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Profª Aline Cristina Souza dos Santos
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
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COMPORTAMENTO DOS SOLOSObjetivo da Mecânica dos Solos
Caracterização Granulométrica
Estudar o comportamento dos solos perante as diversas solicitações da Engenharia (aplicação ou alívio de tensões,
escoamento de água entre os vazios, etc...).
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COMPORTAMENTO DOS SOLOSObjetivo da Mecânica dos Solos
Caracterização Granulométrica
Permite boa definição do comportamento de solos arenosos e
pedregulhos, porém não para os solos finos (argilosos).
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IMPORTÂNCIA DA FRAÇÃO ARGILA
% de argila
Plasticidade, potencial de expansão ou contração, compressibilidade, coesão
Condutividade hidráulica, ângulo de atrito interno
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IMPORTÂNCIA DA FRAÇÃO ARGILASolos argilosos possuem grande
superfície específica em suas partículas.
Superfície Específica Total
Frag
me
nto
s
VO
LUM
E =
6 m
³
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IMPORTÂNCIA DA FRAÇÃO ARGILAO comportamento de solos com
superfícies específicas tão distintas perante a água é muito diferenciado.
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IMPORTÂNCIA DA FRAÇÃO ARGILAPara a mesma fração argilosa, o solo pode ter
comportamento muito diferente dependendo das características dos minerais presentes em suas partículas.
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SOLOS ARGILOSOSPara uma melhor caracterização destes solos necessita-se do
estudo das suas propriedades plásticas, as quais dependem de alguns fatores tais como: o teor de umidade, forma das
partículas e da composição química e mineralógica do solo.
CONSTITUIÇÃO DOS SOLOS
Confereplasticidade
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PLASTICIDADEPropriedade de certos sólidos
serem moldados (deformações rápidas) sem apreciável variação de
volume (ou ruptura).
Associada aos solos finos
Depende do tipo de argilo-mineral presente no solo
Influenciada pela quantidade de água presente (teor de umidade) e ligação entre as moléculas de água e as partículas
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ESTADOS DE CONSISTÊNCIA
Um solo argiloso pode se apresentar em um estado líquido, plástico, semi-sólido ou sólido, dependendo de sua umidade.
Início do Século XX, pesquisas do químico sueco Albert Atterberg:
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LIMITES DE ATTERBERG
LC = Limite de ContraçãoLP = Limite de PlasticidadeLL = Limite de Liquidez
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LIMITES DE ATTERBERGLimite de Liquidez (LL) - teor de umidade no qual o solo começa a se
comportar como um líquido, ou seja flui
(No limite de liquidez, um solo fino tem uma resistência ao
cisalhamento aproximadamente igual a 2,5 kN/m2)
Limite de Plasticidade (LP) - teor de umidade no qual o solo começa a
comportar como um material plástico
Limite de contração (LC) - teor de umidade a partir do qual reduções
da umidade não acarretam redução de volume da amostra
(LC representa a quantidade de água requerida para saturar o
solo - Sr=100%)
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LIMITE DE LIQUIDEZ (LL)É o teor de umidade que separa o estado de consistência
líquido do plástico e para o qual o solo apresenta uma pequena resistência ao cisalhamento.
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LIMITE DE LIQUIDEZ (LL)
Aparelho de Casagrande para Determinação do LL
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VIDEO: Ensaio de Limite de Liquidez“Ensaio de Limite de Liquidez do Solo – NBR 6459”
DE-2: Departamento de Ensino de Fortificação e Construção
Laboratório de Materiais de
Construção
Disponibilizado digitalmente por Cleberson Souza
(http://www.youtube.com/watch?v=1N_jc014LH0)
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LIMITE DE LIQUIDEZ (LL)Após o ensaio lançam-se os pontos experimentais obtidos, num gráfico
“Teor de Umidade X log(n°de golpes)”. Ajusta-se uma reta passando por esses pontos. O limite de liquidez corresponde à umidade para a qual
foram necessários 25 golpes para fechar a ranhura de solo.
70 9010 20 30 40 50 60 80 10043
44
45
46
47
48
49
50
51
Teo
r d
e u
mid
ad
e (%
)
n° golpes25
LL
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LIMITE DE PLASTICIDADE (LP)Corresponde a um teor de umidade mínimo no qual a coesão é
pequena para permitir deformação, porém, suficientemente alta para garantir a manutenção da forma adquirida.
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LIMITE DE PLASTICIDADE (LP)
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VIDEO: Ensaio de Limite de Plasticidade“Ensaio de Limite de Plasticidade do Solo – NBR 7180”
DE-2: Departamento de Ensino de Fortificação e Construção
Laboratório de Materiais de
Construção
Disponibilizado digitalmente por Cleberson Souza
(http://www.youtube.com/watch?v=voyfCB9wsiU)
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LIMITE DE PLASTICIDADE (LP)A operação do ensaio é repetida pelo menos 5 vezes. Os valores obtidos de umidade serão considerados satisfatórios quando, de pelo menos três, nenhum deles diferir da respectiva média de mais de 5%
O limite de plasticidade será o valor médio de pelo menos três valores de umidade (teores de umidade) considerados satisfatórios
Se não for possível obter o cilindro com 3 mm de diâmetro, a amostra deve ser considerada como não apresentando limite de plasticidade (NP).
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LIMITE DE CONTRAÇÃO (LC)Representa o menor teor de umidade abaixo do qual o solo argiloso não irá mais reduzir o seu volume, isto é, o solo não mais se contrai, mesmo que ainda continue perdendo peso.
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LIMITE DE CONTRAÇÃO (LC)
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VIDEO: Ensaio de Limite de ContraçãoUNITEC - Universidad Tecnológica de México
Laboratorio de Investigación y
Desarrollo en Mecánica de Suelos
Disponibilizado digitalmente por Eduardo Raudales
(http://www.youtube.com/watch?v=zceSM0CK1-Y)
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LIMITE DE CONTRAÇÃO (LC)O limite de contração é determinado pela equação:
V = Volume da amostra seca
P = Peso da amostra seca
γw = Peso específico da água
γs = Peso específico das partículas sólidas
100..1
P
VLC w
s
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Apesar da definição dos limites ser arbitrária, os resultados permitem a determinação de índices comparativos para os solos.
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ÍNDICE DE PLASTICIDADE (IP)
• Faixa de valores em que o solo se apresenta plástico.
• Indica a quantidade de água que deve ser acrescentada ao solo (com
consistência inicial no Limite de Plasticidade) para levá-lo ao estado líquido
(Limite de Liquidez)
•Determina a condição plástica da argila
CONDIÇÃO DA ARGILA FAIXA DE IP
Não Plástica IP = 0
Fracamente Plástica 1 < IP < 7
Medianamente Plástica 7 < IP < 15
Altamente Plástica IP > 15
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ÍNDICE DE PLASTICIDADE (IP)
• Os solos costumam ser tanto mais compressíveis quanto maior seu LL
• O IP permite comparar a compressibilidade entre tipos diferentes de solo
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ÍNDICE DE PLASTICIDADE (IP)
• Empregado para classificação de solos finos (Ex: Sistema Unificado – Carta de Plasticidade de Casagrande)
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ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA (IC)
• Indica a consistência do solo no estado em que se encontra em campo.
ESTADO DA ARGILA FAIXA DE IC
Fluido - denso IC < 0
Plástico 0 < IC < 1
Semi-sólido ou Sólido IC > 1
Umidade natural do solo em campo
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ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA (IC)
• Indica a consistência do solo no estado em que se encontra em campo e permite estimar a resistência do mesmo.
CONSISTÊNCIADA ARGILA
FAIXA DE IC RESISTÊNCIA (kPa)
Mole IC <0,5 25 a 50
Média 0,5 < IC < 0,75 50 a 100
Rija 0,75 < IC < 1 100 a 200
Dura IC > 1 200 a 400
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ÍNDICE DE ATIVIDADE DAS ARGILAS (IA)
• Indica a proporção de influência da atividade da fração de argila presente no solo.
•Determina a condição de atividade da argila
ATIVIDADE DA ARGILA FAIXA DE IA
Inativa IA < 0,75
Normal 0,75 < IA < 1,25
Ativa IA > 1,25
Partículas menores que 0,002mm
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EXEMPLO: Exercício 1Na determinação do Limite de Liquidez de um solo, de acordo com o Método Brasileiro NBR 6459, foram feitas cinco determinações do número de golpes para que a ranhura se feche, com teores de umidade crescentes como na tabela a seguir. Qual o Limite de Liquidez do solo ensaiado? R: 54%
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EXEMPLO: Exercício 2Com a mesma amostra do exercício anterior, foram feitas quatro determinações do Limite de Plasticidade, de acordo com o Método Brasileiro NBR 7180. Obtiveram-se as seguintes umidades quando o cilindro com diâmetro de 3mm se fragmentava ao ser moldado: 22,3%; 24,2%; 21,9% e 22,5%. Qual o Índice de Plasticidade do solo ensaiado? R: 22%
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REFERÊNCIASCAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos solos e suas aplicações 1 – fundamentos. 6.
Ed. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos. 1988.
PINTO, Carlos de Souza. Curso Básico de Mecânica dos Solos em 16 Aulas. 3ª ed.
São Paulo: Oficina de Textos. 2006.
SOARES, José Mario Doleys; PINHEIRO, Rinaldo J. B.; TAVARES, Ildomar S.. Notas
de aula – mecânica dos solos. 2006. 15. Apostila – Centro de Tecnologia,
Departamento de Transportes, Universidade Federal de Santa Maria. 2006. Disponível
em < http://www.4shared.com/file/y-YDPPYy/mecanica_dos_solos.htm> Acessado em
14 de Nov. de 2010.