CMSF Aula 2 2018 - Calculo dos Solos

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Prof. M.e Thiago Lopes dos Santos
thiago.santos@docente.unip.br
Mecânica dos Solos e Fundações
Universidade Paulista
1 – Índices Físicos
Prof. M.e Thiago Lopes dos Santos 13
 Elementos Constituintes de um solo
 O solo é um material constituído por um conjunto de
partículas sólidas, deixando entre si vazios que
poderão estar parcial ou totalmente preenchidos
pela água.
 É no caso mais geral, um sistema disperso formado
por três fases: sólida, líquida e gasosa.
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 Elementos Constituintes de um solo
 O comportamento de um solo depende da
quantidade relativa de cada uma das três fases
(sólidos, (sólidos, água e ar).

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 Elementos Constituintes de um solo
 É extremamente difícil separar os diferentes estados
em que a água se apresenta nos solos, é, no entanto,
de grande interesse estabelecer uma distinção entre
os mesmos.
 A água contida no solo pode ser classificada em:
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 Elementos Constituintes de um solo
 água de constituição – é a que faz parte da estrutura
molecular da partícula sólida;
 água adesiva ou adsorvida – é aquela película de
água que envolve e adere fortemente a partícula
sólida ;
 água livre – é a que se encontra em uma
determinada zona do terreno, enchendo todos os
seus vazios;
 água higroscópica – é a que ainda se encontra em um
solo seco ao ar livre.
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 Elementos Constituintes de um solo
 água capilar – é aquela que nos solos de grãos finos
sobe pelos interstícios capilares deixados pela
partículas sólidas, além da superfície livre da água.
 As águas livre, higroscópica higroscópica e capilar
capilar são as que podem ser totalmente evaporadas
pelo efeito do calor, a uma temperatura maior que
100˚ C.
 Quanto a fase gasosa, que preenche os vazios das
demais fases, é constituída por ar, vapor d’ água e
carbono combinado.
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 V = Volume total
 Vs = Volume de sólidos
 Va = Volume de água
 Var = Volume de ar
 Vv = Vw+Va = Volume de vazios
 P = Massa total
 Ps = Massa dos sólidos
 Pa = Massa de água
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 No que se segue consideraremos as notações da
figura anterior, onde se mostram separadas as três
fases.
 De imediato obtém-se:
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 Teor de umidade de um solo
 Define-se umidade (h ou w) de um solo como sendo a
razão entre o peso da água contida num certo
volume de solo e o peso da parte sólida existente
neste mesmo volume, expressa em porcentagem.
 Depende do tipo de solo;
 Valores comuns entre 10 e 40% em condição natural;
 Com exceções de solos muito secos ou muito úmidos.
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 Teor de umidade de um solo
 Em laboratório :
 1 - Determinar o peso da amostra em estado natural mais a
tara do recipiente:
 P = Peso da tara
 2 – Coloca-se material em estufa a 105°C após constância
de massa determinar o peso da amostra seca:
 3 – Calcula-se a Umidade:
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 Peso Específico Aparente de um solo ( h ≠ 0 )
 Por definição:
 Peso Específico Aparente de um solo seco ( h = 0 )
 Por definição:
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 Correlacionando os termos:
 Dividindo por Pt ambos os termos da fração e notando que
Pt = Ps + Pa, tem-se:
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 Peso específico das partículas do solo (Real):
 Densidade real:
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 Índices de Vazios
 É a razão entre o volume de vazios Vv e o volume Vs
da parte sólida de um solo, isto é
 Terzaghi introduziu este índice ao estudar o
“fenômeno do adensamento do solo”, pois a variação
de volume, só depende de uma variável Vv , uma vez
que Vs não varia.
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 Índices de Vazios
 No laboratório sua determinação é feita em função
de gg e gs
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 Porosidade
 É a razão entre o volume de vazios e o volume total
de uma amostra do solo:
 Sua determinação é feita em função do índice de
vazios, através da relação:
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 Porosidade
 Em função da porosidade gs escreve-se:
 E em função do índice de vazios:
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 Grau de Saturação de um Solo
 É a porcentagem de água contida nos seus vazios:
 Sendo:
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 Grau de Saturação de um Solo
 Temos ainda:
 Uma vez que:
 Se o solo estiver saturada (S=100%) a relação acima
nos dá:
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 Grau de Aeração
 Por definição:
 Daí:
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ATENÇÃO:
Não confundir:
Peso específico (g) (kN/m³) com
Massa específica (r) (g/cm³)
Onde: r = 9,8 x g
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 Exemplos: Uma amostra de solo foi coletada em
campo. Verificou-se que a amostra, juntamente com
seu recipiente, pesavam 120,45g. Após permanecer
em estufa a 105°C, até estabilizar o peso, o
conjunto pesava 110,92g. Sendo a massa do
recipiente de coleta da amostra de 28,72g, qual a
umidade deste solo?
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 Exemplo: Um corpo de prova cilíndrico de um solo
argiloso tinha H = 12,5 cm, Diâmetro = 5,0 cm e sua
massa era de 478,25 g a qual, após secagem, passou
a ser 418,32 g. Sabendo-se que a massa específica
dos sólidos é 2,70 g/cm3, determinar:
 a) teor de umidade (h).
 b) massa específica aparente seca (rS);
 c) índice de vazios (e);
 d) porosidade (n);
 e) grau de saturação (S);
 f) grau de aeração (A)