Laboratrio de Mecnica dos Solos

MECNICA DOS SOLOS

ENSAIOS DE LABORATRIO

Prof. Joo Paulo Souza SilvaUniversidade Federal do Tocantins

Sumrio

1.ENSAIO DE DETERMINAO DA UMIDADE DOS SOLOS32.ENSAIO DE ANLISE GRANULOMTRICA83.ENSAIOS DE DETERMINAO DOS LIMITES DE CONSISTNCIA134.ENSAIO DE DETERMINAO DO PESO ESPECFICO REAL (NBR 6508/82)185.ENSAIO DE DETERMINAO DO PESO ESPECFICO NATURAL216.MTODOS DE DETERMINAO DO PESO ESPECFICO TOTAL217.ENSAIO DE COMPACTAO DOS SOLOS (NBR 7182/86)25Apresentao dos Resultados288.ENSAIO DE NDICE DE SUPORTE CALIFORNIA (ISC) (NBR 9895/87) CALIFORNIA BEARING RATIO (CBR)299.ENSAIO DE ADENSAMENTO UNIDIMENSIONAL (MB-3336/1990) ENSAIO OEDOMTRICO3210.ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRETO4311.ENSAIO DE COMPRESSO SIMPLES (NBR 12770/1992)4612.ENSAIO TRIAXIAL COM MEDIDA DE PRESSO NEUTRA (poropresso)51

ENSAIO DE DETERMINAO DA UMIDADE DOS SOLOS

DISCUSSO GERAL

O ensaio de umidade um ensaio rotineiro para determinar a quantidade de gua presente numa poro de solo em termos do peso seco da amostra. Define-se:

Onde Ww o peso de gua presente na massa de solo e Ws o peso de slidos. A definio da umidade poderia ser feita em funo do peso total, mas neste caso ter-se-ia no denominador um valor que seria funo da quantidade de gua na amostra.Dependendo do tipo de solo, as quantidades a seguir so requeridas para que se tenham amostras representativas:

Tamanho mximo de partculas(95-100% passando na peneira) Peso mnimo recomendado para amostra (g)

N 4 (4.75 mm)100

N 40 (0.420 mm) 10 a 50

12.5 mm300

50.0 mm1000

MTODOS DE LABORATRIO

Existem vrios mtodos para a determinao da umidade de um solo, dentre eles destaca-se os que seguem a seguir.

1 Mtodo Da Estufa (NBR 6457)

Equipamentos

Cpsulas de alumnio;Estufa capaz de manter a temperatura entre 105C e 110C;Balana com sensibilidade de 0.01g;Dissecador de slica gel;Pinas metlicas.

Procedimento

1. Tomar uma quantidade de material, funo da dimenso dos gros maiores contidos na amostra (tabela 1) e destorroa-lo.2. Pesar uma cpsula de alumnio, incluindo tampa quando for o caso. Assegure-se de identificar a cpsula e o solo a ser pesado, anotando o valor M1 (tambm chamado peso de tara T) em gramas. 3. Colocar uma amostra representativa do solo mido na cpsula e determine o peso mido (slidos + cpsula + gua), obtendo-se o valor M2 em gramas. Se o peso da amostra mida no for determinado imediatamente aps a colocao da amostra a cpsula, deve-se proteger o solo contra a perda de umidade colocando-se uma tampa na cpsula e, se necessrio, envolver a cpsula com um papel mido.4. Aps a pesagem do solo mido + cpsula (M2), remover a tampa (usualmente coloca-se a tampa no fundo da cpsula) e levar estufa com temperatura controlada (normalmente 105 a 110oC) at a constncia de peso.5. Quando for alcanada a constncia de peso, determina-se o peso de solo seco + cpsula, obtendo-se o valor M3 em gramas. Cuidado quanto ao uso da mesma balana e sensibilidade adequadas para as pesagens.6. Efetuar, trs determinaes do teor de umidade por amostra, no mnimo.

Tabela 1 Quantidade de amostra recomendada em funo do tamanho de gros na amostra e sensibilidade recomendada para balanas.Dim. dos gros maiores contidos na amostraQuant. de material (em massa seca)Balana a ser utilizada

(mm)(g)Cap. nom. (g)Resoluo (g)

2302000,01

2 a 2030 a 30015000,1

CUIDADOS E OBSERVAES

1. A amostra deve ser escolhida de forma a ser representativa do solo em questo.2. Todos as perdas de umidade durante o manuseio e pesagem da amostra devem ser minimizados.3. A amostra de ser suficiente para fornecer acurcia adequada s pesagens e a escolha da balana deve ser apropriada `a quantidade de amostra.4. A cpsula deve ser cuidadosamente limpa e seca antes do uso. Deve ser de material no corrosvel e ter um nmero gravado para a identificao. Para o caso do laboratrio de Mec. Solos do ITUFES, verificaes dos pesos das cpsulas tabelados so feitas regularmente.5. A pesagem de cpsulas ainda quentes no recomendada, pois aumenta o risco de se deixar cair e a acurcia da balana pode ser apreciavelmente afetada pela temperatura. O uso de dissecador de slica gel recomendado para se deixar esfriar as amostras, especialmente de solos coesivos que podem levar 2 horas ou mais para esfriar. No se deve resfriar a amostra ao ar, j que pode haver reabsoro da umidade do ar pelo solo.6. Deve-se notar que o termo solo "seco" no acurado. Define-se que o solo est seco quando atinge a constncia de peso aps aquecido temperatura de 105 a 110oC, mas deve existir sem dvida alguma gua presente em torno das partculas de solo na forma de gua adsorvida. Temperaturas muito mais altas so requeridas para retirar esta gua, mas podem provocar reduo do peso de slidos por queima e ainda perda de gua estrutural, que no e considerada como parte do que se define como umidade.7. Deve-se efetuar a pesagem de forma a evitar erros tais como o de paralaxe e certificar-se da aferio da balana.8. A ABNT recomenda uso de temperaturas mais baixas para solos orgnicos e alguns tipos de argila como a haloisita (50 a 60C), isto aumenta o tempo necessrio para secagem desses solos.

CLCULOS

a) Calcular a umidade de cada amostra:

w= M2 - M3 x100 M3 - M1

b) A umidade do solo ser a mdia das determinaes.2 MTODOS EXPEDITOS (REALIZADOS NO CAMPO)

2.1 Mtodo do Speedy (MB 1055)

Este mtodo determina indiretamente a umidade, atravs do uso de um aparelho constitudo de cmara hermeticamente fechada ligada a um manmetro. Dentro da cmara o solo entra em contato com um reagente (carbureto de clcio) que quando reage com a gua contida no solo produzindo calor. A presso no interior da cmara sobe e pode ser lida no manmetro. Alguns aparelhos fazem a converso de presso para umidade, sem que seja necessrio fazer clculos.

Equipamentos

Aparelho Speedy;Ampolas com cerca de 6,5g de Carbureto de Clcio (CaC2);Balana com capacidade de 25 g, com preciso de 0,5 g;Duas esferas de ao de dimetros diferentes.

Procedimento

1. Pesa-se a amostra e coloca-se na cmara do aparelho.2. Introduz-se na cmara duas esferas de ao seguidas das ampolas de carbureto de clcio.3. Fecha-se o aparelho, agita-se por repetidas vezes para quebrar as ampolas.4. Se o speedy for o de leitura direta, l-se o valor da umidade no manmetro aps atingida a constncia na leitura. Se o speedy no for o de leitura direta, l-se o valor da presso no manmetro e retira-se o valor da umidade de uma tabela entrando-se com o valor da presso.

Observaes

Em solos argilosos formam-se torres cuja a umidade interior no reage com o carbureto, logo o resultado falho.Deve-se esperar o ponteiro do manmetro apresentar-se constante, pois isto indica que toda a gua da amostra reagiu com o carbureto de clcio.

2.2 MTODO DO LCOOL ETLICO (MB-00958)

Objetivo

Determinar a umidade de solos pela adio de lcool amostra e sua posterior queima.

Equipamentos

BalanaCpsula metlica de fundo perfurado e suporteEsptulaPina metlicalcool Etlico

Procedimento

1. Pesa-se a cpsula e o suporte, obtendo-se o valor M1 em gramas.2. Coloca-se a amostra na cpsula, tendo-se o cuidado de espalhar em toda superfcie.3. Determina-se o peso da cpsula + amostra mida, inclusive o suporte, obtendo-se o valor M2 em gramas.4. Coloca-se quantidade adequada de lcool na amostra, misturando-se com a esptula e inflamando a seguir o lcool. 5. Pesa-se a cpsula com solo seco e suporte, obtendo-se o valor M3 em gramas.6. Repete-se o ensaio com trs amostras e ao final tira-se a media das determinaes.

Clculos

a) Calcular a umidade de cada amostra:

b) A umidade do solo ser a mdia das determinaes.

2.3 MTODO DA FRIGIDEIRA

Consiste em colocar a amostra dentro de uma frigideira e leva-la chama de um fogareiro, mexendo sempre com um basto at se evaporar completamente a gua. O tempo de aquecimento determinado fazendo-se testes preliminares, verificando-se aquele que melhor se ajusta ao mtodo da estufa. Trata-se de um processo rpido.

OBSERVAES FINAIS

Tanto o mtodo do lcool quanto o do fogareiro apresentam inconveniente para solos argilosos ou com matria orgnica combustvel, pois haver reduo do peso da matria solida pela exposio a altas temperaturas.O mtodo mais confivel sem dvida o mtodo da estufa, porm em certas situaes, como por exemplo controle de compactao, no se pode esperar o tempo necessrio de secagem, logo se utilizam mtodos de campo. O mais usado para o caso de controle de compactado e o mtodo do Speedy.

ENSAIO DE ANLISE GRANULOMTRICA

DISCUSSO GERAL

A granulometria de um solo o estudo da distribuio das partculas por tamanho. O processo de separao da massa de solo em fraes, cada uma consistindo de gros dentro de uma certa variao de tamanho, conhecido como anlise granulomtrica, que independe da umidade do solo, composio mineralgica, densidade e forma dos gros.A anlise granulomtrica feita por peneiramento para solos grossos (areias e pedregulhos) at a abertura de malha da peneira 200 (0,075 mm), e pela sedimentao para solos finos. Segundo a American Society for Tests and Materials ASTM, se faz o ensaio de sedimentao no material que passa na peneira numero 200 e segundo a ABNT com o material passado na peneira numero 10. Geralmente temos uma anlise combinada que utiliza os dois processos.Segundo a norma, dependendo do tipo de solo as quantidades a seguir so requeridas para que se tenham amostras representativas:

Dimenso das maiores partculas contidas na amostra (mm)Capacidade Nominal da Balana (kgf)

> 2510

5 a 255

< 51,5

O peneiramento utiliza a srie de peneiras de abertura padronizada segundo NBR 5734 (Peneiras para ensaio - Especificao). Se subdivide em peneiramento grosso, no qual a amostra passada da peneira 1 at a peneira n10 (2,0 mm), e peneiramento fino, no qual a amostra passada da peneira n16 (1,19 mm) at a peneira n 200 (0,075 mm). As peneiras normalmente utilizadas so 11/2, 1,3/4, 3/8, n4(4,75 mm), n10(2,00 mm), n16 (1,19 mm), n20 (0,85 mm), n30 (0,60 mm), n40 (0,42 mm), n60 (0,25 mm), n100 (0,15 mm), n200 (0,075 mm).J o ensaio de sedimentao baseado na lei de Stokes, que relaciona a velocidade (v) de queda de uma esfera, com seu dimetro (D), seu peso especfico (s), a viscosidade do meio () e o peso especfico do meio (w).

As hipteses para que seja vlida a lei de Stokes para sedimentao dos solos so:

1. Densidade das partculas conhecida.2. Movimentao das partculas devido apenas a gravidade.3. Partculas so consideradas esfricas.4. No existem choques entre as partculas e entre as partculas e as paredes do recipiente.

ANLISE GRANULOMTRICA POR PENEIRAMENTO

Equipamentos

Balana com sensibilidade de 0.01g e 0.1gEstufaSrie de peneirasAlmofariz e mo de gralEscovas de cerdas metlicasProcedimento

1. A amostra deve ser seca ao ar, e a sua quantidade determinada segundo a tabela 1. No laboratrio do ITUFES costuma-se usar 3kg.2. Passar este material na peneira de 2 mm, tomando-se a precauo de desmanchar os torres de solo no almofariz com a mo de gral, procedendo-se novamente o peneiramento, de modo a assegurar a reteno na peneira somente dos gros maiores que sua abertura.3. Com o material retido na peneira de 2 mm efetuar o peneiramento grosso. Para cada peneira, o material retirado tambm destorroado como j descrito e novamente passado na peneira. Retira-se ento o solo com auxilio de escova de ao e pesa-se na balana.4. Com o material que passou na peneira de 2 mm, separa-se 120 g (no caso de areia) e 70 g (no caso de argila e silte) para o ensaio de sedimentao. Separa-se tambm 100 g para determinao da umidade higroscpica.5. Do restante do material que passou na peneira de 2mm, separa-se uma certa quantidade para o peneiramento fino, para isso esse material deve ser lavado na peneira de 0.075 mm e ento levado a estufa.6. Efetua-se ento o peneiramento fino tomando-se os mesmos cuidados citados para o peneiramento grosso.

Clculos

Os clculos so efetuados de forma a se obter a porcentagem da amostra total seca que passa em cada peneira. Para tanto a norma brasileira recomenda que se desconte a umidade higroscpica dos finos da amostra. Como no existe recomendao para a lavagem prvia na peneira 200 desconta-se a umidade higroscpica do material que passa na peneira 10, por coerncia j que o peneiramento fino executado com material seco em estufa. Desta maneira a amostra total seca ser a soma de todo material retido na peneira 10 mais o que passa descontada a umidade higroscpica.

,Onde: WTS o peso total seco, WR#10 o peso retido na peneira 10, WP#10 o peso que passa na peneira 10 e h a umidade higroscpica.

O clculo da porcentagem total que passa nas peneiras referentes ao peneiramento fino so feitos segundo a equao:

ENSAIO DE SEDIMENTAO

Equipamento

Bquer de vidro com capacidade de 250 cm3Proveta de vidroAparelho de dispersoBisnagaDensmetroRelgio

Procedimento

1. Colocar o material num bquer e juntar, com o auxlio da proveta o defloculante (hexametafosfato de clcio). Agitar o bquer at que todo material fique imerso e deixa-lo em repouso por 24 horas no mnimo.2. Colocar a mistura no copo de disperso, removendo-se com gua destilada, o material aderido ao bquer. Deixar no aparelho de disperso durante 15 minutos.3. Transferir a mistura para a proveta e removendo com gua destilada todo material aderido ao copo. Juntar gua destilada at atingir 1000 cm3 na proveta. Agitar a proveta em movimentos energticos de rotao, durante 1 minuto.4. Imediatamente aps a agitao, anotar a hora exata do incio da sedimentao e mergulhar o densmetro cuidadosamente na mistura. Efetuar leituras em 0.5, 1 e 2 minutos. Repetir a agitao e efetuar novas leituras. As leituras no densmetro sero feitas at sedimentao suficiente para que a densidade da suspenso seja prxima a da gua que corresponde a um valor de 1,0 lido no aparelho, ou ento at 24 horas, o que primeiro ocorrer.

Cuidado Importante

As leituras devem ser feitas na parte superior do menisco e deve-se ter uma proveta com gua limpa para abrigar o densmetro nos intervalos entre uma leitura e outra.

Clculos: Para os clculos referentes a este ensaio ver Milton Vargas e a Norma Brasileira.

OBSERVAES

Todos os mtodos de classificao dos solos utilizam a peneira 200 como base. Algumas vezes tambm necessrio conhecer-se aproximadamente o tamanho dos gros menores que a peneira 200, neste caso utiliza-se o ensaio de sedimentao.O mtodo de peneiramento no fornece informao sobre a forma dos gros. Dependendo da orientao das partculas (se no alongadas) elas podem ou no passar na malha quadrada da peneira. As partculas no devem ser quebradas em pedaos menores durante a fase de destorroamento, a no ser os torres de argila. Especialmente nos solos que contem finos (menores que a malha da peneira 200) poeira pode ficar aderida aos gros maiores e no passar pela peneira correspondente ao seu dimetro.Algumas normas orientam a pr-lavagem do material na peneira 200 para retirar essa poeira, depois seca-se o material em estufa e s ento executa-se o peneiramento dos gros retidos, mas isto s possvel para solos com poucos finos (menor que 5%).Para apresentar os resultados dos ensaios de anlise granulomtrica e pela grande variedade de tamanhos de gros(desde dezenas de mm at menores que 0.075mm) deve-se plotar os resultados num grfico onde tem-se a porcentagem que passa versus dimetro de todos os gros em escala logartmica.A curva granulomtrica apenas aproximada para um estrato de solo e a validade desta representao para solos finos questionvel (ver apostila de Mecnica dos Solos I - Polido e Castello).

Da curva granulomtrica so retirados alguns parmetros para classificao do solo, tais como:

a) D10 - Dimetro correspondente a 10% que passa na peneira, ou dimetro efetivo do solo.

b) Cu - Coeficiente de uniformidade - mede a variabilidade de tamanhos de partculas do solo, quanto menor o seu valor, menor variabilidade, mais uniforme ser o solo:

c) Cc - Coeficiente de curvatura - mede a forma da curva: Para se Cu for maior que 4,0 (para pedregulhos) ou maior 6,0 (para areias) e alem disso Cc estiver entre 1 e 3, o solo ser bem graduado. Para Cu maior que 4,0 ou 6,0 (pedregulho ou areia) e Cc fora deste intervalo, a curva granulomtrica no suave e o solo ter granulometria aberta.Quando Cu inferior a 4,0 ou 6,0 (pedregulho ou areia) o solo ser uniforme.Quando o solo possui mais de 10% passando na peneira 200, a norma americana recomenda a realizao do ensaio de sedimentao, apesar da questionada validade desta anlise.

APRESENTAO DOS RESULTADOS

O aluno dever, a partir dos resultados da anlise granulomtrica, realizar a classificao do solo, adotando parmetros que se fizerem necessrios para complementar a classificao. Alm disto dever apresentar descrio detalhada do solo ensaiado e as caractersticas deste material para a execuo de aterros.

OBSERVAO FINAL: SEDIMENTAO E PENEIRAMENTO

Comumente ao se proceder a granulometria completa de um solo (por peneiramento e sedimentao), segundo as normas toma-se cerca de 70 g de material que passa na peneira 10 (2 mm) e procede-se o ensaio de sedimentao. Terminado o ensaio, verte-se todo o material na peneira 200 (0,075 mm), lava-se, seca-se e procede-se o chamado peneiramento fino (entre as peneiras 10 e 200).Embora a norma brasileira seja omissa quanto aos detalhes de lavagem do material usado na sedimentao, procedimento corrente dos operadores usarem as mos esfregando o material na tela da peneira 200. Silveira (1991)1 ao proceder tal ensaio para um solo residual jovem (zona mais prxima da rocha me, com intemperizao incompleta) obteve a curva mostrada na primeira figura a seguir. Os resultados de granulometria acima da peneira 200 (0,075 mm) foram obtidos por peneiramento e os abaixo por sedimentao. Nota-se na transio de tipos de ensaio uma diferena abrupta, que chega a 20 % na anlise granulomtrica.Para verificar se a diferena era intrnseca aos diferentes conceitos usados nos dois tipos de ensaios, Silveira (1991) refez todo o ensaio com a diferena de no esfregar o material de sedimentao contra a tela da peneira 200. Usou-se gua potvel a baixa presso, com a peneira levemente inclinada e em movimentos circulares sem uso de pincis ou escovas. Prossegui-se com esse procedimento at que a gua passasse limpa pela peneira. Os resultados deste ensaio so mostrados na segunda figura onde no mais se nota a diferena para os dois tipos de ensaio.Este trabalho de Silveira exemplifica que:a) A curva granulomtrica uma definio que depende do vigor do destorroamento e da mineralogia dos gros (sua resistncia ao esmagamento no destorroamento);b) Alm das diferenas oriundas dos diferentes conceitos (peneiramento e sedimentao) para definio de granulometria pode-se tambm obter diferenas devido ao manuseio da amostra durante o processo.

Silveira, G.C. (1991), Consideraes sobre a Granulometria dos Solos Residuais e Coluvionares Escorregamento na Estrada do Estrada do Soberbo - RJ. Solos e Rochas, Vol. 14, no 1, pp. 59-62.

ENSAIOS DE DETERMINAO DOS LIMITES DE CONSISTNCIA

OBJETIVO

Apresentar aos alunos a forma de determinao dos limites de liquidez, plasticidade e contrao. Utilizar estes limites, alm da umidade do solo, para a anlise preliminar da consistncia, resistncia no-drenada e compressibilidade de um solo argiloso saturado.

LIMITE DE LIQUIDEZ (NBR 06459-MB 30)

Equipamentos

Estufa capaz de manter a temperatura a 105C a 110C;Cpsula de porcelana;Esptula metlica (dimenses: 2 x 12 cm);Aparelho de Casagrande e cinzis;Balana que permita pesar nominalmente 200g com resoluo de 0,01 g e sensibilidade compatvel;Gabarito para verificao da altura de queda;Cpsulas de alumnio para determinao da umidade;Pra de borracha (para adicionar gua);Peneira no 40, almofariz e mo de gral.

Procedimento

1. Destorroar uma quantidade suficiente de material seco ao ar e passar na peneira no 40 e obter uma amostra representativa de mais ou menos 250 g. Uma das maiores fontes de erro neste ensaio a presena de finos em torres. No se deve secar previamente o solo que em estufa, pois este procedimento poder reduzir os valores dos limites de consistncia do material. s vezes pode-se deixar o material, quando se constata que muito plstico, em contato com a gua por 24 horas ou mais, antes da realizao do ensaio.2. Checar a altura de queda da concha do aparelho de Casagrande (deve ser exatamente 1 cm + 0,1 mm). Use o bloco calibrador do cabo do cinzel para isto. Deve-se checar tambm as condies da base do equipamento. A mesma deve apresentar-se em bom estado, dentro das especificaes daNBR 06459. Verifique as condies gerais do equipamento, como falhas, desnveis, parafusos frouxos etc.3. Coloca-se uma quantidade de solo seco ao ar, destorroado e peneirado dentro da cpsula de porcelana (+ 70 g), adicione uma pequena quantidade de gua (sempre se deve comear o ensaio com o solo na condio mais seca para a mais mida) homogeneizando bem para que a distribuio de umidade na amostra seja uniforme. Outra fonte de erro importante do ensaio a mistura ineficiente da gua ao solo, que provoca a existncia de pontos de concentrao de umidade e outros mais secos. Quando o solo tiver consistncia cremosa e cor uniforme pode-se fazer a primeira determinao do nmero de golpes (a primeira determinao deve resultar mais ou menos 40 golpes).4. Para a determinao do nmero de golpes coloca-se uma poro da pasta na concha do aparelho, tal que a espessura de material apresente 1 cm no mximo. Com o cinzel apropriado faz-se a ranhura padronizada dividindo a massa de solo em duas partes.5. Girar a manivela com uma velocidade de 2 golpes/segundo e contar o nmero de golpes necessrio para que se feche a ranhura na parte central ao longo de 1 cm. A ranhura deve ser fechada por um fluxo de solo e no pelo deslizamento entre solo e concha. Caso o nmero de golpes resulte em um valor superior a 40, desta primeira determinao, retirar uma poro de mais ou menos 20 g de material e separar para a posterior determinao do LP.6. Tomar uma poro de solo, da parte onde se verificou o fechamento da ranhura, para determinao da umidade da primeira determinao.7. Retirar a amostra da concha, misturar com o restante que ficou na cpsula de porcelana e adicionar mais um pouco de gua de forma que o nmero de golpes resultante seja menor que o anterior.8. Repetir os itens 4, 5 e 6 de forma a se obter um nmero de 5 determinaes com nmeros de golpes variando entre um mximo de 50 e um mnimo de 15.

OBS: A Norma Brasileira, tambm apresenta procedimento de ensaio utilizando amostra sem secagem prvia, desde que a amostra apresente umidade tal que permita a obteno do 1 ponto de ensaio.

Cuidados

Deve-se assegurar de que a concha esteja bem limpa e seca antes de cada determinao.O tempo de tomada de cada amostra e a pesagem da mesma deve ser minimizado ao mximo para evitar perdas de umidade por secagem ao ar. Caso isto no seja possvel deve-se proteger as amostras tampando as cpsulas ou substituindo as cpsulas de alumnio pelo sistema de vidros de relgio.No se deve deixar o solo dentro da concha por longos perodos de tempo pois isto pode fazer aumentar a adeso entre o solo e a concha prejudicando a contagem do nmero de golpes.Para o caso de uma das determinaes feitas em laboratrio resultar exatamente 25 golpes, no se deve tomar este como sendo o LL do solo, desconsiderar as outras determinaes ou interromper o ensaio pois pode haver algum erro de contagem, pesagem, mistura no adequada da amostra etc.

Clculos

a) Aps o clculo da umidade correspondente a cada nmero de golpes determinado, construir um grfico no qual as ordenadas (escala aritmtica) so os teores de umidade e as abcissas (escala logartmica) so os nmeros de golpes correspondentes e ajustar uma reta pelos pontos assim obtidos

b) Obter na reta o teor de umidade correspondente a 25 golpes. Este ser o LL (limite de liquidez) do solo.

LIMITE DE PLASTICIDADE

Equipamentos

Estufa capaz de manter a temperatura entre 105C e 110C;Cpsula de porcelana;Esptula metlica (dimenses: 2 x 12 cm);Balana que permita pesar nominalmente 200g com resoluo de 0,01 g e sensibilidade compatvel;Gabarito cilndrico para comparao com 3 mm de dimetro e cerca de 100 mm de comprimento (no laboratrio utiliza-se uma carga de caneta);Cpsulas de alumnio para determinao da umidade;Placa de vidro de superfcie esmerilhada, com cerca de 30 cm de lado.

Procedimento

1. Tomar a poro de solo separada previamente do ensaio de LL e separar em pequenas pores do tamanho de um amendoim (cerca de 10 g).2. Rolar o bolinho de solo com a presso da mo sobre uma placa de vidro esmerilhada at se formar um cilindro de solo com 3 mm de dimetro e mais ou menos 10 cm de comprimento.3. Repetir a operao 2 at que se observe sinais de ruptura no cilindro.4. Eliminar as extremidades do cilindro e ento coloc-lo em uma cpsula para determinao da umidade.5. Repetir os itens 2, 3 e 4 at que se obtenha no mnimo trs resultados

OBS: A Norma Brasileira, tambm apresenta procedimento de ensaio utilizando amostra sem secagem prvia, desde que a amostra apresente umidade natural acima do LP.

Resultado

O LP ser a mdia das umidades dos cilindros considerados, em no mnimo trs determinaes, onde a diferena entre o maior e o menor valor determinado deve ser no mximo 5 %.

LIMITE DE CONTRAO (NBR 7183)

Equipamentos

Cpsula de porcelana com cerca de 12 cm de dimetro e 5 cm de altura;Esptula;Cpsula Petri;Rgua de ao de 30 cm de comprimento;Cuba de vidro de 5 cm de dimetro e 2,5 cm de altura;Placa de vidro com trs pinos de metal;Proveta com 25 cm3 de capacidade, graduada de 0,1 em 0,1 cm3;Balana que permita pesar 100 g, sensvel a 0,1 g;Mercrio;Estufa capaz de manter a temperatura entre 105C e 110C;Dissecador.

Procedimento

1. Ao final do ensaio de LL tomar uma pequena parte do solo homogeneizado para aquele ensaio. A amostra estar ento com umidade muito superior ao LL e, conseqentemente, com consistncia mole. 2. Determinar o volume da cpsula de contrao (V1), enchendo-a com mercrio, removendo o excesso por presso da placa de vidro com pinos contra a face superior da cpsula, e medindo o volume de mercrio que a encheu na proveta graduada de 25 cm3;3. Moldar uma pequena pastilha de solo, com a amostra separada no item 1 e com auxlio de uma cpsula de contrao.4. Deixar a pastilha secar ao ar at que a cor escurea e posteriormente em estufa. Este procedimento para que a pastilha no trinque por secagem muito rpida;5. Pesar a pastilha de solo, obtendo-se P1;6. Colocar a cpsula de vidro cheia de mercrio dentro da cpsula de porcelana limpa;7. Colocar a pastilha de solo seca sobre o mercrio e mergulhar a mesma com o auxlio da placa com pinos, que deve ficar faceando o topo da cpsula de vidro sem bolhas de ar presas.8. Pesar o mercrio deslocado pela amostra e calcular o volume da pastilha com o peso especfico do mercrio, obtendo-se V2.

Clculos

Calcular o limite de contrao pela frmula:

CONCLUSO FINAL

Com os resultados dos ensaios de limites de consistncia, aliados a observaes de campo (atravs de boletins de sondagens), alm da umidade e da granulometria do material, pode-se fazer uma avaliao preliminar das caractersticas de compressibilidade e resistncia de um solo saturado. Esta avaliao feita utilizando-se correlaes j desenvolvidas por vrios autores entre as propriedades ndice (w, LL, IP etc) e parmetros de solo como cv, Cc, , su e outros. Porm, a aplicao de parmetros obtidos a partir de correlaes em projetos de engenharia de solos e fundaes deve ser cuidadosa, criteriosa e responsvel, pois pode levar a erros grosseiros e problemas srios de estabilidade e recalques.

Os alunos devem apresentar, dentro do possvel, a avaliao das propriedades do solo ensaiado, utilizando tabelas e anlises das apostilas de Mecnica dos Solos I e II e do livro de G.F. Sowers. Outras bibliografias tambm podem ser usadas.

ENSAIO DE DETERMINAO DO PESO ESPECFICO REAL (NBR 6508/82)

A NBR 6508/82 prescreve o mtodo de determinao da massa especfica dos gros de solo que passam na peneira nmero 10 (4.8 mm) por meio de picnmetro, atravs da realizao de pelo menos duas determinaes.

DISCUSSO GERAL

O termo peso especfico real refere-se somente a fase slida do solo, isto , as partculas e os gros do solo, e no ao composto solo. O ltimo contm, alm de slidos, a fase lquida e a fase gasosa.O peso especfico mdio das partculas slidas por definio o peso fase slida por unidade de volume de slidos:

O valor do volume das partculas slidas difcil de se obter diretamente. A sua obteno baseada no princpio de Arquimedes, ou seja, o volume de gua deslocado por um corpo igual ao seu prprio volume. O corpo deve estar totalmente saturado.

Onde:Ws = peso do solo seco.(w )T = peso especfico da gua temperatura T de ensaio.W1 = peso do picnmetro cheio de gua at a marca de referncia, na temperatura T de ensaio.W2 = peso do picnmetro com gua e solo, na temperatura T de ensaio.

Na determinao do peso especfico real de um solo em laboratrio, o peso do picnmetro cheio com gua destilada ser necessrio. Este valor usualmente tomado de um grfico (curva de calibrao) de temperatura versus peso do picnmetro com gua. Como o volume do picnmetro e o peso especfico da gua variam com a temperatura, h necessidade de se calibrar o conjunto a fim de se obter o valor correto de W1. O grfico da curva de calibrao pode ser determinado por meios experimentais ou tericos.

Equipamentos

Estufa capaz de manter a temperatura entre 60 e 65C e entre 105 e 110C;Aparelho de disperso, com hlices substituveis e copo munido de chicanas;Picnmetros com capacidade de 50, 100 e 500 ml calibrados a 20C com as respectivas curvas de calibrao (variao do peso do picnmetro cheio de gua, at a marca de referncia, em funo da temperatura);Aparelho de banho-maria e/ou bomba de vcuo;Termmetro graduado em 0,1C de 0 a 50C;Balana que permita pesar nominalmente at 1,5 Kg, com resoluo de 0,01 g e sensibilidade compatvel;Funil de Vidro;gua destilada;Dissecador;Conta-gotas;Bquer ou cubas de vidro/porcelana.Procedimentos

a) Para Solos Arenosos

1. Deve-se homogeneizar a amostra e pesar cerca de 60g no caso de solos arenosos. Quando o picnmetro for de 1000 ml deve-se dobrar a quantidade de material.2. Secar a amostra em estufa, at constncia de peso e determinar seu peso seco (WS). 3. Colocar a amostra com gua destilada dentro do picnmetro calibrado at mais ou menos metade do seu volume. Cuidado para no haver perda de material.4. Aplicar vcuo durante pelo menos 15 minutos para retirada das bolhas de ar da mistura solo/gua. Deve-se proceder isto agitando-se o picnmetro em intervalos de tempo regulares. Uma alternativa ao uso da bomba de vcuo o banho-maria que na maioria dos casos prefervel.5. Quando for utilizado o banho-maria, deve-se deixar o picnmetro em repouso para que a sua temperatura entre em equilbrio com a do meio ambiente.6. Terminar de encher o picnmetro com gua deaerada e ajustar a sua tampa verificando a subida da gua at o topo do canalculo interno da tampa (marca de calibrao). Obs.: a) Os picnmetros utilizados atualmente possuem uma tampa especial que minimizam muito os erros provocados por conta-gotas utilizados para os antigos que no possuam tampas.b) A colocao da tampa s deve ser feita aps verificar que a temperatura est suficientemente baixa de modo que no haja mais reduo no volume de gua por resfriamento dentro do picnmetro.7. Secar o exterior do frasco e da tampa. Pesar o frasco com gua e solo (W2).8. Registrar a temperatura da suspenso no interior do picnmetro. Com esse valor obtm-se, na curva de calibrao, o peso do picnmetro cheio de gua (W1).Obs.: O registro da temperatura deve ser feito aps a pesagem, pois a insero do termmetro na suspenso pode provocar perda de material.

b) Para Solos Coesivos

1. Colocar cerca de 50g da amostra no copo de disperso e adicionar gua destilada at formar uma pasta fluida uniforme. Acrescentar mais gua destilada at cerca da metade do volume do copo e dispersar durante 15 minutos.2. Transferir a amostra para o picnmetro com o auxlio do funil de vidro, lavando-se o copo de disperso e o funil para completa remoo do material. Cuidado para no haver perda de material.Obs.: Para minimizar essas perdas pode-se determinar o peso de slidos utilizado ao final do ensaio, conforme item 5.3. Adicionar gua destilada at a metade do volume do picnmetro. A seguir deve-se colocar o picnmetro em banho-maria durante 30 minutos no mnimo, adicionando-se gua destilada para compensar a evaporao. Opta-se pelo banho-maria ao invs do vcuo, por se tratar de um mtodo mais enrgico na retirada de ar aderente ao solos argilosos. Deve-se evitar o superaquecimento, pois poder provocar deformao no picnmetro.4. Procede-se como descrito nos itens 5 - 8 do procedimento anterior e determina-se W1 e W2.5. Transferir a mistura total de solo e gua para um bquer de peso conhecido, lavar o picnmetro cuidadosamente para garantir a coleta de todo o solo. Cuidado para no haver perda de material. 6. Secar o solo em estufa, deixar esfriar no dissecador e pesar, determinando o peso de slidos (WS).

ENSAIO DE DETERMINAO DO PESO ESPECFICO NATURAL

DISCUSSO GERAL

O peso especfico in situ de um solo uma das propriedades mais importantes e necessrias na investigao de solos. definido como o peso total do solo (solo mais gua) por unidade de volume. Seu valor depende do peso especfico dos slidos, da porosidade e do grau de saturao.O peso especfico largamente utilizado no controle da compactao de aterros e das camadas de base para pavimento, tambm utilizado no clculo de tenses devido ao peso prprio dos solos, capacidade de carga, estabilidade e compressibilidade.

MTODOS DE DETERMINAO DO PESO ESPECFICO TOTAL

Os mtodos de determinao do peso especfico total dos solos compreendem ensaios de laboratrio e de campo.No campo tem-se os seguintes: Mtodo do frasco de areia; Mtodo do balo de borracha; Mtodo do leo; Mtodo do cilindro de penetrao.

No laboratrio podem ser utilizados um dos mtodos, mas para que o valor do peso especfico total determinado a partir deles seja o valor de campo, a amostra dever ser indeformada, ou seja, as condies de umidade, saturao, micro-estrutura do solo, dentre outras propriedades, devero ser preservadas na amostragem: Atravs da pesagem e medio das dimenses de corpos de prova indeformados moldados para os ensaios de compressibilidade e resistncia ao cisalhamento; Mtodo do torro coberto com parafina Mtodo da imerso em mercrio Mtodo do tubo Shelby.

Dentre os mtodos de campo mais utilizados destaca-se o mtodo do frasco de areia que ser detalhado a seguir. Quanto aos mtodos de laboratrio pode-se destacar o da parafina, recurso bastante til para solos rgidos, e as determinaes atravs de medies em corpos de prova para os ensaios de adensamento, cisalhamento direto e triaxial.

MTODO DO FRASCO DE AREIA (NBR 7185/86)

A NBR 7185/86 prescreve o mtodo de determinao do peso especfico aparente do solo in situ, com o emprego do frasco de areia.Esse mtodo consiste em instalar na superfcie do terreno uma bandeja com abertura circular de 15cm de dimetro. Atravs dessa abertura escava-se um buraco de aproximadamente 15cm de profundidade. O solo escavado pesado e tem-se o valor de Wt (peso total do solo). O volume do solo, Vt, o volume do furo aberto no solo. Enche-se esse furo com areia de densidade conhecida e, sabendo-se o peso da areia necessria para ench-lo e a densidade da areia, calcula-se o volume ocupado pela areia que o volume do furo. Com o peso do solo e o volume ocupado por ele, tem-se seu peso especfico:

O mtodo do frasco de areia aplica-se a solos de qualquer granulao, contendo ou no pedregulhos, que possam ser escavados com ferramentas de mo e cujos vazios naturais sejam suficientemente pequenos de forma a evitar que a areia usada no ensaio penetre nos mesmos. O solo que est sendo ensaiado deve ser suficientemente coesivo e firme, de modo que as paredes da cavidade a ser aberta permaneam estveis e as operaes a serem realizadas no provoquem deformaes na mesma. A norma no aplicvel quando as condies locais ensejarem a percolao de gua para o interior da cavidade.No caso de solos pedregulhosos ou de baixa coeso recomenda-se que o formato da cavidade seja o de tronco-cnico invertido. Isto minimizar a possibilidade de desmoronamento das paredes e maior estabilidade para a realizao do ensaio.

Equipamentos

Frasco de vidro ou de plstico translcido com capacidade de 3.5 litros, dotado de gargalo rosqueado e funil provido de registro e de rosca para se atarrachar ao frasco;Bandeja quadrada rgida, metlica, com cerca de 30cm de lado e bordas de 2,5 cm de altura, com orifcio circular no centro, dotado de rebaixo para apoio do funil anteriormente citado;P de mo;Talhadeira de ao com 30cm de comprimento;Martelo de 3kg;Recipiente para guardar a amostra sem perda de umidade;Conjunto Speedy para determinar a umidade;Areia lavada, seca e de peso especfico conhecido;Balana que permita determinar nominalmente 1,5 kg e 10 kg, com resoluo de 0,1 g e 1 g, respectivamente, e sensibilidade compatveis;Nvel de bolha;Cilindro metlico de volume conhecido (cerca de 2000 cm3), para determinao da massa especfica aparente da areia.

Procedimento

a) Determinao do massa de areia que preenche o funil e o orifcio no rebaixo da bandeja:1. Montar o conjunto frasco funil, estando o frasco cheio de areia, determinar sua massa e anotar M1.2. Instalar o conjunto frasco + funil, de modo que o funil fique apoiado no rebaixo da bandeja, e colocar esta sobre uma superfcie plana. Abrir o registro e deixar a areia escoar at cessar o seu movimento no interior do frasco. Retirar o conjunto frasco + funil, determinar sua massa e anotar M2.3. A massa da areia que preenche o funil e o orifcio no rebaixo da bandeja, ser:M3 = M1- M24. Repetir o procedimento de 1 a 3 mais duas vezes. A massa da areia M3 dever ser a mdia de trs determinaes. No so aceitos na composio da mdia resultados que diferenciem mais de 1 da mdia.

b) Determinao da massa especfica da areia:1. Montar o conjunto frasco + funil, estando o frasco cheio de areia, determinar sua massa e anotar M4.2. Instalar o conjunto frasco + funil, de modo que o funil fique apoiado no rebaixo da bandeja, e colocar esta sobre a borda de um cilindro metlico de volume V conhecido. Abrir o registro e deixar a areia escoar at cessar o seu movimento. Fechar o registro e retirar o conjunto frasco + funil, determinar sua massa M5.A massa de areia que preenche o cilindro de volume conhecido ser:M6 = M4 - M5 - M3Sendo que M3 o valor determinado anteriormente.3. Repedir o procedimento de 1 a 3 mais duas vezes. A massa da areia que enche o cilindro, a ser usada nos clculos, dever ser a mdia de trs determinaes. No so aceitos na composio da mdia resultados que diferenciem mais de 1 da mdia

Calcular a massa especfica da areia utilizando-se a expresso:

onde:areia = massa especfica da areia, em gf/cm3;M6= massa da areia que preencheu o cilindro, em g;V= volume do cilindro, em cm3;

c) Determinao da massa de areia que preenche a cavidade do terreno

1. Limpar a superfcie do terreno, tornando-a plana e horizontal, o que verificado com o nvel de bolha.2. Colocar a bandeja, certificando se h um bom contato entre a superfcie do terreno e a bandeja, em torno do orifcio central, e escavar, com o auxlio da talhadeira, uma cavidade cilndrica no terreno, com profundidade de cerca de 15cm.3. Recolher cuidadosamente na bandeja o solo extrado da cavidade, determinar a massa do material e anotar Mh. Tomar o cuidado de evitar perdas de umidade do material recolhido.4. Determinar o teor de umidade, wnat, do solo extrado da cavidade atravs do Speedy.5. Montar o conjunto frasco + funil, estando o frasco cheio de areia, determinar sua massa e anotar M7.6. Instalar o conjunto frasco + funil, de modo que o funil fique apoiado no rebaixo da bandeja. Abrir o registro e deixar a areia escoar at cessar o seu movimento no interior do frasco. Fechar o registro, retirar o conjunto frasco mais funil, determinar sua massa e anotar M8.7. A massa de areia deslocada que preencheu o funil, o orifcio no rebaixo da bandeja e a cavidade do terreno ser:M9 = M7 - M88. A massa de areia deslocada que preencheu a cavidade no terreno ser:

M10 = M9 - M3

Clculos

Calcular a massa especfica aparente seca do solo in situ, utilizando-se a expresso:

s = ar (Mh/ M10) (100/ 100 + h)onde:d = massa especfica seca do solo in situ, em g/cm3;areia = massa especfica da areia, em g/cm3;Mh= massa do solo extrado da cavidade no terreno, em g;M10= massa da areia que preencheu a cavidade no terreno, em gwnat = teor de umidade do solo extrado da cavidade no terreno, em %.

OBSERVAES FINAIS

O tipo de areia a ser utilizada poder ser uma das duas especificaes abaixo:

1) Retida entre as peneiras N 200 (0.074mm) e N 10 (2mm)- especificao da AASHO ou2) Retida entre as peneiras N 30 (0.59mm) e N 20 (0.84mm) especificao do DNER.

O cumprimento desta norma evita erros devido a variao do peso especfico da areia com uma possvel reorganizao dos gros. Quanto mais uniforme for a areia, menor ser essa variao.Deve-se ter cuidado durante a escavao para que o solo escavado e retirado do furo no seja perdido.A escavao deve ser feita o mais rpida possvel para que no haja perda de umidade. Findada a escavao o recipiente onde dever ser acondicionado o solo deve ser hermeticamente fechado. Em climas quentes deve-se usar um pano molhado sobre o recipiente.Durante o ensaio deve ser evitado ao mximo a vibrao do frasco ou da superfcie onde est sendo feito. Isto porque sabe-se que a areia seca sofre rpida e alta densificao atravs da aplicao de um esforo de vibrao. Portanto, nos casos de controle de compactao pelo uso deste mtodo, deve-se esperar cessar o movimento dos equipamentos de terraplanagem para ento ser feito os ensaios.Para solos com pedregulhos dever ser usada areia mais grossa.

ENSAIO DE COMPACTAO DOS SOLOS (NBR 7182/86)

INTRODUO

A compactao de um solo um processo manual ou mecnico que visa melhorar suas propriedades fsicas: resistncia ao cisalhamento, compressibilidade, capacidade de carga, permeabilidade, absoro de gua, etc.Interao solo/gua: Quando se adiciona gua a um solo seco, as partculas do solo adsorvem um filme d'gua e este filme aumenta de espessura se mais gua for sendo adicionada. Isto permite uma "lubrificao" das partculas, aumentando a trabalhabilidade do solo. Acima de um certo ponto, a gua toma todo lugar possvel nos vazios, ou seja, uma certa quantidade de ar fica presa e se mantm essencialmente constante (situao de ocluso do ar[footnoteRef:1] nos poros do solo). Neste ponto verifica-se um valor mximo do peso seco do solo por unidade de volume para uma certa quantidade tima de gua na mistura. Esta quantidade tima de gua que determina o ponto mximo na curva d x w, denominada umidade tima (wot). [1: - errada a suposio de que a quantidade de ar dos vazios pode ser levada a zero pelo esforo de compactao, ou em outras palavras, errado dizer que se pode atingir a saturao atravs da compactao do solo. Isto no corre devido a um fenmeno chamado "ocluso do ar" nos vazios do solo. Ou seja, a partir de um certo ponto a quantidade de ar nos poros do solo fica presa e a saturao total no alcanada. A umidade em que se alcana a ocluso do ar a umidade tima. Podemos dizer ento que a curva de compactao sempre vai cair abaixo da curva de saturao. ]

O propsito do ensaio determinar a curva de d x w, ou curva de compactao. Tambm determina-se a curva de saturao. A partir destas curvas e em funo da finalidade da obra, ser especificado o grau de compactao e a faixa de umidade em que dever ser executado o servio. A densidade seca mxima e a umidade tima obtidas na compactao dependem do esforo de compactao ou energia despendida e, obviamente, das propriedades geotcnicas do solo. A compactao d ao solo:1. um aumento na resistncia ao cisalhamento,2. um aumento no potencial de dilatao,3. um aumento na densidade,4. um decrscimo na contrao,5. um decrscimo na permeabilidade,6. um decrscimo na compressibilidade.

Os mtodos de ensaio mais utilizados so os da AASHO STANDARD (Proctor Normal, Intermedirio e Modificado). A metodologia da AASHO tambm adotada pela ABNT e pelo DNER. O ensaio Proctor Normal, o primeiro a ser desenvolvido pelo autor de mesmo nome do mtodo, consiste em tomar certa quantidade de solo, peneirado na peneira no 4, adicionar gua, e compactar em um cilindro de 1000 cm3 em 3 camadas com 25 golpes cada utilizando soquete de compactao de 2,5 kg caindo de 30,5 cm sobre o solo. Isto d uma energia de compactao de 6 kgf.cm/cm3.O mtodo Standard Modificado foi criado no advento da II Guerra, quando havia necessidade de se projetar estradas para suportar o trfego de equipamentos mais pesados em que o ensaio Proctor Normal j no fornecia bons resultados. O mtodo Proctor Modificado usa molde de 1000 cm3 compactado em 5 camadas com 25 golpes por camada, usando soquete de 4,5 kg caindo de 45 cm de altura, fornecendo ao solo energia de 25 kg.cm/cm3. A energia de compactao definida pela seguinte equao:

Onde P o peso do soquete, h a altura de queda, N o nmero de golpes por camada, n o nmero de camadas e V o volume do solo compactado.

Observao: Consultar a apostila de Mecnica dos Solos II sobre os itens referentes ao ensaio de compactao e s propriedades dos solos compactados (resistncia, micro-estrutura etc.).

Tabela de Compatibilidade entre Mtodos de Laboratrio e Campo

MtodoLaboratrioCampo

ImpactoProctor NormalSem similar

AmassamentoMiniatura de HarvardRolo P de Carneiro

VibraoMesa VibratriaRolos vibratrios

Compresso EstticaMquinas de CompressoRolos Lisos

DISCUSSES GERAIS

a) No ensaio os resultados devero ter reprodutibilidade. Se o operador utilizar amostra no trabalhada para cada determinao ou adotar o procedimento de reutilizao da amostra, uma pequena diferena ser observada na curva de compactao. Segundo Bowles essa diferena situa-se entre 0,08 a 0,12 kgf/cm3 no valor do dmx determinado.b) Quando se executa a moldagem em camadas que no tenham aproximadamente a mesma espessura, o resultado apresentar pontos errticos na representao densidade seca versus umidade (d x w).c) Para evitar um grande nmero de cilindros compactados e tendo em vista que cerca de cinco pontos definir muito bem a curva de compactao, conveniente executar-se o primeiro ponto do ensaio com um teor de umidade cerca de 4% abaixo da tima e para os pontos seguintes vai-se aumentado a umidade de moldagem de 2 em 2%. Para tanto, uma estimativa inicial do valor da umidade tima do solo se faz necessria.d) Pode-se estimar a umidade tima de um solo a partir do seu LP. Verificaes de laboratrio indicam que a umidade tima se situa geralmente 3 a 5 pontos percentuais abaixo do LP. Caso o valor de LP no esteja disponvel no momento de iniciar o ensaio de compactao, pode-se adotar a umidade para o primeiro ponto como 6%, aumentando-se de 2% em 2% para os pontos seguintes.e) O molde de compactao deve ser colocado sobre uma superfcie que no apresente vibraes durante a aplicao dos impactos com o soquete. tambm aconselhvel que esta superfcie no absorva parte da energia de compactao aplicada. A ASTM recomenda que o ensaio seja executado sobre um bloco de concreto com massa mnima de 90 kg.

Inmeros fatores influenciam na compactao dos solos incluindo: temperatura, tamanho do molde (relao altura /dimetro deve ser sempre a mesma em todos os corpos de prova), espessura das camadas dentro do molde, distribuio dos golpes nas camadas, excesso de solo dentro do molde, tipo de solo (somente solos com coeso apresentam bons resultados quando ensaiados pelo mtodo de impacto), homogeneizao (tempo de mistura com a gua de moldagem, tempo de cura, etc).

MTODO PROCTOR NORMAL

Equipamentos

Repartidor de amostras;Balana com capacidade de 5 kg;Balana com capacidade de 100 g;Peneira no 4 (4,76 mm);Cpsulas de umidade;Estufa (105 - 110oC);Molde cilndrico D = 4" (10 cm), H = 13 cm;Cilindro complementar D = 10 cm e H = 6 cm (colar);Base metlica;Extrator de amostras;Soquete com 2" de dimetro;Rgua de ao;Proveta de vidro graduada;Almofariz e mo de gral;Esptulas, pazinhas, colheres e faca;Pinas e luvas de amianto;Dissecador;Folha de ensaio.

Procedimento

Amostra: Utiliza-se 3.000 g de solo seco ao ar e destorroado, passado na peneira no 4. Pode-se determinar a umidade higroscpica do material para que se possa estimar a quantidade de gua que dever ser adicionada em cada determinao. Isto no dispensa o ensaio de determinao de umidade ao final da moldagem de cada amostra.

1. Uma porcentagem inicial de gua dever ser adicionada amostra para o primeiro ponto. A quantidade de gua deve ser 4 a 6% abaixo da umidade tima do solo que poder ser estimada a partir do limite de plasticidade. Nota: Pode-se definir a umidade de incio adicionando gua ao solo aos poucos at que se verifique que possvel moldar um bolo de solo entre os dedos sem que o mesmo se despedace ou solte poeira.2. Determinar o peso do molde sem o colar e a placa da base. Determinar tambm suas dimenses para calcular o volume do mesmo (deve-se escolher um molde que tenha aproximadamente 1000 cm3).3. Para o Proctor Normal compactar o solo no molde em trs camadas e com 25 golpes do soquete em cada camada. Cuidados ao dividir as camadas, na distribuio dos golpes e na verificao altura de queda do soquete.4. Cuidadosamente retirar o colar e o excesso de solo acima da altura do molde com o auxlio de uma rgua de ao. Retirar a base do molde e pesar o molde com a amostra compactada. Nota: Ao preencher o molde com o solo deve-se certificar que o material no ficar abaixo da borda do molde e nem mais que 5 mm acima. Caso isto acontea deve-se refazer a compactao com aquela umidade.5. Retirar o solo de dentro do molde com o extrator, tomar uma amostra deste material e outra do que sobrou da moldagem para determinao da umidade de compactao.6. Quebrar o solo moldado e passar novamente pela peneira no 4. Adicionar mais 2% de gua (com relao ao peso original da amostra de 3,0 kg) e fazer a homogeneizao cuidadosa do material.7. Repetir dos itens 3 a 6 at que se obtenha um nmero mnimo de 5 pontos em que 2 estejam abaixo, 2 acima e 1 em torno da umidade tima. 8. Calcular os pesos especficos secos e as umidades para cada determinao e traar a curva de compactao.9. Determinar a densidade real do solo. Caso isso no seja feito, estimar o valor de Gs e ento determinar-se a curva de saturao.

Apresentao dos Resultados

i. Apresentar como resultado do ensaio: a curva de compactao, a curva de saturao e o valor do grau de saturao encontrado para a umidade tima do solo.ii. (Opcional) Com base no valor de Gs encontrado no item 9 o aluno poder apresentar o clculo dos ndices de vazios da amostra compactada para cada ponto da curva de compactao e ento apresentar a curva de ndice de vazios x umidade. Isso poder ser feito no mesmo grfico da curva de compactao, tomando como eixo das ordenadas (ndice de vazios) o lado direito do grfico.iii. Com a classificao deste solo, fornecida em aula, estabelea grau(s) de compactao para um aterro de 10 metros de espessura que dever ser construdo sob uma rea onde ser construda uma subestao de energia eltrica. Especifique tambm o equipamento, o nmero de passadas e a espessura com que devero ser compactadas as camadas do aterro.

BIBLIOGRAFIA

CASTELLO, R.R. (1998) Obras de Terra e Compactao Apostila do Curso de Mecnica dos Solos II da UFES.

ENSAIO DE NDICE DE SUPORTE CALIFORNIA (ISC) (NBR 9895/87) CALIFORNIA BEARING RATIO (CBR)

INTRODUO

O CBR determina o valor relativo de suporte dos solos atravs de ensaios com amostras deformadas, moldadas na umidade tima obtida do ensaio de compactao realizado previamente no material. um ensaio de grande valor na tcnica rodoviria, a base do dimensionamento de pavimentos flexveis. Padronizado pelo Departamento de Estradas e Rodagens no seu DPT-M-50-64.

DISCUSSES GERAIS

O CBR mede a resistncia do solo sob condies controladas de umidade e densidade. O ensaio leva a um nmero de capacidade de suporte (CBR), que no uma constante para o solo, pois aplica-se a uma condio bem definida de moldagem do material.

EQUIPAMENTOS

Balana com capacidade de 20 kg, sensvel a 5 g;Peneiras com abertura de malha de 19 e 4,76 mm;Estufa (105 a 110) o C;Almofariz e mo de gral;Cpsulas metlicas;Cilndrico com 15,27 cm de dimetro interno e 17,78 cm de altura (ver figura 1); Cilindro complementar com 5,08 cm de altura e dimetro interno de 15,27 cm(ver figura 1);Prato da base perfurado com 24 cm de dimetro e com dispositivo de fixao do molde cilndrico;Disco espaador macio de ao com 15,08 cm de dimetro e 6,35 cm de altura(ver figura 1);Soquete cilndrico para compactao, com altura de queda de 45,72 cm, 4,5 kgf de peso e 5,08 cm de dimetro;Prato perfurado com 14,92 cm de dimetro e 5 mm de espessura, com haste central ajustvel, constituda de uma parte fixa rosqueada e camisa rosqueada internamente com a face superior plana para contato com o extensmetro;Trip porta-extensmetro, com dispositivo de fixao do extensmetro;Disco anelar para sobrecarga, com 2,263 kgf de peso, dimetro interno de 5,39 cm e externo 14,92 cm;Extensmetro com curso mnimo de 10 mm e graduao de 0,01 mm;Prensa para determinao do CBR (ver figura 1);Extrator de amostras;Tanque de imerso;Papel filtro circular de 15 cm de dimetro;Bandejas metlicas;Rgua biselada;Esptulas;Proveta de vidro graduada.

Procedimento

O ensaio compreende quatro fases:I) Preparao da amostras,II) Moldagem do corpo de prova,III) Expanso eIV) Penetrao.I e II - Preparao e Moldagem da Amostra:

1. A amostra de solo seca ao ar, destorroada com a mo de gral, homogeneizada e quarteada. O material passado na peneira de 3/4" (19,1 mm) donde se separa 6 kgf para o caso de solos argilosos ou siltosos e 7 kgf para o caso solos arenosos ou pedregulhosos. Determina-se a umidade higroscpica.2. A moldagem deve ser feita exatamente na umidade tima, determinada previamente por ensaio de compactao realizado na energia de compactao definida por norma, segundo o tipo de obra. Adiciona-se, ento, a quantidade de gua necessria para que a umidade do solo atinja a tima. Homogeneiza-se a amostra com a gua e procede-se a compactao do solo dentro do molde.3. O solo compactado em 5 camadas aproximadamente iguais, utilizando-se o soquete de 4,53 kg, caindo de uma altura de 45,72 cm e aplicando-se o nmero de golpes em cada camada calculado a partir da energia de compactao desejada. A energia de compactao deve ser a mesma daquela utilizada no ensaio de compactao referido no item anterior.4. Aps a moldagem deve-se determinar a umidade de moldagem observando variao mxima de 0,5 ponto percentual da tima.

III - Expanso da Amostra:

Uma das vantagens deste ensaio a possibilidade de determinao da expanso do solo compactado quando submetido a um acrscimo de umidade. Para isto a amostra compactada dever ser imersa por um perodo de tempo suficiente para que seja atingida a saturao quase completa. Esta fase tambm preparatria para a fase seguinte, onde efetivamente ser determinado o valor da capacidade de suporte do solo.

1. Terminada a moldagem, remove-se o cilindro com o corpo de prova compactado da base e retira-se o disco espaador. Novamente prende-se o molde com o corpo de prova base, desta vez com o vazio deixado pelo disco espaador virado para cima. 2. Monta-se o aparato para medio da expanso da amostra no vazio deixado pelo disco. Este aparato consta de sobrecarga e extensmetro montado sobre um trip que apoiado na borda do cilindro.3. O conjunto colocado no tanque de imerso com uma lmina d'gua de aproximadamente 1" acima da borda do molde que contm o c.p. compactado. O conjunto fica imerso durante 96 horas e devem ser feitas leituras de 24 em 24 horas.

A expanso varia com a natureza do solo. Por exemplo, os solos turfosos e argilosos (classificados pelo sistema HTRB como A-6, A-7, A-8) podem sofrer expanses superiores a 10 %. Existem especificaes para o uso dos solos em construes de estradas e aeroportos tomando como base esta propriedade:base e sub-base:expanso mxima 1 %subleitos:expanso mxima 3 %

IV - Ensaio de Penetrao:

Aps a fase de imerso submete-se o solo compactado, confinado pela sobrecarga, a um esforo de penetrao aplicado por um pisto de 4,96 cm de dimetro aplicado a uma velocidade constante de 0,05"/min. A penetrao do pisto provoca uma ruptura localizada na superfcie da amostra e as tenses de penetrao so lidas em um anel dinamomtrico fixo que ligado ao pisto. Estas leituras de tenso so feitas para valores pr-definidos de penetrao do pisto no solo. Para se controlar as deformaes de penetrao, utiliza-se um segundo extensmetro apoiado sobre a borda do molde com a amostra compactada.Nesta fase, o procedimento ser:

1. Completadas as 96 horas, anota-se o valor final da expanso dado no extensmetro e retira-se a amostra de dentro do tanque de imerso. Desmonta-se o aparato montado para medio da expanso da amostra e deixa-se escorrer o excesso de gua por 15 minutos.2. Recoloca-se a sobrecarga diretamente sobre o solo compactado e leva-se o conjunto para a prensa do CBR.3. Zeram-se os extensmetros do anel dinamomtrico e das deformaes. Aplica-se a velocidade de 0,5/min e iniciam-se as leituras.4. Fazem-se as leituras no anel dinamomtrico a medida em que as deformaes pr-fixadas para as penetraes forem sendo acusadas no extensmetro das deformaes.

Apresentao dos Resultados e Clculos:

Calcula-se as presses de penetrao multiplicando-se as leituras do anel por sua constante.Representa-se graficamente os valores obtidos de Presso de Penetrao x Penetrao do pisto no solo, resultando numa curva. Observar ento o formato da curva, se ela apresentar algum ponto de inflexo deve-se fazer uma correo como apresenta-se na figura 2 a seguir.Calcula-se a relao entre a presso de penetrao no solo ensaiado e numa brita padro para os valores de penetrao de 0,1" e 0,2". O maior dos dois valores ser o CBR do solo.

Valores Tpicos:

Na tabela abaixo apresentam-se os valores de CBR exigidos para especificao de pavimentos rodovirios. Apresentam-se tambm os tipos de solos que tipicamente os fornecem (smbolos do Sistema Unificado de Classificao - SUC e do Highway Research Bureau HRB).

CBR%Qualidade do SoloUsoClassificao

SUCHRB

0 3muito pobresub-gradeOH, CH, MH, OLA-5, A-6, A-7

3 7pobre a regularsub-gradeOH, CH, MH, OLA-4, A-5, A-6, A-7

7 20regularsub-baseOL, CL, ML, SC, SM, SPA-2, A-4, A-6, A-7

20 50bombase, sub-baseGM, GC, SW, SM, SP, GPA-1-b, A-2-5,A-3, A-2-6

> 50excelentebaseGW, GMA-1-a, A-2-4, A-3

ENSAIO DE ADENSAMENTO UNIDIMENSIONAL (MB-3336/1990) ENSAIO OEDOMTRICO

OBJETIVO

Determinar parmetros de compressibilidade unidimensional de solos saturados, quais sejam: cv (coeficiente de adensamento), Cc (coeficiente de compresso), p (tenso de pr-adensamento).Pode-se tambm aplicar este ensaio na determinao de parmetros similares de solos no saturados, mas neste caso o ensaio ser denominado de compresso unidimensional, pois no h adensamento em solos no saturados.

INTRODUO

Quando um solo submetido a um acrscimo de carga, ocorrer um reajuste na estrutura do mesmo, o que pode ser considerado como uma deformao plstica com uma correspondente reduo de vazios. Uma pequena parte desta deformao ser elstica (recuperada quando se retira a carga), o que comparando-se ao baixo valor do mdulo de elasticidade dos solos considerados, desprezvel.Quando uma carga aplicada a um solo no coesivo (granular) seco, parcialmente saturado ou saturado, ou mesmo a um solo coesivo seco, o processo de desenvolvimento das deformaes plsticas ocorrer em um curto intervalo de tempo, o que pode ser considerado praticamente instantneo. O fluido nos poros dos solos secos (ar) tem baixa viscosidade, facilmente compressvel e o solo no oferece resistncia sada de ar de seus poros. Nos solos granulares saturados, o valor da permeabilidade k ser to elevado que a gua dos poros pode escapar rapidamente.No caso de um solo coesivo parcialmente saturado ou saturado, o tempo para que toda a deformao plstica ocorra muito maior e depende de alguns fatores, quais sejam:1. Grau de saturao,2. Coeficiente de permeabilidade,3. Propriedades do fluido dos poros,4. Comprimento do caminho que dever ser percorrido pelo fluido para encontrar equilbrio.Portanto as deformaes plsticas e a conseqente reduo de vazios (recalques) so funo do tempo e seu tratamento matemtico encontra-se desenvolvido na literatura.[footnoteRef:2] No entanto, vale relembrar alguns conceitos. [2: No ser aqui transcrita a soluo matemtica do problema do adensamento unidimensional. O aluno poder ler na apostila de Mecnica dos Solos I Compressibilidade e Recalques, da Profa.Glucia Lima. ]

Quando um carregamento p aplicado a um solo coesivo saturado, confinado por um anel de metal, a tenso aplicada ser absorvida inicialmente pela presso na gua nos poros, que sobe instantaneamente e o excesso de presso neutra gerado ter valor igual ao da carga aplicada p. Quando um baixo coeficiente de permeabilidade existe, o fluxo de gua no poder se estabelecer instantaneamente e como as deformaes plsticas s se daro pela reduo de vazios, ser necessrio que alguma quantidade de gua saia para as deformaes tomem lugar. Este processo de deformaes, acompanhado por dissipao contnua de presso neutra e transferncia para tenso efetiva que se chama adensamento.Uma fluxo lento de gua se estabelece na(s) fronteira(s) entre a camada de solo saturado e a camada drenante. Um gradiente hidrulico (diferena de excesso de presso neutra entre as duas camadas) faz com que se estabelea este fluxo, que ser funo da permeabilidade do solo e sua velocidade respeitar a lei de Darcy (uma das hipteses da teoria de Terzaghi).:v = k.i

A dissipao do excesso de presso neutra, gerado pela aplicao do carregamento, ocorrer mais rapidamente nos pontos mais prximos fronteira drenante, fazendo com que a presso na gua dos poros caia a zero. Conforme se distancia da fronteira drenante, a reduo do excesso de presso ser mais lenta. Portanto, pode-se concluir que a dissipao da presso neutra funo do tempo e da distncia do ponto considerado superfcie drenante (z e t). Como as deformaes s se processaro com a expulso da gua dos poros, j que o solo est saturado, os recalques tambm sero funo de z e t. Nesta fase o adensamento denominado primrio e ocorre at que o excesso de presso na gua voltar ao valor inicial (zero). A compresso primria decorrente calculada a partir da determinao em laboratrio da relao e x log . A variao de tenses que o solo sofrer pela aplicao do carregamento e a conseqente variao no ndice de vazios servir a este clculo.A partir do resultado do ensaio de adensamento unidimensional pode-se tambm avaliar a taxa de ocorrncia dos recalques com o tempo. Para isto determina-se o coeficiente de adensamento cv.Na realidade, deformaes adicionais continuam ocorrendo depois do adensamento primrio, provenientes do adensamento secundrio que ocorre quando o excesso de presso neutra est muito prximo de zero. As deformaes correspondentes ao adensamento secundrio podem ser muito significativas no valor da deformao total que o solo sofrer. Isto ser funo das propriedades do material e do nvel das tenses aplicadas. Algumas teorias para o clculo do recalque secundrio vm sendo desenvolvidas, mas seu uso ainda est em fase de pesquisas e o que correntemente se faz a aplicao do coeficiente C, obtido a partir da representao logartmica (de Casagrande) das deformaes x log do tempo, para o clculo da compresso secundria.

DISCUSSES GERAIS

O ensaio de laboratrio unidimensional, ou seja, um anel de metal confina a amostra e isto garante que no haver movimento lateral do solo e todo fluxo de gua ocorre na direo vertical (hipteses da teoria de Terzaghi). Na situao de campo dever existir certo fluxo na direo horizontal e tambm deformaes, mas este efeito no considerado no clculo, mesmo nas situaes onde claramente se observa que o processo tridimensional. Nestes casos o estudo unidimensional ser apenas uma estimativa limite e deve ser considerado com cautela. De maneira simplificada e na maioria das situaes vlida a aplicao dos parmetros unidimensionais para a previso dos recalques, especialmente quando se tem grandes reas carregadas.O ensaio de laboratrio realizado em uma amostra de 20 a 40 mm de espessura em um anel de metal de 45 a 113 mm de dimetro. Os dimetros mais usados so de 63 mm e 113 mm. O anel pode ser fixo ou mvel, onde o fixo pode ser usado para medir a permeabilidade do solo e o mvel tem a vantagem de reduzir o efeito do atrito lateral solo/anel, que reduz o valor da tenso vertical aplicada. Pela representatividade, desde que o efeito de amolgamento causado pela preparao da amostra seja o mesmo, pode-se dizer que as amostras maiores fornecem resultados mais confiveis. recomendvel que os anis possuam relao dimetro/altura no mnimo de 2,5 (preferencialmente 3,0).A escolha do tamanho do anel a ser utilizado dever ser feita em funo do tipo de amostra disponvel. Para o caso de amostras em tubos de paredes finas, tipo shelby, sempre devem ser usados anis com dimetro inferior ao do tubo, com uma folga mnima de 6 mm entre o anel e a parede interna do tubo amostrador.Os ensaios de adensamento so, em sua grande maioria, realizados no equipamento convencional, que possui poucas adaptaes em relao ao originalmente proposto por Terzaghi. Este equipamento no permite o controle de saturao e nem de presses neutras durante o adensamento. Entretanto, o acompanhamento das presses neutras com o tempo no essencial para a realizao do ensaio, pois ao se admitir a linearidade entre a variao do ndice de vazios e as tenses efetivas (hiptese da teoria de Terzaghi), existir tambm linearidade entre a dissipao de presses neutras e as deformaes.O ensaio de adensamento convencional, estabelecido em norma, feito atravs da aplicao de incrementos de carga de durao de 24 horas cada, onde as deformaes so monitoradas de forma contnua. Os incrementos de carga seguem a seqncia de: 0.125, 0.25, 0.50, 1.0, 2.0, 4.0 e 8.0 kgf/cm2 para solos moles normalmente adensados ou pouco pr-adensados. Pode-se levar as tenses at 1,6 e 3,2 kgf/cm2 em solos fortemente pr-adensados. Contabilizando-se um dia para cada incremento de carga, o ensaio ter durao de no mnimo uma semana!Outras seqncias de carregamento podem ser adotadas em funo do tipo de solo e do nvel de tenses desejado. No devem ser usados incrementos de carga muito grandes, pois pode-se atingir a resistncia interna do solo e o mesmo no suportar o carregamento. Razes incrementais de tenso (/) de 1,0 so recomendveis.

EQUIPAMENTOS

Oedmetro;Extensmetro com preciso de 0,01 mm;Prensa;Cronmetro;Aparador de amostras, quando for o caso;Extrator de amostras, vertical de preferncia, quando for o caso;Pedra porosa;Clula de adensamento;Anel de adensamento.

PROCEDIMENTO

O ensaio pode ser feito em amostras saturadas de qualquer natureza, amolgadas ou indeformadas. Ressalva deve ser feita quanto s amostras de alta permeabilidade, como areias e solo no-saturados porosos, em que a compresso ser to rpida que aps poucos segundos a leitura das deformaes permanecer praticamente constante.Antes de se iniciar o ensaio deve-se decidir qual ser a seqncia de carregamento a ser adotada, se a convencional atende s necessidades de projeto ou se dever ser modificada. Alm da seqncia convencional de carregamento pode ser feito um estgio de descarregamento, com a finalidade de se determinar um lao na curva e x log . Este lao dever ser feito com um ou mais estgios de descarregamento, para tenses no trecho de compresso virgem, permitindo-se a expanso do corpo de prova at a estabilizao. Aps estabilizada a expanso, volta-se carga anteriormente aplicada e procede-se o restante da seqncia de carregamento.

O procedimento de ensaio envolver, ento, os seguintes passos:

1. Antes de ser realizado o ensaio, o laboratorista deve fazer a preparao de todo equipamento: verificar as condies da prensa e fazer os ajustes necessrios, verificar o extensmetro a ser utilizado (sensibilidade mnima de 0,01 mm/div.), saturar as pedras porosas em gua destilada, separar os conjuntos de pesos que sero usados em todos os incrementos de carga e deix-los mo.2. Passar moldagem da amostra. Primeiramente mede-se o dimetro e a altura do anel de adensamento com um paqumetro e determina-se seu peso. Lubrifica-se a parede interna do anel com vaselina de silicone Retira-se do tubo shelby uma quantidade de amostra suficiente para o ensaio. e cuidadosamente inicia-se a moldagem da amostra diretamente no anel de adensamento. Pesa-se o anel com a amostra e das sobras da moldagem tomam-se duas amostras, uma para a determinao da umidade e outra para determinao de Gs.3. Cuidadosamente coloca-se a amostra com o anel dentro da clula de adensamento sobre uma pedra porosa saturada e uma lmina de papel filtro entre a amostra e a pedra. A seguir coloca-se uma outra lmina de papel filtro e a placa de carregamento, que tem uma pedra porosa acoplada. Deve-se se assegurar de que a pedra porosa superior entre livremente no anel para que o ensaio possa ser conduzido satisfatoriamente.Coloca-se a clula de adensamento na prensa, posiciona-se o extensmetro na leitura mxima (deve-se usar um extensmetro que tenha curso mnimo de 12 mm) e equilibra-se o brao da prensa.Aplica-se o primeiro estgio de carregamento que funciona como uma carga de ajuste, ou pr-carga, que quase nunca fornece resultados satisfatrios para clculo de parmetros. Este primeiro carregamento pode ser de 0,0625 kgf/cm2 (para solos moles) a 0,125 kgf/cm2 (para solos mdios a rijos).3. Aps deixar o primeiro carregamento sobre o solo por tempo suficiente para estabilizao das deformaes (pode ser at menos que 24 horas), aplica-se o primeiro incremento de carga e simultaneamente iniciam-se as leituras no extensmetro nos tempos indicados na seguinte seqncia:

0, 0.25, 0.5, 1, 2. 4, 8, 15, 30 minutos, 1, 2, 4, 8, 24 horas.A durao dos incrementos de carga pode ser varivel para mais ou para menos de 24 horas. Incrementos que durem o tempo suficiente para que se efetive o final do primrio tambm so permitidos, basta que se acompanhem as deformaes pela construo grfica de Taylor (como a figura da pgina 33) e ento realizar o prximo carregamento assim que ocorrer a leitura correspondente ao final do primrio.4. Ao se completar o tempo de um incremento faz-se a leitura final (24 horas) no extensmetro. Esta ser a leitura inicial do prximo incremento. Aplica-se o prximo carregamento com o cuidado de se acionar o cronmetro simultaneamente aplicao da carga. 5. Se for necessrio apresentar um lao na curva e x v, como indicado na figura, deve-se retirar parte ou toda carga da amostra no segundo ou terceiro incremento dentro do trecho de compresso virgem do solo. S dever ser procedido o recarregamento quando for observada estabilizao na expanso da amostra.6. Ao final do ensaio desmonta-se o aparato e leva-se a amostra com o anel para a estufa para se determinar a umidade final e o peso de slidos.

RESULTADOS E CLCULOS

1. Dados da amostra: peso, dimenses (altura e dimetro), e umidade da amostra, para que o ndice de vazios inicial (ei), a rea da seo (A) e a altura inicial sejam estabelecidos (Hi).

2.Grficos que mostrem relaes entre ndice de vazios (ou deformo vertical) x tenso vertical efetiva:A curva e x v pode ser calculada para o ndice de vazios ao final de cada estgio (24 horas e para o final do adensamento primrio)

3.Deformao da amostra com o tempo para cada incremento de carga.Clculo do Coeficiente de Adensamento - cv.As leituras de deformao x tempo so feitas para cada incremento e devem ser representadas em grficos segundo Casagrande (logaritmo de t) ou Taylor (t). A partir dessas representaes so determinados os tempos e leituras correspondentes a 0, 50, 90 e 100 % de adensamento, que so usados no clculo de cv para cada incremento de carga. O mtodo mais usado o de Casagrande, mas o mtodo de Taylor tambm d bons resultados e pode resultar at em valores de cv maiores. Alm disso o mtodo de Taylor permite a previso do final do primrio durante o ensaio, o que pode ser de grande valia quando se deseja realizar carregamentos em tempos inferiores a 24 horas, ao final do primrio de cada incremento.Os mtodos de clculo de cv esto apresentados na apostila de Compressibilidade e Recalques de Mecnica Solos I, referida na nota de rodap nmero 1. Esta apostila dever consultada para o clculo do ensaio.Obtidos os resultados para l50 (leitura correspondente a 50 % de deformao) pode-se calcular o valor da altura do corpo de prova para 50 % de deformao (h50) da seguinte maneira:h50 = hi - (li - l50)/100, Esta equao usada para o caso de extensmetro em que cada diviso equivale a 0,01mm. O termo entre parnteses a deformao total da amostra (h) desde o incio do ensaio, li a leitura do extensmetro no incio do ensaio (carga na amostra = 0) e hi a altura do anel. A altura 50 % ser a altura da amostra a ser utilizada para clculo da distncia de drenagem na determinao do cv tanto para o mtodo de Casagrande, quanto para o de Taylor. O valor de cv ser dado por:

onde t50 e t90 so os tempos para 50 e 90% de adensamento tirados dos grficos de leitura versus log de t e leitura versus t, respectivamente.Os valores do fator tempo (0,848 e 0,197) usados nas equaes acima so os fornecidos pela soluo da teoria de Terzaghi para o adensamento unidimensional, como na tabela a seguir.

Grau de Adensamento em Funo do Fator Tempo(segundo a soluo de Terzaghi)

U (%)Tv

00.000

100.048

200.090

300.115

400.207

500.281

600.371

700.488

800.652

900.933

100

Do grfico de leitura do extensmetro versus logaritmo do tempo pode-se calcular o coeficiente de compresso secundria C. Alguns autores afirmam que o valor deste coeficiente aproximadamente constante. Na realidade ele pode ser considerado constante para a estimativa do recalque secundrio de obras de engenharia usuais, mas quando o solo possui um efeito secundrio muito marcante deve-se fazer um estudo mais pormenorizado do problema. Na realidade ainda so necessrias verificaes de campo para que concluses mais precisas possam ser tiradas. C calculado por:

Esta equao reflete nada mais que a inclinao do trecho final da curva de deformao x log do tempo.

4.A permeabilidade pode ser determinada pela equao:

Onde o mdulo de deformao volumtrica :

Na equao anterior, o acrscimo de carregamento aplicado e e a variao de ndices de vazios total ocorrida no estgio e calculada como sendo:

onde eo o ndice de vazios e Hi a altura do c.p. definidos no item 1. O valor de h calculado como indicado anteriormente (a partir das leituras do extensmetro).

5.Determinao da tenso de pr-adensamento na curva e x v para o final do primrio. Pode-se calcular a tenso de pr-adensamento na curva e x v de 24 horas afim de se comparar o efeito do envelhecimento das argilas na gerao de pr-adensamento.

A seguir apresenta-se um exemplo de como deve ser calculado o ensaio de adensamento.

Exemplo de clculo de um Ensaio de Adensamento

Seja um ensaio de adensamento realizado cujos dados da amostra so:

Dimetro do anel: 76 mmAltura do anel: 18,80 mmMassa do anel: 91,8 gAnel + amostra mida (inicial): 275,9 gUmidade inicial: 17,3%Gs: 2,70ndice de vazios inicial: 0,467 (calculado)

Clculos

Para cada incremento de carga (ou estgio de carregamento) deve-se calcular:a) as alturas do corpo de prova inicial, a 50% de adensamento, a 100% de adensamento e a 24 horas;b) os ndices de vazios inicial, a 100% de adensamento e a 24 horas;c) os valores do coeficiente de adensamento (cv), do coeficiente de variao volumtrica (mv) e da permeabilidade (K).

onde:h= h0 - h

ou ento:h= h0 - (l0 - lf) / 100

e= e0 - e

e= e0 - h (1 + e0) , onde: h0h o recalque total do estgio consideradoh0

Obs: l0,h0 e e0, so as leitura do extensmetro, a altura do corpo de prova e o ndice de vazios no incio do ensaio, respectivamente.

Tendo-se os dados das leituras do extensmetro e do tempo, para cada estgio de carregamento fazem-se as curvas leitura x tempo, onde as abscissas podem ser log do tempo ou raiz quadrada do tempo. Para o ensaio deste exemplo ser feita a representao raiz de t (mtodo de Taylor) apenas para o incremento de 100 para 200 kPa (1 para 2 kgf/cm2).

Incremento de carga de 100 - 200 kN/m2 (1 - 2 kgf/cm2)Construo Grfica de Taylor

Laboratrio de Mecnica dos Solos

A partir do grfico:li= 90,00l0= 70,30l100= 56,30l24h= 45,60t90= 10,2 min

a) Clculo de h:

h0= 18,80 - (90,00 - 70,30) / 100h0= 18,60 mm

h100= 18,80 - (90,00 - 56,30) / 100h100= 18,46 mm

h24h= 18,80 - (90,00 - 45,60) / 100h24h= 18,36 mm

b) Clculo de e:

e0= 0,467 - { [ (18,80 - 18,60)/18,80 ] 1,467 }e0= 0,451

e100= 0,467 - { [ (18,80 - 18,46)/18,80 ] 1,467 }e100= 0,440

e24h= 0,467 - { [ (18,80 - 18,36)/18,80 ] 1,467 }e24h= 0,433

c) Clculo de Cv:Cv= (0,848 H502) / t90H50= (18,60 + 18,46) / 4H50= 9,27 mm

Cv= (0,848 9,272) 10-2/ (10,2 60)Cv= 1,191 10-3 cm2/s

d) Clculo de K:

k= w mv Cv

mv= [(0,451 - 0,440) / (2-1)] 1 / (1 + 0,451)mv= 7,581 10-3 / kgf/cm2

k= 1 7,581 10-6 1,191 10-3k= 9,029 10-9 cm/s

ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRETO

DISCUSSO GERAL

O ensaio de cisalhamento direto relaciona diretamente tenses normal e cisalhante, que so aplicadas a um corpo de prova confinado em uma caixa bipartida. Quando este corpo de prova levado ruptura o par de valores tenso de cisalhamento - tenso normal (no plano de ruptura) define um ponto sobre a envoltria de tenses do solo. Pode-se definir a envoltria de resistncia de um solo qualquer aplicando-se diferentes valores de tenso normal a vrias amostras do solo, medindo-se sua resistncia e ento marcar num grfico de x os pares de valores determinados em cada amostra. O ensaio caracteriza-se por impor um plano de cisalhamento ao corpo de prova. O princpio bastante simples e consiste em mover uma poro de solo sobre a outra aumentando a fora horizontal e mantendo constante a carga aplicada normalmente ao plano de movimento.

Onde:

1. Extensmetro para medir as deformaes verticais.2. Fora normal aplicada por um pendural dada por:

, onde b o brao compensador do pendural completo e igual a 5.3. Extensmetro para medir deformaes horizontais.4. Plano de cisalhamento do corpo de prova.5. Anel dinamomtrico e extensmetro para medir a fora cisalhante, T.

A fora normal perpendicular ao plano de movimento e, conseqentemente aplicada no sentido vertical atravs de um pendural. Dois tipos de pendural podem ser usados, dependendo do nvel de tenses desejado pode-se usar o pendural simples ou o completo.Os ensaios de cisalhamento direto podem ser realizados das seguintes formas: UU (no-adensado, no-drenado), CU (adensado, no-drenado), CD (adensado, drenado). Para solos no coesivos ensaiados mesma tenso normal, todos os trs tipos daro resultados semelhantes, no importando se o solo seja saturado ou no. Para solos coesivos, os parmetros do solo so fortemente influenciados pelas condies de drenagem, pelo grau de saturao e pelas condies de pr-adensamento.

EQUIPAMENTOS

Mquina de cisalhamento direto. Caixa de cisalhamento. Balana. Talhador. Estufa. Cpsulas.PROCEDIMENTO

Preparao Da Amostra

A amostra pode ser indeformada ou amolgada. Se for amostra indeformada, a moldagem ser feita atravs do uso de um anel de seo quadrada, igual seo da caixa de cisalhamento (55 ou 1010), no caso de solos coesivos.. Para o caso de solos no coesivos dever ser moldada uma amostra de pequena espessura dentro da caixa de cisalhamento nas condies desejadas de compacidade. Para tanto, de posse do peso especfico desejado e arbitrando-se um volume, calculamos o peso de solo necessrio para tal compacidade. Por tentativas vai-se moldando amostras at que seja alcanada a condio desejada.Observao: As condies desejadas de compacidade podem ser determinadas para o caso de situao in situ, atravs de resultados de ensaios de campo, como o CPT e o SPT.Antes de passar ao procedimento do ensaio, deve-se fazer uma inspeo cuidadosa do equipamento, selecionar o anel dinamomtrico adequado, verificar os extensmetros, separar os pesos para a aplicao da tenso normal e escolher as partes da caixa de cisalhamento que sero usadas.Dependendo do solo a ser ensaiado e das condies de drenagem que sero adotadas, poder ser necessrio o uso de pedras porosas que devero ser adequadamente saturadas. Tambm devero ser selecionadas as engrenagens que fornecero a velocidade de cisalhamento para que o ensaio seja drenado ou no drenado.A escolha da velocidade de cisalhamento funo da permeabilidade e do coeficiente de adensamento do solo. Para solos coesivos, se o cisalhamento for no drenado ou drenado, a velocidade a ser adotada dever ser calculada considerando estes parmetros.[footnoteRef:3] [3: - Consultar Apndice da apostila de Resistncia ao Cisalhamento, Professor Reno Reine Castello.]

Abaixo passa-se ao procedimento:

1. Pesar o corpo de prova: a amostra moldada, no caso de solo coesivo, ou a quantidade de solo necessria moldagem, no caso de solo no coesivo. Anotar o valor do lado da caixa de cisalhamento (l) e o valor da altura do corpo de prova (h).2. Montar a caixa de cisalhamento e prender a parte superior da caixa da cisalhamento parte inferior atravs dos dois parafusos de fixao.3. Para o caso de solos coesivos, colocar o corpo de prova no anel superior de cisalhamento, deixando-o bem ajustado e comprimir (com leve presso manual) o bloco de carregamento fazendo com que o corpo de prova venha se apoiar na pea dentada no fundo da caixa.4. Acertar os extensmetros horizontal, de medida de deformaes cisalhantes, e vertical, de medida de deformaes normais. Verificar e ajustar as engrenagens corretas do motor. 5. Retirar os parafusos verticais de fixao e aplicar o carregamento normal. Se esta fase for adensada, deve-se permitir ento que se processe o adensamento, anotando-se as deformaes verticais at que se verifique ao menos 95% de adensamento. Caso seja no adensada, a aplicao do esforo de cisalhamento deve ser imediata. A no ser que o solo seja no coesivo, quando estas observaes em nada influenciam.6. Separar as duas partes da caixa de cisalhamento, mantendo o corpo de prova apoiado no fundo do anel. Para isso retire os dois parafusos verticais de fixao e d um giro os dois parafusos de levantamento, com isso levanta-se a parte superior da caixa da quantidade necessria.7. Soltar os parafusos de levantamento e iniciar a aplicao do esforo horizontal de cisalhamento. Fazer leituras em intervalos regulares de tempo, nos extensmetros vertical, horizontal e do anel dinamomtrico. As leituras devero ser feitas de modo que se possa definir bem a ruptura (queda no valor lido no anel dinamomtrico) ou at o curso mximo da caixa de cisalhamento, caso o valor lido no anel dinamomtrico no sofra reduo.

So feitas no mnimo trs determinaes para tenses normais diferentes, resultando em trs pares de valores de tenso normal - tenso ao cisalhamento na ruptura. A relao entre estes valores definir a envoltria de resistncia do solo ensaiado, donde se obtm os parmetros de c e .

CLCULOS

1.Correo da rea do corpo de prova: 2.Clculo das deformaes e tenses normais e horizontais:h e v - deformaes (horizontal, vertical): variaes das dimenses do corpo de prova (horizontal, vertical) dividida pela dimenso correspondente.T - esforo cisalhante: leitura no extensmetro do anel dinamomtrico fator do anel. - tenso cisalhante:

3.Desenho dos grficos de x h (tenso de cisalhamento deformao horizontal), vxh(deformao vertical deformao horizontal) e x (envoltria de tenses do solo ensaiado).

4.Determinao de (ngulo de atrito) e c (coeso) do solo.

OBSERVAES

Vantagens do ensaio:

Ensaio simples.A espessura do corpo de prova pequena, logo o tempo de drenagem menor que no ensaio triaxial.Caixa quadrada, sendo fcil apurar a reduo na rea durante o ensaio.Os parmetros do solo obtidos por este ensaio so aproximadamente to confiveis quanto os valores obtidos pelo triaxial. A espessura do corpo de prova pequena, logo o tempo de drenagem menor que no ensaio triaxial.

Desvantagens do ensaio:

1. Ruptura se d num plano pr-determinado, que no necessariamente o de maior fraqueza da amostra, logo a resistncia ao cisalhamento obtida poder ser maior que a real.2. Deformaes no uniformes.3. No possvel determinar o valor do mdulo de elasticidade.4. Amostras pequenas, logo erros de preparao tornam-se relativamente importantes.

ENSAIO DE COMPRESSO SIMPLES (NBR 12770/1992)

INTRODUO

O ensaio de compresso simples o mtodo mais simples e rpido para determinar a resistncia ao cisalhamento de solos coesivos e somente deste tipo de solo. O ensaio fornece o valor da coeso no drenada de campo do solo, denominada cu, para isso deve ser feito com amostra indeformada e conservando sua umidade natural. Pode ainda ser usado para amostras de solos compactados.O ensaio determina a resistncia compresso simples sem confinamento lateral, que o valor da presso correspondente carga que rompe um cilindro de solo submetido um carregamento axial. A resistncia a compresso o valor da carga mxima de ruptura do material ou o valor da presso correspondente carga na qual ocorre deformao especfica do cilindro de 20, naqueles casos em que a curva tenso x deformao axial no apresenta pico.A resistncia ao cisalhamento no drenada, ou cu, a metade da resistncia compresso simples. O valor medido de resistncia neste ensaio para a condio no drenada, pois o ensaio realizado to rapidamente que no h perda de umidade para o meio ambiente.O ensaio de compresso simples pode ser executado de duas maneiras: Por deformao controlada: controla-se a velocidade de deformao do corpo de prova e mede-se a carga aplicada correspondente; Por carga controlada: controla-se a carga aplicada ao corpo de prova e mede-se a deformao correspondente.No caso do ensaio por deformao controlada segue-se o procedimento apresentado a seguir..

EQUIPAMENTOS

Mquina de compresso simples;Serra de arrame ou faca;Talhador de amostras;Bero de amostras;Paqumetro;Cronmetro;Balana;Cpsulas;Dissecador;Estufa;Extrator de amostras;Extensmetro;Anel dinamomtrico;Prensa.

* Para solos compactados pode-se usar molde de 5 por 10 cm, soquete e amostra preparada na umidade desejada ou ento prepara-se a amostras usando o equipamento do ensaio de compactao e ento procede-se a reduo para as dimenses de 5x10 cm utilizando-se o talhador de amostras.

PROCEDIMENTO

a) Preparao da amostra:

1. O corpo de prova para o ensaio de compresso simples pode ser obtido de uma amostra indeformada de solo contida no tubo Shelby ou bloco de amostra, ou pode-se ainda obt-lo por compactao.2. Retira-se uma poro da amostra em questo com dimenses maiores que as requeridas para o corpo de prova. Leva-se a amostra para o talhador, onde reduz-se para o dimetro desejado com auxlio da serra de arrame fino ou faca. Em seguida coloca-se no bero de amostras que tenha a altura e o dimetro requeridos para o ensaio, cortando-se paralelamente as suas extremidades.3. Deve-se tomar as medidas da altura e dimetro finais do corpo de prova, sendo que o dimetro deve ser a mdia entre as medidas das extremidades e do centro e a altura a mdia de pelo menos duas medidas. A relao entre altura e dimetro deve estar entre 2 e 3.Observao: Para ensaios com corpos de prova compactados a preparao da amostra deve seguir procedimento tal que, a partir do solo a ser usado na obra separe-se quantidade suficiente para a moldagem de pelo menos trs corpos de prova em cada umidade desejada. A umidade pode ser variada de acordo com a faixa de umidade de trabalho que o material vai ser submetido no campo.

b) Execuo do ensaio:

4. Coloca-se o corpo de prova na mquina de compresso coincidindo o seu eixo com o centro da placa de carregamento.5. Zera-se os extensmetros (do anel dinamomtrico e das deformaes) e iniciar o carregamento.6. Aplica-se a velocidade de cisalhamento escolhida para a ruptura atravs da manivela da prensa. A velocidade deve ser tal que permita que o cisalhamento se realize sem perda de umidade, ou seja, no drenado. Alm disso, o tempo total do ensaio deve ser aproximadamente 10 minutos. Geralmente a velocidade fixada em 1 da altura da amostra por minuto, o que resulta num valor de 0.5 a 2/minuto.7. Anotar os valores acusados nos dois extensmetros (de carga e de deformao) at que se verifique a ruptura do corpo de prova, caracterizada pela queda no valor lido no extensmetro do anel dinamomtrico. Para o caso de no haver queda no valor do anel dinamomtrico, a ruptura dever ser considerada como sendo co