MECANICA DOS SOLOS - SOLO SECO

MECNICA DOS SOLOS Granulometria

Determina as dimenses das

partculas do solo e as

propores relativas em que

elas se encontram

MECNICA DOS SOLOS

MECNICA DOS SOLOS

Dimetro Efetivo: d10

Coeficiente de Uniformidade: Cu = d60/d10 Muito uniforme: Cu < 5 Uniformidade media: 5 < Cu < 15 Desuniforme: Cu > 15

Coeficiente de Curvatura de uma curva granulomtrica: Cc = d30

2/(d60 d10)

Peneiras 200, 140, 120, 100, 80, 70, 60, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 18, 16, 14, 12, 10, 8, 7, 6, 5, 3/16.

(P1/P) X 100, (P2/P) X100, (P3/P) X 100, ...

Solo secoPeneira

Dimetro correspondente a 10% em peso total

Solos bem graduados seu

valor est entre 1 e 3

AULA 3

MECNICA DOS SOLOSEXERCCIOS

Peneiras

N e aberturas (mm) % que passa

1" 100

3/8" 80

4 (4,8) 72

10 (2,0) 67

40 (0,42) 56

60 (0,25) 44

200 (0,074) 24

0,05 21

0,005 11

1. Determinar as porcentagens de areia, silte e argila de um solo, de

acordo com a escala granulomtrica da ABNT, sabendo-se que:

MECNICA DOS SOLOSEXERCCIOS

2. Determine os coeficientes de uniformidade dos solos A, B e C, cujas curvas

granulomtricas so indicadas na figura abaixo:

MECNICA DOS SOLOS

Para solos finos (< 0,074 mm): Sedimentao

Ensaio feito no Laboratrio, baseado na LEI DE STOKES, onde relaciona o

dimetro da partcula e sua velocidade de sedimentao em um meio lquido de

viscosidade e peso especfico conhecidos.

=2

9.

.

2

2

= coeficiente de viscosidade do meio dispersor (varia com a temperatura)

= dimetro equivalente da partcula, isto , o dimetro de uma esfera de mesmo peso especfico e que sedimenta com a mesma velocidade

= peso especfico das partculas do solo

= peso especfico do meio dispersor

= velocidade de sedimentao da esfera

MECNICA DOS SOLOS

A Lei de Stokes nos d, assim, o dimetro equivalente da partcula e no o

seu verdadeiro valor.

Tirando o valor de da equao anterior, e expressando-o em milmetros,

temos:

=1800

Vlida apenas para partculas

menores que 0,2mm

MECNICA DOS SOLOSEXERCCIO DA PRIMEIRA

AULA

Ex.: No ensaio de Sedimentao, a leitura do densmetro acusava a

densidade uma profundidade de 18,5 cm. Qual o maior tamanho de

partcula que ainda ocorria nesta profundidade? Considerar que o ensaio

tenha sido feito uma temperatura de 20C, para a qual a viscosidade da

gua de 10,29 x 10 -6 g.s/cm. Considerar que 15 minutos depois da

suspenso ter sido colocada em repouso, o densmetro indicou uma leitura

de L = 13,2.

Soluo: O tamanho da partcula que se encontrava na superfcie e que, aps

15 minutos, se encontrava na profundidade de 18,5cm pode ser determinada

pela Lei de Stokes. Partculas com maior dimetro teriam cado com maior

velocidade e j no estariam nessa profundidade. Partculas menores,

certamente, ainda se encontram na posio analisada. Aplicando-se a Lei de

Stokes:

MECNICA DOS SOLOSndices Fsicos

3.1 Fases do SoloO solo formado pelas trs fases fsicas slida, liquida e gasosa , distribudas em diferentes propores.

Fase slida constituda por agrupamento de partculas slidas que deixam espaos vazios que podem conter ar

e ou gua.

Volume total do solo formado pelo volume de slidos somado ao volume de vazios.

Solo Saturado:- solo quando seus vazios esto totalmente ocupados pela gua.

Solo material constitudo por conjunto de partes slidas, deixandoentre si vazios que podero estar parcial ou totalmente preenchidos

com gua.

de extremo interesse estabelecer distino entre os estados.

Comportamento do solo depende da quantidade relativa de cadauma das trs fases.

ndices e relaes desempenham importante papel no estudo daspropriedades dos solos.

Estas propriedades dependem dos seus constituintes e daspropores relativas entre eles, assim como da interao de uma

fase sobre as outras

1. INTRODUO




e ou gua.



O solo formado pelas trs fases fsicas slida, liquida e gasosa , distribudas em

diferentes propores.

2. FASES DO SOLO

Fase slida constituda por agrupamento de partculas slidas que deixam espaos vazios que podem conter ar e ou gua.






e ou gua.




A gua contida no solo pode ser classificada em :gua de Constituio: a que faz parte da estrutura molecular da partcula slida;

gua adesiva ou adsorvida: pelcula de gua que envolve e adere fortemente a partcula slida;

gua livre : a que se encontra em uma determinada zona do terreno, enchendo todas os

seus vazios;

gua higroscpica : a que ainda se encontra em um solo seco ao ar livre, em funo da gua em

vapor contida na atmosfera;

gua capilar : aquela que nos solos de gros finos sobe pelos interstcios capilares deixados

pelas partculas slidas.

gua livre, higroscpica e capilar:- so as que podem ser totalmente vaporadas pelo efeito do

calor (>100 C).

Fase gasosa:- constituda por ar, vapor dgua e carbono combinado.


Teor de Umidade de um Solo

Umidade (h) de um solo razo entre o peso da gua contida num certo volume de solo e o peso da parte slida. Existente neste

mesmo volume, em porcentagem.

h(%) = Pa/Ps ( x100)

h = (P1-P2)/(P2-P) = Pa/Ps

onde :

P1 = peso original da amostra + tara;

P2 = peso seco da amostra + tara;

P = tara da cpsula.


Peso Especifico Aparente de um Solo (h 0)

g = Pt / Vt

Peso Especfico Aparente de um Solo Seco (gs)

gs = Ps / Vt

gs = g / (1+h)


Peso Especifico das partculas ( gg)

gg = Ps / Vs

onde :

Ps = peso da substancia slida;

Vs = volume da substancia slida.

Densidade Relativa (d) das partculas a razo entre o peso da parte

solida dos gros e o peso de igual volume de gua pura a 4C.

d = gg /ga

sendo ga = 1,0 g/cm3

A determinao da densidade relativa realizada atravs do mtodo dopicnmetro.


ndice de Vazios (e)

a razo entre o volume de vazio (Vv) e a volume da parte slida do solo (Vs)

e = Vv / Vs


Grau de Compacidade (GC)

Utilizado para solos no coesivos (areias e pedregulhos).

Estado em que se encontra uma areia pode ser expressopelo seu ndice de vazios.

ndice de vazios fornece pouca informao sobre ocomportamento da areia, pois, com o mesmo ndice, uma

areia pode estar compactada e outra fofa.

Necessrio analisar o ndice de vazios natural de umaareia em confronto com os ndices de vazios mximo e

mnimo em que ela pode se encontrar.



As areias se distinguem tambm pelo formato dos gros.

Rugosidade superficial dos gros bem distinta.



Formato dos gros de areia tem muita importncia no seucomportamento mecnico.

Foras se transmitem pelo contato entre as partculas eas de formato mais angulares so mais suscetveis a se

quebrarem.

ndices de vazios mximo e mnimo dependem dascaractersticas da areia.

Valores so tanto maiores quanto mais angulares so osgros e quanto mais mal graduadas as areias.



Valores tpicos de de ndice de vazios mximo e mnimo



O estado natural de um solo no coesivo (areia, pedregulho) define-se pelo

chamado Grau de Compacidade ou Compacidade Relativa:

GC = (emax enat)/(emax emin)

max - obtido vertendo-se simplesmente o material seco num recipiente de volume

conhecido e pesando-se.

minx - compacta-se o material por vibrao ou por socamento dentro do mesmo

recipiente.

Pelo critrio visualmente aceito, as areias se classificam em :

fofas ou soltas 0 < GC < 1/3

medianamente compactas 1/3 < GC < 2/3

compactas 2/3 < GC < 1


Porosidade de um solo (n)

a relao entre o volume de vazios e o volume total de uma amostra do solo.

h (%) = Vv / Vt (x100)

h = e / (e + 1)


Grau de Saturao (S)

a porcentagem de gua contida nos seus vazios, sendo a relao entre o

volume de gua e o volume de vazios.

S (%) = Va / Vv ( x100)

h = eS/d


Grau de Aerao (A)

A (%) = Var / Vv (x100)

A = (Vv - Va) / Vv = 1 - S


Peso Especfico de um Solo Saturado

gsat = (d + e ) ga / (1+ e)

Peso Especfico de um Solo SubmersoQuando o solo submerso, as partculas slidas

sofrem o empuxo da gua, e ento :

gsub = ( d - 1 ) ga / (1+ e)

gsub = gsat - ga

MECNICA DOS SOLOSRESUMO

Elementos Constituintes de um Solo

3 Fases: Slida, Liquida e Gasosa

gua: De constituio, adesiva ou adsorvida,livre, higroscpica, capilar.

Vt = Vs + Vv ou Vt = Vs + Va + Var

Pt = Ps + Pa

Umidade: h = Pa/Ps

Peso Especifico Aparente de um Solo (h 0): g = Pt / Vt

Peso Especifico Aparente de um Solo Seco (h = 0):

gs = Ps / Vt ou gs = g / (1 + h)

ndice de vazios: e = Vv / Vs

Grau de Compacidade: GC = (emax enat)/(emax emin)

MECNICA DOS SOLOS

ou em funo de gs: GC = (gnat gmin)/(gmax gmin) (gmax/gnat)

Porosidade: n = Vv / Vt ou n = e / (1 + e) ou e = n/(1-n)

Grau de Saturao: S = Va / Vv

h = eS/d

Para saturao (S = 1): e = hd

Grau de Aerao: A = Var/Vv ou A = 1 S

Peso Especfico de um Solo Saturado:

gsat = (d + e)/(1 + e)ga

Peso Especfico de um Solo Submerso:

gsub = (d 1)/(1 + e)ga ou simplesmente

gsub = gsat 1

RESUMO

MECNICA DOS SOLOSExerccio

1. Uma amostra de areia com um volume de 2,9 litros pesou 5,2 kg. Os

ensaios de laboratrio para a determinao da umidade natural, do

peso especfico das partculas e do grau de compacidade do material

forneceram os seguintes resultados:

Umidade:

Peso mido = 7,79g 5,04g.Peso seco = 6,68g 4,31g.

Peso especfico das partculas:

Peso do picnmetro com gua = 434,12g.

Peso do picnmetro com 35g de solo e gua at o mesmo nvel =

456,21g.

Grau de Compacidade:

ndice de vazios correspondente ao estado solto = 0,85

ndice de vazios correspondente ao estado compacto = 0,50.


Pede-se calcular para a amostra:

a) Teor de umidade;

b) Peso especfico das partculas;

c) Peso da parte slida;

d) Peso da gua;

e) Volume da parte slida;

f) Volume de vazios;

g) ndice de vazios;

h) Grau de compacidade, classificando a amostra em funo desse

valor;

i) Porosidade;

j) Grau de Saturao;

k) Grau de aerao;

l) Peso especfico aparente.


2. De uma quantidade de solo: Pt = 22,0 kg

Vt = 12,2 litros

Extrai-se uma pequena amostra, para qual determina-se:

Peso mido = 70g

Peso seco = 58g

Peso especfico das partculas gg= 2,67 g/cm3.

Pede-se calcular:

a) Teor de umidade (h);

b) Peso da parte slida (Ps);

c) Peso da gua (Pa);

d) Volume da parte slida (Vs);

e) Volume de vazios (Vv);

f) ndice de vazios (e);

g) Porosidade (n);

h) Grau de Saturao (S);

i) Grau de aerao (A);

j) Peso especfico aparente (g);

k) Teor de umidade, admitindo o solo saturado (hsat);

l) Peso especfico saturado (gsat).

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