Download - MECANICA DOS SOLOS - SOLO SECO
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MECNICA DOS SOLOS Granulometria
Determina as dimenses das
partculas do solo e as
propores relativas em que
elas se encontram
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MECNICA DOS SOLOS
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MECNICA DOS SOLOS
Dimetro Efetivo: d10
Coeficiente de Uniformidade: Cu = d60/d10 Muito uniforme: Cu < 5 Uniformidade media: 5 < Cu < 15 Desuniforme: Cu > 15
Coeficiente de Curvatura de uma curva granulomtrica: Cc = d30
2/(d60 d10)
Peneiras 200, 140, 120, 100, 80, 70, 60, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 18, 16, 14, 12, 10, 8, 7, 6, 5, 3/16.
(P1/P) X 100, (P2/P) X100, (P3/P) X 100, ...
Solo secoPeneira
Dimetro correspondente a 10% em peso total
Solos bem graduados seu
valor est entre 1 e 3
AULA 3
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MECNICA DOS SOLOSEXERCCIOS
Peneiras
N e aberturas (mm) % que passa
1" 100
3/8" 80
4 (4,8) 72
10 (2,0) 67
40 (0,42) 56
60 (0,25) 44
200 (0,074) 24
0,05 21
0,005 11
1. Determinar as porcentagens de areia, silte e argila de um solo, de
acordo com a escala granulomtrica da ABNT, sabendo-se que:
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MECNICA DOS SOLOSEXERCCIOS
2. Determine os coeficientes de uniformidade dos solos A, B e C, cujas curvas
granulomtricas so indicadas na figura abaixo:
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MECNICA DOS SOLOS
Para solos finos (< 0,074 mm): Sedimentao
Ensaio feito no Laboratrio, baseado na LEI DE STOKES, onde relaciona o
dimetro da partcula e sua velocidade de sedimentao em um meio lquido de
viscosidade e peso especfico conhecidos.
=2
9.
.
2
2
= coeficiente de viscosidade do meio dispersor (varia com a temperatura)
= dimetro equivalente da partcula, isto , o dimetro de uma esfera de mesmo peso especfico e que sedimenta com a mesma velocidade
= peso especfico das partculas do solo
= peso especfico do meio dispersor
= velocidade de sedimentao da esfera
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MECNICA DOS SOLOS
A Lei de Stokes nos d, assim, o dimetro equivalente da partcula e no o
seu verdadeiro valor.
Tirando o valor de da equao anterior, e expressando-o em milmetros,
temos:
=1800
Vlida apenas para partculas
menores que 0,2mm
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MECNICA DOS SOLOSEXERCCIO DA PRIMEIRA
AULA
Ex.: No ensaio de Sedimentao, a leitura do densmetro acusava a
densidade uma profundidade de 18,5 cm. Qual o maior tamanho de
partcula que ainda ocorria nesta profundidade? Considerar que o ensaio
tenha sido feito uma temperatura de 20C, para a qual a viscosidade da
gua de 10,29 x 10 -6 g.s/cm. Considerar que 15 minutos depois da
suspenso ter sido colocada em repouso, o densmetro indicou uma leitura
de L = 13,2.
Soluo: O tamanho da partcula que se encontrava na superfcie e que, aps
15 minutos, se encontrava na profundidade de 18,5cm pode ser determinada
pela Lei de Stokes. Partculas com maior dimetro teriam cado com maior
velocidade e j no estariam nessa profundidade. Partculas menores,
certamente, ainda se encontram na posio analisada. Aplicando-se a Lei de
Stokes:
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MECNICA DOS SOLOSndices Fsicos
3.1 Fases do SoloO solo formado pelas trs fases fsicas slida, liquida e gasosa , distribudas em diferentes propores.
Fase slida constituda por agrupamento de partculas slidas que deixam espaos vazios que podem conter ar
e ou gua.
Volume total do solo formado pelo volume de slidos somado ao volume de vazios.
Solo Saturado:- solo quando seus vazios esto totalmente ocupados pela gua.
Solo material constitudo por conjunto de partes slidas, deixandoentre si vazios que podero estar parcial ou totalmente preenchidos
com gua.
de extremo interesse estabelecer distino entre os estados.
Comportamento do solo depende da quantidade relativa de cadauma das trs fases.
ndices e relaes desempenham importante papel no estudo daspropriedades dos solos.
Estas propriedades dependem dos seus constituintes e daspropores relativas entre eles, assim como da interao de uma
fase sobre as outras
1. INTRODUO
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MECNICA DOS SOLOSndices Fsicos
3.1 Fases do SoloO solo formado pelas trs fases fsicas slida, liquida e gasosa , distribudas em diferentes propores.
Fase slida constituda por agrupamento de partculas slidas que deixam espaos vazios que podem conter ar
e ou gua.
Volume total do solo formado pelo volume de slidos somado ao volume de vazios.
Solo Saturado:- solo quando seus vazios esto totalmente ocupados pela gua.
O solo formado pelas trs fases fsicas slida, liquida e gasosa , distribudas em
diferentes propores.
2. FASES DO SOLO
Fase slida constituda por agrupamento de partculas slidas que deixam espaos vazios que podem conter ar e ou gua.
Volume total do solo formado pelo volume de slidos somado ao volume de vazios.
Solo Saturado:- solo quando seus vazios esto totalmente ocupados pela gua.
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MECNICA DOS SOLOSndices Fsicos
3.1 Fases do SoloO solo formado pelas trs fases fsicas slida, liquida e gasosa , distribudas em diferentes propores.
Fase slida constituda por agrupamento de partculas slidas que deixam espaos vazios que podem conter ar
e ou gua.
Volume total do solo formado pelo volume de slidos somado ao volume de vazios.
Solo Saturado:- solo quando seus vazios esto totalmente ocupados pela gua.
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MECNICA DOS SOLOSndices Fsicos
A gua contida no solo pode ser classificada em :gua de Constituio: a que faz parte da estrutura molecular da partcula slida;
gua adesiva ou adsorvida: pelcula de gua que envolve e adere fortemente a partcula slida;
gua livre : a que se encontra em uma determinada zona do terreno, enchendo todas os
seus vazios;
gua higroscpica : a que ainda se encontra em um solo seco ao ar livre, em funo da gua em
vapor contida na atmosfera;
gua capilar : aquela que nos solos de gros finos sobe pelos interstcios capilares deixados
pelas partculas slidas.
gua livre, higroscpica e capilar:- so as que podem ser totalmente vaporadas pelo efeito do
calor (>100 C).
Fase gasosa:- constituda por ar, vapor dgua e carbono combinado.
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MECNICA DOS SOLOSndices Fsicos
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MECNICA DOS SOLOSndices Fsicos
Teor de Umidade de um Solo
Umidade (h) de um solo razo entre o peso da gua contida num certo volume de solo e o peso da parte slida. Existente neste
mesmo volume, em porcentagem.
h(%) = Pa/Ps ( x100)
h = (P1-P2)/(P2-P) = Pa/Ps
onde :
P1 = peso original da amostra + tara;
P2 = peso seco da amostra + tara;
P = tara da cpsula.
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MECNICA DOS SOLOSndices Fsicos
Peso Especifico Aparente de um Solo (h 0)
g = Pt / Vt
Peso Especfico Aparente de um Solo Seco (gs)
gs = Ps / Vt
gs = g / (1+h)
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MECNICA DOS SOLOSndices Fsicos
Peso Especifico das partculas ( gg)
gg = Ps / Vs
onde :
Ps = peso da substancia slida;
Vs = volume da substancia slida.
Densidade Relativa (d) das partculas a razo entre o peso da parte
solida dos gros e o peso de igual volume de gua pura a 4C.
d = gg /ga
sendo ga = 1,0 g/cm3
A determinao da densidade relativa realizada atravs do mtodo dopicnmetro.
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MECNICA DOS SOLOSndices Fsicos
ndice de Vazios (e)
a razo entre o volume de vazio (Vv) e a volume da parte slida do solo (Vs)
e = Vv / Vs
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MECNICA DOS SOLOSndices Fsicos
Grau de Compacidade (GC)
Utilizado para solos no coesivos (areias e pedregulhos).
Estado em que se encontra uma areia pode ser expressopelo seu ndice de vazios.
ndice de vazios fornece pouca informao sobre ocomportamento da areia, pois, com o mesmo ndice, uma
areia pode estar compactada e outra fofa.
Necessrio analisar o ndice de vazios natural de umaareia em confronto com os ndices de vazios mximo e
mnimo em que ela pode se encontrar.
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MECNICA DOS SOLOSndices Fsicos
Grau de Compacidade (GC)
As areias se distinguem tambm pelo formato dos gros.
Rugosidade superficial dos gros bem distinta.
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MECNICA DOS SOLOSndices Fsicos
Grau de Compacidade (GC)
Formato dos gros de areia tem muita importncia no seucomportamento mecnico.
Foras se transmitem pelo contato entre as partculas eas de formato mais angulares so mais suscetveis a se
quebrarem.
ndices de vazios mximo e mnimo dependem dascaractersticas da areia.
Valores so tanto maiores quanto mais angulares so osgros e quanto mais mal graduadas as areias.
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MECNICA DOS SOLOSndices Fsicos
Grau de Compacidade (GC)
Valores tpicos de de ndice de vazios mximo e mnimo
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MECNICA DOS SOLOSndices Fsicos
Grau de Compacidade (GC)
O estado natural de um solo no coesivo (areia, pedregulho) define-se pelo
chamado Grau de Compacidade ou Compacidade Relativa:
GC = (emax enat)/(emax emin)
max - obtido vertendo-se simplesmente o material seco num recipiente de volume
conhecido e pesando-se.
minx - compacta-se o material por vibrao ou por socamento dentro do mesmo
recipiente.
Pelo critrio visualmente aceito, as areias se classificam em :
fofas ou soltas 0 < GC < 1/3
medianamente compactas 1/3 < GC < 2/3
compactas 2/3 < GC < 1
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MECNICA DOS SOLOSndices Fsicos
Porosidade de um solo (n)
a relao entre o volume de vazios e o volume total de uma amostra do solo.
h (%) = Vv / Vt (x100)
h = e / (e + 1)
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MECNICA DOS SOLOSndices Fsicos
Grau de Saturao (S)
a porcentagem de gua contida nos seus vazios, sendo a relao entre o
volume de gua e o volume de vazios.
S (%) = Va / Vv ( x100)
h = eS/d
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MECNICA DOS SOLOSndices Fsicos
Grau de Aerao (A)
A (%) = Var / Vv (x100)
A = (Vv - Va) / Vv = 1 - S
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MECNICA DOS SOLOSndices Fsicos
Peso Especfico de um Solo Saturado
gsat = (d + e ) ga / (1+ e)
Peso Especfico de um Solo SubmersoQuando o solo submerso, as partculas slidas
sofrem o empuxo da gua, e ento :
gsub = ( d - 1 ) ga / (1+ e)
gsub = gsat - ga
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MECNICA DOS SOLOSRESUMO
Elementos Constituintes de um Solo
3 Fases: Slida, Liquida e Gasosa
gua: De constituio, adesiva ou adsorvida,livre, higroscpica, capilar.
Vt = Vs + Vv ou Vt = Vs + Va + Var
Pt = Ps + Pa
Umidade: h = Pa/Ps
Peso Especifico Aparente de um Solo (h 0): g = Pt / Vt
Peso Especifico Aparente de um Solo Seco (h = 0):
gs = Ps / Vt ou gs = g / (1 + h)
ndice de vazios: e = Vv / Vs
Grau de Compacidade: GC = (emax enat)/(emax emin)
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MECNICA DOS SOLOS
ou em funo de gs: GC = (gnat gmin)/(gmax gmin) (gmax/gnat)
Porosidade: n = Vv / Vt ou n = e / (1 + e) ou e = n/(1-n)
Grau de Saturao: S = Va / Vv
h = eS/d
Para saturao (S = 1): e = hd
Grau de Aerao: A = Var/Vv ou A = 1 S
Peso Especfico de um Solo Saturado:
gsat = (d + e)/(1 + e)ga
Peso Especfico de um Solo Submerso:
gsub = (d 1)/(1 + e)ga ou simplesmente
gsub = gsat 1
RESUMO
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MECNICA DOS SOLOSExerccio
1. Uma amostra de areia com um volume de 2,9 litros pesou 5,2 kg. Os
ensaios de laboratrio para a determinao da umidade natural, do
peso especfico das partculas e do grau de compacidade do material
forneceram os seguintes resultados:
Umidade:
Peso mido = 7,79g 5,04g.Peso seco = 6,68g 4,31g.
Peso especfico das partculas:
Peso do picnmetro com gua = 434,12g.
Peso do picnmetro com 35g de solo e gua at o mesmo nvel =
456,21g.
Grau de Compacidade:
ndice de vazios correspondente ao estado solto = 0,85
ndice de vazios correspondente ao estado compacto = 0,50.
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MECNICA DOS SOLOSExerccio
Pede-se calcular para a amostra:
a) Teor de umidade;
b) Peso especfico das partculas;
c) Peso da parte slida;
d) Peso da gua;
e) Volume da parte slida;
f) Volume de vazios;
g) ndice de vazios;
h) Grau de compacidade, classificando a amostra em funo desse
valor;
i) Porosidade;
j) Grau de Saturao;
k) Grau de aerao;
l) Peso especfico aparente.
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MECNICA DOS SOLOSExerccio
2. De uma quantidade de solo: Pt = 22,0 kg
Vt = 12,2 litros
Extrai-se uma pequena amostra, para qual determina-se:
Peso mido = 70g
Peso seco = 58g
Peso especfico das partculas gg= 2,67 g/cm3.
Pede-se calcular:
a) Teor de umidade (h);
b) Peso da parte slida (Ps);
c) Peso da gua (Pa);
d) Volume da parte slida (Vs);
e) Volume de vazios (Vv);
f) ndice de vazios (e);
g) Porosidade (n);
h) Grau de Saturao (S);
i) Grau de aerao (A);
j) Peso especfico aparente (g);
k) Teor de umidade, admitindo o solo saturado (hsat);
l) Peso especfico saturado (gsat).