V ndices Fsicos

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Mecnica dos Solos

UNIVERSIDADE POTIGUAR

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

APOSTILA DE MECNICA DOS SOLOS

PROFESSORA: ANA PATRCIA DE JESUS SILVATEXTO BASE: 39Janeiro de 2009PROGRAMA

5I Os Solos

5I.1 Introduo

5I.1 O solo para o Engenheiro

5I.1.1 Conceito

6I.1.2 Tipos de solo quanto origem

6I.1.3 Tamanho e forma das partculas

7I.1.4 Identificao Visual e Tctil dos Solos

8II Propriedades dos Solos

8II.1 ndices Fsicos

9II.1.1 Relaes entre volumes

10II.1.2 Relaes entre pesos e volumes

11II.1.3 Relaes entre pesos

11II.1.4 Relao entre pesos especficos

12II.1.5 Relaes entre os ndices fsicos

12II.2 Limites de Consistncia ou Limites de Atterberg

13II.2.1 Limite de Liquidez (LL)

14II.2.2 Limite de Plasticidade (LP)

14II.2.3 ndices de Consistncia

14II.3 Sensitividade

14II.4 Grau de Compacidade ou Compacidade Relativa

15II.4 Granulometria

16II.4.1 Parmetros Representativos da curva granulomtrica

17III Estrutura e Classificao dos Solos

17III.1 Estrutura do Solo

17III.1.1 Estrutura Granular Simples

17III.1.2 Estrutura Alveolar

17III.1.3 Estrutura Floculenta

17III.1.4 Estrutura em Esqueleto

17III.2 Classificao do Solo

17III.2.1Classificao das areias segundo a Compacidade Relativa

18III.2.2 Classificao das argilas segundo a resistncia compresso

18III.2.3 Classificao das argilas segundo a umidade

18III.2.4 Classificao das argilas segundo a sensitividade

19III.2.5 Classificao do soloSegundo a Textura

19III.2.6 Sistema Unificado de Classificao dos Solos

21IV Tenses no Solo

21IV.1 Tenses totais

21IV.2 Presso neutra

22IV.3 Tenses efetivas

22IV.4 Capilaridade

23IV.5 Tenso horizontal

26IV.6 Tenses devidas a uma carga aplicada na superfcie do terreno - Propagao de tenses no solo

26IV.6.1 Bulbo de tenses

26IV.6.2 Mtodo 2:1

27IV.6.3 Soluo de Boussinesq

28V Prospeco do Subsolo

28V.1 Informaes exigidas num programa de prospeco

28V.2 Tipos de Prospeco Geotcnica

28V.2.1 Processos indiretos

28V.2.2 Processos semidiretos

29V.2.3 Processos diretos

33V.2.4 Programao de sondagens

33V.2.5 Amostragem indeformada

34VI Permeabilidade

34VI.1 Carga Hidrulica

36VI.2 - Coeficiente de permeabilidade

37VI.3 Determinao do coeficiente de permeabilidade (k)

38VI.3.1 Mtodos Diretos

40VI.3.2 Mtodos Indiretos

40VI.4 - Fatores que influenciam na permeabilidade de um solo

41VII Teoria do Adensamento

41VII.1 O processo de adensamento do solo

44VII.1.1 Grau de adensamento ou percentagem de adensamento

44VII.2 Histria de Tenses _ Tenso de pr-adensamento ((ad)

45VII.3 Ensaio de adensamento

47VII.3.1 Parmetros de compressibilidade obtidos no grfico de adensamento

48VII.4 Clculo de recalques

48VII.4 Fator Tempo

49VIII Cisalhamento dos Solos

49VIII.1 ESTADO PLANO DE TENSES

50VIII.2 Crculo de MOHR

52VIII.3 - CRITRIO DE RUPTURA DE MOHR-COULOMB

53VIII.4 - ENSAIOS PARA DETERMINAR A RESISTNCIA AO CISALHAMENTO DOS SOLOS

54VIII.4.1 Ensaio de Cisalhamento Direto

54VIII.4.2 Ensaio de Compresso Triaxial

55VIII.4.3 Ensaio de Compresso Simples

58VIII - Compactao

I Origem do solo e tamanho dos grosI.1 Introduo

A Mecnica dos Solos estuda o comportamento do solo sob o aspecto da Engenharia Civil. O solo cobre o substrato rochoso e provm da desintegrao e decomposio das rochas, mediante a ao dos intemperismos fsico e qumico. Assim, de maneira geral, por causa da sua heterogeneidade e das suas propriedades bastante complexas, no existe modelo matemtico ou um ensaio em modelo reduzido que caracterize, de forma satisfatria, o seu comportamento.

Atualmente, a Mecnica dos Solos situa-se dentro de um campo mais envolvente que congrega ainda a Engenharia de Solos (Macios e Obras de Terra e Fundaes) e a Mecnica das Rochas. Esta rea, denominada Geotecnia, tem como objetivo estudar as propriedades fsicas dos materiais geolgicos (solos, rochas) e suas aplicaes em obras de Engenharia Civil, quer como material de construo quer como elemento de fundao.

A Mecnica dos solos surgiu como cincia em 1925, quando Karl Terzaghi deu incio publicao de seus trabalhos identificando o papel das presses na gua no estudo das tenses nos solos e a apresentao da soluo matemtica para a evoluo dos recalques das argilas com o tempo, aps o carregamento.I.1 O solo para o Engenheiro

I.1.1 Conceito

O significado da palavra solo no o mesmo para todas as cincias que estudam a natureza. Para fins de Engenharia Civil, ele definido como uma mistura natural de um ou diversos minerais (s vezes com matria orgnica) que podem ser separados por processos mecnicos simples, tais como, agitao em gua ou manuseio. Em outras palavras, o solo todo material que possa ser escavado, sem o emprego de tcnicas especiais, como, por exemplo, explosivos.

O solo tambm pode ser definido como o agregado no cimentado de gros minerais e matria orgnica decomposta, com lquido e gs nos espaos vazios entre as partculas slidas.

Ou seja, esse material forma a fina camada superficial que cobre quase toda a crosta terrestre e no seu estado natural apresenta-se composto de partculas slidas (com diferentes formas e tamanhos), lquidas e gasosas. Para o Engenheiro Civil, a necessidade do conhecimento das propriedades do solo vai alm do seu aproveitamento como material de construo, pois o solo exerce um papel especial nas obras de Engenharia, uma vez que cabe a ele absorver as cargas aplicadas na sua superfcie, e mesmo interagir com obras implantadas no seu interior. Todas as obras de Engenharia Civil se assentam sobre o terreno e, por isso, requerem que o comportamento do solo seja devidamente considerado. Assim, pode-se dizer que a Mecnica dos Solos estuda o comportamento do solo quando submetidos a tenses (como nas fundaes) ou quando aliviados (como nas escavaes) ou perante o escoamento de gua nos seus vazios.

I.1.2 A origem dos solos

Todos os solos tm origem na desintegrao/decomposio das rochas que formam a crosta terrestre. Variaes de temperatura provocam trincas, nas quais penetra a gua, atacando quimicamente os minerais. O congelamento da gua nas trincas, entre outros fatores, exerce elevadas tenses, provocando uma maior fragmentao dos blocos. A presena da fauna e flora promove o ataque qumico. O conjunto desses processos, que so muito mais atuantes em climas quentes do que em climas frios, leva formao dos solos que, em conseqncia, so misturas de partculas pequenas que se diferenciam pelo tamanho e pela composio qumica. A maior ou menor concentrao de cada tipo de partcula num solo depende da composio qumica da rocha que lhe deu origem.Ao final da ao dos mecanismos de intemperizao, o material resultante poder permanecer ou no sobre a rocha que lhe deu origem.

Solos Residuais( O produto de alterao permanece sobre a rocha me. A separao entre a rocha me e o solo residual no ntida, mas gradual, passando rocha para uma camada de rocha alterada, desta para uma camada de solo de alterao e por fim o solo residual.

Solos Transportados ou Sedimentares( O produto de alterao removido de sobre a rocha me por um agente qualquer. Segundo esses agentes e segundo o local de deposio os solos transportados podem ser Aluviais (gua)

Elicos (vento) Coluviais (gravidade) Lacustres (depositados em lagos)

Marinhos (depositados em mares)

Glaciais (geleiras).

I.1.3 Tamanho e forma das partculas

A primeira caracterstica que diferencia os solos o tamanho das partculas que os compem. Num primeiro contato, pode-se perceber que alguns solos possuem gros visveis a olho nu, enquanto outros tm os gros to finos que, quando molhados, se transformam numa pasta, impossibilitando a visualizao das partculas individualmente.

Em funo do intemperismo e do transporte, os depsitos de solos apresentam partculas de diversos tamanhos. Qualitativamente, ao intemperismo fsico (desintegrao) est associada gerao de gros at aproximadamente 0,001mm. Partculas menores que essas somente poderiam ser geradas pelo intemperismo qumico (decomposio).

Os solos cuja maior porcentagem esteja constituda de partculas visveis a olho nu) so chamados de solos de gros grossos ou solos granulados. As caractersticas e o comportamento desses solos so determinados pelo tamanho das partculas (fora gravitacional). So compostos de partculas equidimensionais, podendo ser esfricas (solos transportados) ou angulares (solos residuais).

Os solos finos apresentam forma lamelar (duas dimenses prevalecem sobre a outra), aparecendo s vezes a forma acicular (uma dimenso prevalece sobre as outras duas). O comportamento desses solos determinado pelas foras de superfcies (moleculares, eltricas e eletromagnticas). Nesses solos, a afinidade pela gua uma caracterstica marcante e ir influenciar sobremaneira o seu comportamento.

A descrio do tamanho das partculas feita citando a sua dimenso ou utilizando nomes conferidos a certas faixas de variao de tamanhos. Para tal, existem escalas que apresentam os nomes dos solos juntamente com as dimenses que eles representam. A tabela abaixo ilustra uma dessas escalas.

Pedregulho(>2mm

AreiaGrossa0,60