Aula 1a Ensaios - Índices Fisicos e Peneiramento

Prévia do material em texto

2020
MECÂNICA DOS SOLOS 1
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
Prof. Wagner Nahas
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 2Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Preâmbulo (Parte preliminar) 
Esse material foi preparado no contexto da pandemia de
COVID-19, não esquecendo da importância das
atividades presenciais e lembrando primeiramente do
cuidado/atenção com a saúde de todos os integrantes
da comunidade universitária.
Não dissociar a apresentação em vídeo do áudio e das
atividades remotas. (Não retirar do contexto.)
Este material está sujeito a diversas revisões,
atualizações e correções.
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 3Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Calendário – 2020.1 – Temas a serem 
disponibilizados
Ensaios de laboratório: Caracterização dos Solos (granulometria e limites de
consistência) Abordagem teórica
Distribuição de Tensões nos Solos: Introdução; Requisitos para utilização da Teoria da
Elasticidade; Soluções da Teoria da Elasticidade; Bulbo de tensões
Compactação dos Solos: Objetivos; Ensaio de Proctor; Energia de Compactação;
Aterros experimentais; Estruturas dos solos compactados
Compactação dos Solos: A compactação no campo; Método de Hilf; ensaio de
compactação Mini-MCV; ensaio de Perda de Massa por imersão
Ensaios de laboratório: Ensaios de permeabilidade. 
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 4Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Ensaios de laboratório no contexto de 
Mec. Solos I
Ensaio de Teor de Umidade
Ensaio de Determinação da Densidade Real dos Grãos
Ensaio de Granulometria - Peneiramento e Sedimentação
Ensaio de Limite de Liquidez, Plasticidade e Contração
Ensaio de Compactação, Mini-MCV, ensaio de Perda de Massa
por imersão
Ensaio de permeabilidade
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 5Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Acesso às normas
• http://proxy.ufrj.br/
http://proxy.ufrj.br/
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 6Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Acesso às normas
• https://abnt.proxy.ufrj.br/ufrj/default.aspx
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 7Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Acesso às normas
• https://abnt.proxy.ufrj.br/ufrj/default.aspx
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 8Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Acesso às normas
• https://abnt.proxy.ufrj.br/ufrj/default.aspx
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 9Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Acesso às normas
• https://abnt.proxy.ufrj.br/ufrj/default.aspx
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 10Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Acesso às normas
• https://abnt.proxy.ufrj.br/ufrj/default.aspx
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 11Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Coleta de Amostras
Extraída com o mínimo de perturbação,
procurando manter sua estrutura e
condições de umidade e compacidade ou
consistência naturais.
Amostra representativa indeformada
Extraída por raspagem ou escavação,
implicando na destruição da estrutura e na
alteração das condições de compacidade
ou consistência naturais.
Amostra deformada
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 12Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Coleta de Amostras
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 13Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Composição física dos solos
Sólida: os grãos (ou partículas) sólidos (as);
Fluida: o fluido contido nos poros (tipicamente água)
Gasosa: o gás contido nos poros (tipicamente ar)
Em geral, os solos compreendem três fases distintas:
Uma representação esquemática da constituição dos solos pode ser colocada
como na figura a seguir.
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 14Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Composição em massas e volumes
V = volume total
Vs = volume das partículas sólidas
Vv = volume de “vazios” (poros)
Vw = volume de água contida nos poros
Va = volume de ar contido nos poros
V = Vs + Vv = Vs + Vw+ Va
M = massa total
Ms = massa das partículas sólidas
Mw = massa de água contida nos poros
M = Ms + Mw
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 15Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Teor de Umidade
Teor de umidade:
Massa específica:
V
M
=
s
w
M
M
w =
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 16Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Densidade dos Grãos
Massa específica dos sólidos:
Massa específica da água:
Gravidade específica:
w
w
w
V
M
=
s
s
s
V
M
=
w
s
sG


=
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 17Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Determinação do Teor de Umidade
• Ensaio de Laboratório
• Ensaio pelo método “Speedy”
• Ensaio pelo método do álcool
• Ensaio pelo método da frigideira
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 18Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Método da Estufa
Teor de umidade (w):
Determinar a massa de uma cápsula metálica (M0)
Colocar uma porção de solo na cápsula
Determinar a massa da do conjunto solo+cápsula
(M2)
Colocar a cápsula destampada numa estufa
Determinar a massa do conjunto solo seco+cápsula
(M1)
%100
01
12 
−
−
=
MM
MM
w
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 19Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Cálculos
Ensaio Peso da Cápsula + Cápsula + Amostra Solo Teor de
N0 Cápsula (g)
Solo Úmido 
(g) Solo Seco (g)
Úmida 
(g) Seco (g)
Umidade 
(%)
1 54,40 104,34 103,64 49,94 49,24 1,42
%100
01
12 
−
−
=
MM
MM
w
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 20Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Massa específica dos sólidos
Massa específica dos sólidos (s)
Colocar uma porção de solo no picnômetro
Preencher o frasco com água até a marca de 
referência
Determinar a massa do conjunto picnômetro + solo 
+ água (M2)
Determinar a temperatura do conjunto
Curva de calibração ➔massa do picnômetro + 
água (M1)
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 21Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Massa específica dos sólidos
A massa de água ( Mw) correspondente ao volume 
deslocado pelos sólidos é dado por:
wsww
sww
MMMMMM
MMMMM
=+−=−
−−=−
21
'
'
21
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 22Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Massa específica dos sólidos
Portanto, o volume de sólidos pode ser determinado 
por: 
w
w
s
M
V


=
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 23Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Massa específica dos sólidos
Finalmente, tem-se: 
w
w
s
s
s
s
M
M
V
M
 

==
w
s
s
s
MMM
M
 
+−
=
21
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 24Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Massa específica dos sólidos
Densidade Real dos Grãos do Solo
Picnômetro Picnômetro Temperatura Picnômetro Solo Água d d
N0 + Água (g) (Celsius) +Solo + Água (g) Seco (g) Desloc.(g) Médio
4 636,27 26 698,94 100,17 37,50 2,67
9 633,96 26 696,65 100,20 37,51 2,67 2,671
w
s
s
s
MMM
M
 
+−
=
21
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 25Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Granulometria
• A distribuição dos tamanhos das partículas
constituintes de solo é determinada por meio do
ensaio de granulometria.
• A representação dessa distribuição é feita através da 
curvas de distribuição granulométrica.
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 26Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Granulometria
• A distribuição dos tamanhos das partículas grossas é
conseguido por meio do peneiramento de uma
determinada massa de solo através de um conjunto de
peneiras com diferentes tamanhos de abertura.
• Para as partículas mais finas é realizado o ensaio de 
sedimentação.
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 27Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Peneiramento
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 28Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
 MINISTÉRIO DA DEFESA
 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
 SEÇÃO DE ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO
 ANÁLISE GRANULOMÉTRICA PÔR PENEIRAMENTO
OBRA: BR-163 OPERADOR: Wanderley
VISTO: DATA: 12/05/2006
AMOSTRA : km 45
Amostra Total Seca Umidade Higroscópica Resumo Granulometria (%)
Amostra Total Cápsula N0 10 Pedregulho (>2,0mm) 36,61
Úmida (g) 1.500 Peso Cápsula No (g) 15,5 Areia Grossa
Retidon0 10 (g) 880,33 Cápsula e Solo Úmido (g) 41,30 4,8 - 2,0mm 23,24
Passando N0 10 Úmida (g) 619,67 Cápsula e Solo Seco (g) 40,09 Areia Média
Água (g) Solo Seco (g) 24,59 2,0 - 0,42mm 17,97
29,06 Água (g) 1,21 Areia Fina 
Passando N0 10 Seca (g) 590,61 Umidade Higroscópica(%) 4,92 0,42 - 0,074mm 11,27
Amostra Total Silte+Argila(<0,074mm) 10,91
Seca (g) 1.470,94 Fator de Correção 0,9531 Total ........................ 100,00
PENEIRAMENTO
Material Retido % Que Passa da Peneiras 
Peneiras Peso (g) % Amostra Total % Acumulada Amostra Total (mm)
 3 pol 0,00 0 0 100 76,2
 2 pol 0,00 0 0 100 50,8
 1 1/2 pol 0,00 0 0 100 38,1
 1 pol 0,00 0 0 100 25,4
 3/4 pol 68,64 5 5 95 19,1
 3/8 pol 186,61 13 17 83 9,5
N0 4 283,22 19 37 63 4,8
N0 10 341,86 23 60 40 2,0
N0 16 97,90 7 67 33 1,2
N0 30 127,20 9 75 25 0,6
N0 40 39,30 3 78 22 0,42
N0 50 53,95 4 81 19 0,30
N0 100 63,25 4 86 14 0,15
N0 200 48,60 3 89 11 0,074
Peneiramento
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 29Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
0
20
40
60
80
100
120
0,01 0,1 1 10 100
ABERTURA DAS PENEIRAS (mm)
%
 Q
U
E
 P
A
S
S
A
 D
A
 A
M
O
S
T
R
A
 T
O
T
A
L
Peneiramento
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 30Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Norma NBR-7181
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 31Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Atividade para dia 23/06
Uma das práticas de um engenheiro em lab. de solos esta a execução e/ou
a supervisão dos mais diversos ensaios, para isso é necessário conhecer os
procedimentos normatizados, as fontes potenciais de erros, entre outros.
Pede-se o estudo do vídeo apresentado no endereço abaixo apontando os
procedimentos descritos na norma para sua execução. Como proceder:
acessar a norma da página da UFRJ, para cada procedimento nessa
norma, apontar o tempo do vídeo (min/seg) referente a cada
procedimento. Dica: pode ser duas colunas (procedimento/tempo).
https://www.youtube.com/watch?v=PdahNbLXyOM&t=23s
https://www.youtube.com/watch?v=PdahNbLXyOM&t=23s
Disciplina: Mecânica dos Solos 1 32Assunto: Indices Físicos - Peneiramento
Atividade para dia 23/06
Abertura (mm) Massa de solo retida 
em cada peneira (g)
4,75 0
2 4X
0,85 60
0,425 89
0,25 140
0,18 122
0,15 21X
0,075 56
- 12
Na tabela a seguir são apresentados os resultados de peneiramento, faça os 
cálculos necessários e trace uma curva de distribuição granulométrica. Para a 
curva de distribuição granulométrica traçada, determine os diâmetros efetivos 
D10, D30 e D60, o coeficiente de uniformidade, o coeficiente de curvatura e a 
porcentagem de cada partícula segundo a ABNT. Atenção: X é o ultimo 
algarismo do DRE do aluno.