Compacidade das areias e Limites de Atterberg

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Miguel Castelo Cruz
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1 Conceitos Básicos P.P. (2011) GEOTÉCNIA Compacidade das areias e Limites de Atterberg

2 Introdução (revisão) Mineralogia: argila se caracterizam por seu tamanho muito pequeno e sua atividade elétrica superficial intensa; Dupla camada difusa, a água mais interna não seca a 105/110 o C; Desenvolvem coesão; Areias, siltes puros e pedregulhos são inertes quanto a carga elétrica. Partículas soltas (grãos), solos granulares (areia e pedregulho).

3 Granulometria e sedimentação Peneiramento é eficaz para solos grossos. Para solos finos (areia fina, siltes e argilas) a sedimentação tem o limite de diâmetro >0,001mm. A sedimentação não caracteriza a principal característica das argilas, a sua carga elétrica; todo argilomineral é uma argila mas nem toda argila é um argilomineral

4 Interação solo água Característica de um solo argiloso é a sua interação com a água. O teor de umidade determina a consistência de um solo argiloso que pode ir de uma lama muito mole a um solo duro.

5 Dupla camada difusa (umidade) Dependendo do teor de umidade: As partículas podem desenvolver camadas difusas individuais e não ocorre interação entre partículas, a um movimento livre entre as partículas. Quando o solo seca reduz a camada difusa das partículas e ocorre interação entre partículas; Quanto maior a carga elétrica maior a quantidade de água para levar um solo de um estado de consistência a outro.

6 Consistência dos Solos Estado de resistência, rigidez ou fluidez em que solos de granulação fina se encontram Solo solto Solo friável Solo firme Solo extremamente firme Mesmo solo: rijo e fluido

7 Tipo de areia e min e max Estado das Areias - Compacidade O estado em que se encontra uma areia; Pode ser expresso pelo seu índice de vazios; OBS 1: o valor de e não define o estado da areia só. OBS 2: Para um mesmo valor de e uma areia pode ser FOFA ou COMPACTA. É necessário avaliar o índice de vazios natural em confronto com o e máximo e mínimo. Uniforme de grãos angulares 0,70 1,10 Bem graduada de grãos angulares Uniforme de grãos arredondados Bem graduada de grãos arredondados Classificação 0,45 0,75 0,45 0,75 0,35 0,65 Compacidade Relativa Muito Fofa 0-15 Fofa Média Compacta Muito Compacta

8 Estado das Areias - Compacidade Como determinar e natural? Como determinar e máximo e mínimo? e? S.e=G.w g=g.g w (1+w)/1+e e=vv/vs S=Vw/Vv g d =Ws/V Ex: Para determinado solo arenoso, emax=0,82 e emin=0,42, seja G=2,66. No campo, o solo é compactado para uma massa específica úmida de 17,2kN/m 3, com teor de umidade de 9%. Determine a compacidade relativa da compactação.

Estado das Argila - Consistência A resistência com que a argila se apresenta; Pode ser quantificada pelo ensaio de compressão simples; Carga que leva o CP a ruptura / área do CP = resistência a

9 Estado das Argila - Consistência A resistência com que a argila se apresenta; Pode ser quantificada pelo ensaio de compressão simples; Carga que leva o CP a ruptura / área do CP = resistência a compressão simples. Consistência Resistênia, em kpa Muito mole <25 Mole 25 a 50 Média 50 a 100 Rija 100 a 200 Muito rija 200 a 400 Dura >400 É um caso especial do ensaio triaxial, onde a tensão confinante é nula (σc = σ3 = 0). Este ensaio é utilizado para determinar a resistência não drenada de solos argilosos (Su ou Cu)

11 Estados de Consistência dos Solos Sólido: o volume total do material não se altera quando seu teor de umidade varia. Semi-Sólido: o solo trinca e rompe ao ser trabalhado. Plástico: o solo pode ser moldado sob diferentes formas sem trincar nem variar de volume. Fluido ou Líquido: o solo se comporta como um fluido viscoso.

12 Limites de Consistência (Limites de Atterberg) Limite de Liquidez (w L ou LL) Limite de Plasticidade (w P ou LP) Limite de Contração (w C ou LC) sólido Limite de Contração (w C ) Estado do Solo semi-sólido plástico fluido ou líquido Limite de Plasticidade (w P ) Limite de Liquidez (w L ) Teor de Umidade

13 Limite de Liquidez (w L ) Norma NBR ABNT Aparelho de Casagrande Método do cone (Norma Britânica) Teor de umidade correspondente ao fechamento de uma ranhura padrão sob 25 golpes no Aparelho de Casagrande

14 Determinação do Limite de Liquidez 13mm Aparelho de Casagrande

15 Teor de Umidade (%) Limites de Consistência Determinação do Limite de Liquidez LL Curva de Fluidez golpes Número de Golpes

16 Limite de Liquidez (w L ) Cone Penetração British standard (Ásia e Europa)

17 Limite de Plasticidade (w P ) Norma NBR 9180 ABNT Teor de umidade em que o solo começa a trincar ao ser moldado um cilindro com 3mm de diâmetro rolando-se o solo com a palma da mão sobre uma placa de vidro esmerilhado.

18 Limite de Plasticidade (w P ) w P = média de cinco determinações

19 Limite de Contração (w c ) Norma NBR 7183/82 ABNT Teor de umidade abaixo do qual o solo não varia mais de volume em um processo de secagem. Método do mercúrio Método da parafina

20 Volume ou Variação de Volume (cm 3 ) Limite de Contração (w c ) w c Teor de Umidade (%)

21 Ex.: A seguir, são mostrados os resultados de um ensaio de limite de contração: Volume inicial do solo em estado saturado=16,2 cm3 Volume final do solo em estado seco = 10,8cm3 Massa inicial em estado saturado = 44,6g Massa final em estado seco = 32,8g.

22 Índices de Consistência Índice de Plasticidade IP = w L w P Fornece uma indicação da plasticidade do solo IP = 0 solo não plástico 1 < IP < 7 solo de baixa plasticidade 7 < IP < 15 solo de plasticidade média IP > 15 solo de alta plasticidade

23 minerais argílicos (Lambe & Whitman, 1967) Valores típicos de limites de consistência de Mineral Íon w L w P IP w C trocável (%) (%) (%) (%) Montmorilonita Ilita Caulinita Atapulgita

24 Índices de Consistência Índice de Liquidez IL w w L Índice indicativo da história de tensões do solo natural w P w P IL ~ 1 IL ~ 0 IL >> 1 IL < 0 Solo normalmente adensado Solo sobre-adensado Argila de alta sensibilidade Argila altamente sobre-adensada ou ressecada

25 Índices de Consistência Índice de Consistência IC w L w IP Fornece uma indicação do estado de consistência em que o solo se encontra no campo IC < 0 solo no estado fluido 0 < IC < 1 solo no estado plástico IC > 1 solo no estado sólido ou semi-sólido

26 Índice de Sensibilidade das Argilas (Sensitivity Index de Skempton) S t c c ind amolg c ind c amolg = resistência à compressão simples do solo indeformado. = resistência à compressão simples do solo amolgado, reconstituído no mesmo teor de umidade do solo indeformado. S t < 1 não sensível 1 < S t < 2 sensibilidade baixa 2 < S t < 4 sensibilidade média 4 < S t < 8 sensível S t > 8 ultra-sensível

27 Atividade da Fração Fina (Activity Index de Skempton) A c I A IP % 2 m A c < 0,75 Inativa 0,75 < A c < 1,25 Normal A c > 1,25 Ativa Caulinita: A c = 0,3 a 0,5 Ilita: A c = 0,5 a 1,5 Montmorilonita: A c = 4 a 8

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