Mecnica dos Solos IMecnica dos Solos I

ndices Fndices Fsicos dos Solossicos dos Solos

3.1 Fases do Solo

O 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.

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.

3.2 Teor de Umidade de um Solo3.2 Teor de Umidade de um Solo

Umidade (h) de um solo Umidade (h) de um solo razo entre o peso da razo entre o peso da gua gua contida num certo volume de solo e o peso da parte contida num certo volume de solo e o peso da parte sslida. Existente neste mesmo volume, em lida. Existente neste mesmo volume, em porcentagem.porcentagem.

h(%) = Pa/Ps ( x100)h(%) = Pa/Ps ( x100)h = (P1h = (P1--P2)/(P2P2)/(P2--P) = Pa/Ps P) = Pa/Ps

onde :onde :P1 = peso original da amostra + tara;P1 = peso original da amostra + tara;P2 = peso seco da amostra + tara;P2 = peso seco da amostra + tara;P = tara da cP = tara da cpsula.psula.

Procedimento para DeterminaProcedimento para Determinao do Teor de Umidadeo do Teor de Umidade

TomaToma--se uma porse uma poro de solo (aprox. 50,0 g), colocandoo de solo (aprox. 50,0 g), colocando--a numa ca numa cpsula de alumpsula de alumnio nio com tampa;com tampa;

PesaPesa--se o solo se o solo mido + cmido + cpsula (preciso de 0,01g);psula (preciso de 0,01g); LevaLeva--se a cse a cpsula destampada a uma estufa atpsula destampada a uma estufa at constncia de peso (aprox. 6 horas para constncia de peso (aprox. 6 horas para

solos arenosos e 24 horas para solos argilosos);solos arenosos e 24 horas para solos argilosos); PesaPesa--se o conjunto solo seco + cse o conjunto solo seco + cpsula.psula.

Aparelho Aparelho SpeedySpeedy

Reservatrio metlico fechado que se comunica com um manmetro, destinado a medir a presso interna. Coloca-se dentro do reservatrio o sol mido e uma poro de carbureto de clcio (CaC2), pela combinao da gua do solo com o carbureto gera acetileno e pela variao da presso interna obtm-se a umidade do solo.

CaC2 + 2H20 = Ca(OH) 2 + C2H2

3.3 Peso Espec3.3 Peso Especfico Aparente de um Solo ( hfico Aparente de um Solo ( h0 )0 )

= Pt / VtPara determinao de , geralmente utiliza-se o mtodo do Frasco de Areia

3.4 Peso Espec3.4 Peso Especfico Aparente de um Solo Seco (fico Aparente de um Solo Seco (ss))))))))

s = Ps / Vt

s = / (1+h)

3.5 Peso Especifico das part3.5 Peso Especifico das partculas ( culas ( gg))

gg = P= Ps s / / VVss

onde :onde :PPss = peso da substancia s= peso da substancia slida;lida;VVss = volume da substancia s= volume da substancia slida. lida.

Densidade Relativa (Densidade Relativa () das part) das partculas culas a razo entre o peso da parte a razo entre o peso da parte solida dos gros e o peso de igual volume de solida dos gros e o peso de igual volume de gua pura a 4gua pura a 4 C. C.

= = gg //aa

sendo sendo aa = 1,0 g/cm= 1,0 g/cm3 3

A determinaA determinao da densidade relativa o da densidade relativa realizada atravrealizada atravs do s do mmtodo do todo do picnmetropicnmetro..

(1) (2) (3) (4)

Mtodo do Picnmetro

Material utilizado:

1- Picnmetro (500 ml)2- Termmetro3- Bomba a vcuo 4- Balana

MMtodo do todo do PicnmetroPicnmetro

Procedimento:Procedimento:--

-- pesapesa--se o se o PicnmetroPicnmetro vazio, seco e limpo (P1);vazio, seco e limpo (P1);-- colocacoloca--se a amostra no se a amostra no PicnmetroPicnmetro (aprox. 80g para solos argiloso e 150g para solos arenosos) (aprox. 80g para solos argiloso e 150g para solos arenosos) e pesae pesa--se (P2);se (P2);-- mexemexe--se o se o PicnmetroPicnmetro, visando eliminar poss, visando eliminar possveis vazios entre a amostra ;veis vazios entre a amostra ;-- levaleva--se a bomba de vse a bomba de vcuo pr cerca de 10 minutos e continuamos mexendo aleatoriamentecuo pr cerca de 10 minutos e continuamos mexendo aleatoriamente, , -- encheenche--se completamente o se completamente o PicnmetroPicnmetro com com gua destilada, tampagua destilada, tampa--se o se o PicnmetroPicnmetro;;-- pesa se o pesa se o PicnmetroPicnmetro (P3);(P3);-- medimos a temperatura no medimos a temperatura no PicnmetroPicnmetro, pela temperatura , obtemos na curva de calibra, pela temperatura , obtemos na curva de calibrao o o o peso do balo mais peso do balo mais gua (P4)gua (P4)

= = (P2 (P2 P1)/((P4P1)/((P4--P1) P1) -- (P3(P3--P2)) = P2)) = gg//aa

onde :onde :P1 P1 -- Balo seco e limpoBalo seco e limpoP2 P2 -- Balo + soloBalo + soloP3 P3 -- Balo + solo + Balo + solo + guaguaP4 P4 -- Balo + Balo + guagua

3.6 3.6 ndice de Vazios (e)ndice de Vazios (e)

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

e = Vv / Vs

3.7 Grau de Compacidade (GC)3.7 Grau de Compacidade (GC)O estado natural de um solo no coesivo (areia, pedregulho) define-se pelo

chamado Grau de Compacidade ou Compacidade Relativa:

GC = (max - nat) / (max - min)

max - obtido vertendo-se simplesmente o material seco num recipiente de volume conhecido e pesando-se.

max =

gPs

gPs

v

'

'

onde: v = volume do recipiente; Ps = peso do material seco; g = peso especfico dos gros.

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

minx =

gPs

gPs

v

''

''

onde : Ps = peso do material seco compactado.

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

3.8 Porosidade de um Solo (3.8 Porosidade de um Solo ())

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

(%) = V(%) = Vv v / V/ Vt t (x100)(x100)

= = ee / (/ (ee + 1)+ 1)

3.9 Grau de Satura3.9 Grau de Saturao de um Solo (S)o de um Solo (S)

a porcentagem de a porcentagem de gua contida nos seus vazios, sendo a relagua contida nos seus vazios, sendo a relao entre o o entre o volume de volume de gua e o volume de vazios.gua e o volume de vazios.

S (%) = S (%) = VVaa / V/ Vvv ( x100)( x100)

S S ee = h = h

3.10 Grau de Aera3.10 Grau de Aeraoo

A (%) = VA (%) = Var ar / V/ Vvv (x100) (x100)

A = (VA = (Vv v -- VVaa) / V) / Vvv = 1 = 1 -- SS

3.11 Peso Espec3.11 Peso Especfico de um Solo Saturadofico de um Solo Saturado

satsat = (= ( + + ee ) ) a a / (1+ / (1+ ee) )

3.12 Peso Espec3.12 Peso Especfico de um Solo Submersofico de um Solo Submerso

Quando o solo Quando o solo submerso, as partsubmerso, as partculas sculas slidas sofrem o lidas sofrem o empuxo da empuxo da gua, e ento :gua, e ento :

sub sub = ( = ( -- 1 ) 1 ) a a / (1+ / (1+ ee) )

sub sub = = satsat -- aa

Solo Submerso x Solo SaturadoSolo Submerso x Solo Saturado

ExercExerccioscios

1) Uma amostra de solo saturado tem um volume de 0,0283m1) Uma amostra de solo saturado tem um volume de 0,0283m33 e um peso de 57,2kg. e um peso de 57,2kg. O peso especO peso especfico dos gros fico dos gros 2,79 t/m2,79 t/m33. Considerando. Considerando--se que os vazios esto se que os vazios esto tomados por tomados por gua pura, determinar o teor de umidade e o gua pura, determinar o teor de umidade e o ndice de vazios do solo.ndice de vazios do solo.

2) Um recipiente de vidro e uma amostra 2) Um recipiente de vidro e uma amostra indeformadaindeformada de um solo saturado pesaram de um solo saturado pesaram 68,959g. Depois de seco o peso foi de 62,011g, o recipiente de v68,959g. Depois de seco o peso foi de 62,011g, o recipiente de vidro pesa 35,046g e o idro pesa 35,046g e o peso especpeso especfico dos gros fico dos gros de 2,80 g/cmde 2,80 g/cm33. Determinar o . Determinar o ndice de vazios, o teor de ndice de vazios, o teor de umidade e a porosidade da amostra original.umidade e a porosidade da amostra original.

3) Uma amostra de areia 3) Uma amostra de areia mida tem um volume de 464 cmmida tem um volume de 464 cm33 em seu estado natural e em seu estado natural e um peso de 793,0g. O seu peso seco um peso de 793,0g. O seu peso seco 735,0g e peso espec735,0g e peso especfico dos gros fico dos gros 2,68g/cm2,68g/cm33. . Determinar o Determinar o ndice de vazios, a porosidade, o teor de umidade e o grau de satndice de vazios, a porosidade, o teor de umidade e o grau de saturaurao.o.

4) Dois dep4) Dois depsitos arenosos apresentam as seguintes caractersitos arenosos apresentam as seguintes caractersticas:sticas:

DepDepsito arenoso A : sito arenoso A : mmxx = 1,2 ; = 1,2 ; minmin = 0,5 e = 0,5 e natnat =0,6 =0,6

DepDepsito arenoso B : sito arenoso B : mmxx = 0,9 ; = 0,9 ; minmin = 0,3 e = 0,3 e natnat =0,6=0,6

Qual depQual depsito sito mais compacto ?mais compacto ?

5) Um corpo de prova cil5) Um corpo de prova cilndrico de um solo argiloso tinha H= 12,5cm, ndrico de um solo argiloso tinha H= 12,5cm, = 5,0cm e sua = 5,0cm e sua massa era de 478,25g, apmassa era de 478,25g, aps secagem passou a 418,32g. Sabendos secagem passou a 418,32g. Sabendo--se que o peso se que o peso especespecfico dos gros fico dos gros 2,70g/cm2,70g/cm33, determinar o peso espec, determinar o peso especfico aparente seco, fico aparente seco, ndice ndice de vazios, porosidade, grau de saturade vazios, porosidade, grau de saturao e teor de umidade.o e teor de umidade.

6) Uma amostra de solo de 1.000,0g com umidade de 16,0% , passou6) Uma amostra de solo de 1.000,0g com umidade de 16,0% , passou a ter umidade de a ter umidade de 26,0% em fun26,0% em funo da adio da adio de o de gua. Qual a quantidade de gua. Qual a quantidade de gua acrescida a esta gua acrescida a esta amostra ?amostra ?

7) Determinada amostra com peso espec7) Determinada amostra com peso especfico igual fico igual 1,95 g/cm1,95 g/cm33 e umidade igual e umidade igual 18,0%, 18,0%, foi deixada ao sol atfoi deixada ao sol at atingir peso especatingir peso especfico igual fico igual 1,80 g/cm1,80 g/cm33. Admitindo que no . Admitindo que no houve variahouve variao de volume, qual o novo teor de umidade ?o de volume, qual o novo teor de umidade ?

8) Para realiza8) Para realizao de um aterro sero necesso de um aterro sero necessrios 50.000 mrios 50.000 m3 3 de solo, peso especde solo, peso especfico de fico de 1,50 g/cm1,50 g/cm33 e umidade de 18,0 %. O solo a ser utilizado apresenta peso espe umidade de 18,0 %. O solo a ser utilizado apresenta peso espececfico dos fico dos gros igual a 2,80 g/cmgros igual a 2,80 g/cm3 3 e e ndice de vazios igual a 1. Qual o volume a ser escavado na ndice de vazios igual a 1. Qual o volume a ser escavado na jazida para execujazida para execuo deste aterro?o deste aterro?

RefernciasReferncias

VIOLANTE, Vitor Manuel. VIOLANTE, Vitor Manuel. ApostilaApostila: : MecnicaMecnicados solos Idos solos I. . MarMarlialia: : UnimarUnimar, 2009., 2009.

CAPUTO, CAPUTO, HomeroHomero Pinto. Pinto. MecnicaMecnica dos solos dos solos e e suassuas aplicaaplicaeses. 6.. 6. Rio de Janeiro: LCT, Rio de Janeiro: LCT, 1988.1988.

VARGAS, Milton. VARGAS, Milton. IntroduIntroduoo MecnicaMecnica dos dos solossolos. So Paulo: McGraw. So Paulo: McGraw--Hill, 1977.Hill, 1977.