CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL. Profª Aline Cristina Souza dos Santos

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1 CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Profª Aline Cristina Souza dos Santos

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3 COMPORTAMENTO DOS SOLOS Objetivo da Mecânica dos Solos Caracterização Granulométrica Estudar o comportamento dos solos perante as diversas solicitações da Engenharia (aplicação ou alívio de tensões, escoamento de água entre os vazios, etc...).

4 COMPORTAMENTO DOS SOLOS Objetivo da Mecânica dos Solos Caracterização Granulométrica Permite boa definição do comportamento de solos arenosos e pedregulhos, porém não para os solos finos (argilosos).

5 IMPORTÂNCIA DA FRAÇÃO ARGILA Plasticidade, potencial de expansão ou contração, compressibilidade, coesão % de argila Condutividade hidráulica, ângulo de atrito interno

6 VOLUME = 6 m³ Fragmentos IMPORTÂNCIA DA FRAÇÃO ARGILA Solos argilosos possuem grande superfície específica em suas partículas. Superfície Específica Total

7 IMPORTÂNCIA DA FRAÇÃO ARGILA O comportamento de solos com superfícies específicas tão distintas perante a água é muito diferenciado.

8 IMPORTÂNCIA DA FRAÇÃO ARGILA Para a mesma fração argilosa, o solo pode ter comportamento muito diferente dependendo das características dos minerais presentes em suas partículas.

9 SOLOS ARGILOSOS Para uma melhor caracterização destes solos necessita-se do estudo das suas propriedades plásticas, as quais dependem de alguns fatores tais como: o teor de umidade, forma das partículas e da composição química e mineralógica do solo. CONSTITUIÇÃO DOS SOLOS Confere plasticidade

10 PLASTICIDADE Propriedade de certos sólidos serem moldados (deformações rápidas) sem apreciável variação de volume (ou ruptura). Associada aos solos finos Depende do tipo de argilo-mineral presente no solo Influenciada pela quantidade de água presente (teor de umidade) e ligação entre as moléculas de água e as partículas

11 ESTADOS DE CONSISTÊNCIA Início do Século XX, pesquisas do químico sueco Albert Atterberg: Um solo argiloso pode se apresentar em um estado líquido, plástico, semi-sólido ou sólido, dependendo de sua umidade.

12 LIMITES DE ATTERBERG LC = Limite de Contração LP = Limite de Plasticidade LL = Limite de Liquidez

13 LIMITES DE ATTERBERG Limite de Liquidez (LL) - teor de umidade no qual o solo começa a se comportar como um líquido, ou seja flui (No limite de liquidez, um solo fino tem uma resistência ao cisalhamento aproximadamente igual a 2,5 kn/m 2 ) Limite de Plasticidade (LP) - teor de umidade no qual o solo começa a comportar como um material plástico Limite de contração (LC) - teor de umidade a partir do qual reduções da umidade não acarretam redução de volume da amostra (LC representa a quantidade de água requerida para saturar o solo - S r =100%)

14 LIMITE DE LIQUIDEZ (LL) É o teor de umidade que separa o estado de consistência líquido do plástico e para o qual o solo apresenta uma pequena resistência ao cisalhamento.

15 LIMITE DE LIQUIDEZ (LL) Aparelho de Casagrande para Determinação do LL

16 VIDEO: Ensaio de Limite de Liquidez Ensaio de Limite de Liquidez do Solo NBR 6459 DE-2: Departamento de Ensino de Fortificação e Construção Laboratório de Materiais de Construção Disponibilizado digitalmente por Cleberson Souza (http://www.youtube.com/watch?v=1n_jc014lh0)

17 Teor de umidade (%) LIMITE DE LIQUIDEZ (LL) Após o ensaio lançam-se os pontos experimentais obtidos, num gráfico Teor de Umidade X log(n de golpes). Ajusta-se uma reta passando por esses pontos. O limite de liquidez corresponde à umidade para a qual foram necessários 25 golpes para fechar a ranhura de solo LL n golpes

18 LIMITE DE PLASTICIDADE (LP) Corresponde a um teor de umidade mínimo no qual a coesão é pequena para permitir deformação, porém, suficientemente alta para garantir a manutenção da forma adquirida.

19 LIMITE DE PLASTICIDADE (LP)

20 VIDEO: Ensaio de Limite de Plasticidade Ensaio de Limite de Plasticidade do Solo NBR 7180 DE-2: Departamento de Ensino de Fortificação e Construção Laboratório de Materiais de Construção Disponibilizado digitalmente por Cleberson Souza (http://www.youtube.com/watch?v=voyfcb9wsiu)

21 LIMITE DE PLASTICIDADE (LP) A operação do ensaio é repetida pelo menos 5 vezes. Os valores obtidos de umidade serão considerados satisfatórios quando, de pelo menos três, nenhum deles diferir da respectiva média de mais de 5% O limite de plasticidade será o valor médio de pelo menos três valores de umidade (teores de umidade) considerados satisfatórios Se não for possível obter o cilindro com 3 mm de diâmetro, a amostra deve ser considerada como não apresentando limite de plasticidade (NP).

22 LIMITE DE CONTRAÇÃO (LC) Representa o menor teor de umidade abaixo do qual o solo argiloso não irá mais reduzir o seu volume, isto é, o solo não mais se contrai, mesmo que ainda continue perdendo peso.

23 LIMITE DE CONTRAÇÃO (LC)

24 VIDEO: Ensaio de Limite de Contração UNITEC - Universidad Tecnológica de México Laboratorio de Investigación y Desarrollo en Mecánica de Suelos Disponibilizado digitalmente por Eduardo Raudales (http://www.youtube.com/watch?v=zcesm0ck1-y)

25 LIMITE DE CONTRAÇÃO (LC) O limite de contração é determinado pela equação: LC V P 1 s. w.100 V = Volume da amostra seca P = Peso da amostra seca γ w = Peso específico da água γ s = Peso específico das partículas sólidas

26 Apesar da definição dos limites ser arbitrária, os resultados permitem a determinação de índices comparativos para os solos.

27 ÍNDICE DE PLASTICIDADE (IP) Faixa de valores em que o solo se apresenta plástico. Indica a quantidade de água que deve ser acrescentada ao solo (com consistência inicial no Limite de Plasticidade) para levá-lo ao estado líquido (Limite de Liquidez) Determina a condição plástica da argila CONDIÇÃO DA ARGILA FAIXA DE IP Não Plástica IP = 0 Fracamente Plástica 1 < IP < 7 Medianamente Plástica 7 < IP < 15 Altamente Plástica IP > 15

28 ÍNDICE DE PLASTICIDADE (IP) Os solos costumam ser tanto mais compressíveis quanto maior seu LL O IP permite comparar a compressibilidade entre tipos diferentes de solo

29 ÍNDICE DE PLASTICIDADE (IP) Empregado para classificação de solos finos (Ex: Sistema Unificado Carta de Plasticidade de Casagrande)

30 ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA (IC) Indica a consistência do solo no estado em que se encontra em campo. Umidade natural do solo em campo ESTADO DA ARGILA FAIXA DE IC Fluido - denso IC < 0 Plástico 0 < IC < 1 Semi-sólido ou Sólido IC > 1

31 ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA (IC) Indica a consistência do solo no estado em que se encontra em campo e permite estimar a resistência do mesmo. CONSISTÊNCIA DA ARGILA FAIXA DE IC RESISTÊNCIA (kpa) Mole IC <0,5 25 a 50 Média 0,5 < IC < 0,75 50 a 100 Rija 0,75 < IC < a 200 Dura IC > a 400

32 ÍNDICE DE ATIVIDADE DAS ARGILAS (IA) Indica a proporção de influência da atividade da fração de argila presente no solo. Determina a condição de atividade da argila Partículas menores que 0,002mm ATIVIDADE DA ARGILA FAIXA DE IA Inativa IA < 0,75 Normal 0,75 < IA < 1,25 Ativa IA > 1,25

33 EXEMPLO: Exercício 1 Na determinação do Limite de Liquidez de um solo, de acordo com o Método Brasileiro NBR 6459, foram feitas cinco determinações do número de golpes para que a ranhura se feche, com teores de umidade crescentes como na tabela a seguir. Qual o Limite de Liquidez do solo ensaiado? R: 54%

34 EXEMPLO: Exercício 2 Com a mesma amostra do exercício anterior, foram feitas quatro determinações do Limite de Plasticidade, de acordo com o Método Brasileiro NBR Obtiveram-se as seguintes umidades quando o cilindro com diâmetro de 3mm se fragmentava ao ser moldado: 22,3%; 24,2%; 21,9% e 22,5%. Qual o Índice de Plasticidade do solo ensaiado? R: 22%

35 REFERÊNCIAS CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos solos e suas aplicações 1 fundamentos. 6. Ed. Rio de Janeiro: LTC Livros Técnicos e Científicos PINTO, Carlos de Souza. Curso Básico de Mecânica dos Solos em 16 Aulas. 3ª ed. São Paulo: Oficina de Textos SOARES, José Mario Doleys; PINHEIRO, Rinaldo J. B.; TAVARES, Ildomar S.. Notas de aula mecânica dos solos Apostila Centro de Tecnologia, Departamento de Transportes, Universidade Federal de Santa Maria Disponível em < Acessado em 14 de Nov. de 2010.

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