa cápsula 
+ solo seco (g)
Massa do solo 
seco (g)
29 1 24,10 36,07 11,97 31,90 7,80
21 2 22,80 28,57 5,77 26,55 3,75
21 3 24,40 43,53 19,13 36,81 12,41
20 4 22,90 31,87 8,97 28,71 5,81
18 5 9,77 19,41 9,64 16,01 6,24
16 
 
4 LIMITE DE PLASTICIDADE 
4.1 MATERIAIS 
- Estufa; 
- Cápsula de porcelana; 
- Espátula de lamina flexível; 
- Recipientes que evitem a perda de umidade da amostra; 
- Balança; 
- Gabarito cilíndrico de 3 mm de diâmetro e 100 mm de comprimento; 
- Placa de vidro esmerilhada. 
4.2 PROCEDIMENTO 
Para esse ensaio utilizamos os mesmo 200g do ensaio de liquidez. 
Adicionamos água até ser possível formar uma pequena esfera de solo, com parte 
da amostra (Figura 11). 
 
Figura 11: Esferas de solo 
Fonte: Autoria Própria 
 
Com a ajuda do gabarito de 3mm de diâmetro e 10cm de comprimento, 
obtivemosum pequeno cilindro conforme mostra a Figura 12, que foi rolado na placa 
de vidro esmerilhada, até o seu rompimento. 
17 
 
 
Figura 12: Cilindro de solo com base em gabarito 
Fonte: Autoria Própria 
 
Depois, como pode ser observado na Figura 13, adicionamos as parte em 
uma cápsula de alumínio que foi colocado na estufa por 24 horas. O procedimento 
foi feito mais 2 vezes. 
 
 
Figura 13: Partes do cilindro em uma cápsula de alumínio 
Fonte: Autoria Própria 
18 
 
4.3 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
O limite de plasticidade determina o teor de umidade abaixo do qual o solo 
passa do estado plástico para o estado semi-sólido, ou seja ele perde a capacidade 
de ser moldado e passa a ficar quebradiço. 
 
Tabela 5: Dados coletados no Ensaio do Limite de Plasticidade 
 
 
A partir dos dados obtidos o teor de umidade do solo de cada cápsula foi 
calculado através da seguinte equação: 
 
ℎ =
𝑀ℎ − 𝑀𝑠
𝑀𝑠
𝑋 100 
Com isso, encontramos os valores de 30,95%, 29,63% e 31,11% para cada 
cápsula, respectivamente. Desta forma, a média da umidade das 3 amostras foi de 
30,56%. 
Segundo a norma 7180/84, os resultados de umidade serão satisfatórios 
quando pelo menos três, nenhum deles diferir da respectiva média de mais de 5 %. 
Sendo assim, os resultados do grupo são válidos e satisfatórios. 
 
5 ENSAIO DE COMPACTAÇÃO (PROCTOR NORMAL) 
5.1 MATERIAIS 
- Molde cilíndrico; 
- Bandeja metálica; 
- Água destilada; 
- Soquete pequeno de 2,5Kg; 
- Régua biselada; 
Cápsulas
Massa da 
cápsula (g)
Massa cápsula + 
solo (g)
Massa do solo 
úmido (g)
Massa cápsula 
+ solo seco (g)
Massa do solo 
seco (g)
1 24,10 24,65 0,55 24,52 0,42
3 24,40 25,10 0,70 24,94 0,54
4 22,90 24,67 1,77 24,25 1,35
19 
 
- Balança; 
- Recipiente metálico; 
- Espátula; 
- Filtro de papel. 
5.2 PROCEDIMENTO 
Inicialmente, separamos uma amostra de 3kg de solo seco ao ar e 
desmanchamos os torrões em amostras menores, assim, passamos na peneira 
4.8mm. 
Verificamos o peso do molde cilíndrico utilizado, o fixamos em sua base e 
acoplamos o colarinho. Assim, apoiamos o conjunto no chão (base rígida) para 
iniciar o ensaio. 
Em uma bandeja metálica adicionamos água destilada ao solo previamente 
preparado e misturamos até ficar completamente homogêneo. 
Colocamos o filtro de papel no molde cilíndrico e logo em seguida 
adicionamos a primeira camada de solo, compactando-a com 26 golpes aplicados 
verticalmente e distribuídos uniformemente dados pelo soquete pequeno, conforme 
mostra a Figura tal. Escarificamos acama compactada e então repetimos o passo 
acima até totalizar 3 camada compactadas com alturas aproximadamente iguais. 
 
 
Figura 14: Compactação do solo com soquete pequeno 
Fonte: Autoria Própria 
20 
 
Após compactar a última camada escarificamos o material em contato com a 
parede do molde, para assim retirar o colarinho. Posteriormente removemos o 
excesso de solo acima do molde (no máximo 10mm) e o nivelamos com o auxílio da 
régua biselada (Figura 15). 
 
 
Figura 15: Nivelamento do corpo de prova com a régua biselada 
Fonte: Autoria Própria 
 
Pesamos o cilindro com o solo e com o auxílio do extrator retiramos o corpo 
de prova do molde (Figura 16 e 17). Como pode ser observado na Figura 18, 
descompactamos o corpo de prova, a fim de coletar uma pequena amostra do centro 
para determinamos sua umidade. 
21 
 
 
Figura 16: Corpo de prova sendo extraído do molde 
Fonte: Autoria Própria 
 
 
Figura 17: Corpo de prova extraído 
Fonte: Autoria Própria 
22 
 
 
Figura 18: Corpo de prova descompactado 
Fonte: Autoria Própria 
 
Desmanchamos o molde, juntamos com o material restante na bandeja e 
adicionamos água destilada (cerca de 2%). Repetimos o procedimento com 
diferentes teores de umidade, até obtermos cinco pontos, sendo dois no ramo seco, 
um próximo à umidade ótima e dois no ramo úmido da curva de compactação. 
5.3 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Tabela 6: Dados coletados no Ensaio de Compactação (Parte 1) 
 
 
 
 
 
 
 
Massa do 
cilindro (g)
Massa do 
cilindro + solo 
compactado (g)
Massa do solo 
compactado (g)
2199,90 3769,70 1569,80
2199,90 3814,30 1614,40
2199,90 3934,40 1734,50
2199,90 3870,80 1670,90
2199,90 3868,70 1668,80
23 
 
Tabela 7: Dados coletados no Ensaio de Compactação (Parte 2) 
 
 
 
A partir dos dados obtidos o teor de umidade do solo de cada cápsula foi 
calculado através da seguinte equação: 
 
ℎ =
𝑀ℎ − 𝑀𝑠
𝑀𝑠
𝑋 100 
Como podemos observar na tabela 8. Com os dados apresentados 
calculamos o peso especifico aparente seco do solo. 
Tabela 8: Valores calculados a partir dos dados obtidos no Ensaio de Compactação 
 
 
 
Com os dados obtidos, podemos montar a curva de compactação, que 
consiste na representação da densidade seca em função da umidade. Com isso 
podemos observar onde a densidade é máxima, a qual corresponde a uma umidade 
ótima. 
Cápsulas
Massa da 
cápsula (g)
Massa cápsula + 
solo retirado da 
compactação (g)
Massa do solo 
úmido (g)
Massa cápsula 
+ solo seco (g)
Massa do solo 
seco (g)
1 24,10 72,14 48,04 65,90 41,80
2 22,80 78,72 55,92 70,80 48,00
3 24,40 71,41 47,01 62,90 38,50
4 22,90 56,90 34,00 50,15 27,25
5 24,10 72,40 48,30 61,97 37,87
Cápsulas Umidade
Massa seca do solo 
compactado (g)
Peso Específico 
aparente do solo 
seco
1 14,93 1365,90 1,3659
2 16,50 1385,75 1,3858
3 22,10 1420,51 1,4205
4 24,77 1339,18 1,3392
5 27,54 1308,44 1,3084
24 
 
 
Figura 19: Gráfico do peso específico aparente em função da umidade 
Fonte: Autoria Própria 
 
No ramo da curva anterior a umidade ótima é onde a umidade é baixa, a água 
contida nos vazios do solo está sob efeito capilar e tem função de aglutinar as 
partículas. No ramo posterior, a umidade é elevada e a água se encontra livre na 
estrutura do solo, absorvendo grande parte da energia de compactação.