07 MECÂNICA DOS SOLOS

7/28/2019 07 MECNICA DOS SOLOS

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Escola Estadual deEducao Profissional - EEEPEnsino Mdio Integrado Educao Profissional

Curso Tcnico em Edificaes

Mecnica dos Solos


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Governador

Vice Governador

Secretrio Executivo

Assessora Institucional do Gabinete da Seduc

Cid Ferreira Gomes

Francisco Jos Pinheiro

Antnio Idilvan de Lima Alencar

Cristiane Carvalho Holanda

Secretria da Educao

Secretrio Adjunto

Coordenadora de Desenvolvimento da Escola

Coordenadora da Educao Profissional SEDUC

Maria Izolda Cela de Arruda Coelho

Maurcio Holanda Maia

Maria da Conceio vila de Misquita Vins

Thereza Maria de Castro Paes Barreto


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Escola Estadual de Educao Profissional [EEEP] Ensino Mdio Integrado Educao Profissional

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2.2.2 Intemperismo Qumico

o processo de decomposio da rocha onde os vrios processos qumicos alteram, solubilizam edepositam os minerais das rochas transformando-a em solo, ou seja, ocorre a alterao qumica doscomponentes. Neste caso h modificao na constituio mineralgica da rocha, originando solos comcaractersticas prprias. Este tipo mais freqente em climas quentes e midos e, portanto muito comumno Brasil.

2.2.3 Intemperismo Biolgico

o processo no qual a decomposio da rocha se d graas a esforos mecnicos produzidos porvegetais atravs de razes, escavao de roedores, etc.

2.3 INFLUNCIA DO INTEMPERISMO NO TIPO DE SOLO

Os vrios tipos de intemperismo e a intensidade com que atuam no processo de formao dossolos do origem a diferentes tipos de solo.Os fatores que mais influenciam na formao dos solos so: clima, tipo de rocha, vegetao,

relevo e o tempo de atuao destes fatores. Dentre estes, destaca-se o clima. A mesma rocha poderformar solos completamente diferentes se a decomposio ocorre sob clima diferente. Por outro lado,diferentes rochas podem formar solos semelhantes. Pode-se dizer que, sob o mesmo clima, a tendnciaforma-se o mesmo tipo de solo ainda que as rochas sejam diferentes.

2.4 CLASSIFICAO DOS SOLOS

Os solos classificam-se quanto a origem em:

Solos Residuais; Solos Sedimentares; Solos Orgnicos.

2.4.1 Solos Residuais

Solos residuais so os solos que permanecem no local de decomposio da rocha que lhes deuorigem. Para a sua ocorrncia necessrio que a velocidade de decomposio da rocha.

A rocha que mantm as caractersticas originais, ou seja, a rocha s a que ocorre m profundidade.Quanto mais prximo da superfcie do terreno, maior o efeito do intemperismo. Sobre a rocha sencontra-se a rocha alterada, em geral muito fraturada e permitindo grande fluxo de gua atravs de

descontinuidades.

2.4.2 Solos Sedimentares

Os solos sedimentares ou transportados so aqueles que foram levados de seu local de origem poralgum agente de transporte e l depositados. As caractersticas dos solos sedimentares dependem doagente de transporte.

Os agentes de transporte so: Vento (solos elicos); gua (solos aluvionares);

gua dos Oceanos e Mares (Solos Marinhos);gua dos Rios (Solos Fluviais); gua das Chuvas (Solos Pluviais);


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Geleiras (Solos Glaciais); Gravidade (Solos Coluvionares).

2.4.2.1 Solos Elicos

Transporte pelo vento. Devido ao atrito os gros dos solos transportados possuem formaarredondada. A ao do vento se restringe ao caso das areias e dos siltes. Um exemplo de solo elico soos solos de dunas.

2.4.2.2 Solos Aluvionares

O agente de transporte a gua. A sua textura depende da velocidade de transporte da gua.CARACTERISTICAS:

Gros de diversos tamanhos; Mais grossos que os elicos;

Sem coeso.

2.4.2.3 Solos Glaciais

Formados pela ao das geleiras.

2.4.2.4 Solos Coluvionares

Formados pela ao da gravidade. Grande variedade de tamanhos. Dentre os solos podemosdestacar o TALUS, que solo formado pelo deslizamento de solo do topo das encostas.

2.4.3 Solos Orgnicos

So solos de origem essencialmente orgnica, seja de natureza vegetal (plantas e razes), seja deanimal (conchas). Possuem uma quantidade mnima de 10% de hmus (material resultante dadecomposio dos restos de animais e vegetais).

Possuem cor escura e cheiro forte.Podemos citar como exemplo as TURFAS, que so solos que incorporam florestas soterradas em

estado avanado de decomposio.No se aplicam as teorias da Mecnica dos Solos.

3 TEXTURA E ESTRUTURA DOS SOLOS

3.1 TAMANHO E FORMA DAS PARTCULAS

A textura de um solo o tamanho relativo e a distribuio das partculas slidas que o formam. Oestudo da textura dos solos realizado por intermdio o ensaio de granulometria. Pela sua textura os solos

podem ser classificados em solos grossos e solos finos.

3.1.1 Solos GrossosSolos com 0,007 mm e suas partculas tem forma arredondada polidrica e angulosa.Os solos grossos so os PEDREGULHOS e as AREIAS.

3.1.2 Solos FinosSolos 0,007 mm.Os solos finos so os SILTES e as ARGILAS.


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A frao granulomtrica classificada como ARGILA possui dimetro inferior a 0,005 mm e secaracteriza pela sua plasticidade marcante e elevada resistncia

3.2 TERMINOLOGIA DOS SOLOS

A Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT) normalizou a terminologia dos solos paramanter uma s denominao no pas, evitando assim, os nomes de carter regional.

Ento temos: Bloco de rocha: Pedao de rocha com dimetro mdio superior a 1 metro. Matao: Pedao de rocha com dimetro mdio superior a 25 cm e inferior a 1 metro. Pedra: Pedao de rocha com dimetro mdio entre 7,6 cm e 25 cm. Pedregulhos: Cristais grandes ou fragmentos de rocha que resistem decomposio, cuja

maioria tem dimetro compreendido entre 76 mm e 4,8 mm. Areias: Gros minerais (gros de quartzo), cuja maioria tem dimetro compreendido entre 4,8

mm e 0,05 mm. Subdividem-se em:AREIAS GROSSAS: Gros com dimetros compreendidos entre 4,8 mm e 0,84 mm.AREIAS MDIAS: Gros com dimetros compreendidos entre 0,84 mm e 0,25 mm.AREIAS FINAS: Gros com dimetros compreendidos entre 0,25 mm e 0,05 mm.

Siltes: Slica coloidal ou cristais grandes de argila ou impurezas, cuja maioria dos seus grostem dimetro entre 0,05 mm e 0,005 mm, possuindo apenas a coeso necessria para formar,quando secos, torres facilmente desagregveis por presso dos dedos.

Argilas: Cristais de argila mineral com dimetro abaixo de 0,005 mm. As argilas apresentamcaractersticas bem marcantes de plasticidade, pois, quando suficientemente midas, moldam-se facilmente em diferentes formas e quando secas, apresentam coeso bastante para constituirtorres dificilmente desagregveis por presso dos dedos.

Solos mistos: So aqueles compostos de mais de um tipo de solo. Estes solos so designadosprimeiramente pelo nome do solo cuja caractersticas e propriedades sejam predominantes,seguidos dos adjetivos correspondentes aos nomes dos outros tipos de solos que completam osolo misto. Exemplo: areia siltosa indica um solo que predominantemente arenoso, mascontem certa quantidade de silte; argila arenosa um solo que apresenta as propriedades daargila, mas contem uma quantidade aprecivel de areia.

TERMINOLOGIA LIMITES (ABNT)Bloco de rocha Acima de 1 m

Matao De 25 cm a 1 mPedra Rocha De 7,6 cm a 25 cmPedregulho De 4,8 mm a 76 mmAreia Grossa De 0,84 mm a 4,8 mmAreia Mdia De 0,25 mm a 0,84 mmAreia Fina De 0,05 mm a 0,25 mmSilte De 0,005 mm a 0,05 mmArgila

Solo

Inferior a 0,005 mmTabela 1 Classificao dos Solos segundo a ABNT


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3.3 COMPORTAMENTO DOS SOLOS

O comportamento dos solos finos definido pelas foras de atrao moleculares e eltricas e pelapresena de gua.

O comportamento dos solos grossos so governados pelas foras gravitacionais. Os SILTES apesarde serem classificados como finos, o seu comportamento governado pelas foras gravitacionais(mesmas dos solos grossos).

4 REGRAS DE APROXIMAO

4.1 REGRAS GERAIS

1 REGRA: Se o algarismo que ocupar a casa de ordem N + 1 for igual a 0, 1, 2, 3 ou 4, ento oalgarismo que ocupar a casa de ordem N no sofrer alterao. Exemplos:

17 = 2,428571429 com N = 1 17 = 2,47 7

11 = 0,478260869 com N = 3 11 = 0,47823 232 REGRA: Se o algarismo que ocupar a casa de ordem N + 1 for igual a 5, 6, 7, 8 ou 9, ento oalgarismo que ocupar a casa de ordem N ser acrescido de uma unidade. Exemplos:

17 = 2,428571429 com N = 1 17 = 2,4297 7

11 = 0,478260869 com N = 3 11 = 0,523 23

4.2 REGRAS ESPECFICAS PARA A DISCIPLINA

PORCENTAGENS: Sero sempre aproximadas para uma casa decimal. Exemplos:

P = 3, 2412589 % P = 3,2%

h = 10, 682362 % h = 10,7%

PESOS ESPECFICOS: Se a unidade em que est expresso o peso especfico for g/cm3, adotar N = 2. Se aunidade for Kg/m3 adotar N = 0. Exemplos:

s = 4, 2548578 g/cm3 s = 4,25 g/cm3

h = 1982, 6087 kg/m3 h = 1983 kg/cm3

5 NDICES FSICOS

5.1 ESTUDO DO SOLO

Quando vamos fazer um estudo sobre os solos, levamos em conta que dois elementos quase

sempre esto presentes. Estes elementos so a gua e o ar.


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5.2 COMPONENTES DO SOLO

Uma partcula slida completa (apresenta-se com todos os seus componentes) pode serrepresentada conforme abaixo:

VOLUMES PESOS_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

VAR PAR_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

VVVA PA

VT _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ PT

VS PS

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Significado da simbologia:

PS = Peso da parte seca ou da parte slida ou do solo seco

PA = Peso da parte lquida ou peso da guaPAR= Peso do ar, que considerado nulo, ou seja, igual a zeroPT = Peso do solo mido ou natural ou peso totalVS =Volume da parte seca ou da parte slida ou do solo secoVA = Volume da parte liquida ou volume da guaVAR= Volume do arVV = Volume de vazios. todo volume no slido, isto , gua e arVT = Volume total

5.3 RELAES FUNDAMENTAIS

Mas PAR= 0 logo:

_ _ _ _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

AR

SOLOSECO

GUA

PT = PS + PA +PAR

PT = PS + PA

VV = VA + VAR VT = VS + VVVT = VS + VA + VAR


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5.4 PESO ESPECFICO DO SOLO

Quando estamos calculando peso especfico dos solos, devemos considerar dois tipos. Umchamado de aparente e outro chamado de real. O primeiro leva em conta na sua obteno as partesslidas e no slidas. Enquanto que o real leva em conta apenas a parte slida propriamente dita. Oaparente ainda pode ser mido ou seco.

Um peso especfico sempre a relao entre um peso e um volume e o representamos pela letragrega gama ().

As unidades mais freqentes so g/cm3, Kg/dm3e Kg/m3.

5.5 PESO ESPECFICO APARENTE DO SOLO MIDO (h)

a razo existente entre o peso do solo mido ou peso total (PT) e o volume total (VT).

5.6 PESO ESPECFICO APARENTE DO SOLO SECO (S)

a razo existente entre o peso do solo seco (PS) e o volume total (VT ).

5.7 PESO ESPECFICO REAL OU DOS GROS (S)

a razo existente entre o peso do solo seco (PS) e o volume do solo seco (VS).

5.8 TEOR DE UMIDADE (h)

a razo, dada em porcentagem, entre o peso ou quantidade de gua existente numa amostra desolo mido (PA) e o peso desta amostra depois de seca (PS).

Podemos determinar o teor de umidade de um solo qualquer atravs de trs modos distintos:mtodo de lcool, mtodo de estufa e mtodo de Speedy.

O que vai nos dizer se um solo est mais mido e comparao com outro tipo de solo na aquantidade de gua contida em cada um deles e sim aquele que possuir o maior teor de umidade.

importante ressaltar que o peso especfico da gua igual 1 g/cm3

ou 1 kg /m3

.

h = PT

Vt

S = PSVt

G = PSVS

h = PA x 100PS


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5.9 NDICE DE VAZIOS

um nmero dado pela razo entre o volume de vazios (Vv) e o volume da parte slida ou parteseca (VS).

O ndice de vazios representado pela letra grega psilon ().

OBS: Se VV = VS = 1Se VV > VS > 1Se VV < VS < 1Por norma, calcula-se o ndice de vazios com 2 casas decimais.

5.10 POROSIDADE (n)

a razo, dada em porcentagem, entre o volume de vazios (VV ) e o volume total (VT).

Como ndice de vazios e porosidade apresenta frmulas com aspectos comuns, pode-se prever umarelao entre ambos. Vamos demonstrar:

Temos que n = VV x 100 e por definio VT = VS + VV.VT

Ento n = VV x 100 se dividirmos ambos os membros da expresso VSVS + VV

VV VVteremos n = VS x 100 melhorando a expresso temos n= VS x 100

VS + VV VS + VVVS VS V3

Sabemos que = VV substituindo na expresso anterior obtemosVS

5.11 GRAU DE SATURAO (S)

a razo, dada em porcentagem, entre o volume da parte lquida ou da gua (VA) e o volumevazios(VV).

= VVVS

n = VV x 100VT

n = x 1001 +

S = VV x 100VA


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Dizemos que um solo est saturado se a gua ocupa todos os vazios existentes, ou seja, VA = VV. Comisso, S = 100%

5.12 GRAU DE AERAO (A)

a razo, dada em porcentagem, entre o volume do ar (VAR) e o volume de vazios (VV).

Pode-se facilmente demonstrar que:

ou

5.13 PESO ESPECFICO DA GUA (a)

O peso especfico da gua a relao entre o peso da gua (PA) e o volume da gua (VA).

Mas sabemos que a = 1 g/cm3

O que nos indica que numericamente PA = VA, ou seja, 50 g de gua ocupa um volume de 50 cm3,

100 g de gua ocupa um volume de 100 cm3, etc.

5.14 DENSIDADE RELATIVA ()

a razo entre o peso especifico real(G) e o peso especifico da gua (a).

ComoA = 1g/cm3, temos e G so expressos pelo mesmo nmero, sendo que adimensional e

G tem dimenso. Por exemplo, a densidade relativa do quartzo 2,67 e o seu peso especifico real 2,67g/cm3.

O valor de depende do constituinte mineralgico da partcula. Para a maioria dos solos seu valorvaria de 2,65 a 2,85.

A = VAR x 100VA

A = 100 - S em porcentagem

A = 1 - S

a = PAVA

= GA


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5.15 RELAO ENTRE OS PESOS ESPECIFICOS APARENTE MIDO E SECO

Por definio temos que:

S = PSVT

Dividindo por PT ambos os termos da frao e notando que PT = PS + PA, tem-se:

PSS = PS + PA

VTPT

Chegaremos a seguinte expresso:

5.16 OUTRAS EXPRESSES:

6 DETERMINAO DA UMIDADE DOS SOLOS

Conforme j foi dito, podemos determinar de um solo qualquer atravs de trs modos: mtodo da

estufa, mtodo speedy e mtodo do lcool.

6.1 MTODO DA ESTUFANeste mtodo faz-se a secagem do solo em estufa convencional com temperaturas variando de 105

a 110C durante um perodo de 12 a 24 horas.

a) Procedimentos: Pesamos a cpsula de alumnio vazia (Pcp.) Pesamos a amostra de solo mido + cpsula (PBU peso bruto mido) Colocamos a amostra para secar na estufa Pesamos a amostra de solo seco + cpsula (PBS peso bruto seco)

b) Clculos:

Cpsula Solo mido Solo SecoVazia + Cpsula + Cpsula

Estufa

Pcap. PBU PBS

Peso da gua (PA): PA = PBU PBS

s = h1 + h

= GSVS

S = h .


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Peso do Solo Seco (Ps) = PBS - Pcap.

Teor de Umidade: h = PA x100PS

Para uma melhor preciso e confiabilidade dos resultados devero ser feitas pelo menos trsdeterminaes, calculando-se a mdia aritmtica das umidades.

6.2 MTODO SPEEDY

Deve ser utilizado o mtodo de ensaio ME/DNER 52-64 constante da apostila de ensaios.

6.3 MTODO DO LCOOL

Deve ser utilizado o mtodo de ensaio ME/DNER 88-64 constante da apostila de ensaios.

7 EMPOLAMENTO DE UM SOLO

Chama-se empolamento de um solo, o acrscimo de volume (inchamento) por ter sido o mesmosubmetido a um removimento.

7.1 FINALIDADE: Tem-se como principal finalidade, a obteno do oramento de transporte de terra, ouseja, saber o custo do volume de solo transportado atravs da porcentagem de empolamento.

7.2 PORCENTAGEM DE EMPOLAMENTO: a porcentagem da acrscimo de volume do solo emrelao ao seu volume compacto.

7.3 DETERMINAO DA PORCENTAGEM DE EMPOLAMETO: Podemos afirmar que o volumecompacto (Vcorte = volume de corte) corresponde a 100%. Assim como o volume acrescido (Vcorte)corresponde a porcentagem de empolamento (E%),ou seja:

Vcorte 100%Vcorte E onde Vcorte o vol Vcorte me do solto menos o volume de corte

Ento:

(1)

Como a obteno do volume solto, atravs das suas dimenses impraticvel, colocaremos aporcentagem de empolamento em funo dos pesos especficos aparentes do solo seco, a partir dodesenvolvimento da equao (1):

E = Vsolto - VcortePS PS x 100 onde PS o peso do solo seco

VcortePS

E = Vsolto - Vcorte x 100Vcorte


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1 - 1 S(corte) - S(solto)

S(solto) S(corte) x 100 S(solto) -S(corte) x 100E = 1 E = 1

S(corte) S(corte)

E = S(solto) - S(corte) xS(corte) x 100S(solto)

(2)

Define-se o fator de converso (FC) como sendo:

ou

Substituindo na equao (2) obtemos:

O fator de converso um nmero adimensional menor que 1, que multiplicado pelo volume soltoresulta no volume de corte, ou que multiplicado pelo peso especifico aparente seco de corte resulta no

peso especifico aparente seco solto.

E = Scorte - Ssolto x 100Ssolto

FC = VcorteVsolto

S (solto)FC = S (corte)

E = 1 FC x 100

FC


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8 PLASTICIDADE E CONSISTNCIA DOS SOLOS

A plasticidade normalmente definida como uma propriedade dos solos, que considera na maiorou menor capacidade de serem eles moldados, sob certas condies de umidade, sem variao de volume.Trata-se de uma das mais importantes propriedades das argilas.

Para a caracterizao de um solo, no suficiente conhecermos apenas a forma e o dimetro deseus gros. Devemos considerar os estados de consistncia ou estados fsicos dos solos. Os estados fsicosou de consistncia so:

8.1 LIMITES DE CONSISTNCIA

Os limites de fsicos ou de consistncia so determinados nos pontos de transio de um estadofsico para outro. Dessa forma temos:

h % decrescendo

LL LP LC

Estado Estado Estado EstadoLquido Plstico Semi-slido Slido

LL Limite de Liquidez o teor de umidade que separa o solo no estado lquido para o estadoplstico.LP Limite de Plasticidade o teor de umidade que separa o solo no estado plstico para oestado semi-slido.

LC Limite de Contrao o teor de umidade que separa o solo no estado semi-slido para oestado slido.

ESTADO LQUIDO

Umidade muito elevada Apresenta-se como fludo denso Escorre com facilidade

No pode ser moldado

ESTADO PLASTICO

Umidade elevada Perde a propriedade de fluir

(escorrer)

Pode ser moldado conservado aforma dada sem se romper

ESTADO SEMI-SLIDO

Pouca umidade No pode ser moldado ou

manuseado, pois se rompefacilmente.

Solo se contrai muito (perde

volume) ao secar rapidamente

ESTADO SLIDO

Umidade prxima de zero Solo no mais se contrai ao

secar


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8.2 LIMITE DE LIQUIDEZ

Determinaremos o limite de liquidez utilizando o mtodo de ensaio ME/DNER 44-71, constanteda apostila de ensaios.

8.3 LIMITE DE PLASTICIDADE

Determinaremos o limite de plasticidade utilizando o mtodo de ensaio ME/DNER 82-63,constante da apostila de ensaios.

8.4 LIMITE DE CONTRAO

obtido atravs de ensaio rgido pelas normas do DNER-DPTM 87-64, podendo ser obtidoteoricamente atravs da seguinte expresso:

Onde:a = Peso especfico da gua na temperatura ambiente

S = Peso especfico aparente do solo seco = Densidade real do solo na temperatura ambiente.

8.5 NDICE DE PLASTICIDADE

Denomina-se ndice de plasticidade diferena entre os limites de liquidez e de plasticidade.Logo:

Ele define a zona em que o terreno se acha no estado plstico e, por ser mximo para as argilas emnimo, ou melhor, nulo para as areias, fornece um critrio para se ajuizar do carter argiloso de um solo;assim, quanto maior for o IP, tanto mais plstico ser o solo.

Quando um material no tem plasticidade (areia, por exemplo), considera-se o ndice deplasticidade nulo e escreve-se IP = NP (no plstico).

Sabe-se que uma pequena porcentagem de matria orgnica eleva o valor do LP, sem elevarsimultaneamente o valor do LL. Tais solos apresentam, pois, baixos valores para o IP.

Sabe-se ainda que as argilas so tanto mais compressveis quanto maior for o IP.

Quanto ao ndice de plasticidade, os solos classificam-se em:

Fracamente plstico: 0% < IP 7% Mediamente plstico: 7% < IP 15% Altamente plstico: IP > 15%

LC = a - 1 x100S

IP = LL - LP


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8.6 NDICE DE CONSISTNCIA

A consistncia de um solo no seu estado natural, com teor de umidade h, expressanumericamente pela relao:

Este o chamado ndice de consistncia (IC).

9 PROPRIEDADES DAS PARTCULAS SLIDAS

9.1 NATUREZA DAS PARTCULAS

O solo constitudo de gros minerais, podendo ainda, conter matria orgnica.

No solo, as fraes grossas so silicosas, enquanto que as finas so argilosas.Os solos que contm matria orgnica podem ser identificados visualmente. A colorao dos solosvaria do cinza escuro ao claro e do marrom escuro ao claro.

Um solo que contm matria orgnica tem seu peso reduzido observado que seus valoresgeralmente esto prximos de 2,65.

9.2 PESO ESPECFICO DAS PARTCULAS

O peso especifico das partculas , por definio

Donde: Ps peso das partculas slidas

Vs volume das partculas slidasg = PsVs

9.3 DENSIDADE RELATIVA DAS PARTCULAS DO SOLO

definida como a relao entre o peso especfico das partculas e o peso especfico da gua a 4C. Tem-se ento:

= gc

O peso especfico da gua a 4 C = -1 g/cm3.

9.4 DENSIDADE REAL DO SOLO NO LABORATRIO

A densidade real do solo obtida no laboratrio pelo mtodo do PICNMETRO.O fundamento terico ilustrado na fig. 2.1.

IC = LL hIP


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h Va

Pa

GUA h P1

SOLO Ps

A Fig. 2.1a ilustrar uma proveta com gua at a altura h e de peso Pa.A Fig. 2.1b ilustra a mesma proveta com gua, porm com solo de peso Ps; o peso do conjunto

(Pa Ps). O volume de gua deslocada pelo solo Va e a altura da coluna (h h).

A Fig. 2.1c ilustra a mesma proveta, na qual adiciona-se; solo com o mesmo peso, Ps, e completa-se com gua at a altura h. O peso total do conjunto P1.Pela Fig.2,1b, tem-se:

g = Ps (A) Porque Va = VVa

Tambm Va = Pa (B)at

Em que at o peso especfico da gua temperatura TC.Da (B), tem-se:

g = Ps (C) g = Ps .a.T (D)Pa PaaT

Conforme na fig. 2.1.b e 2.1.c

Pa = Pa + P5 P1 (E)

Inserindo-se a expresso (E) na (D), tem-se:

g = P5 aT (F)Pa + P5 P1

Por definio:

= g E aT = aT g = a E aT = aaTa a


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Substituindo-se as duas ltimas expresses na (F), tem-se:

= P5 aTPa + P5 P1

Que a expresso da DENSIDADE REAL.

9.5 FORMAS DAS PARTCULAS

As formas mais evidenciadas das partculas dos solos so: Arredondadas ou com forma polidrica,lamelares e fibrilares.

a) Arredondadas ou de forma polidrica so: pedregulhos, areias e siltes.b) Lamelares em forma de lamelas ou escamas: as argilas.c) Fibrilares em forma de fibras: so os solos turfosos.

A forma das partculas tem grande influncia nas propriedades dos solo.

9.6 ADSOROAs fraes finas do solo, como so as argilas, tem as superfcies de suas partculas slidas dotadas

de carga eltrica negativa cuja intensidade depende de sua caracterstica mineralgicas (Fig. 2.2.).As partculas slidas do solo em contato com a gua fazem com que as molculas desta fiquem

polarizadas (H, OH), resultando na atrao dos ons positivos da gua H pelas cargas eltricas existentesna superfcie da partcula slida do solo, fixando a gua em forma pelicular.

HH H H H CARGA ELTRICA NEGATIVA

HPARTCULAH CATIONS EXTERIORES

HH H H

Fig. 2.2. H

A propriedade desta forma de fixao da gua na superfcie da partcula slida denomina-seadsoro.

Atividade Superficial o conjunto de atividades fsico-qumicas decorrentes da adsoro.

A atividade superficial, segundo Skempton, define-se pela relao:

AS = IPS

Donde: IP = ndice de plasticidade da argilaB = percentagem, em peso, das partculas com dimetro menor do que 0,002 mmEm termos de atividade superficial, as argilas podem ser Normais, Ativas e Inativas.

Normais, Ativas e Inativas.

NORMAIS 0,75 < AS < 1,25

ATIVAS AS > 1,25INATIVAS AS < 0,75


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9.7 TROCA DE BASE E CAPACIDADE DE TROCA

TROCA DE BASE a permuta de ctions adsorvidos na superfcie da argila.Esta permuta ocorre devido a forte ligao entre os ctions adsorvidos na superfcie das argilas

como se esta forte ligao fosse uma combinao entre os referidos ctions adsorvidos e os elementos queesto na superfcie da argila, muito embora as estruturas das partculas sejam absolutamente idnticas, taiscomo as argilas sdicas, as clcias, e etc.

A argila tem propriedades que diferem uma das outras; em decorrncia disso nem todos os ctionsso permutveis. Tem-se, como exemplo, o hidrognio que fixado mais fortemente na superfcie daargila do que o clcio. A essa intensidade de fixao o que se chama capacidade de troca.

9.8 A GUA COMO LIQUIDO DIPOLAR-HIDRATAO DE ONS

9.8.1 A gua Como Lquido Dipolar

Na molcula de gua no existem cargas eltricas livres, nem positivas, nem negativas, isto , amolcula de gua neutra, em decorrncia disso no adsorvida pela argila como o foi anteriormenteestudada.

A molcula de gua representada simbolicamente conforme ilustrado na Fig.23

O CENTRO DE ELETRONSDE VALNCIA NEGATIVA (b)

(a)

Representao simblica de um lquidoH H dipolar. A molcula tem um extremoCENTRO DE ELETRONS positivo e outro negativo que se orientaDE VALNCIA POSITIVA tal qual um im num campo magntico.

Diagrama representativo da molcula dgua,mostrando sua simetria, digo, assimetria. Odiagrama mostra que gua um dipolo.

Fig. 2.3.

Um lquido que contm DIPOLOS um lquido DIPOLAR.

Entre os lquidos dipolares podem ser citados a gua, a acetona, etc.A gua em contato com a argila contendo determinado teor de umidade lhe confere o estado de

plasticidade, em contato com a argila o mesmo no acontece como no caso da gua com a argila; no hestado plstico na argila, e esta comporta-se como uma areia mida. A causa que para haver plasticidadena argila necessrio que o lquido seja dipolar.

Um ON submergido em um LQUIDO DIPOLAR, atrai em redor de si um enxame de DIPOLARque o encerram como uma cpsula, como mostra a Fig. 2.4. Se o lquido a gua, diz-se que o on esthidratado.

+ -


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Mecnica dos Solos 2

REPRESENTAO SIMBLICADE UM ON HIDRATADO DE CLCIO.

Fig. 2.4.

9.9 COESO-TIXOTROPIA

9.9.1 Coeso

Para que seja iniciado o movimento de deslizamento entre as partculas de argila necessrioromper suas mtuas ligaes moleculares.

Estas mtuas ligaes so formadas por molculas depolares e ctions, resultantes de aes fsico-qumico, e sero tanto mais prximos quanto mais prximas estiverem estas partculas de argila entre si.

Portanto, entre essas partculas se manifestam uma resistncia que alcana, com freqncia,

valores considerados. Em decorrncia disso, para separar duas partculas necessrio um certo esforo.O solo capaz de resistir a traes. Esta resistncia a trao denominada COESO. Veja a Fig.2.5

Ca++


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Mecnica dos Solos 2

CATIONEXTERIOR

__ __

ARGILA

ARGILA

DIPOLO

Fig. 2.5.

9.9.2 Tixotropia

Se tomarmos uma poro de argila com aprecivel teor de umidade e amass-la energicamentedurante esta operao as partculas deslizam umas sobre as outras, tornando fracas suas ligaes fsico-

qumicas momentaneamente. Estas ligaes bastantes fraca voltam pouco a pouco ao seu estado primitivoconforme vo restabelecendo-se suas ligaes. A este fenmeno se denomina TIXOTROPIA.

Algumas argilas demoram mais que outras para completar o fenmeno de tixotropia, porque suasligaes fsico-qumicas no so iguais; umas so mais suscetveis que outras, portanto a essa condio devariar de uma argila para outra, que se chama SUSCETIBILIDADE TIXOTRPICA.

A SUSCETIBILIDADE TIXOTRPICA pode ser conhecida atravs da relao entre a resistncia compensao simples da amostra indeformada de argila e a resistncia da mesma energicamenteamassada.

9.10 GRANULOMETRIA DOS SOLOS

Os solos podem ser: pedregulho, areia, silte e argila. Raramente o pedregulho, a areia, o silte e aargila constituem sozinhos um solo puro. Eles se apresentam como FRAES GRANULOMTRICAS

+

+


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de um solo. Este identificado quantitativamente pela percentagem por peso dos seus componentes,denominada de COMPOSIO GRANULOMTRICA.

As fraes de solo so identificadas pelos dimetros de suas partculas, no existe um sistemanico para identificar uma frao de solo pelo tamanho de sua partcula. Existem vrios sistemas declassificao de solo de uso corrente que variam de uma regio para outra.

Dois sistemas importantes podem ser enumerados: O sistema unificado de classificao de solos(S.U.C.S) e o HIGHWAY RESEARCH BOARD (H.R.P).

Os tamanhos de partculas adotadas pelo S.U.C.S so:PEDREGULHO: dimetro compreendido entre 76 e 4,8 mmAREIA GROSSA: dimetro compreendido entre 4,8 e 0,42 mmAREIA FINA: dimetro compreendido entre 0,42 e 0,05 mmSILTE: dimetro compreendido entre 0,05 e 0,005 mmARGILA: dimetro menor que 0,005 mm

Os tamanhos das partculas adotadas pelo H.R.B so:PEDREGULHO: dimetro compreendido entre 76 e 2,0 mm

AREIA GROSSA: dimetro compreendido entre 2,0 e 0,42 mmAREIA FINA: dimetro compreendido entre 0,42 e 0,05 mmSILTE: dimetro compreendido entre 0,05 e 0,005 mmARGILA: dimetro menor que 0,005 mm

GRANULOMETRICAMENTE OS SOLOS PODEM SER:De granulometria continua:

De granulometria descontinua:

De Granulometria uniforme:


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2 (2.1)V = 2 g - a d

9 n 2

Donde:n = coeficiente de viscosidade do meio dispersor (variando com a temperatura)d = dimetro equivalente da partcula, o qual significa uma esfera de peso especfico igual ao

das partculas do solo e sedimentando com a mesma velocidadeg = peso especifico das partculas de soloa = peso especifico do meio dispersor (no caso a gua)V = velocidade de sedimentao da esfera.

Tirando-se o valor de d, em 2.1, tem-se:

(2.2)

d = 1800 n Vg - a

g representado comumente no laboratrio por e a, por a (a = 1) assim:

d = 1800 n V , ou d = A.V , sendo A = 1800 ug - a 1

Conhecido os valores do dimetro pela sedimentao com tempo controlado, a percentagem, P, das

partculas correspondentes ao dimetro conhecida atravs da expresso:

P = 100 (LD + CT)Ps - 1

Onde:

Ps = peso do solo na suspensoL = Leitura do decmetroCT = correo da leitura do decmetro devida a temperatura obtida pela expresso:(c a) (T Tc) = CT. 10

3

Onde:Tc = Temperatura de calibrao do decmetroc = peso especifico a temperatura de calibrao do decmetro = coeficiente de deformao volumtrica do vidro.

A lei de Stokes valida apenas para partculas menores do que 0,2 mm, muito embora, na prtica,a amostra para sedimentao seja tomada aquela que passa na peneira de 2,0 m de abertura (N 10).Realizado o ensaio de granulometria, a curva granulomtrica pode ser construda, tomando-se um grficona qual a ordenada representa a percentagem acumulada que passa. E a abscissa representa o logaritmo dodimetro Fig. 2.6.


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Porcentagemacumulada que

passaFig. 2.6

log dDimetro d - mm

Construda a curva granulomtrica, podem ser conhecidos:

1) A composio granulomtrica, em percentagem por peso da amostra total seca.2) O DIAMETRO EFETIVO,O COEFICIENTE DE UNIFORMIDADE E O NDICE DE

GRADUAO. (Coeficiente de curvatura).

A composio granulomtrica at a peneira de abertura de 0,075 (N 200), obtida porpeneiramento, enquanto que a parte fina passando na peneira n 200 da curva granulomtrica (fig. 2.7),obtm-se, por interpolao dos dimetros desejados e consequentemente suas respectivas percentagensacumuladas.

PENEIRAO

% que passa da Fig. 2.7Amostra total

log d

0,005 0,05 0,1 1 10 96 100

Na fig. 2.7, no dimetro d= 0,05 mm, a percentagem correspondente a todas as partculas menoresque esse dimetro (Silte, Argila), no dimetro d = 0,05 mm a percentagem correspondente a todas as

partculas menores do que esse dimetro (argila).Conhecida a percentagem B, de argila (por interpolao tomada no dimetro de 0,05 mm), a

percentagem (C = A = B) de silte pode tambm ser conhecida.Antes de conhecermos os coeficientes de graduao e uniformidade e o dimetro efetivo, vamos

conhecer o significado dos termos e com o auxilio da fig. 2.8.

DIMETRO DAS PARTCULAS

Sedimentao, peneira 200


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ba

c

100% acumulada 60

que passa Fig. 2.830100

0,10 0,30 0,60

DIAMETRO EFETIVO, def o dimetro correspondente a 10% por peso, de todas as partculasmenores que ele. def o mesmo que d10.

COEFICIENTE DE UNIFORMIDADE, Cu, obtido pela expresso:

Cu = d 60def

Quando o solo muito uniforme: Cu < 5Quando o solo de uniformidade mdia: 5 < Cu < 15Quando o solo desuniforme: 15 < Cu < 50

NDICE DE GRADUAO, IG, obtido pela expresso:

IG =

Um solo BEM GRADUADO quando 1 IG 3A FIG. 2.9 ilustra o modo de obteno da composio granulomtrica atravs da CURVA

GRANULOMTRICA, como se segue

N 200 N 40 N 10 N 4 3/8

% quepassa

Log d

ARGILA SILTE AREIA FINA AREIA GROSSA PEDREGULHO

Fig. 2.9

PEDEGULHO 100-aAREIA GROSSA a - cAREIA FINA c dSILTE d e

ARGILA eO mtodo de determinao da composio granulomtrica, na fase de sedimentao, realizado

0,075

0,1

Srie de peneiras

e

0

100

d

ab

c

0,005 0,01 0,05 0,42 1


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pelo mtodo do decmetro de BOYOUCS. Este mtodo consiste nas leituras dessimtricas numa provetade vidro (capacidade de 1000 mm) contendi uma suspenso composta de solo e uma soluo de gua esilicato de sdio de densidade 1,023 a 20 C.

Durante o ensaio, para as leituras sero feitas anotaes de tempo e temperatura (o peso especificoda partcula deve ser conhecido com antecedncia) (Fig. 2.10)

HasteNa 0,990

Leitura Lo

Altura de Queda Altura do Centro de Volume1,050

Bulbo Centro de volume do decmetroSuspenso solo + gua (com deflorante)

Fig. 2.10

A ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORAS TCNICAS (ABNT) adota e especifica a maneirade proceder para realizao do ensaio de sedimentao. Antes, porm, citaremos adiante a expresso da

percentagem retida da frao de solo em cada peneira relativa ao peso da amostra total seca.

Pf% = Pf x 100

Ps

Onde:

Pf= peso da frao de solo retida em cada peneiraPs = peso da amostra total seca do solo

No PENEIRAMENTO, a quantidade de solo com UMIDADE NATURAL, Ph, pode ser tomadoem cerca de 1000 a 1500 gramas. Na determinao da UMIDADE HIGROSCPICA (natural), parte-sedo principio de que o solo retido na peneira de abertura de 2 mm (N 10), no est sujeita a umidade

higroscpica, porm UMIDADE DE ABSORO. J que a absoro na frao grossa de solo topequena que pode ser desprezada. Em decorrncia disso a frao grossa do solo (retida na peneira n 10) considerada seca.

O peso total da amostra de solo, Ph, :

Ph = P1 + P2

Onde:

P1 = peso da frao de solo retida na peneira n 10

P2 = peso da frao de solo passando na peneira n 10 com umidade higroscpica, h.


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O peso do solo seco, P3, passando na peneira n 10 :

P3 = 100P2100 + h

Exemplo:

Uma amostra total de solo com umidade higroscpica pesa 1000 gramas. A frao de solo retidana peneira n 10 pesa 450 g. A frao de solo, com umidade higroscpica de 2 %, passando na peneira n10 pesa 550 g. Pede-se o peso da amostra total seca.

P1 = 450 g P2 = 550 g h = 2 %

Ps = 100 x 550 = 539,2 g100 +2

O peso total do solo seco :

Ps = P1 + P3 P3 = 450 + 539,2 = 989,2g

A amostra total foi peneirada at a peneira n 10, apresentando seguinte resultado:

MATERIAL ?

PENEIRA

PESO % E/PENEIRA

% QUE

PASSA

2 0 0 0 100.001 50 5,05 5,05 94,953/8 100 10,11 15,16 84,84

N = 4 120 12,13 27,46 73,24N = 10 180 18,00 46,46 54,54(N)

A percentagem que passa na peneira n 10, ns convencionamos chamar de N e que ser

empregado, mais adiante na fase de sedimentao.FASE DE SEDIMENTAO para a realizao dessa fase de ensaio, a quantidade de amostraparcial passando na peneira n 10 de 70 a 100 g, com umidade higroscpica (solo argiloso 70 g e soloarenoso 100 g).

A amostra parcial seca calculada pela seguinte expresso:

Ps = 100P2100 + h

Onde:Ph = o peso da amostra parcial mida

Conhecido o peso da amostra parcial seca, com auxilio da umidade h, pe-se a amostra a saturardurante 24 h. Depois de saturada coloca-se num dispersor mecnico a amostra com gua defloculante(silicato de sdio). A seguir a mesma colocada em uma proveta de 1000 ml, at o trao de referencia


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Mecnica dos Solos 3

1000 ml. A seguir, coloca-se o decmetro na suspenso e so feitas leituras, levando em consideraoleituras do tempo e da temperatura. Realizadas as operaes acima descritas, procede-se como se segue:

1) Aps as leituras feitas, toma-se a amostra e leva-se a mesma peneira n200 e pe-se a sec-la naestufa. Enquanto isso se determina o peso da amostra parcial seca; ainda, tomando-se o mesmoexemplo anterior, tem-se:

Amostra parcial mida 100 gUmidade higroscpica 2 %

O peso da amostra parcial seca (se o Ph igual a 100)

Ps = 100P2 Ps = 100 x 100 Ps = 98,04 g100 + h 100 + 2

Depois de seca a amostra retirada da estufa e submetida ao peneiramento. A seguir fazem-se osclculos das percentagens. Antes porm, sabe-se que a percentagem que passa na peneira n10, N, deveser considerada. Vamos considerar o valor de N do exemplo anterior. Assim:

N = 54,54 %

Aps o peneiramento da amostra parcial, o calculo das percentagens feito e mostrado noexemplo abaixo.

PENEIRA MATERIAL RETIDO MATERIAL QUE PASSApeso % com peneira % acumulada amostra ? Amost. total

n 40 50,94 51,96 48,04 48,04 26,20n 100 9,00 61,14 61,14 38,86 15,43

Realizando o peneiramento da amostra total seca, calcula-se as percentagens que passam e traa-separcialmente a curva granulomtrica, considerando-se os exemplos anteriores, e conforme abaixo.


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0,001 3 5 7 1 0,1 10

Dimetro dos Gros mm

2) Realizadas as operaes de peneiramento parcial, sero conhecidos: a percentagem em suspensodas partculas (acumuladas) e seus dimetros limites. A cada leitura do decmetro corresponde umapercentagem em suspenso e seu respectivo dimetro limite.

O clculo da percentagem em suspenso feita pela expresso:Q = N x x 1000 (Lc - 1)

- 1 Ps

Onde:N = % da amostra total que passa na peneira n 10Ps = peso da amostra parcial que passa na peneira n 10

Lc = leitura corrigida do decmetro na parte superior do menisco e R a correo devida ao menisco eavaliao de densidade devido ao meio dispersor, proveniente da adio de defloculante e da variao detemperatura obtida da calibrao do decmetro utilizado no ensaio.O dimetro das partculas do solo em suspenso no momento da leitura do decmetro dado pelaexpresso abaixo:

d = 1800 n a.t

Onde:

n = coeficiente de viscosidade do meio dispersor (gua em g. seg/ cm2) com valores mostrados na tabela I. = Altura de queda das partculas correspondentes a leitura do decmetro, em cm.


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t = tempo de sedimentao em segundos = massa especifica real do solo passando na peneira n 10, g/cm3

a = massa especifica do meio dispersor, g/cm3

Tabela IT ( C) K

31 0,8830 0,8929 0,9028 0,9127 0,9226 0,9325 0,94

A altura de queda das partculas medida pela distancias entre o centro de volume do decmetro ea superfcie livre da suspenso.

A obteno dos valores do dimetro pode ser obtido pelo nomograma de CASAGRANDE,

mostrado na fig. 2.11

TC

LcA.103

A ABNT apresenta uma tabela (fig. 2.12) que d os dimetros, d, das partculas correspondentesaos tempos, t, de sedimentao, admitidos os seguintes valores na forma de STOKES.

a = 20 cmn = 1,03 x 10 -5 g.seg/cm2 (gua a 20C) = 2,65 g/cm3

a = 1,00 g/cm3 (gua a 20C)

3 1

6

4


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t - minuto d - mm t - horas d - mm0,5 0,087 1 0,00791,0 0,061 2 0,00562,0 0,045 4 0,00394,0 0,031 8 0,00288,0 0,022 25 0,001615,0 0,016 50 0,001130,0 0,011 - -

Quando os valores que se tem para o ensaio de sedimentao deferirem das constantes acima a, n,, a, os valores dos dimetros constantes na fig. 2.12 devem ser corrigidos.

Se a 20 cm, a correo ser Ka = a20

Se 2,65 g/cm, a correo ser: K = 1,65 1

Se n 1,03 x 10-5. seg/cm2, a correo ser: Kn = n x 105

1,03

Exemplo de clculo: Sejam as condies: t = 1 min, a = 15 cm, = 2,56 g/cm e T = 21 C (n =0,95 x 10-5 g/seg/cm)

Na tabela da fig. 2.12, para t = 1 min o dimetro correspondente :0,0061 m, ento:ka = 15 = 0,87; K = 1,65 = 1,03 e Kn = 0,95 x 10

5

20 2,56 -1 1,03

= 0,99

O dimetro corrigido, dc, ser:

dc = Ka.Kg.Kn.d dc = 0,87 x 1,03 x 0,99 x 0,0061dc = 0,054 mm


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9.13 CLASSIFICAO TRILINEAR DO SOLO

A classificao trilinear do solo feita por este sistema admite 3 constituintes bsicos do solo:Areia, silte e argila. Ela obtida com o auxilio do grfico da fig. 2.13.

0 100

10 90

20 80CHAVE

30 70% areia % argila

40 60areia areia

argilosa 50 50 siltosa60 40

70 30 Fig. 2.13argila 10 am silte

80 10 am arenoso argiloso 10 am arenoso 20

90 10 am 10 am 10 am 10

100 areia arenoso siltoso silte 0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100% SILTE

EXEMPLO DE APLICAO Deseja-se determinar a classificao trilinear cuja composiogranulomtrica do solo :

Areia 45%Silte 15%Argila 40%

Soluo: indo-se ao grfico da fig. 2.13, procurando-se aplicar a chave, tem-se um solo classificadoargila.

Se o solo, alm de argila, silte e areia, contm pedregulho, um artifcio tem que ser feito para serclassificado pela CLASSIFICAO TRILINEAR.

EXEMPLO: Deseja-se classificar um solo com pedregulho cuja composio granulomtrica :Pedregulho 14%Areia 21%Silte 56%Argila 9%

a) Verificar a quantidade percentual de argila, silte e areia; esta quantidade : 100 - 14 = 86b) Multiplica-se as percentagens, menos a do pedregulho pelo ndice 100/86 de ordem a expressar

essas percentagens em termos do peso do material excluindo o pedregulho, a composio

granulomtrica pode ser assim obtida:


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Areia 21 x 100 = 24%86

Silte 56 x 100 = 65%86

Argila 9 x 100 = 11%86

Realizadas as operaes acima, aplica-se o grfico da fig. 2.1 e obtm-se a classificao dosolo, que LOAM SILTOSO. Como o solo contm pedregulho, a classificao final ser LOAM SILTOPEDREGULHOSO.

10 ESTRUTURA DO SOLO

10.1 DEFINIO

Chama-se estrutura do solo a maneira como suas partculas se agrupam.A atual evoluo na pesquisa do solo tem permitido aos gelogos emitirem novos conceitos sobre

a estrutura dos solos. Entretanto, os resultados de novos estudos no tem sido amplamente divulgadossobre o assunto. Por esta razo, aqui so considerados os tipos tradicionais de estrutura do solo.

10.2 TIPOS DE ESTRUTURAS DO SOLO

Os tipos de estrutura do solo so: Granular simples, Alveolar, Floculenta e em Esqueleto.No estudo de estruturas do solo para maior compreenso, consideraremos a solo, e numa

suspenso com gua, sedimentado.Estrutura granular simples As partculas so agrupadas dependendo da gravidade, isto , apiam-se diretamente umas sobre as outras. As areias e os pedregulhos caracterizam este tipo de estrutura.

Estruturas alveolares So aquelas quando sedimentam observamos nela formao de alvolos oufavos de mel. Tal fenmeno ocorre devido a que as foras de atrao entre si, das partculas, serem menordo que as foras de atrao da gravidade. Os siltes e as areias com um mximo de finura caracterizam estetipo de estrutura, (Fig. 4.1)

Fig. 4.1 Fig. 4.2

Estruturas Floculentas So aquelas quando sedimentam, agrupam-se em forma de flores a forade atrao entre si das partculas. Os flocos so dispostos em arcos ao completarem a sedimentao. Istoocorre devido as aes inicas que se desenvolvem nestas estruturas. A causa desta formao devido asestruturas moleculares sendo abertas, terem sempre como que uma carga eltrica sempre disponvel a

receber mais partculas de solo (Fig. 4.2), Dando-lhe forma de floculncia. As argilas caracterizam estestipos de estrutura.


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Estruturas em Esqueleto So aquelas quando as partculas floculentas, juntas na sedimentao,atraem-se entre si, dando estas estruturas a forma de esqueleto (Fig. 4.3). As das partculas de silte, comoum exemplo. Argilas siltosas e siltes argiloso so exemplo desses tipos de estruturas.

Silte Argila

Fig. 4.3 Argila coloidal

10.3 AMOLGAMENTO

a operao de destruio da estrutura do solo, com a conseqente perda de sua estrutura, digo,sua resistncia. Nos solos argilosos o amolecimento nas cavas de fundao produz a formao de lama,devido as repetidas pisadas dos operrios, da ao do sol e da chuva de modo intermitente.

10.4 GRAU DE SENSIBILIDADE

definida como a razo entre a resistncia compresso simples de uma amostra indeformada e aresistncia compresso simples da mesma amostra depois de amolgada. Assim, tem-se:

GS = RCRC

Donde: RC = resistncia a compresso simples da amostra indeformadaRC = resistncia a compresso simples da amostra amolgada

Uma argila :Insensvel quando GS < 1De baixa sensibilidade quando 1< GS < 2De mdia sensibilidade quando 2< GC < 4Extra sensvel quando GS > 8


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11 COMPACTAO DOS SOLOS

Muitas vezes na prtica da engenharia geotcnica, o solo de um determinado local no apresentaas condies requeridas pela obra. Ele pode ser pouco resistente, muito compressvel ou apresentarcaractersticas que deixam a desejar do ponto de vista econmico. Uma das possibilidades tentarmelhorar as propriedades de engenharia do solo local.

A compactao um mtodo de estabilizao e melhoria do solo atravs de processo manual oumecnico, visando reduzir o volume de vazios do solo. A compactao tem em vista estes dois aspectos:aumentar a intimidade de contato entre os gros e tornar o aterro mais homogneo melhorando as suascaractersticas de resistncia, deformabilidade e permeabilidade.

A compactao de um solo a sua densificao por meio de equipamento mecnico, geralmenteum rolo compactador, embora, em alguns casos, como em pequenas valetas at soquetes manuais podemser empregados. Um solo, quando transportado e depositado para a construo de um aterro, fica numestado relativamente fofo e heterogneo e, portanto, alm de pouco resistente e muito deformvel,apresenta comportamento diferente de local para local.

A compactao empregada em diversas obras de engenharia, como aterros para diversasutilidades, camadas constitutivas dos pavimentos, construo de barragens de terra, preenchimento comterra do espao atrs de muros de arrimo e reenchimento das inmeras valetas que se abrem diariamentenas ruas das cidades.Os tipos de obra e de solo disponveis vo ditar o processo de compactao a ser empregado, a umidadeem que o solo deve se encontrar na ocasio e a densidade a ser atingida.

O incio da tcnica de compactao creditado ao engenheiro Ralph Proctor, que, em 1933, publicousuas observaes sobre a compactao de aterros, mostrando ser a compactao funo de quatrovariveis:

a) Peso especifico seco;b) Umidade;

c) Energia de compactao;d) Tipo de solo.A compactao dos solos tem uma grande importncia para as obras geotcnicas, j que atravs do

processo de compactao consegue-se promover no solo um aumento de sua resistncia e uma diminuiode sua compressibilidade e permeabilidade.

11.1 DIFERENAS ENTRE COMPACTAO E ADENSAMENTO

Pelo processo de compactao, a diminuio dos vazios do solo se d por expulso do ar contidonos seus vazios, de forma diferente do processo de adensamento, onde ocorre a expulso de gua dosinterstcios do solo. As cargas aplicadas quando compactamos o solo so geralmente de natureza dinmica

e o efeito conseguido imediato, enquanto que o processo de adensamento deferido no tempo (podelevar muitos anos para que ocorra por completo, a depender do tipo de solo) e as cargas so normalmenteestticas.

11.2 ENSAIO DE COMPACTAO

Aplicando-se certa energia de compactao (certo nmero de passadas de um determinadoequipamento no campo ou certo nmero de golpes de um soquete sobre o solo contido num molde), amassa especfica resultante funo da unidade em que o solo estiver. Quando se compacta com umidade

baixa, o atrito as partculas muito alto e no se consegue uma significativa reduo de vazios. Paraumidades mais elevadas, a gua provoca certo efeito de lubrificao entre as partculas, que deslizam

entre si, acomodando-se num arranjo mais completo.Na compactao, as quantidades de partculas e de gua permanecem constantes; o aumento da


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massa especfica corresponde eliminao de ar dos vazios. H, portanto, para a energia aplicada, certoteor de umidade, denominado umidade tima, que conduz a umidade tima, que conduz a um pesoespecfico mximo, ou uma densidade mxima.

De maneira geral, os solos argilosos apresentam densidades secas baixas e umidade timaselevadas. Solos siltosos apresentam tambm valores baixos de densidade, freqentemente com curvas delaboratrio bem abatidas. As areias com pedregulhos, bem graduados e pouco argilosos, apresentamdensidades secas mximas elevadas e umidades timas baixas.

11.3 ENERGIA DE COMPACTAO

O peso especfico seco mximo e a umidade tima determinada no ensaio descrito como EnsaioNormal de Compactao ou Ensaio Proctor Normal no so ndices fsicos do solo. Estes valoresdependem da energia aplicada na compactao. Chama-se energia de compactao ou esforo decompactao ao trabalho executado, referido a unidade de volume de solo aps compactao. A energiade compactao dada pela seguinte frmula:

Sendo:M Massa do soquete;EC = M.H.Ng.Nc H Altura de queda do soquete;

V Ng o nmero de golpes por camada;Nc nmero de camadas;V volume.

11.4 EQUIPAMENTOS DE CAMPO

Os princpios que estabelecem a compactao dos solos no campo so essencialmente os mesmos

discutidos anteriormente para os ensaios em laboratrios. Assim, os valores de peso especfico secomximo obtidos so fundamentalmente funo do tipo solo, da quantidade de gua utilizada e da energiaespecfica aplicada pelo equipamento que ser utilizado, a qual depende do tipo de peso do equipamento edo numero de passadas sucessivas aplicadas.

A energia de compactao no campo pode ser aplicada, como em laboratrio, de trs maneirasdiferentes: por meio de esforos de presso, impacto, vibrao ou por uma combinao destes. Os

processos de compactao e campo geralmente combinam a vibrao com a presso, j que a vibraoutilizada isoladamente se mostra pouco eficiente, sendo a presso necessria para diminuir, com maioreficcia do volume de vazios interpartculas do solo.

11.4.1 Soquetes

So compactadores de impacto utilizados em locais de difcil acesso para os rolos compressores,como em valas, trincheiras, etc. Possuem peso mnimo de 15 Kgfc, podendo ser manuais ou mecnicos(sapos). A camada compactada deve ter 10 a 15 cm para o caso dos solos finos e em torno de 15 cm para ocaso dos solos grossos.

11.4.2 Rolos estticos

Os rolos estticos compreendem os rolos p de carneiro, os rolos lisos de roda de ao e os rolospneumticos.


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Mecnica dos Solos 3

11.4.2.1 P-de-CarneiroOs rolos p-de-carneiro so constitudos por cilindros metlicos com protuberncias (patas)

solidarizadas, em forma tronco-cnica e com altura de aproximadamente de 20 cm. Podem ser altopropulsivos ou arrastados por trator. indicado na compactao de outros tipos de solo que no a areia epromove um grande entrosamento entre as camadas compactadas.

A camada compactada possui geralmente 15 cm, com nmero de passadas variando entre 4 e 6para solos finos e de 6 e 8 para solos grossos.

As caractersticas que afetam a performance dos rolos p-de-carneiro so a presso de contato, area de contato de cada p, o nmero de passadas por cobertura e estes elementos dependem do peso totaldo rolo, o nmero de ps em contato com o solo e do nmero de ps por tambor.

11.4.2.2 Rolo LisoTrata-se de um cilindro oco de ao, podendo ser preenchido por areia mida ou gua, a fim de que

seja aumentada a presso aplicada. So usados em bases de estradas, em capeamentos e so indicadospara solos arenosos, pedregulhos e pedra britada, lanadas em espessuras inferiores a 15 cm.

Esse tipo de rolo compacta bem camadas finas de 5 a 15 cm com 4 a 5 passadas. Os rolos lisospossuem peso de 1 a 20 t e freqentemente so utilizados para o acabamento superficial das camadascompactadas. Para a compactao de solos finos utiliza-se rolos com trs rodas com pesos em torno de 7toneladas para materiais de baixa plasticidade e 10 tonelada, para materiais de alta plasticidade.

EXERCCIOS

1. O que estuda a mecnica dos solos? Especifique.2. Defina os processos de formao dos solos.3. Qual a diferena entre intemperismo fsico e qumico?4. Em que pode influenciar o tipo de intemperismo na formao dos solos?5. Classifique os solos quanto a sua origem.6. Classifique os solos quanto a forma e o tamanho das partculas.7. O que so minerais arglicos?8. Qual a influencia das formas lamelares nas argilas?9. Defina superfcie especifica dos solos?

10. Quais as principais composies qumicas componentes dos solos grossos?11. Uma amostra de argila saturada tem um volume de 162 cm3 e pesa 290 g. Sendo = 2,79. Determineo ndice de vazios, a porosidade, o teor de umidade e o peso especifico do material.12. Sendo dados o peso especfico mido, igual a 1,8 g/cm3, e o teor de umidade h=10%, pede-sedeterminarS , S e tomando-se J=2,67.13. Uma amostra de solo tem um peso de 132,2 g e um volume de 62,3 cm3 no estado natural. O seu pesoseco de 118,2 g. O peso especfico das partculas 2,67 g/cm3. Calcular: umidade, ndice de vazios,

porosidade e grau de saturao.14. Sendo conhecido Pt = 5,10 Kg, Vt = 260 cm3, h = 13,6 % e g = 2,65 cm

3. Determine S, ,N e S.15. Conhecidos A = 51,7%, h = 12,4% e = 2,70, pede-se calcular n.

16. Dados:-Peso total de uma amostra de solo = 72,49 Kg-Peso aps secagem em uma estufa = 61,28 Kg


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-Peso da cpsula = 32,54 g.-Densidade das partculas = 2,69.Determine: teor de umidade, porosidade, ndice de vazios, peso especfico aparente.


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Hino do Estado do Cear

Poesia de Thomaz LopesMsica de Alberto NepomucenoTerra do sol, do amor, terra da luz!Soa o clarim que tua glria conta!Terra, o teu nome a fama aos cus remontaEm claro que seduz!Nome que brilha esplndido luzeiroNos fulvos braos de ouro do cruzeiro!

Mudem-se em flor as pedras dos caminhos!Chuvas de prata rolem das estrelas...E despertando, deslumbrada, ao v-lasRessoa a voz dos ninhos...H de florar nas rosas e nos cravosRubros o sangue ardente dos escravos.Seja teu verbo a voz do corao,Verbo de paz e amor do Sul ao Norte!Ruja teu peito em luta contra a morte,

Acordando a amplido.

Peito que deu alvio a quem sofriaE foi o sol iluminando o dia!

Tua jangada afoita enfune o pano!Vento feliz conduza a vela ousada!Que importa que no seu barco seja um nadaNa vastido do oceano,Se proa vo heris e marinheirosE vo no peito coraes guerreiros?

Se, ns te amamos, em aventuras e mgoas!Porque esse cho que embebe a gua dos riosH de florar em meses, nos estios

E bosques, pelas guas!Selvas e rios, serras e florestasBrotem no solo em rumorosas festas!

Abra-se ao vento o teu pendo natalSobre as revoltas guas dos teus mares!E desfraldado diga aos cus e aos mares

A vitria imortal!Que foi de sangue, em guerras leais e francas,E foi na paz da cor das hstias brancas!

Hino Nacional

Ouviram do Ipiranga as margens plcidasDe um povo herico o brado retumbante,E o sol da liberdade, em raios flgidos,Brilhou no cu da ptria nesse instante.

Se o penhor dessa igualdadeConseguimos conquistar com brao forte,Em teu seio, liberdade,Desafia o nosso peito a prpria morte!

Ptria amada,Idolatrada,Salve! Salve!

Brasil, um sonho intenso, um raio vvidoDe amor e de esperana terra desce,Se em teu formoso cu, risonho e lmpido,

A imagem do Cruzeiro resplandece.

Gigante pela prpria natureza,s belo, s forte, impvido colosso,E o teu futuro espelha essa grandeza.

Terra adorada,Entre outras mil,s tu, Brasil, Ptria amada!Dos filhos deste solo s me gentil,Ptria amada,Brasil!

Deitado eternamente em bero esplndido,

Ao som do mar e luz do cu profundo,Fulguras, Brasil, floro da Amrica,Iluminado ao sol do Novo Mundo!

Do que a terra, mais garrida,Teus risonhos, lindos campos tm mais flores;"Nossos bosques tm mais vida","Nossa vida" no teu seio "mais amores."

Ptria amada,Idolatrada,Salve! Salve!

Brasil, de amor eterno seja smboloO lbaro que ostentas estrelado,E diga o verde-louro dessa flmula- "Paz no futuro e glria no passado."

Mas, se ergues da justia a clava forte,Vers que um filho teu no foge luta,Nem teme, quem te adora, a prpria morte.

Terra adorada,Entre outras mil,s tu, Brasil, Ptria amada!Dos filhos deste solo s me gentil,

Ptria amada, Brasil!


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07 MECÂNICA DOS SOLOS