Relatório Mecânica Dos Solos I

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁINSTITUTO DE TECNOLOGIA

FACULDADE DE ENGENHARIA CIVILLABORATÓRIO DE ENGENHARIA CIVIL

MECÂNICA DOS SOLOS IRELATÓRIO DA AULA DE LABORATÓRIO

Jessica Costa Ribeiro Mat: 08118003001

Belém – Abril 2011

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Jessica Costa Ribeiro

MECÂNICA DOS SOLOS IRELATÓRIO DA AULA DE LABORATÓRIO

Relatório apresentado na disciplina de Mecânica dos Solos I, na Universidade Federal do Pará – UFPA, no 7º semestre do curso de Engenharia Civil, sendo solicitado pelo professor Salim Fraiha Neto, como requisito parcial de aprovação na disciplina.

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SUMÁRIO

Introdução e Objetivos do Relatório.............................................................................04

Pratica de Ensaio.........................................................................................................05

Ensaio de Picnômetro.................................................................................05

Ensaio de Granulometria – Peneiramento..................................................08

Ensaio de Granulometria – Sedimentação..................................................11

Ensaio de Casagrande – Limite de Liquidez................................................13

Ensaio de Casagrande – Limite de Plasticidade...........................................16

Conclusão.....................................................................................................................17

Referências Bibliográficas............................................................................................18

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INTRODUÇÃO

Por ser o solo um material natural, cujo processo de formação não depende de

forma direta da intervenção humana, o seu estudo e o entendimento de seu

comportamento dependem de uma série de conceitos desenvolvidos em ramos afins de

conhecimento. A mecânica dos solos é o estudo do comportamento de engenharia do

solo quando este é usado ou como material de construção ou como material de

fundação.

OBJETIVO

A partir das aulas teóricas ministradas em sala de aula pelo Prof. Salim, os alunos

deslocaram-se até o Laboratório de Engenharia Civil para o acompanhamento dos

processos de análise dos solos. No laboratório teve-se o auxilio do laboratorista Manuel.

O objetivo deste relatório é relatar os seguintes ensaios: picnômetro,

granulometria, sendo considerado o de peneiramento e sedimentação, e os restantes para

a obtenção dos limites de liquidez e plasticidade.

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PRÁTICA DE ENSAIOS

Para a realização dos ensaios de

picnômetro, peneiramento e sedimentação,

foram utilizados como referencial para os

cálculos os dados da seguinte amostra de

solo:

Plan 01 – Dados da amostra de solo utilizada

1- ENSAIO DE PICNÔMETRO

Referencial Teórico

Este ensaio tem por finalidade determinar a massa específica dos grãos de solo

que passam na peneira 4,8 mm, com o auxílio de um picnômetro. Cuja norma regente

deste ensaio é a NBR 6508.

Material Utilizado

- Amostra de solo;

- Água destilada;

- Peneira #10 (2mm);

- Estufa 105 a 110 ºC;

- Picnômetro de 100 ml com a curva de calibração

- Bomba de vácuo;

- Termômetro graduado em 0,1 ºC;

- Balança com capacidade até 1,5Kg;

Metodologia

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Antes de iniciar propriamente o ensaio, homogeneizou-se e pesou a amostra

sendo o mesmo seco. Colocou-se a amostra em cápsulas de n°74, 7 e 42 com água

destila em quantidades suficientes para a sua total imersão.

Com o restante do solo úmido, inicia-se a determinação do teor de umidade,

tomando como base os quantitativos expressos na planilha 02 e 03 respectivamente.

Após as pesagens, transferiu-se o material para o picnômetro e se adicionou

água. A seguir, foi colocado na bomba de sucção para retirada do ar (aplicação do

vácuo), durante o intervalo de tempo de aproximadamente 15 minutos, agitando em

períodos regulares de tempo, realizando uma nova massa (picnômetro + água + solo).

Depois, levou-se o conjunto para a estufa para a retirada da umidade e deixou-o em

repouso para que haja um equilíbrio com o meio ambiente com a realização da pesagem

do mesmo (picnômetro + solo).

Com o término do ensaio obtivemos:

- Peso do picnômetro solo + água (P1);

- Peso do picnômetro com água pura (P2);

- Peso do solo e densidade da água à temperatura do ensaio, conforme

resultados apresentados na planilha 04;

A partir da obtenção dos dados, pode-se calcular a densidade relativa do solo.

Apresentação dos Resultados

Plan 02 – Resultado da amostra com solo úmido

Plan 03 – Resultado das

pesagens

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Plan 02 – Resultado do ensaio de picnômetro

Acompanhamento Fotográfico

Fig. 01 – Pesagem do picnômetro Fig. 02 – Picnômetro + Solo Fig. 03 – Copo de Dispersão

Fig. 04 – Passagem do copo para o picnômetro Fig. 05 – Picnômetro + Termômetro Fig. 06 – Bomba de Vácuo

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2- ENSAIO DE GRANLOMETRIA

O ensaio de análise granulométrica do solo está normalizado pela ABNT/NBR

7181/82. A análise da distribuição das dimensões dos grãos, denominada análise

granulométrica, objetiva determinar os tamanhos dos diâmetros equivalentes das

partículas sólidas em conjunto com a proporção de cada fração constituinte do solo em

relação ao peso do solo seco.

O ensaio de granulometria conjunta para o levantamento da curva

granulométrica do solo é realizado com base em dois procedimentos distintos:

peneiramento e sedimentação.

2.1 – Ensaio de Peneiramento

Referencial Teórico

O processo de peneiramento consiste na separação dos sólidos, de um solo, em

diversas frações é o objetivando este ensaio. A análise por peneiramento tem como

limitação da abertura da malha das peneiras, que não pode ser tão pequena quanto o

diâmetro de interesse. A menor peneira costumeiramente é de nº 200, cuja abertura é de

0,075mm. Existem peneiras mais finas para estudos especiais, mas são poucos

resistentes e por isto não são usadas freqüentemente como as demais peneiras. A

abertura das peneiras deve ser da maior para a menor.

Material Utilizado

Os principais equipamentos e utensílios utilizados no ensaio são:

- Balança;

- Cápsula de porcelana;

- Almofariz e mão degrau;

- Estufa;

- Jogo de peneiras.

Metodologia

Para se iniciar o ensaio de peneiramento, primeiramente é realizada a secagem

da amostra na estufa e posteriormente esfriou-se à temperatura ambiente para a

determinação de sua massa. Inicia-se o peneiramento das amostras de solo graúdo e

miúdo.

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As peneiras estando limpas devem ser encaixadas de forma que fiquem

empilhadas uma em cima da outra, tornando-se uma única peneira, com abertura da

malha organizadas de forma crescente. Logo após é feita a vibração do conjunto de

peneiras, por um tempo para permitir a separação e classificação prévia dos diferentes

tamanhos de grãos da amostra, a massa retida no peneiramento de cada malha das

peneiras foi pesada para uma coleta de dados apresentada nas planilhas 05.01 e 05.02.

Apresentação dos Resultados

Plan 05.01 – Resultado do ensaio de peneiramento (solo miúdo)

Plan 05.02 – Resultado do ensaio de peneiramento (solo graúdo)

Com posse desses dados, pode-se obter a curva granulométrica, sendo ela:

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Gráfico 01 – Curva granulométrica

Acompanhamento Fotográfico

Fig. 07 – Seleção da amostra Fig. 08 – Empilhamento das peneiras Fig. 09 – Inicio do peneiramento

Fig. 07 – Separação da amostra Fig. 08 – Peneiramento Fig. 09 – Lavagem da amostra

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2.2 – Ensaio de Sedimentação

Referencial Teórico

Os solos muito finos, com granulometria inferior a 0,074mm, são tratados de

forma diferenciada, através do ensaio de sedimentação desenvolvido por Arthur

Casagrande. Este ensaio se baseia na Lei de Stokes, segundo a qual a velocidade de

queda V, de uma partícula esférica, em um meio viscoso infinito, é proporcional ao

quadrado do diâmetro da partícula. Sendo assim, as menores partículas se sedimentam

mais lentamente que as partículas maiores.

O ensaio de sedimentação é realizado medindo−se a densidade de uma

suspensão de solo em água, no decorrer do tempo, calcula−se a percentagem de

partículas que ainda não sedimentaram e a velocidade de queda destas partículas. Com o

uso da lei de Stokes, pode−se inferir o diâmetro máximo das partículas ainda em

suspensão, de modo que com estes dados, a curva granulométrica é completada.

Material Utilizado

Os principais equipamentos e utensílios utilizados no ensaio são:

- Água destilada;

- Solução defloculante;

- Peneiras de malhas quadradas com as seguintes aberturas (mm): 9,8 – 4,8 – 2,0 – 1,2 – 0,6 – 0,42 – 0,25 – 0,15 – 0,075;

- Balança;

- Cápsula de porcelana;

- Almofariz e mão degrau;

- Estufa;

- Aparelho de dispersão;

- Termômetro graduado em 0,1ºC;

- Densímetro 127 de bulbo simétrico, calibrado a 20ºC e com resolução de

0,001;

Metodologia

No ensaio a sedimentação é feita a partir da peneira de 02 mm a partir da massa retida

do peneiramento do solo miúdo.

A solução foi inserida em um picnômetro junto à água destilada, a esta mistura

foi adicionada o Sódio hexametafosfato que possui função defloculante, sendo a medida

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usada é de um litro para 45,75g de solo, em seguida foi agitado durante um tempo até que

todo o material (solo) fique imerso. Depois da substância adicionada, a mistura ficou em

repouso durante 12 horas, com a marcação da temperatura periodicamente marcada

conforme disposto na primeira coluna da planilha 06.

Apresentação dos Resultados

Plan. 06 – Resultados do ensaio de sedimentação

Acompanhamento Fotográfico

Fig. 10 – Separação da amostraFig. 11 – Separação dos Materiais Fig. 12 –

Peineramento

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Fig. 10 – Repouso da solução Fig. 11 – Imersão do desímentro Fig. 12 – Marcação do tempo

3- ENSAIOS DE CASAGRANDE

O comportamento dos solos finos ou coesivos irá depender de sua composição

mineralógica, da sua umidade, de sua estrutura e do seu grau de saturação. Em particular, a

umidade dos solos finos tem sido considerada como uma importante indicação do seu

comportamento desde o início da mecânica dos solos.

Um solo argiloso pode se apresentar em um estado líquido, plástico, semi−sólido ou

sólido, a depender de sua umidade. A este estado físico do solo dá−se o nome de consistência.

Os limites inferiores e superiores de valor de umidade para cada estado do solo são

denominados de limites de consistência.

Realizaram-se dois ensaios para a determinação dos limites consistência dos solos:

liquidez e plasticidade.

3.1 – Limite de Liquidez

Referencial Teórico

É o valor de umidade para o qual o solo passa do estado plástico para o estado fluido.

Material Utilizado

- Aparelho de Casagrande;

- Cinzel;

- Balança;

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- Estufa;

- Cápsulas de porcelana;

- Espátula metálica;

- Água destilada;

Metodologia

Para iniciar os procedimentos do ensaio, primeiramente verifica-se o estado e a

calibração do aparelho de Casagrande.

Com a devida amostra de solo coletado, previamente secado ao ar e passado na

peneira 0,42 mm, transferindo-o para uma cápsula de porcelana e acrescentando água

em pequenas porções homogeneizando.

Transferir parte da pasta para a coluna reservada no aparelho e moldando-o em

para que não exista ar entre suas partículas. Com o cinzel, dividi-se a massa em duas

partes para que haja uma abertura central. Após este passo, iniciar os golpes na concha

com o auxílio da manivela.

Quando uma pequena parcela do solo for transferida para a hachura entre as

partes, interromper o ensaio para a determinação do teor de umidade.

É necessário repetir este processo para a determinação do número de golpes,

objetivando encontrar o gráfico do limite de liquidez.

Os dados dos ensaios realizados se encontram na planilha 07.

Apresentação dos Resultados

LL = 52,50

Plan. 06 – Resultados do ensaio do limite de liquidez

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A partir dos dados do número de golpes, pode-se determinar o gráfico para a

determinação do limite de liquidez.

Gráfico 02 – Determinação do Limite de Liquidez

Acompanhamento Fotográfico

Fig. 13 – Moldagem da Amostra Fig. 14 – Hachura do Cinzel Fig. 15 – Moldagem

de outro golpe

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3.1 – Limite de Plasticidade

Referencial Teórico

É o valor de umidade para o qual o solo passa do estado semi−sólido para o estado plástico.

Material Utilizado

- Placa de vidro esmerilhada;

- Estufa;

- Cápsulas de porcelana;

- Espátula metálica;

- Água destilada;

Metodologia

Com a devida amostra de solo coletado, previamente secado ao ar e passado na

peneira 0,40 mm, transferindo-o para uma cápsula de porcelana e acrescentando água

em pequenas porções homogeneizando, semelhante ao ensaio do Limite de Liquidez.

Confecciona-se uma pequena bola da amostra para que seja rolada sobre a placa

de vidro com uma pressão necessária, com as mãos, para se tornar cilíndrica, com a

finalidade de perda de umidade para a placa. Depois desse procedimento, o material

deve ser levado à estufa.

Apresentação dos Resultados

LP = 28,48

Plan. 07 – Resultados do ensaio do limite de plasticidade

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Com a determinação dos limites de consistência, pode-se determinar o índice de

plasticidade do solo, sendo mesmo de:

IP = LL – LP

IP =52, 50 - 28, 48

IP = 28, 02

CONCLUSÃO DOS ENSAIOS

A partir da realização de vários ensaios elaborados durante a disciplina de

Mecânica dos Solos I, pode-se perceber a importância dos solos para a área da

Engenharia Civil.

Iniciando pelo ensaio de granulometria, este pode ser aplicado para classificá-lo

o solo por ele possuir partículas de diferentes dimensões. O ensaio determina, para cada

uma das faixas pré-estabelecidas de tamanho de grãos, a porcentagem em peso que cada

fração possui em relação à massa total, e pode ser efetuado também através de

peneiramento, assim como do de sedimentação

O ensaio do picnômetro é determinante para a descoberta da massa especifica do

solo, iniciando assim um passo para a classificação do mesmo.

Já os ensaios de Casagrande determinam o quanto será a consistência de um solo

fino, estabelecendo a variação com o seu comportamento com a interferência do teor de

umidade.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Wikipédia, a enciclopédia livre. Disponível em

http://pt.wikipedia.org/wiki/Granulometria. Acesso em: 19/07/2010.

UFSM, Universidade Federal de Santa Maria. Disponível em www.ufsm.br. Acesso em:

20/07/2010.

ABNT NBR 6508 − Grãos que passam na # 4,8mm, determinação da massa

Específica

ABNT NBR 7180 − Solo − Determinação do Limite de Plasticidade

ABNT NBR 7181 − Solo − Análise granulométrica

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