FUNDAMENTOS DA MECNICA DOS SOLOS

TCNICO EM EDIFICAES

Profo Antonio Wagner de Lima, M.Sc.

Natal, maro de 2015.

Sumrio

1. A MECNICA DOS SOLOS E A ENGENHARIA ................................................ 4 1.1. Introduo .................................................................................................................. 4

1.2. Histrico ..................................................................................................................... 5

1.3. A mecnica dos solos .................................................................................................... 6

2. O SOLO PARA O ENGENHEIRO .......................................................................... 7 2.1. Conceituao ............................................................................................................. 7

2.2. Tipos de Solos Quanto Origem ............................................................................... 8

2.3. Tamanho e Forma das Partculas .............................................................................. 8

2.4. Descrio dos Tipos de Solos ................................................................................... 10

2.5. Identificao Visual e Tctil dos Solos ..................................................................... 12

3. PROPRIEDADES NDICES .................................................................................. 13 4. GRANULOMETRIA DE UM SOLO ..................................................................... 17 5. PLASTICIDADE E CONSISTNCIA DOS SOLOS: ........................................... 20 6. IDENTIFICAO E CLASSIFICAO DOS SOLOS........................................ 22 7. COMPACTAO DOS SOLOS ........................................................................... 25 8. PROSPECO DO SUBSOLO ............................................................................. 30 Poos ....................................................................................................................... 30

Trincheiras ............................................................................................................... 30

Sondagens a trado.................................................................................................... 30 Sondagens de simples reconhecimento ................................................................... 30

Sondagens rotativas ................................................................................................. 30

Sondagens mistas .................................................................................................... 30

INTRODUO

A nova orientao para o ensino da Mecnica dos Solos, defendida pr alguns dos maiores centros de ensino e pesquisa do mundo, estabelece que se devem reforar, com real nfase, os conceitos fundamentais da disciplina, tendo como respaldo uma bibliografia que os enfoque de forma simples e objetiva. Baseados no motivo acima e no fato de que h uma carncia enorme de bibliografia de Mecnica dos Solos de cunho didtico, em lngua portuguesa, resolvemos compilar uma obra, que constitui a matria da disciplina Mecnica dos Solos I. Neste trabalho, selecionamos uma sequncia de captulos que entendemos ser a mais didtica possvel, procurando agrupar os conceitos universalmente conhecidos, s vezes, com forma de tratamentos j apresentadas por outros autores.

1. A MECNICA DOS SOLOS E A ENGENHARIA

1.1. Introduo

A Engenharia Civil procurou sempre acompanhar a evoluo cientfica. A dificuldade de um conhecimento profundo e abrangente, em todo o seu campo de atuao, exigiu sua diviso em reas especficas, consoante, principalmente, aos materiais objetos de estudo. Estas reas no tiveram um desenvolvimento paralelo, e algumas evoluram mais cedo que outras. Historicamente, os ramos bsicos que primeiro se desenvolveram e que foram, pr isso mesmo, os mais estudados e divulgados so a Teoria das Estruturas e a Hidrulica. O primeiro trabalha com materiais selecionados, cujos comportamentos so bem conhecidos, entre os quais o concreto, o ao e a madeira. Este campo utiliza, para soluo dos seus problemas, modelos simples, passveis de tratamento matemtico. A rea da Hidrulica estuda os fluidos, em particular a gua, principalmente em ambientes naturais. Os fenmenos hidrulicos podem fugir a um tratamento matemtico, mas a utilizao de ensaios em modelos reduzidos permite, quase sempre, uma adequada anlise de seus comportamentos. Um dos campos bsicos da Engenharia Civil que por ltimo se desenvolveu foi a Mecnica dos Solos. Ela estuda o comportamento do solo sob o aspecto da Engenharia Civil. O solo cobre o substrato rochoso e provm da desintegrao e decomposio das rochas, mediante a ao dos intemperismos fsico e qumico. Assim, de maneira geral, pr causa da sua heterogeneidade e das suas propriedades bastante complexas, no existe modelo matemtico ou um ensaio em modelo reduzido que caracterize, de forma satisfatria, o seu comportamento. Para o engenheiro civil, a necessidade do conhecimento das propriedades do solo vai alm do seu aproveitamento como material de construo, pois o solo exerce um papel especial nas obras de Engenharia porquanto cabe a ele absorver as cargas aplicadas na sua superfcie, e mesmo interagir com obras implantadas no seu interior. De um modo geral, as caractersticas mecnicas do solo, em seu estado natural, devem ser aceitas e s em casos particulares, com o auxlio de tcnicas especiais, podem ser melhoradas. Atualmente, a Mecnica dos Solos situa-se dentro de um campo mais envolvente que congrega ainda a Engenharia de Solos (Macios e Obras de Terra e Fundaes) e a Mecnica das Rochas. Esta rea denominada Geotecnia tem como objetivo estudar as propriedades fsicas dos materiais geolgicos, solos, rochas e suas aplicaes em obras de Engenharia Civil, quer como material de construo, quer como elemento de fundao. A Mecnica dos Solos pode ser definida como uma aplicao das leis e princpios da Mecnica e da Hidrulica aos problemas de Engenharia, que lidam com o solo e a Engenharia de Solos, como uma utilizao dos conceitos da Mecnica dos Solos aos problemas prticos de Engenharia. Assim, a Engenharia de Solos abrange um campo mais amplo, pois uma cincia aplicada e no apenas puramente baseada em conceitos de Fsica e Matemtica. Ela engloba disciplinas, tais como: mecnica e dinmica dos solos, geologia de engenharia, mineralogia das argilas e mecnica dos fluidos, entre outras. Pode-se dizer tambm que a Mecnica dos Solos ocupa, em relao aos solos, posio anloga quela que a resistncia dos materiais ocupa em relao aos outros materiais de construo. Na prtica usual, entretanto, os termos Mecnica dos Solos e Engenharia dos Solos geralmente se confundem.

1.2. Histrico

A Mecnica dos Solos surgiu como cincia em 1925, quando Karl Terzaghi publicou a sua extraordinria obra "Erdbaumechanik Auf Bodenphysikalisher Grundlage", ttulo este que pode ser traduzido como "Mecnica das Construes de Terra Baseada na Fsica dos Solos". Nela, pe-se em evidncia o papel desempenhado pela gua, que preenche os poros, no comportamento dos solos. Historicamente, porm, os precursores de Terzaghi remontam ao perodo neoltico (idade da pedra polida: 5000 a 2000 anos a.C.) quando, ento, se formavam povoaes lacustres apoiadas em estacas, as palafitas. Estas povoaes possuam passarelas que permitiam a circulao das pessoas entre as habitaes e faziam contato com a terra firme. As passarelas tinham tambm a funo de defesa da povoao em face dos inimigos e animais vindos da terra, pois eram facilmente destrudas. Deve-se ressaltar, tambm, o engenho e a arte encontrados, notadamente na rea de fundaes, em obras monumentais executadas pr povos das antigas civilizaes. Nos palcios da Babilnia, nas pirmides do Egito, nos arquedutos romanos ou na muralha da China, o solo desempenhou um papel de realce. Durante muitos sculos, entretanto, o aproveitamento do solo, como elemento de fundao e materiais de construo/seguiu dentro do empirismo racional, e da observao de mtodos empregados com xito, em obras similares. Embora j houvesse tentativas da criao de mtodos e processos de dimensionamento, principalmente em muros de arrimo (pode-se citar as contribuies de Vauban, Bullet, Couplet e Belidor), porm, somente em 1776 apareceu a primeira obra de valor. Neste trabalho apresentado pelo engenheiro francs Coulomb so referenciados os parmetros de resistncia dos solos (coeso e ngulo de atrito),e foram tambm enunciados os princpios bsicos da resistncia ao cisalhamento dos solos. O trabalho de Coulomb abrange ainda anlise da estabilidade de taludes, escavaes, barragens de terra e aterros e um estudo da estabilidade de muros de arrimo. A teoria clssica de Coulomb empregada ainda hoje em problemas de Engenharia. Pode-se enumerar ainda importantes contribuies de vrios pesquisadores, em ordem cronolgica: Cauchy (1822) apresentou um estudo sobre o estado de tenso e deformao, em torno de um ponto no interior de um macio. Esse trabalho deu outro aspecto ao desenvolvimento das anlises de estabilidade, que at ento utilizavam apenas os princpios da esttica. Poncelet (1840) aplicou a teoria clssica de Coulomb a muros de arrimo com paramentos inclinados. Alexandre Colin (1846) publicou um livro que continha observaes de campo sobre o deslocamento de camadas de argilas e a descrio de um aparelho capaz de medir a sua resistncia ao cisalhamento. A Mecnica dos Solos recebeu tambm contribuies de outras reas. Em 1856, Darcy estabeleceu a lei que define "o movimento da, gua em meios porosos". Esta lei de suma importncia no estudo da percolao da gua atravs dos solos. Neste mesmo ano, surge a contribuio de Rankine. Nela so aplicadas as equaes desequilbrio interno de macios terrosos. Atterberg (1908) estabeleceu os limites de consistncia dos solos argilosos, com utilizao na Agronomia. Os limites de Atterberg, tais como so conhecidos na Mecnica dos Solos, foram introduzidos, tempos depois, por Karl Terzaghi. Otto Mohr (1914) aplicou aos solos a sua teoria de ruptura dos materiais. Esta teoria lana a idia das curvas envolventes, que associadas s proposies de Coulomb, segundo as

quais a envoltria e uma reta, estabeleceu o critrio de resistncia de Mohr-Coulomb, sem dvida, o mais utilizado, ainda hoje, na Mecnica dos Solos. No inicio do sculo XX, graas ao avano tcnico alcanado peIa Engenharia Civil, principalmente na rea da teoria das estruturas, houve a necessidade de se estudar a Mecnica dos Solos de maneira mais sistemtica. As catstrofes ocorridas em obras projetadas com requinte em clculo estrutural tiveram, quase sempre, como causa o mau dimensionamento das fundaes. Na Sucia e na Holanda, pases que possuam estradas e cidades situadas sobre formaes geolgicas compressveis, a necessidade e o interesse peIa investigao geotcnica do subsolo aumentou de tal forma que, em 1913, na Sucia, pr exemplo, foi criada a famosa Comisso Geotcnica das Estradas de Ferro da Sucia. Naquela ocasio, foi feita primeira aluso ao termo "geotcnico". Entre 1918 e 1926, Fellenius, clebre engenheiro sueco, inventou o mtodo de estudo de estabilidade de taludes, em que se considera a superfcie de escorregamento em forma cilndrica. Houve, nessa poca, na Sucia, um admirvel desenvolvimento na Mecnica dos Solos. Neste clima de esforos isolados e das primeiras associaes e comisses de estudo do comportamento do solo, que aparece Terzaghi. Deve-se ressaltar, durante a fase inicial de desenvolvimento da Mecnica dos Solos, o trabalho incansvel de Terzaghi. Este trabalho no foi, s intenso, mas tambm original. Terzaghi preocupou-se em enfatizar a importncia do estudo das tenses e deformaes nos solos. Estabeleceu a diferena entre presses totais efetivas e neutras. Criou a teoria do adensamento, aplicada a solos saturados. Concebeu e esquematizou ensaios e a respectiva aparelhagem e, sobretudo, fez sugestes para a interpretao dos resultados conseguidos e sua aplicao aos diferentes problemas prticos enfrentados pela Mecnica dos Solos. A Mecnica dos Solos apenas se imps de forma definitiva a partir de 1936, poca da realizao da I Conferncia de Mecnica dos Solos na Universidade de Harvard. A partir desta poca os fundamentos e diversos aspectos tericos da disciplina comearam a ser enunciados, porm deve-se ressaltar que, a despeito do intenso trabalho j desenvolvido pr inmeros pesquisadores, muito resta a ser explicado adequadamente. Dessa forma, pr ser uma cincia relativamente nova, a Mecnica dos Solos encontra-se em continuo e intenso desenvolvimento.

1.3.A mecnica dos solos

A Mecnica dos Solos foi estabelecida com o propsito de estudar o comportamento dos solos, segundo formulaes tericas de embasamento cientfico. Procurou-se, a partir de bases fsicas, modelos reolgicos e observaes de campo, elaborar teorias explicativas desse comportamento. Algumas dessas teorias possuem um cunho determinstico, e outras, probabilstico. Embora as teorias determinsticas se prestem melhor elaborao de doutrinas, que, sendo de fcil apreenso, fornecem fundamentos racionais explicao de fenmenos observados, a heterogeneidade dos solos com propriedades variveis, de ponto para ponto, tem conduzido a um uso acentuado de teorias probabilsticas. No estudo do comportamento dos solos, duas linhas de conduta tm sido utilizadas. A primeira preocupasse com as propriedades fsico-qulmicas, foras intergranulares, efeito dos fluidos intersticiais, para, a partir de tais fenmenos, explicar o comportamento dos solos. A segunda apoia-se na hiptese que considera o solo como um meio contnuo, cuja relao tenso-deformao fornece subsdios para previso do comportamento do solo. Nos problemas geotcnicos de ordem prtica, o engenheiro civil deve ter conscincia das

limitaes das teorias utilizadas, e nunca esperar o valor exato nas grandezas obtidas, seno uma ordem de grandeza. Neste ponto, um recurso utilizado ria mecnica dos solos, como em todas as cincias consultar as solues dadas a problemas anlogos, como primeira referncia soluo de um problema proposto. Este recurso d ao engenheiro a liberdade de escolha de solues que devero ser adaptadas ao problema em estudo, pois nunca h repetio de condies anteriores. Os ensaios de campo e laboratrios sero, portanto, necessrios para fornecer as reais propriedades dos solos e os dados exigidos nos clculos de dimensionamento e verificao da soluo adotada. O QUADRO I a seguir fornece uma relao dos principais problemas pertinentes ao campo da Mecnica dos Solos.

2. O SOLO PARA O ENGENHEIRO

2.1.Conceituao

A parte mais externa do globo terrestre, denominada crosta, constituda essencialmente de rochas que so agregados naturais de um ou diversos minerais, podendo, eventualmente, ocorrer vidro ou matria orgnica. A ao contnua dos agentes atmosfricos e biolgicos (intemperismo) tende a desintegrar e a decompor essas rochas, dando origem ao solo. O significado da palavra solo no o mesmo para todas as cincias que estudam a natureza. Para fins de Engenharia Civil, admite-se que os solos so misturas naturais de um ou diversos minerais (s vezes com matria orgnica) que podem ser separa pr processos mecnicos simples, tais como agitao em gua ou manuseio. Numa conceituao mais simplista, o solo seria todo material que pudesse ser escavado, sem o emprego de tcnicas especiais, como, pr exemplo, explosivos. Esse material forma a fina camada superficial que recobre quase toda a crosta terrestre e no seu estado natural apresentasse composto de partculas slidas (com diferentes formas e tamanhos), lquidas e gasosas. Os solos normalmente so caracterizados pela sua fase slida, enquanto as fases lquida e gasosa so consideradas conjuntamente como porosidade. Entretanto, na anlise de comportamento real de um solo, h necessidade de se levar em conta as porcentagens das fases componentes, bem como a distribuio dessas fases atravs da massa de solo.

2.2.Tipos de Solos Quanto Origem

Ao ocorrer ao dos mecanismos de intemperizao, o material resultante poder permanecer ou no sobre a rocha que lhe deu origem. No primeiro caso, temos os chamados solos residuais. Estes so bastante comuns no Brasil, sobretudo no Centro-Sul. Como exemplo, cite-se a decomposio dos basaltos que origina as chamadas "terras roxas" ou a decomposio de rochas cristalinas que originam espessas camadas de solo residual, como acontece freqentemente na Serra do Mar. A separao entre a rocha matriz e o solo residual no ntida, mas sim, gradual. Pode-se distinguir, pelo menos, duas faixas distintas entre o solo e a rocha: a primeira, sobre rocha, denominada rocha alterada ou rocha decomposta e a segunda, logo abaixo do solo, chamada de solo de alterao. A Figura 1 ilustra um perfil de intemperizao tpico de rochas gneas intrusivas. Se, eventualmente, o produto de alterao for removido de sobre a rocha matriz pr um agente qualquer, teremos os chamados solos transportados. Segundo os agentes de transporte, os solos transportados podem ser aluviais (gua), elicos (vento), coluviais (gravidade) e glaciais (geleiras). A capacidade de transporte dos agentes determina o tamanho das partculas e a homogeneidade dos solos transportados. Sirva de exemplo um curso de gua que tender a selecionar o tamanho das partculas depositadas. Assim, prximo da cabeceira, em que a velocidade das guas maior, devem depositar-se os gros mais grossos, e as partculas mais finas podero ser transportadas a longas distncias, at que a velocidade da gua diminua consideravelmente, e permita que haja deposio. Dessa forma, os depsitos de solos transportados apresentam geralmente maior homogeneidade no tamanho das partculas constituintes, o que j no ocorre nos solos residuais, nos quais aparece uma grande variedade de tamanho das partculas. Os chamados solos orgnicos so formados pela mistura de restos de organismos (animais ou vegetais) com sedimentos preexistentes. A ocorrncia de solos orgnicos se d em locais bem caractersticos, tais como as reas adjacentes aos rios, as baixadas litorneas e as depresses continentais.

2.3.Tamanho e Forma das Partculas

Em funo dos agentes de intemperismo e de transporte, os depsitos de solos podem estar constitudos de partculas dos mais diversos tamanhos. Em termos qualitativos,

deve-se frisar que o intemperismo fsico (desintegrao) capaz de originar partculas de tamanhos at cerca de 0,001 mm e somente o intemperismo qumico (decomposio) capaz de originar partculas de dimetro menor que 0,001 mm. Solos cuja maior porcentagem esteja constituda de partculas visveis a olho nu ( > 0,074 mm) so chamados de solos de gros grossos ou solos granulados. As caractersticas e o comportamento desses solos ficam determinados, em ltima analise, pelo tamanho das partculas, uma vez que as foras gravitacionais prevalecem sobre as outras. Os solos de granulao grossa apresentam-se compostos de partculas normalmente equidimensionais, podendo ser esfricas (solos transportados) ou angulares (solos residuais). A forma caracterstica dos solos de granulao fina ( < 0,074 mm) a lamelar, em que duas dimenses so incomparavelmente maiores que a terceira. Aparece, s vezes, a forma acicular, em que uma das dimenses prevalece sobre as outras duas. A Figura 2 mostra duas partculas de solo fino.

O mineral constituinte da partcula determina a sua forma, em quanto o comportamento desses solos determinado pelas foras de superfcie (moleculares, eltricas e eletromagnticas), uma vez que a relao, entre a superfcie da partcula e o seu volume muito alta. Nos solos finos, a afinidade pela gua uma caracterstica marcante, e ir influenciar sobremaneira o seu comportamento. Para descrever o tamanho das partculas, usual citar a sua dimenso ou fazer uso de nomes conferidos arbitrariamente a certa faixa de variao de tamanhos. Nesse sentido, existem escalas que apresentam os nomes dos solos juntamente com a dimenso que eles representam. A Figura 3 apresenta duas escalas elaboradas pr duas instituies diferentes: ABNT e o MIT. Os solos de gros grossos so subdivididos em pedregulhos e areias, e os de granulao fina em siltes e argilas. A seguir, apresenta-se uma breve descrio dos principais tipos de solos existentes, procurando-se ressaltar algumas caractersticas que permitam uma fcil identificao desses solos.

2.4.Descrio dos Tipos de Solos

PEDREGULHOS - Os pedregulhos so acumulaes incoerentes de fragmentos de rocha, com dimenses maiores que 2 mm (escala MIT). Normalmente, so encontrados em grandes extenses, nas margens dos rios e em depresses preenchidas pr materiais transportados pelos rios. AREIAS - Tem origem semelhante dos pedregulhos, entretanto, as suas dimenses variam entre 2 mm e 0,05 mm. As areias so speras ao tacto, e, estando isentas de finos, no se contraem ao secar, no apresentam plasticidade e comprimem-se, quase instantaneamente, ao serem carregadas. SILTES - Os siltes so solos de granulao fina que apresentam pouca ou nenhuma plasticidade. Um torro de silte seco ao ar pode ser desfeito com bastante facilidade. ARGILAS - So solos de granulao muito fina que apresentam caractersticas mercantes de plasticidade e elevada resistncia, quando secas. Constituem a frao mais ativa dos solos. As argilas, quando secas e desagregadas, do uma sensao de farinha, ao tacto, e, quando midas, so lisas. Quanto constituio qumica das argilas, pode-se dizer que elas se compem de silicatos de alumnio hidratados, podendo ocorrer eventualmente silicatos de magnsio, ferro ou outros metais, tambm hidratados. A estrutura desses minerais bastante complexa, com seus tomos dispostos em forma laminar, a partir de duas unidades cristalogrficas bsicas: uma silcica e uma alumnica. A primeira consiste numa unidade tetradrica, com um tomo de silcio ao centro, rodeado pr quatro de oxignio, conforme se mostra ira Figura 4. Aparece tambm nessa figura o smbolo utilizado para representar essa unidade.

As lminas alumnicas formam uma unidade octadrica, com um tomo de Al ao centro, envolvido pr seis tomos de oxignio ou pr hidroxilas, como se esquematiza na Figura 5.

De acordo com as associaes que essas unidades venham a ter, podem formar-se vrios tipos e minerais arglicos, dos quais as caulinitas, as montmorilonitas e as ilitas constituem trs grupos bsicos. As caulinitas esto formadas pela combinao alternada de uma lmica silcica e de uma alumnica, que se superpem indefinidamente e com um vnculo tal entre suas retculas, que no possvel a entrada de molcula de gua entre elas. A Figura 6 esquematiza esse arranjo.

As montmorilonitas, grupo ao qual pertencem as bentonitas, so formadas pela superposio de uma unidade alumnica, situada entre duas unidades silcicas, como se mostra esquematicamente na Figura 7. Diferentemente das caulinitas, a unio entre os retculos frgil, o que permite a penetrao de gua com relativa facilidade. Assim, tais argilas, com presena de gua, experimentam expanses, fonte de inmeros problemas para a engenharia de solos. As ilitas apresentam um arranjo estrutural semelhante ao das montmorilonitas, entretanto, a presena de ons no permutveis faz com que a unio entre os retculos seja mais estvel, e no seja afetada fortemente pela gua. Tais argilas so bem menos expansivas que as montmorilonitas. A Figura 8 mostra o arranjo estrutural esquemtico das ilitas.

A identificao dos minerais do tipo, argila, presentes num solo, feita pr meio de processos bastante aprimorados, tais como a anlise termodiferencial e a microscopia eletrnica. Um processo de identificao bastante simples e expedito consiste na utilizao de corantes orgnicos, os quais mudam de colorao, quando em contato com a argila. Os corantes mais utilizados so a benzidina, a safranina Y e o verde malaquita. Para maiores mincias a respeito das tcnicas de identificao de minerais da espcie argila, consultar a referncia 25.

Alm desses quatro tipos fundamentais de solos existem outros com nomes caractersticos, tais como: os loess, os saibros e as turfas, contudo, em verdade, nada mais so do que ocorrncias particulares ou combinaes dos tipos j citados. As turfas ou solos turfosos merecem realce, pr serem depsitos de solos orgnicos bastante compressveis e que trazem problemas para a Engenharia de Solos. Consistem no primeiro estdio de formao do carvo e iniciam-se pelo acmulo de detritos vegetais em depresses, como, pr exemplo, num lago. A sua colorao varia, desde amarela at castanho-escura, e normalmente apresentam-se com alto teor de umidade.

2.5.Identificao Visual e Tctil dos Solos

Existem alguns testes rpidos que permitem uma descrio preliminar do solo e sua identificao. So eles:

a) Sensao ao tato: esfrega-se uma poro de solo na mo, buscando sentir a sua aspereza. As areias so bastante speras ao tato e as argilas do uma sensao de farinha, quando secas, ou de sabo, quando midas.

b) Plasticidade: tenta-se moldar pequenos cilindros de solo mido e, em seguida, busca-se deform-los. As argilas so moldveis, enquanto as areias e, normalmente os siltes, no so.

c) Resistncia do solo seco: um torro de solo argiloso apresenta elevada resistncia quando se tenta desagreg-lo com os dedos; os siltes apresentam alguma resistncia e as areias nem formam torres.

d) Mobilidade da gua intersticial: coloca-se uma poro de solo mido na palma da mo e faz-se bater a mesma, fechada, com o solo dentro, contra a outra mo. Verifica-se o aparecimento da gua na superfcie do solo. Nas areias, a gua aparece rapidamente na superfcie e, ao abrir-se a mo, a superfcie brilhante desaparece deixando trincas. Nos solos argilosos, a superfcie brilhante permanece por bastante tempo e no ocorrem fissuras ao abrir a mo.

e) Disperso em gua: Coloca-se uma amostra de solo seco numa proveta e, em seguida, gua. Agita-se a mistura e verifica-se o tempo de deposio dos sedimentos. As areias depositam-se rapidamente, enquanto as argilas turvam a gua e demoram bastante tempo par sedimentar.

3. PROPRIEDADES NDICES

3.1.Introduo

Os solos em a natureza apresentam-se compostos pr elementos das trs fases fsicas, em maior ou menor proporo. O arcabouo do solo, constitudo do agrupamento das partculas slidas, apresenta-se entremeado de vazios, os quais podem estar preenchidos com gua e ou ar. O ar extremamente compressvel, e a gua pode fluir atravs do solo, portanto, quando da avaliao quantitativa do comportamento do solo, h necessidade de se levar em conta as ocorrncias dessas fases fsicas. Para efeito dessa apostila, consideram-se como propriedades ndices, determinadas caractersticas, tanto da fase slida, como das trs fases, em conjunto, passveis de mensurao, seja mediante relaes entre as fases ou pr meio da avaliao do comportamento do solo, ante algum ensaio convencional. A determinao das propriedades ndices aplica-se na classificao e identificao do solo, uma vez que elas podem ser correlacionadas, ainda que grosseiramente, com caractersticas mais complexas do solo, como, pr exemplo, a compressibilidade. Neste captulo, descrevem-se as seguintes propriedades ndices: ndices Fsicos, Granulometria e Estados de Consistncia.

3.2.ndices Fsicos

Como vimos, o solo composto por partculas slidas que apresentam vazios entre si. Estes vazios podem estar preenchidos por gua e/ou ar. Assim, temos 3 fases: * fase slida formada por partculas slidas; * fase lquida formada pela gua;

* fase gasosa formada pelo ar (vapor, gases).

O comportamento de um solo depende das quantidades relativas de cada uma das fases constituintes. Chamamos de ndices fsicos as relaes entre as fases.

Devemos ter em mente os diversos estados que um solo pode estar sujeito, sendo afetados por fatores naturais (chuvas, insolao) ou no (compactao mecnica, cortes, aterros). Assim, por exemplo, aps um perodo chuvoso, um determinado solo apresentar um estado em que os vazios sero preenchidos pela gua, e o ar anteriormente presente ser expulso. No vero, aps a evaporao da gua, este mesmo solo apresentar um novo estado, com o ar penetrando nos vazios deixados pela gua. Para identificar o estado em que se encontra um determinado solo, num dado momento, utilizamos os ndices fsicos.

Grandezas envolvidas:

As principais grandezas de um solo so: Ps peso das partculas slidas; Pa peso da gua; * o peso do ar considerado desprezvel. Vs volume das partculas slidas; Va volume da gua; Var volume do ar; Vv - volume de vazios; Teremos sempre: Pt = Ps + Pa;

Vv = Va + Var; Vt = Vs + Va + Var = Vs + Vv; As unidades mais usuais so: - para o peso: g; kg ; t. - para o volume: cm3; dm3; m3.

3.3.Umidade (h%):

a relao, expressa na forma percentual, entre o peso da gua contida num certo volume de solo e o peso da parte slida existente neste mesmo volume.

Para se determinar o teor de umidade de um solo, em laboratrio, pesamos uma amostra do solo no seu estado natural (devemos ter o cuidado na retirada e no transporte para o laboratrio de no alterarmos a umidade da amostra) e o peso aps a completa secagem em estufa (T = 105oC). Assim teremos P1 e P2.

P1 peso da amostra natural mais o peso da embalagem (tara); P2- peso da amostra seca mais o peso da embalagem (tara). Pa = P1-P2 e Ps = P2 Ptara.

Um outro meio muito simples e rpido a utilizao do aparelho Speedy. Este aparelho consiste num reservatrio metlico fechado que se comunica com um manmetro destinado a medir a presso interna. Dentro do reservatrio colocada uma quantidade determinada da amostra de solo, juntamente com uma poro determinada de carbureto de clcio (CaC2). A reao da gua contida na amostra de solo com o carbureto, resulta em gs acetileno, de acordo com a expresso:

CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2 H2.

Assim, estabelecemos uma relao entre a variao da presso interna no reservatrio, com o teor de umidade da amostra de solo. Outro mtodo utilizado o chamado mtodo expedito do lcool. grande a variao de umidade de um solo para outro, algumas argilas do Mxico, por exemplo, apresentam umidade da ordem de 400%. A umidade um ndice muito expressivo, principalmente para os solos argilosos, que tm sua resistncia dependente do teor de gua presente nos mesmos. Na natureza no existem solos com teor de umidade igual a zero. Esta condio apenas obtida em laboratrio, mesmo assim, aps um determinado perodo exposto ao tempo, a amostra ir absorver a umidade do ar.

3.4.Peso especfico aparente do solo natural ():

a relao entre o peso total (Pt) e o volume total (Vt). A umidade h diferente de zero.

No campo, a determinao de g pode ser feita entre outros mtodos, pelo processo do frasco de areia. A unidade padro o kN/m3, mas as mais usadas so: g/cm3; kg/dm3; t/m3. OBS: Se o solo estiver saturado, ou seja, com todos os seus vazios preenchidos pela gua, teremos o peso especfico saturado sat, se o solo, alm de saturado, estiver submerso, as partculas slidas sofrero o empuxa da gua, e o peso especfico efetivo do solo ser o sat menos o a. Assim, sub =sat a =sat 1.

3.5.Peso especfico aparente do solo seco (s):

a relao entre o peso das partculas slidas (Ps) e o volume total (Vt). A umidade (h) da amostra retirada.

A sua determinao feita a partir do peso especfico do solo natural (g) e da umidade (h). A unidade padro o kN/m3, mas as mais usadas so: g/cm3; kg/dm3; t/m3.

3.6.Peso especfico real ou das partculas slidas (g):

a relao entre o peso das partculas slidas (Ps) e o volume das partculas slidas (Vs). Varia pouco de um solo a outro, oscilando entre 25 e 29 kN/m3, tendo valor menor para um solo com elevado teor de matria orgnica, e valor maior para solo rico em xido de ferro.

A unidade padro o kN/m3, mas as mais usadas so: g/cm3; kg/dm3; t/m3.

3.7.Peso especfico da gua (a):

a relao entre o peso (Pa) e o volume da gua (Va).

3.8.Densidade relativa das partculas ():

a relao entre o peso especfico das partculas slidas (g) e o peso especfico da gua (a).

adimensional. Para a maioria dos solos varia entre 2,50 e 3,00.

3.9.ndice de vazios ():

a relao entre o volume de vazios (Vv) e o volume das partculas slidas (Vs).

adimensional e expresso em percentagem.

3.10. Porosidade ():

a relao entre o volume de vazios (Vv) e o volume total (Vt).

adimensional e expresso em percentagem.

3.11. Grau de saturao (S%):

a porcentagem de gua que preenche os vazios do solo.

3.12. Relao entre os ndices:

4. GRANULOMETRIA DE UM SOLO

4.1.Introduo

Granulometria a distribuio, em porcentagem, dos diversos tamanhos de gros. Para se proceder a uma anlise granulomtrica de um solo, faz-se necessrio fazer com que os componentes deste atravessem peneiras, as quais so dispostas ordenadamente, superpondo-as na ordem de srie, sempre iniciando com a de maior abertura de malha. A anlise granulomtrica consiste, em geral, em duas fases distintas: peneiramento e sedimentao. a determinao das dimenses das partculas do solo e das propores relativas em que elas se encontram, representada, graficamente, pela curva granulomtrica. Esta curva traada por pontos em um diagrama semi-logartmico, no qual, sobre os eixos das abscissas, so marcados os logaritmos das dimenses das partculas e sobre o eixo das ordenadas as porcentagens, em peso, de material que tem dimenso mdia menor que a dimenso considerada.

4.2.Peneiramento: (NBR 7181)

DEFINIES IMPORTANTES:

PORCENTAGEM QUE PASSA : o peso de material que passa em cada peneira, referido ao peso seco da amostra;

PORCENTAGEM RETIDA: a percentagem retida numa determinada peneira. Obtemos este percentual, quando conhecendo-se o peso seco da amostra, pesamos o material retido, dividimos este pelo peso seco total e multiplicamos por 100;

PORCENTAGEM ACUMULADA: a soma dos percentuais retidos nas peneiras superiores, com o percentual retido na peneira em estudo;

MDULO DE FINURA: a soma dos percentuais acumulados em todas as peneiras da srie normal, dividida por 100. Quanto maior o mdulo de finura, mais grosso ser o solo;

DIMETRO MXIMO: Corresponde ao nmero da peneira da srie normal na qual a porcentagem acumulada inferior ou igual a 5%, desde que essa porcentagem seja superior a 5% na peneira imediatamente abaixo;

5. PLASTICIDADE E CONSISTNCIA DOS SOLOS:

5.1.Introduo

Plasticidade a propriedade que os solos tm de serem moldados, sob certas condies de umidade, sem variao de volume e sem ruptura. Nas argilas, esta a propriedade mais importante. J a elasticidade, a propriedade que os corpos tm, de, ao serem deformados, voltarem ao seu estado inicial.

5.2.Limite de consistncia

Quando um solo tem umidade muito elevada, apresenta-se como um fluido denso (lama lquida), isto , no estado lquido. medida que a gua evapora, ele se endurece e, para um certo teor de umidade h, ele perde sua capacidade de fluir, porm poder ser moldado e conservar a sua forma. Este teor de umidade h = LL, isto , o Limite de Liquidez, e o solo encontra-se no estado plstico. A gua continuar a evaporar at que o estado plstico desaparecer e o solo se desmanchar ao ser trabalhado. Este o estado semi-slido, com h = LP, isto , o Limite de Plasticidade.

Continuando-se a secagem, o solo atingir, gradualmente, o estado slido. O limite entre os estados semi-slido e slido o Limite de Contrao. Os limites LL e LP foram estabelecidos pelo cientista sueco Albert Atterberg, enquanto o LC foi estabelecido por Haines. O LL determinado atravs do Aparelho de Casagrande (em homenagem ao cientista Arthur Casagrande), o qual usa a energia potencial para fazer a acomodao de uma amostra de solo.

- Estado slido: no h variao de volume do solo com a secagem; - Estado semi-slido: verifica-se variao de volume com a secagem;

- Estado plstico: facilmente moldvel; - Estado lquido: comportamento de um fluido denso.

5.3.Mtodo do Aparelho de Casagrande (NBR 6459/84)

O LL equivale ao teor de umidade no qual se fecha uma ranhura feita no solo disposto em uma concha metlica, por meio de 25 golpes, a uma velocidade constante, desta concha contra uma base fixa.

onde: h: umidade; IL: ndice de liquidez; N: nmero de golpes; C: coeso do solo.

Assim, com apenas 2 umidades diferentes, encontramos os respectivos nmeros de golpes. Podemos ento encontrar IL e C, usando a equao geral e, usando a equao particular, calculamos o LL. Note que quanto maior for o teor de umidade, menor ser o nmero de golpes necessrio para fechar o sulco. O Limite de Liquidez LL definido como o teor de umidade para o qual temos que dar 25 golpes no Aparelho de Casagrande, para que se feche 1,00cm de comprimento de sulco. Os teores de umidade utilizados na experincia de Casagrande so manipulados. Normalmente a umidade inicial coincide com a natural (obtida in loco), j a segunda provocada adicionando-se ou retirando-se gua da amostra colhida.

5.4.ndices de consistncia

6. IDENTIFICAO E CLASSIFICAO DOS SOLOS

6.1.Materiais constituintes do solo

PEDREGULHOS: Solos cujas propriedades dominantes so devidas sua parte constituda pelos gros minerais de dimetro mximo superior a 4,8mm e inferior a 76mm. So caracterizados pela sua textura, compacidade e forma dos gros.

AREIAS: Solos cujas propriedades dominantes so devidas sua parte constituda pelos gros minerais de dimetro mximo superior a 0,05mm e inferior a 4,8mm. So caracterizados pela sua textura, compacidade e forma dos gros. Quanto textura, a areia pode ser:

- grossa: gros cujo dimetro mximo compreendido entre 2,00mm e 4,80mm; - mdia: gros cujo dimetro mximo compreendido entre 0,42mm e 2,00mm; - fina: gros cujo dimetro mximo compreendido entre 0,05mm e 0,42mm. Quanto compacidade, a areia pode ser: - fofa (pouco compactada); - medianamente compacta; - compacta.

SILTE:

Solo que apresenta apenas a coeso necessria para formar, quando seco, torres facilmente desagregveis pela presso dos dedos. Suas propriedades dominantes so devidas sua parte constituda pelos gros minerais de dimetro mximo superior a 0,005mm e inferior a 0,05mm. So caracterizados pela sua textura e compacidade.

ARGILA: Solo que apresenta caractersticas marcantes de plasticidade; quando suficientemente mido, molda-se facilmente em diferentes formas; quando seco, apresenta coeso bastante para constituir torres dificilmente desagregveis por presso dos dedos; suas propriedades dominantes so devidas sua parte constituda pelos gros minerais de dimetro mximo inferior a 0,005mm. So caracterizados pela sua plasticidade, textura e consistncia em seu estado e umidade naturais. Quanto textura, so as argilas identificadas quantitativamente pela sua distribuio granulomtrica.

Quanto plasticidade, podem ser subdivididas em:

- gordas; - magras.

Quanto consistncia, podem ser subdivididas em:

- muito moles (vazas); - moles; - mdias; - rijas; - duras.

MATRIA ORGNICA: Cada solo pode apresentar teor de matria orgnica, oriundo de restos vegetais e animais. So de fcil identificao, pois possuem cor escura e odor caracterstico. A norma D2487 da ASTM classifica como solo orgnico quele que apresenta LL de uma amostra seca em estufa menor que 75% do LL de uma amostra natural sem secagem em estufa. Geralmente so problemticos, devido sua grande compressibilidade. Apresentam elevados ndices de vazios. As turfas so solos orgnicos com grande porcentagem de partculas fibrosas de material carbonoso (folhas e caules) ao lado de matria orgnica no estado coloidal. Esse tipo de solo pode ser identificado por ser fofo e no plstico e ainda combustvel.

SOLO RESIDUAL Solo que se origina da decomposio da rocha-me no prprio local aonde esta se encontra. Assim, dependendo da distncia at a rocha original, poderemos encontrar caractersticas diferentes entre os solos originrios da mesma rocha. Para que ocorram se faz necessrio que a velocidade de decomposio da rocha seja maior que a velocidade de remoo por agentes externos. Nas regies tropicais a velocidade de composio das rochas elevada, motivo pelo qual encontramos grandes quantidades de solos residuais no Brasil.

SOLO TRANSPORTADO Solo que foi carregado do seu lugar original por algum agente de transporte (vento, gua, gravidade). - solo coluvionar _ transportado, atravs da ao da gravidade, de regies altas para regies mais baixas; - solo aluvionar _ transportado pela gua dos rios.

6.2.Principais diferenas entre argila e areia

AREIA: - no apresenta plasticidade; - permevel; - poucas deformaes; - ndice de vazios de mdio a baixo; - no retm gua; - baixa superfcie especfica; - no se expande.

ARGILA: - apresenta plasticidade; - impermevel; - grandes deformaes; - alto ndice de vazios; - retm bastante gua; - grande superfcie especfica (devido ao dimetro reduzido); - pode ser expansiva.

6.3.Sistema Unificado de classificao:

Este sistema de classificao foi elaborado por Casagrande, para obras de aeroporto, E atualmente utilizado principalmente pelos geotcnicos que trabalham com barragens de terra. Em linhas gerais, os solos so classificados, neste sistema, em trs grandes grupos:

a) Solos grossos: aqueles cujo dimetro da maioria absoluta dos gros maior que 0,074mm (mais que 50% em peso, dos seus gros, so retidos na peneira n. 200); Pedregulhos areias solos pedregulhosos ou arenosos com pouca quantidade de finos (silte e argila). b) Solos finos: aqueles cujo dimetro da maioria absoluta dos gros menor que 0,074mm; Siltes - argilas c) Turfas: solos altamente orgnicos, geralmente fibrilares e extremamente compressveis.

7. COMPACTAO DOS SOLOS

Vimos nos itens anteriores que o solo apresenta vazios entre as partculas slidas. Em construo civil, se desejarmos que um solo resista s cargas, devemos minimizar estes vazios, isto , compact-los. Quando se compacta o solo, tem-se como objetivo deix-lo com o menor ndice de vazios possvel. Assim, quando receber carga ele ir apresentar uma menor deformao. Em outras palavras, compactao o processo manual ou mecnico, que visa reduzir o volume dos vazios do solo, aumentando a resistncia deste, tornando-o mais estvel. Na prtica, o estado do solo, aps compactao, expresso pelo seu peso especfico seco, g s, por ser um ndice de fcil obteno, que no se altera, praticamente, se ocorrer pequena variao do teor de umidade.

Em 1933, Ralph Proctor divulgou suas observaes sobre a compactao de solos, mostrando que, para uma determinada energia de compactao (energia potencial), s varia em funo da umidade em que o solo estiver. A existncia de maior quantidade de gua, a partir de um valor baixo, provoca um certo efeito como que de lubrificao entre as partculas slidas, o que favorece a compactao. Com a energia aplicada, as partculas deslizam mais facilmente e se acomodam com menor ndices de vazios. A partir de um certo ponto, porm, o grau de saturao se torna elevado, a compactao no consegue expulsar o ar existente nos vazios, que se encontra em forma de bolhas fechadas (a curva de compactao no poder alcanar nunca a curva de saturao). Assim, existe, portanto, para a energia aplicada, um certo teor de umidade, denominado umidade tima, a qual conduz a um peso especfico seco mximo.

Dos trabalhos de Proctor surgiu um ensaio universalmente padronizado, freqentemente citado como Ensaio de Proctor, que no Brasil foi padronizado como Ensaio Normal de Compactao (Mtodo MB-33, da ABNT). O solo, em diferentes umidades, compactado em um cilindro com 10 cm de dimetro e 1000cm3 de capacidade, por meio da aplicao de 26 golpes (na norma antiga eram 25 golpes) de um soquete pesando 25N e caindo de 30,5cm, em trs camadas. Os teores de umidade e os pesos especficos secos de cada determinao so colocados num grfico (vide figura), donde os parmetros de

interesse so determinados. Neste grfico podem ser representados, tambm, os pares de valores correspondentes aos diversos graus de saturao. Observa-se que os pontos timos das curvas de compactao se situam em torno de 80% a 90% de saturao.

Os resultados dos ensaios de compactao dependem de diversos fatores. De particular importncia, para os solos brasileiros, tem sido a preparao do solo a compactar. Com freqncia, a amostra previamente seca ao ar, mas tal procedimento provoca alteraes sensveis em alguns solos, modificando seu comportamento quando compactados. Considerando que na construo dos aterros o solo no tem sua umidade muito alterada em relao ao seu estado na rea de emprstimo, recomendvel que a amostra no seja seca ao ar. Esta secagem geralmente tende a provocar menores umidades timas e maiores pesos especficos secos, em relao aos resultados de ensaios com amostras a partir de sua umidade natural. Para um mesmo solo, aumentando-se a energia de compactao, a curva se desloca para a esquerda e para cima (vide figura). Quando o solo se encontra com umidade abaixo da tima, a aplicao de mais energia provoca aumento de densidade; quando a umidade maior do que a tima, entretanto, maior esforo de compactao tem pouco efeito, pois no consegue expelir o ar dos vazios, nica forma de aumentar a densidade. Quando isto ocorre na compactao de campo, o fenmeno referido como a ocorrncia de borrachudo, expresso que descreve o aspecto do solo. Por esta razo que no se compacta a base de um pavimento aps a ocorrncia de chuva.

Existem inmeras energias de compactao. A norma brasileira contempla, alem da energia Normal, duas outras, denominadas Intermediria e Modificada, de emprego comum em pavimentao. As energias de compactao usuais so de 6 kgf/cm3 para o Proctor Normal, 12,6 kgf/cm3 para o Proctor Intermedirio e 25 kgf/cm para o Proctor Modificado. De maneira geral, os solos apresentam densidades mximas baixas e umidades timas elevadas quando so muito argilosos. Solos siltosos apresentam tambm valores baixos de densidade, freqentemente com curvas de laboratrio mal definidas, e so de difcil compactao no campo. Densidades secas mximas elevadas e umidades timas baixas so tpicas de solos granulares, pouco argilosos.

O solo compactado fica com uma estrutura que depende da energia aplicada e da umidade do solo por ocasio da compactao. A figura mostra este comportamento. Vemos que, para uma baixa energia de compactao, teremos uma umidade tima maior e um peso especfico seco menor, quando comparada a uma energia de compactao maior.

To importante quanto uma boa densidade de um solo compactado, pois dela dependem suas propriedades mecnicas, a obteno de material razoavelmente uniforme. Isto obtido, no campo, com um bom planejamento do emprego dos equipamentos, e, dependendo das caractersticas do projeto, verificando periodicamente a umidade e a densidade seca do solo, em relao aos parmetros de laboratrio, por meios de ensaios de campo.

7.1.Equipamentos de campo

Os princpios que estabelecem a compactao dos solos no campo so essencialmente os mesmos discutidos anteriormente para os ensaios em laboratrios.

Assim, os valores de peso especfico seco mximo obtidos so fundamentalmente funo do tipo do solo, da quantidade de gua utilizada e da energia especfica aplicada pelo equipamento que ser utilizado, a qual depende do tipo e peso do equipamento e do nmero de passadas sucessivas aplicadas. A energia de compactao no campo pode ser aplicada, como em laboratrio, de trs maneiras diferentes: por meios de esforos de presso, impacto, vibrao ou por uma combinao destes. Os processos de compactao de campo geralmente combinam a vibrao com a presso, j que a vibrao utilizada isoladamente se mostra pouco eficiente, sendo a presso necessria para diminuir, com maior eficcia, o volume de vazios interpartculas do solo. Os equipamentos de compactao so divididos em trs categorias: os soquetes mecnicos; os rolos estticos e os rolos vibratrios.

Soquetes

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

Rolos Estticos Os rolos estticos compreendem os rolos p-de-carneiro, os rolos lisos de roda de ao e os rolos pneumticos.

P-de-Carneiro Os rolos p-de-carneiro so constitudos por cilindros metlicos com protuberncias(patas) solidarizadas, em forma tronco-cnica e com altura de aproximadamente de 20cm. Podem ser alto propulsivos ou arrastados por trator. indicado na compactao de outros tipos de solo que no a areia e promove um grande entrosamento entre as camadas compactadas. A camada compactada possui geralmente 15cm, com nmero de passadas variando entre 4 e 6 para solos finos e de 6 e 8 para solos grossos. A Figura 05 ilustra um rolo compactador do tipo p-de-carneiro. As caractersticas que afetam a performance dos rolos p-de-carneiro so a presso de contato, a rea de contato de cada p, o nmero de passadas por cobertura e estes elementos dependem do peso total do rolo, o nmero de ps em contato com o solo e do nmero de ps por tambor.

Rolo Liso Trata-se de um cilindro oco de ao, podendo ser preenchido por areia mida ou gua, a fim de que seja aumentada a presso aplicada. So usados em bases de estradas, em capeamentos e so indicados para solos arenosos, pedregulhos e pedra britada, lanados em espessuras inferiores a 15cm. Este tipo de rolo compacta bem camadas finas de 5 a 15cm com 4 a 5 passadas. Os rolos lisos possuem pesos de 1 a 20t e freqentemente so utilizados para o acabamento superficial das camadas compactadas. Para a compactao de solos finos utilizam-se rolos com trs rodas com pesos em torno de 7t para materiais de baixa plasticidade e 10t, para materiais de alta plasticidade. A Figura 06 ilustra um rolo compactador do tipo liso. Os rolos lisos possuem certas desvantagens como, pequena rea de contato e em solos mole afunda demasiadamente dificultando a trao.

Rolo Pneumtico Os rolos pneumticos so eficientes na compactao de capas asflticas, bases e sub-bases de estradas e indicados para solos de granulao fina e arenosa. Os rolos pneumticos podem ser utilizados em camadas de at 40 cm e possuem rea de contato varivel, funo da presso nos pneus e do peso do equipamento. Pode-se usar rolos com cargas elevadas obtendo-se bons resultados. Neste caso, muito cuidado deve ser tomado no sentido de se evitar a ruptura do solo. A Figura 07 ilustra um rolo pneumtico.

Rolos Vibratrios Nos rolos vibratrios, a freqncia da vibrao influi de maneira extraordinria no processo de compactao do solo. So utilizados eficientemente na compactao de solos granulares (areias), onde os rolos pneumticos ou p-de-carneiro no atuam com eficincia. Este tipo de rolo quando no so usados corretamente produzem super compactao. A espessura mxima da camada de 15cm. O rolo vibratrio pode ser visto na figura 08.

7.2.Escolha dos equipamentos de compactao

a) Solos Coesivos Nos solos coesivos h uma parcela preponderante de partculas finas e muito finas (silte e argila), nas quais as foras de coeso desempenham papel muito importante, sendo indicado a utilizao de rolos p-de-carneiro e os rolos conjugados.

b) Solos Granulares Nos solos granulares h pouca ou nenhuma coeso entre os gros existindo, entretanto atrito interno entre os gros existindo, entretanto atrito interno entre eles, sendo indicado a utilizao rolo liso vibratrio.

c) Mistura de Solos Nos solos misturados encontra-se materiais coesivos e granulares em pores diversas, no apresenta caracterstica tpica nem de solo coesivo nem de solo granular, sendo indicado a utilizao de p-de-carneiro vibratrio

d) Mistura de argila, silte e areia Rolo pneumtico com rodas oscilantes.

e) Qualquer tipo de solo Rolo pneumtico pesado, com pneus de grande dimetro e largura.

8. PROSPECO DO SUBSOLO

As obras civis s podem ser convenientemente projetadas depois de um conhecimento adequado da natureza e da estrutura do terreno em que sero implantadas. O custo de um programa de prospeco bem conduzido situa-se entre 0,5 e 1,0% do valor da obra.

8.1.Informaes exigidas num programa de prospeco

As informaes bsicas que se busca num programa de prospeco do subsolo so:

a) a rea em planta, profundidade e espessura de cada camada de solo identificado; b) a compacidade dos solos granulares e a consistncia dos solos coesivos; c) a profundidade do topo da rocha e as suas caractersticas, tais como: litologia, rea

em planta, profundidade e espessura de cada estrato rochoso; mergulho e direo das camadas, espaamento de juntas, presena de falhas e ao do intemperismo ou estado de decomposio;

d) a localizao do nvel dgua e) a coleta de amostras indeformadas, que possibilitem quantificar as propriedades

mecnicas do solo com que trata a Engenharia: compressibilidade, permeabilidade e resistncia ao cisalhamento.

8.2.Processos diretos

Poos

Trincheiras

Sondagens a trado

Sondagens de simples reconhecimento

Sondagens rotativas

Sondagens mistas

So perfuraes executadas no subsolo. Nestas, pode-se fazer uma observao direta das camadas, em furos de grandes dimetros, ou uma anlise por meio de amostras colhidas de furos de pequenas dimenses. As amostras deformadas fornecem subsdios

para um exame tctil-visual das camadas e sobre elas podem-se executar ensaios de caracterizao (umidade, limites de consistncia e granulometria). H casos em que necessria a coleta de amostras indeformadas para obterem-se informaes seguras a respeito da resistncia ao cisalhamento e compressibilidade do solo.

Com os processos diretos possvel obter ainda as seguintes caractersticas: a delimitao entre as camadas do subsolo, a posio do nvel do lenol fretico, informaes sobre a consistncia das argilas e a compacidade das areias. Ou seja, as principais caractersticas esperadas de um programa de prospeco so alcanadas com o uso destes processos. H, entretanto, em todos eles, o inconveniente de oferecer uma viso pontual do subsolo.

O mtodo de sondagem percusso (simples reconhecimento) o mais utilizado no Brasil. Por isso, iremos estud-lo mais detalhadamente.

8.3.Sondagens Percusso ou de Simples Reconhecimento

a) Vantagens: Baixo custo Simplicidade de execuo Possibilidade de coletar amostras Determinao de consistncia e compacidade Obteno do perfil estratigrfico do solo (perfurao + extrao de

amostras)

b) O Equipamento: Trip com roldana Haste metlica Trpano biselado Amostrador padro Tubo de revestimento Martelo Conjunto motor-bomba Trado cavadeira e trado espiral

c) Perfurao A perfurao iniciada com o trado tipo cavadeira, com 10cm de dimetro. At a

profundidade do nvel dgua ou at que seja necessrio o revestimento do furo para evitar desmoronamento das paredes. A partir do ponto em que se introduz o tubo de revestimento, a escavao se d atravs de um trado espiral, at que o nvel dgua seja atingido. A partir da, a perfurao continua com o uso do processo de lavagem com

circulao de gua. Nesse processo, uma bomba dgua motorizada injeta gua na extremidade inferior do furo, atravs da haste; na extremidade do tubo existe um trpano com ponta afiada e dois orifcios, pelos quais a gua sai com presso.

d) Amostragem A cada metro de profundidade, so colhidas amostras pela cravao dinmica de um

amostrador padro. Essas amostras so deformadas e se prestam caracterizao do solo. O amostrador um tubo de 50,8mm de dimetro externo e 34,9mm de dimetro interno, com uma extremidade cortante biselada; a outra extremidade fixada haste, que a leva at o fundo da perfurao. O amostrador cravado pela ao de uma massa de ferro fundido (martelo) de 65kg, que elevada a uma altura de 75cm e deixado cair livremente. A cravao obtida por quedas sucessivas do martelo at a penetrao de 45cm.

e) ndice de Resistncia Penetrao SPT Durante a amostragem, obtido o ndice de resistncia penetrao do solo e ele

indica o estado do solo (consistncia e compacidade). So anotados os nmeros de golpes do martelo necessrios para cravar cada trecho de 15cm do amostrador. Desprezam-se os

dados referentes aos primeiros 15cm e o SPT (Standard Penetration Test) definido pelo nmero de golpes (N) necessrios para cravar os ltimos 30cm do amostrador. Quando o primeiro golpe do martelo gera uma penetrao superior a 45cm, o resultado da cravao expresso pela relao entre esse golpe e a profundidade atingida.

As tabelas abaixo indicam o estado do solo em funo do SPT.

N (SPT) Compacidade da areia 0 a 4 muito fofa

5 a 8 fofa

9 a 18 compacidade mdia

18 a 40 compacta

> 40 muito compacta

N (SPT) Consistncia da argila < 2 muito mole

3 a 5 mole

6 a 10 consistncia mdia

11 a 19 rija > 19 dura

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS :

I - CAPUTO,Homero Pinto MECNICA DOS SOLOS E SUAS APLICAES V1-V2-V3

Livros Tcnicos e Cientficos Editora Ltda. 6 Edio.

II- VARGAS, Milton INTRODUO MECNICA DOS SOLOS Editora McGraw Hill do Brasil, Ltda.

III-DA CRUZ, Paulo Teixeira e SAES, Jos Luiz - MECNICA DOS SOLOS Editora Grmio Politcnico.

IV-PINTO, Carlos de Souza. Curso Bsico de Mecnica dos Solos. So Paulo: Oficina de Textos, 2000.

V-KOSHIMA, Akira. et al. FUNDAES: teoria e prtica. -- 2.ed.--So Paulo: Pini, 1998