Universidade Estadual de Campinas C E S E

Professor: Hiroshi P. Yoshizane

TST 409 - ST - 624

2005

MECNICA DOS SOLOS

NOTAS

DE

AULA

MECNICA DOS SOLOSI - INTRODUO: Este material didtico, foi trabalhado com o intuito de atravs de uma linguagem simples, fazer com que os leitores e usurios entendam melhor o solo, que uma cincia relativamente recente, e requer mais e mais estudiosos para atingirmos a meta cientfica do desenvolvimento humano. Os estudos da mecnica dos solos levam-nos ao conhecimento das caractersticas fsicas dos solos, atravs de ensaios ou experincias. Na rea das cincias exatas o que predomina o conhecer o solo quanto a sua estrutura e formao, para solicit-los e utiliz-los. I -1- HISTRICO: Perodo Clssico: Vauban -1687 Coulomb-1773 Rankine -1856

Neste perodo, os solos eram analisados com propriedade dos materiais homogneos e estudos mais no ponto de vista matemtico do que fsico. Todos os estudos relativo a solos, se baseavam em dados empricos. Perodo Contemporneo: Karl Terzaghi - 1925 Em decorrncia aos insucessos das pesquisas e das anlises matemticas do perodo clssico, o solo passou a ser analisado experimentalmente e em observaes dos fenmenos que ocorriam naturalmente. Nesta poca, evidenciava se o desenvolvimento industrial e conseqentemente uma expanso muito grande de estradas e transportes, bem como a construo civil fazendo com que os estudos dos solos se evidenciassem tambm.

II ORIGEM E FORMAO DOS SOLOS:II 1 O GLOBO TERRESTRE: Segundo pesquisas, o globo terrestre se constitui de trs camadas geosferas II1-1 NCLEO: Camada central do Globo terrestre com formao relativamente slida de nquel e ferro. Seu raio aproximadamente de 3400km. II1-2- MANTO: Camada intermediria com espessura aproximada de 2900 km, constituda por silicatos ferromagnsianos com alta densidade e temperatura. II1-3- CROSTA: Camada externa do globo com uma espessura mdia de 50 km, consideradas em duas partes, isto : Crosta inferior: Constitudas por rochas contendo silicatos ferromagnsianos. Crosta superior: Constitudas por rochas ricas em silcio e alumnio.

2

II 2 FORMAO DO SOLO: II-2-1-INTRODUO: O objeto dos estudos da geologia e mecnica dos solos a camada de pequena espessura e bem varivel de regio para regio, que resultante da composio dos elementos minerais componentes da rocha, atravs do intemperismo. II-2-2-INTEMPERISMO: o intemperismo nas rochas ocorrem devido ao de dois tipos de agentes, ou sejam: II-2-2-1-INTEMPERISMO FSICO: Causado por alvio de presses, por congelamento das guas que se depositam nas fissuras das rochas (orvalho e chuva), variao da temperatura ambiente. Na ao do intemperismo fsico, no h alterao na composio qumica e minerolgica da rocha, mas sim lateraes texturais, ou seja dissociao das partculas das rochas, que conseqentemente resultam em solo grosso. II-2-2-2 INTEMPERISMO QUMICO: Causados pela ao de agentes que atacam as rochas, alterando assim a constituio mineralgica da rocha matriz. Dos agentes qumicos, o mais comum a gua, que atravs da oxidahidratao e carbonatao, do origem a solos com caractersticas prprias, com partculas pequenas finos.Os efeitos dos materiais orgnicos tem tambm um papel muito importante na formao de alguns tipos de solos, os quais so denominados solos orgnicos. II-2-3 GRUPO DE SOLOS: De acordo com a origem geolgica, os solos so agrupados em:

II-2-3-1 SOLOS RESIDUAIS: So os que desde a sua origem at a data de anlise por amostragem permaneceram no mesmo local da formao, e que se subdividem em dois grupos: II-2-3-1-1 INORGNICOS: Proveniente de rochas inorgnicas, cuja caracterstica principal a predominncia de uma textura bem grudada, isto possuem partculas em um intervalo grande de dimetro solo bem grudado. II-2-3-1-2 ORGNICOS: Solos formados basicamente por restos de organismos, como animais (margadepsito de calcrio) como vegetais (turfas, argilas turfosas). II-2-3-2 SOLOS TRANSPORTADOS: So aqueles originados em um local e transportados para outro, atravs de agentes transportadores. AGENTES TRANSPORTADORES: Vento, gua, Gelo. VENTO: Solos elicos: Possuem geralmente textura partculas finas e uniformes compreendidas entre areias grossas e siltes. GUA: Solos aluvionares: Possuem textura condizente com a velocidade de arrasto e distncia de transporte. GELO: Solos glaciais: Formados por partculas de tamanho diversificado, devido s grandes presses desenvolvidas e abraso (Raspagem) durante o movimento das neves.

3

II 2 3 3

PERFIL ESQUEMTICO DA FORMAO E TRANSPORTE DO SOLO

Solo residual (Rochas decompostas) Pedregulhos e Areia fina Areia mdia e fina Areia fina

Rocha S Argila, Silte e Areia fina

Mar

II-2-4- SOLOS COLUVIONARES: So formados nos ps das elevaes, sendo em geral de textura grossa, heterognea e no coesiva. II-2-5- SOLOS ALUVIONARES: So resultantes da deposio de partculas em bacias sedimentares, cujo agente principal de transporte as guas.

III-PARTCULAS:As partculas do solo possuem vrias formas. III-1- ESFEROIDAIS: Arredondadas: Possuem forma arredondada em decorrncia arrasto pelas guas (polimento, lixiviao) so tpicos de solos transportados, e textura grossa. III-2- ANGULARES: Possuem formas pontiagudas e caracterstica de material fragmentado. So tpicos de solos residuais. III-3- LAMELARES: Possuem forma de lamelas (Folhelos).Tpicos de argilas. III-4- FIBROSAS: So solos tpicos de decomposies orgnicas. Turfa. 4

III-5- TAMANHO DAS PARTCULAS: Um solo normalmente constitudo por partculas de tamanhos diversos. De acordo com a textura, o solo pode possuir partculas de pedregulhos, areias, siltes e argilas.

IV: INDICES FSICOS DOS SOLOS:IV-1- DEFINIO: uma relao entre volume e peso e vice versa, das trs fases fsicas que constituem um solo. IV-2- FASES FSICAS: IV-2-1-FASE SLIDA: Formada pelas partculas, qualquer que seja sua origem.(mineral, orgnica ou mineral-orgnica) IV-2-2-FASE LQUIDA: Formadas geralmente por gua contida nos vazios entre partculas componentes da fase slida. IV-2-3-FASE GASOSA: Formada por ar ou outros gases que ocupam os vazios entre partculas. IV-3- ESQUEMATIZAO DE UMA AMOSTRA DE SOLO: Amostra de Solo

Partcula (fase slida) Fase Lquida (gua)

Fase Gasosa (Ar)

5

VOLUMES:

Gasosa

VAr VH2OLquida

VV VTLquida

VAr

Gasosa

VH2O

VG

Slida

VG

VG

Slida

VG

Slida

Onde: VT = Volume Total da Amostra VG = Volume dos Slidos (partculas, gros) VH2O = Volume de gua VAr = Volume de Ar ( gases )

PESOS:Onde: P = Peso PH2O = Peso da gua PG = Peso dos Slidos

GASOSO LQUIDO PH2O P PG

VT = VG + VAR + VH2O P = PG + PH2O + PAR (nulo)

SLIDO S

IV- 4 PESOS ESPECFICOS APARENTES: (

)6

=

PESO VOLUME

S =Onde:

P V

S =

PG + PH 2O V

S = PESO ESPECFICO DO SOLO G = PESO ESPECFICO DAS PARTCULAS H2O = PESO ESPECFICO DA GUA nat = PESO ESPECFICO NATURALObs: nat medido no campo. IV-5- PESO ESPECFICO DE UM SOLO SECO ( G)

G =

PG V

Obs: Sem a presena da gua. IV-6- DENSIDADE RELATIVA

=

G P = G W VxP W

Obs: w = 1g/cm3 a 4oC Destilada

V - RELAES FUNDAMENTAIS:7

V-1-

V e =V VG

NDICE DE VAZIOS

V-2-

V n = V V

POROSIDADE

V-3-

w=

PH 2O x100 PG

TEOR DE UMIDADE

PG =V-4-

PH 2O 1+wGRAU DE SATURAO

SR =

VH 2O x100 VVemax enat emax emin

V-5-

GC =

GRAU DE COMPACTAO

VA R x1 0 0 V-6- G A = VV

GA =

VV VH 20 = 1 SR VGRAU DE AERAO

GA = 1 S R

V-7 PARA SOLOS SATURADOS

S R =100 %8

SAT =

G + ex H 2O ou 1+ e

SAT = S + H 2O = SAT = [ S R (1 n ) + n] H 2OV-8- PARA SOLOS SECOS

SR = % 0

S =

G x H 2O = 1+ e 1+ e

V-9- POROSIDADE (n)

V e n = V = V 1+ eV-10- TEOR DE UMIDADE (w)

w=

PH 2O V H 2O x H 2O H 2O x S R x VV = = PG VS x H 2O H 2O x xVS

V-11- RELAO ENTRE

= S (1 + w) 1 +w = G1+ e

e S

V-12- PESO ESPECFICO SUBMERSO ( SUB )

SUB = (1 n ) x ( G H 2O ) SUB = (1 n ) x ( 1) H 2O

SUB = (1 n ) x G (1 n ) x H 2O

SU B

= NT A

H 2O

9

V-13- EXERCCIOS: 1)Tem se 1900g de solo mido, o qual ser compactado num molde, cujo volume de 1000 cm3. O solo seco em estufa apresentou um peso de 1705g. Sabendo-se que o peso especfico dos gros (partculas) de 2,66g/cm3 determine: a- o teor de umidade b- a porosidade c- o grau de saturao3 dados: G = 2,66 g / cm P = 1900g PG =1705g V = 1000cm3

a) w =? PH2O = P - PG PH2O = 1900 1705w= 195 x100 1705

PH2O = 195g w = 11,4%

w=

PH 20 x100 PGb) n =?

VV x 100 V 1705 VG = 2,66 n=como VV = V- VG

G = 2,66 g / cm 3VG = 640,98cm 3VV =1000 640,98

G =

PG VG

VG =

PG G

VV = 359,02cm3

n=

VV x100 V

n=

358, 02

1000PH 20 H 2O

3 0 x100 n =5 ,9 %

c) SR =? V S R = H 20 x100 VV 195 x100 359,02

V H 2O =

V H 2O =

195 1

Vw = 195cm 3

SR =

S R =5 ,3 % 4 1

2) De uma amostra genrica de solo, so conhecidos:

10

O peso especfico dos gros; O volume total da amostra; O grau de saturao A porosidade. Determinar em funo destes dados acima todos os demais ndices fsicos. Sabendo que: n =

VV VT

(Porosidade do solo) VV = nxV T VG = VT x (1 n) Porque podemos

Ento podemos deduzir que:

VG = VT VV

Ento podemos expressar que:

expressar que VG = VT nVT Que o mesmo que multiplicar VT por (1 n) ento, VG = VT x (1 n)

Se

SR =

V H 20 ( grau de saturao) , ento podemos expressar que V H 2O = S R xVV e, VV

Substituindo VV o mesmo que nVT ento, conclumos que:

VH 2O = S R x n xVT

Se PH 2O = VH 2O GUA , isto o peso o volume multiplicado pelo seu peso especfico ento, PH 2O = S R x nVT x GUA podemos nos expressar que: Se PG = VG x G porque o peso especfico dos gros nada mais do que o volume dos gros multiplicado pelo seu peso especfico, ento podemos expressar que:

PG = VT x(1 n) x GSe PT = PH 2O + PG , isto , o peso total nada mais do que o peso da gua somado ao peso dos gros ento, PT = (( S R . n .VT ) . GUA ) + ((VT (1 n) . G )) Com estas equaes acima, (determinao de volume e peso), determinamos os outros ndices, isto :

eSabemos que: e =

(ndice de vazios)

VV VG

e que VV = nVT e que por deduo VG = VT VV ou VG = VT (1 n ) ,

11

Podemos nos expressar da seguinte maneira : e = conclumos que e =

nVT nVT ou ainda e = ento, finalmente VT VV VT (1 n)

nVT n e= VT (1 n) (1 n)

w (teor de umidade)PH 2O e, que PH 2O = S R .n .VT . H 2O e PG S R .n .VT . H 2O expressar da seguinte maneira: w = ento, VT .(1 n) . GSabemos que: w =

PG = VT .(1 n) . G ,ento

podemos

w=

S R .n . H 2O (1 n) . G

NAT ( peso especfico natural)Sabemos que NAT =

PT e que VT

PT = S R .VT . H 2O + VT (1 n) G ,ento podemos expressar da

seguinte maneira: NAT =

S R .VT . H 2O + VT (1 n) g VT

NAT = S R . H 2O + (1 n) G

S ( peso especfico aparente seco)Sabemos que s=

Pg VT

e que

PG = (1 n) G .VT

ento podemos expressar da seguinte maneira:

S =

(1 n) . G .VT VT

S = (1 n) G

12

SA TSabemos que SAT =

( peso especfico saturado)

PG + VV . H 2O e que PG = VT (1 n) G e tambm que VV = n .VT ento, VT Podemos expressar da seguinte maneira:

SAT =

VT . (1 n) . G + n .VT . H 2O VT

SAT = (1 n . G ) + (n . H 2O )

SUB ( peso especfico submerso)Sabemos que SUB = NAT H 2O da seguinte maneira: e que

SUB = S R . H 2 +O + (1 n) G ento, podemos expressar

SUB = S R . H 2+O + (1 n) G H 2O

2 a) Determinar w, G , S , baseado em dados laboratoriais abaixo: Peso da cpsula + areia mida = 258,7g Peso da cpsula + areia seca = 241,3g Peso da cpsula = 73,8g Volume da cpsula = 100 cm3 Resoluo: Considerando:

Ps

= Peso

da cpsula

Ps

=

258,7 - 73,8g

Ps =184,9g PG = PTS Ps =167,5gCalculando w := Peso

da cpsula

Ps

=

241,3 - 73,8g

w=

Pw x100 PG

PW = PS PGP =17 ,4 g W 13

PW = 184,9 167,5

Conceituais:

=PH 2O VH 2 O

P V

H 2O =

H 2O = 1g / cm 3PH 2O = PFINAL PINICIAL se

H 2O = 1g / cm 3 P = ento: V

e

PH 2O = 17,4 g

V H 2O =Temos:

PH 2O 1VV = V H 2O + V AR

VT = VG + VH 2O + V AR

100 = VG 17,4 g

VG = 82,6cm 3

ap = Peso especfico aparente: VTT

P

= AP

AP =

PG + PH 2O VG + VV

AP = (VG + VV ) = PG + PH 2O167,5 + 17,4 82,6 1,849

VV =

PG + PH 2O VG AP

VV =

VV = 55,33cm 3

e=

VV VG PH 2O x100 PG PG VG

e=

55,33 82,6 w=

e = ,6 0 717,4 x100 = 10,39% 167,5 167,5 = 2,03g/cm3 82,6

w=

G =

G =

S ou NAT =

PT 184,9 = = VT 100

S = 1,85 g / cm 3

14

3 ) Conhecidos: O Grau de Saturao; O peso especfico dos gros; O ndice de vazios; O volume dos gros; Determinar todos os demais ndices fsicos, bem como o volume e o peso. Resoluo: Correlaes: 1- Se

e=

VV VG

VV = e .VG

2- Se VT = VV + VG 3- Se S R =

VT = VG (1 + e) VH 2O = S R . e .VG

VH 2O VV

4- Se PG = VG . G 5- Se PH 2O = V H 2O . H 20 6- Se PT = PH 2O + PG

VG =

PG G

PH 2O = S R . e . VG . H 2O

PT = S R .e .VG . H 2O + VG . G

Determinao de teor de umidade w Se: w =

PH 2O PG

S R . e .VG . H 2O VG . G

, temos : w =

S R . e . H 2O

G

Determinao da porosidade n Se: n =e VV e .VG , temos : n = (1 + e) VT VG . (1 + e)

Determinao da N T A Se: NAT =

VG . S R . e . H 2O PT , temos: VT VG . (1 + e)

NAT =

S R . e . H 2O + G (1 + e)

15

Determinao da SAT Se

SAT =

VG . H 2O + e .VG . H 2O PG + (VV . H 2O ) VG (1 + e) 1+ e

Temos: SAT =

G . + e . H 2O(1 + e)

Determinao do peso especfico aparente seco Temos: S = VG . H 2O PG temos : VT VG (1 + e)

S

S =

G 1+ e

Determinao do peso especfico submerso Se : SUB = NAT H 2O temos:

SUB

SUB =

e . S R . H 2 O + G H 2 O 1+ e

4-Depois de executado em aterro de areia, para a implantao de uma indstria, foram determinados: 1- O teor de umidade; 2- O peso especfico do aterro; 3- O peso especfico dos gros; 4- O ndice de vazios mximo e mnimo O grau de compactao especfico no projeto, de 0,5 (- 2%; ). Verificar se o Aterro est dentro da especificao:3 Dados: NAT = 1,7 g / cm W = 9% G = 2,65 g / cm 3

16

e MAX = 0,721eMIN = 0,510 1) Devemos determinar inicialmente o valor do ndice de vazios:

e

w=

S R . e . H 20 e G

NAT =

S R . e . H 20 + G 1+ eteremos

3 Sabemos que H 2O = 1g / cm

SR =

Portanto:

NAT

G .w . e . G e = 1+ e

w. G e1+ e

NAT =

G .w + g

NAT =1,7 =

(2,65 . 0,09) + 2,65 1+ e

NAT = 1,7

1,7 =

(2,65 . 0,09) + 2,65 1+ e

2,89 1+ e

1,7+ 1,7 e = 2,89

e = 1,7

1,19

e = 0,700

Sabemos que:e MAX e e MAX e MIN 0,721 0,700 0,721 0,510

G .C =

G .C =

G .C =

0,021 0,211

G .C = 0,100O grau de compacidade especificado pelo projeto : 2% abaixo

G .C proj = 0,5 (0,02 . 0,5) = 0,49

O aterro no atende a especificao. 5 - Sabendo se que: w = 24% S R = 74,5%

NAT = 1,88 g / cm 317

Determinar:

G, S,

e, n0,24 = e . 0,745 . H 2O G

w=

e . S R . H 2 O ento G(I)

portanto, G = 3,11e

NAT =

e . S R . H 2 O + G 1+ e

1,88 =

e . 0,745 .1 + G 1+ e

G =1,88 + 1,135e

(II)

Portanto substituindo (I) em (II), teremos:3,11e =1,88 + 1,135e e = 0,952 Substituindo:

G = 3,11(0,952 )

G = 2,96 g / cm 32,96 1 + 0,952

S =

G 1+ e

S =

S = 1,51g / cm 3

n=

e 1+ e

n=

0,952 1,952

n = 0,487

6 ) Uma amostra arenosa, colhida em um frasco com capacidade volumtrica de 594cm3,pesou 1280g. O peso deste frasco coletor de 350g. Feita a secagem em estufa 105oC, a amostra passou a pesar 870g. Sabendo-se que o peso especfico dos gros de 2,67g/cm3 determine: a) O ndice de vazios; b) A porosidade; c) O teor de umidade; d) O grau de saturao; Resoluo comentada: 18

Dados iniciais: PT = 1280 g (frasco + amostra arenosa)VT = 594 g

(capacidade volumtrica do frasco) (peso do frasco (tara))

PF = 350 g

1- Determinao dos pesos: - Como determinar o peso da amostra:

PT = PA M O STR A+ PFR ASC O1280 = PAMOSTRA + 350PAMOSTRA = 950 g

- Como determinar o peso da gua da amostra: Sabemos que o peso da amostra aps secagem em estufa, passou a ser de 870g, isto quer afirmar que os pesos da frao slida junto com a poro aquosa, era de 930g antes de secar. Ento, para se saber qual o peso em gua na amostra, basta deduzirmos assim:

PT = PH 2O + PG930 = PH 2O + 870 PH 2O = 930 870 PH 2 O = 0 g 6

Obs: At aqui, trabalhamos numericamente para definir e determinar os dados de peso. Agora, passaremos a trabalhar numericamente para definir e determinar os dados volumtricos.

2- Determinao dos dados volumtricos: Sabemos que a densidade uma relao entre peso e volume, isto :P V g k ton = = 3 3 3 cm cm m

=

unidade

19

Sendo assim, poderemos determinar qual o volume da frao ou poro slida contida na amostra, da seguinte maneira:3 -A densidade dos gros dada: G = 2,67 g / cm

-O peso dos gros foi determinado: PG = 870 g ento, o volume dos gros VG determinvel assim:

VG =

PG G

VG =

870 2,67

VG = 325 ,84 cm 3

Obs: Definidos os valores numricos relacionados a peso e volume, passaremos tranqilamente a determinao dos ndices fsicos questionados, da seguinte maneira e ordem: 3- Determinao do volume de vazios contidos na amostra VV I - VV = VT VG VV = 594 325,84 ento:VV = 268,16cm 3

Portanto agora poderemos determinar qual o ndice de vazios desta amostra arenosa assim: Sabemos que

e=

VV VG

ento,

e=

268,16 325,84

e =0,823

Vamos alongar a equao: Se

V e= V VGVT VG VG

e,

VV = VT VG ,e= VT VG VG VGento:

vamos ento substitui-lo:

e=

o mesmo que:

e=

VT 1 VG

II

Quando no temos o valor volumtrico dos gros VG , podemos determin-lo da seguinte maneira:

VG =

G

PG

(da mesma forma utilizada anteriormente no item 2)

Porm, incorremos muitas vezes na necessidade de utilizarmos frmulas correlacionadas, que para o ndice de vazios : e= VT PG

G

III

20

I = II = III VT VV 1 VT e= 1 = P = G VG VG

G

4- Como determinaremos a porosidade (n)

n=

VV VT268,16 594

n=

VT VG VT

ou

n=

VG 1 VT

n=

n = 0,451

5- Como determinaremos o teor de umidade (w)

w=

PH 2O PG

w=

60 870

w = 6,90%

6- Como determinaremos o grau de saturao ( S R )

V S R = H 2O VV

PH 2O S R = H 2O e .VG

60 1 SR = 0,823 . 325,84

S R = 22,37%

V ESTRUTURA DOS SOLOSV - 1- INTRODUO: Nos estudos da engenharia dos solos, representamos os solos como agregados de partculas. Devido a grande diversidade das dimenses e formas das partculas, podemos resumir o que ocorre entre partculas em termos de ao das foras peso e foras superficiais de correntes da ao eltrica estrutural. A ao ou sob ao da fora peso das partculas, podemos analisar o comportamento dos solos granulados, sem coeso, e sob ao da fora superficial eltrica o comportamento dos solos coesivos. Sabe-se, porm, que existe umas parcelas apreciveis de solos, que se situam intermedirias a este extremo acima mencionado, isso faz crer que haver uma consolidao de partculas no coesivas, isto , gros de silte ou areia formando uma estrutura contnua, em cujos interstcios, apresentam uma massa argilosa (finos). muito importante saber que nos solos tanto residuais como transportadores, as formas estruturais sempre esto evolutivas, onde a presena da gua exerce a funo de intemperismo 21

hidrlise nas partculas minerais, mantendo os sempre em equilbrio com o meio ambiente, ou at mesmo, formando uma pelcula de revestimento nas que j se encontram em equilbrio com o meio ambiente. Assim sendo, podemos considerar os solos granulares como estacionarias, pois notria a desproporo entre o volume de gua e o volume das partculas. Nos solos finos argilosos, a frao lquida considerada pelo fato de seu potencial eltrico, que influi diretamente no seu comportamento mecnico. Resumimos ento que enquanto nos solos com partculas maiores, o efeito da gua pode ser considerado independente da natureza mineralgica da frao slida, nos solos argilosos a gua e o mineral formam um conjunto mtuo.

V-2- SOLOS GRANULARES: V-2-1- MODELO DE ESFERAS: Inicialmente, partiremos de um arranjo de esferas de dimenses iguais, com superfcie de contato entre as esferas representando um sistema granular de solos. Nota-se que medida que o dimetro aumentado, o contato entre as esferas diminui em termos de rea de contato, o que representa notavelmente a instabilidade entre elas. Esse modelo traz no seu contexto, algumas limitaes como: 1 A variao das dimenses e o formato no esfrico das partculas. 2- O atrito entre as partculas, depende muito da natureza mineralgica e o grau de alterao desses minerais.

V-2-2- MODELO MACROMERTICO: Este modelo assimila os solos a lquidos macromerticos (moleculares) tendo em vista que tanto os solos como os lquidos possuem estrutura aleatria e tem atrito interno. Este estudo relaciona as foras interpartculas, que nos lquidos so predominantemente foras de Van der Waals e que podem ser simuladas nos solos granulares mediante aplicao de foras externas. Sendo assim, um solo granular pode ser considerado um lquido em potencial, uma vez que a sua passagem para o estado lquido pode processar-se mediante uma quantidade de energia fornecida o suficiente para modificar a sua estrutura. Fora Van der Waals: foras intermoleculares existentes em todos os pares de tomos e molculas que no esto quimicamente ligados. So responsveis pelo surgimento de slidos e lquidos e afetam a tenso superficial e a viscosidade dos lquidos, e so tambm as responsveis pelo esfriamento dos gases quando estes se expandem de forma sbita. Esta fora tem trs determinantes ou fatores, isto , o nmero de eltrons, o tamanho das molculas e a forma das molculas. 22

Johanes Diderik Van der Waals Qumico Holands(1837 1923)- Prmio Nobel de Qumica 1910. V- 3 SOLOS COESIVOS: So representados geralmente por conjuntos geomtricos de partculas coloidais delgadas, de superfcies planas. No primeiro estudo destas superfcies, podemos concluir que h presena de camadas duplas na interface do slido e lquido. Por se tratar de partculas extremamente pequenas, torna se muito complexo interpretar as propriedades fsicas dessa frao slida. Em princpio considerando-se que uma partcula de argila apresenta distribuio de carga eltrica negativa uniforme em toda sua superfcie, ocorrer em meio lquido com teores eletrolticos, uma camada de ctions que se distribuir envolto partcula, neutralizando s cargas negativas. H tambm uma fora atrativa pela fora de Van der Waals. Em virtude da existncia dessas suas foras, atrativas e repulsivas, chega-se a concluso de que a distncia superficial a que determina a sua conformao ou sua posio estrutural, isto , pequena distncia, da superfcie as foras atrativas predominam sobre as repulsivas, mas a partir de certa distncia, haver a predominncia das foras repulsivas. Conclumos ento que, quando a fora predominante for a da atrao, o sistema tender para a floculao e o caso contrrio a disperso. Considerando agora que as partculas argilosas lamelares ou em forma de bastes possuem em sua superfcie algumas cargas positivas nos extremos, a interligao se apresentar de forma floculada, com partculas dispostas de forma perpendicular entre si. Quando houver uma predominncia das foras atrativas, e de forma uniforme, formar uma estrutura floculada com partculas aproximadamente alinhadas, denominada floculada salina, pois quimicamente sabemos que necessitar de uma grande concentrao de eletrlitos para que a fora de atrao predomine. Ao caso contrrio, a estrutura floculada ser do tipo floculada no salina.

V - 4- GRUPOS MINERAIS PRESENTES NO SOLO: Os argilominerais so formados pela combinao de duas unidades bsicas. 1- Uma camada de silicatos, denominada Tetradrica. 2- Uma camada de alumnio ou magnsio, denominada Octadrica. Pela combinao dessas camadas, em diferentes propores, formam-se os vrios minerais de argila, que ocorrem pela substituio do oxignio no pice livre dos tetraedros de Si 044, pelo OH da camada octadrica. V-4-1- PRINCIPAIS GRUPOS: ( Goulart/ Fraso 1976) V-4-1 A -GRUPO DA CAULINITA: a combinao de uma camada tetradrica com uma octadrica, intercaladas, com espaamento basal de 7A. Esta superposio forma a caulita, dickita e nacrita, cuja formulao : Al2O3. 2 e SiO2 .2H2O estvel em presena de gua.

23

V-4-1-B -GRUPO DAS ESMECTITAS: a combinao de uma camada octadrica justaposta a duas tetradricas, com espaamento basal de 14A para as condies normais de hidratao e quando aquecido, esse espaamento pode ser reduzido a 10A. Dentre os representantes dessa combinao, temos como exemplo a Montemorilonita, cuja formulao qumica Al2O3. 4 SiO2.H2O expansiva em presena de gua. V-4-1-C GRUPO DAS CLORITAS E ILITAS: basicamente formado por duas camadas tetradricas e uma octadrica, semelhante ao grupo das esmectitas, porm melhor compensada sendo assim menos expansiva e no apresenta gua intralamelar. As micas de maior interesse so a muscovita K2O. 3 Al2O3.6 Si O2.2 H2O e a biotita K2O.6(Mg,Fe)O.Al O3.6SiO2.2H2O. V-4-1-D GRUPO DAS CLORITAS: estrutura semelhante a das micas, porm apresentando no espao intralamelar um camada de brucita Mg (OH)2, de constituio estrutural semelhante de uma camada octadrica.

VI-CARACTERIZAO MORFOLGICA DOS SOLOS:So muito importantes e indispensveis para a identificao, classificao e interpretaes dos resultados analticos dos solos.Para a execuo das descries morfolgicas, procede-se a abertura de trincheiras em locais ausentes de barrancos de estrada ou outras exposies de perfis de solos. Estes locais citados se prestam quando se nota a no deteriorao pelo tempo. VI-1- ESCOLHA DO LOCAL PARA AMOSTRAGEM: Deve se escolher considerando as variaes locais ou regionais. Deve ser feita em solos representativos e que realmente possibilitem uma verdadeira amostragem da classe a que pertencem. A seqncia ideal para ser amostrada deve ser em trs posies fundamentais como: baixada, encosta e elevao. A posio recomendvel para a amostragem de solos normais, aquela para a qual o trabalho da eroso no supera o da formao original. VI-2- IDENTIFICAO DOS HORIZONTES: Horizontes so camadas diferenciadas que se sucedem em profundidade, o qual define o perfil de um solo. de salientar que nem todos os solos possuem horizonte. Cada horizonte se distingue pelas caractersticas tais como cor, textura, estrutura, consistncia e formaes especiais como concrees, adensamentos, carbonatos, etc.. A identificao de um horizonte feita pela caracterizao morfolgica de campo, e complementando com anlise de laboratrio. Assim na descrio de perfis de solos, coletam-se amostras representativas de cada horizonte diferencivel, para a confirmao e caracterizao analtica de laboratrio. Cada horizonte identificado por smbolo, identificando o atravs da caracterstica visual e pelas transformaes do material de origem do solo. VI-3- NOMENCLATURA DOS HORIZONTES: So os seguintes conforme ( Soil Survey Staff) 24

Letras maisculas: O; A; B; C e R. O Horizonte Orgnico. A e B Horizontes Minerais C Camada do Regolito (fragmentos rochosos) R Rocha Algarismos arbicos: Referem se aos Sub-horizontes: A1, A2, B1, B2. Para horizontes minerais A e B, os algarismos 3 e 1 , indicam a transio A3 B1 Para horizontes D, os algarismos indicam uma seqncia vertical C1, C2, C3...

Algarismos romanos: Indicam e designam as descontinuidades litolgicas, tanto em horizonte como em camadas. IB2, IIC1, IIIC2 ... Letras minsculas: Indicam caractersticas complementares ou associadas s reveladas pelas maisculas. b - Horizontes cobertos, enterrados; ca - Acumulao de carbonato de clcio; cs - Acumulao de sulfato de clcio; cn Acumulaes de concrees; i Congelamento de solo; g Fortes manchas escuras embutidas; h- Acumulao de hmus por sedimentao anelar; ir Acumulao de ferro por sedimentao anelar.; m Forte cimentao; p Distrbios conseqentes da arao; as- Acumulao de sais mais solveis que o carbonato de clcio; si Cimentao slica valida somente para horizontes C; a Acumulao de argila por sedimentao anelar; x presena de limo fragipan VI - 4 A COR DO SOLO: VERMELHA: Associa-se presena de xidos de ferro hidratados e devido a isto, este tipo de solo tem boa drenagem interna. AMARELA: Associa-se presena de xidos de ferro hidratados. Quando solos amarelos se encontram associados a vermelhos, estes ocupam posies altas e so bem drenados e as que se expe em baixadas so mal drenadas. CINZA: Freqente nos solos permanentemente saturados. 25

VI-5 IMPORTNCIA DA PEDOLOGIA NA ENGENHARIA DOS SOLOS E ENGENHARIA RODOVIRIA: Nos pases tropicais, a pedologia pode ser utilizada na engenharia rodoviria e engenharia dos solos, em especial na estabilizao dos solos, como elemento complementar s tcnicas clssicas de anlises de solos, influindo na definio do nmero de ensaios necessrios para a caracterizao das ocorrncias. Na pedologia, um outro fator considervel de que solos semelhantes ocorrem em geral em condies anlogas de materiais, inclinaes e desgastes, oque leva elementos como padres de drenagem superficiais, caractersticas erosivas e cor a refletirem aspectos da natureza e do comportamento do solo.

VI-6- TABELA PARA IDENTIFICAO DO SOLO NO CAMPO

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TIPOS DE SOLOSPROPRIEDADES

Granulao Plasticidade Compressibilidade (carga esttica) Compressibilidade (carga vibrada) coeso Resistncia ao Solo Seco

ARENOSOS Grossa (olho nu) Nenhuma Pouca Pouca Nenhuma Nenhuma

SILTOSOS Fina (tato) Pouca Mdia Mdia Mdia Mdia

ARGILOSOS Muito Fina Grande Grande Grande Grande Grande

TURFOSOS Fibrosa Mdia a Pouca Muito Grande Muito Grande Pouca Mdia a Pouca

Resumo para caracterizao

Tato Visual

Tato Quando seco se esfarela Se imergir uma poro seca na gua desagrega

Tato Se molhar tornase bem plstico Se imergir na gua, mesmo depois de seca no desagrega.

Pela cor escura (preta) Quando Molhado, bem plstico. Nota-se ser um material fibroso cheiro

VII CLASSIFICAO GRANULOMTRICA DOS SOLOSVII 1 GRANULOMETRIA: 27

A medida do tamanho das partculas constituintes de um solo feita atravs da anlise granulomtrica e o resultado se observa atravs do lanamento ou plotagem numa planilha, resultando assim numa curva de distribuio granulomtrica conforme demonstrado a seguir:

A maneira prtica de representar o resultado de anlise granulomtrica por intermdio de grfico semilogartmico. Coloca-se em abscissa os logaritmos dos dimetros dos gros e em ordenadas as porcentagens, em peso, dos gros de dimetros inferiores aos da abscissa correspondente. O solo representado pela curva granulomtrica 1 tem 90% dos seus gros de dimetro inferiores a 2mm; 60% de dimetros inferiores a 0,2mm; 10% de dimetros inferiores a 0,002mm. A parte inferior da figura acima foi desenha em escala granulomtrica (Escala Granulomtrica Internacional) que estabelece os dimetro de gros das diferentes fraes de solo. Pedregulho ( > 2mm ); Areia Grossa ( 2mm > > 0,2mm ) ; Areia Fina ( 0,2mm > > 0,02mm ) ; Silte ( 0,02mm > > 0,002mm) ; Argila ( < 0,002mm) . A curva 1 10% de areia grossa, 40% de areia fina; 40% de silte; e 10% de argila. O solo da curvas 2 tem todos seus gros de dimetro variando entre valores muito prximo. Ele composto de 100% de areia fina. chamado um solo uniforme uma areia fina uniforme. Duas curvas granulomtricas paralelas, por exemplo as curvas 1 e 1a e -2 e 2a correspondem a solos em que os dimetros mdios de fraes que entrem em mesma porcentagem nos dois, so proporcionais entre si. Os dois solos tero assim distribuies granulomtricas semelhantes, mas tamanhos de gros diferentes. A curva mais deslocada para a esquerda representar o solo mais fino. O solo da curva 1 ter um dimetro efetivo de 0,002mm e da curva 1a 0,02mm. O solo da curva 2 tem dimetro efetivo de 0,11mm e o da curva 2 - 0,17mm. As outras curvas so especiais cuja forma dita de Talbot. So solos cujas curvas granulomtricas de vrios solos tpicos que ocorrem no territrio brasileiro. As curvas so lanadas no grfico semilogartmico onde nas abscissas, tem-se o logaritmo do tamanho das partculas e nas ordenadas, a esquerda, a % retida acumulada, isto , o porcentual do solo em massa que maior que um certo dimetro, direita o inverso. 28

A Granulometria do solo, portanto, a distribuio dos seus gros pelos diversos tamanhos em porcentagem em relao ao peso do material seco.O estudo granulomtrico se faz por peneiramento conforme peneiras, de malhas quadradas onde os materiais grossos vo se retendo at os retidos na peneira 200, com malha de 0,074mm que corresponde a areia fina.(ver quadro peneiras) Os materiais que passam por esta peneira (silte e argila) s podem ter sua granulometria estudada por sedimentao, que se baseia na lei de Strokes, segundo a qual, a velocidade de sedimentao proporcional ao dimetro da partcula. Assim, vo se precipitando primeiro as partculas maiores, e quanto menor a partcula, maior ser o tempo necessrio para a sua precipitao. VII 2- CLASSIFICAA GRANULOMTRICA VII-2-1- INTERNACIONAL Areia Grossa Areia Fina 2,0 0,2 Dimetro das partculas em mm. Silte 0,02 Argila 0,002 Colides 0,0002

VII-2-2- CLASSIFICAO MIT (BOSTON) Pedregulho2,0 0,6

AreiaGrossa Mdia Fina

SilteGrosso Mdio Fino

ArgilaGrossa Mdia Fina

Finos

0,2

0,06

0,02

0,006

0,002

0,0006 0,0002

Dimetro das partculas em mm. VII 2-3- CLASSIFICAO A. A S.H. O. Pedregulho Areia Silte 2,0 0,074 Dimetro das partculas em mm. Argila 0,005

VII-2-4-CLASSIFICAO DA ABNT Pedregulho Areia Silte Grossa Mdia Fina 4,8 2,0 0,4 0,05 Dimetro das partculas em mm. Argila 0,005

VII-2-5- LEI DE STOKES

V =

S H 2O z .D 2 = 18 . t29

V = velocidade da queda S = peso especfico do material solo H 2 O = peso especfico da gua D = dimetro da esfera = viscosidade da gua 18 = constante multiplicativa z = altura t = tempoPortanto determinaremos D por:

D=

18 . z . S w t

VI-3- PENEIRAS DNERDesignaes Usual---1 108 mm 100 mm 90 mm 76 mm 64 mm 54 mm 50 mm 45 mm 38 mm 32 mm 27 mm 25 mm 22,5 mm 19 mm 16 mm 13,5 mm 12,5 mm 11,2 mm 9,5 mm 8,0 mm 6,8 mm 6,3 mm 5,6 mm 4,8 mm 4,0 mm 3,4 mm 2,8 mm 2,4 mm 2,0 mm 1,7 mm 1,4 mm

Alternativa---2 4,24 pol 4 pol 3 pol 3 pol 2 pol 2,12 pol 2 pol 1 pol 1 pol 1 pol 1,06 pol 1 pol 7/8 pol pol 5/8 pol 530 pol pol 7/16 pol 3/8 pol 3/16 pol 265 pol pol N 3 N 4 N 5 N 6 N 7 N 8 N 10 N 12 N 14

Abertura Nominalmm 3 108 100 90 76 64 54 50 45 38 32 27 25 22,5 19 16 13,5 12,5 11,2 9,5 8,0 6,8 6,3 5,6 4,8 4,0 3,4 2,8 2,4 2,0 1,7 1,4

TOLERNCIA NA ABERTURA Para no mximo Mxima Mdia 5% das individual aberturas% 4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 % 5 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +5 +5 +5 +5 +5 +5 +5 +5 +5 +5 +5 +5 +5 +5 +5 +5 +5 +5 +5 +5 +5 % 6 +5 +5 +5 +5 +5 +5 +5 +5 +5 +5 +6 +6 +6 +6 +6 +6 +6 +6 +6 +6 +6 +6 +10 +10 +10 +10 +10 +10 +10 +10 +10

FIOS Dimetromm 7 6,40 6,30 6,08 5,80 5,50 5,15 5,05 4,85 4,59 4,23 3,90 3,80 3,50 3,30 3,00 2,75 2,67 2,45 2,27 2,07 1,87 1,82 1,68 1,54 1,37 1,23 1,10 1,00 0,900 0,810 0,725

Tolerncia% 8 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

30

1,2 mm 1,0 mm 0,840 mm 0,700 mm 0,600 mm 0,500 mm 0,420 mm 0,350 mm 0,300 mm 0,250 mm 0,210 mm 0,175 mm 0,150 mm 0,125 mm 0,105 mm 0,088 mm 0,075 mm 0,063 mm 0,053 mm 0,044 mm 0,037 mm

N 16 N 18 N 20 N 25 N 30 N 35 N 40 N 45 N 50 N 60 N 70 N 80 N 100 N 120 N 140 N 170 N 200 N 230 N 270 N 325 N 400

1,2 1,0 0,840 0,700 0,600 0,500 0,420 0,350 0,300 0,250 0,210 0,175 0,150 0,125 0,105 0,088 0,075 0,063 0,053 0,044 0,037

3 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7

+5 +7,5 +7,5 +7,5 +7,5 +7,5 +12,5 +12,5 +12,5 +12,5 +12,5 +20 +20 +20 +20 +20 +30 +30 +30 +30 +30

+10 +15 +15 +15 +15 +15 +25 +25 +25 +25 +25 +40 +40 +40 +40 +40 +60 +60 +60 +60 +60

0,650 0,580 0,510 0,450 0,390 0,340 0,290 0,247 0,215 0,180 0,152 0,131 0,110 0,091 0,076 0,064 0,053 0,044 0,037 0,030 0,025

5 5 5 5 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 15 15 15 15 15 15 15

VII-4- DIMETRO EFETIVO def

def = d10Corresponde como ele isto :

d10 , a quantidade de 10% em peso total, de todas as partculas inferiores a

31

% que passa 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

defd10 d60

partcula (mm)

VII-5- COEFICIENTE DE UNIFORMIDADE U

V=

d 60 d10

a relao dos dimetros correspondentes a 60% e 10%, tomados na curva de distribuio granulomtrica. Um solo se comporta granulomtricamente como uniforme quando a relao V 5 , mediamente uniforme quando V 5 15 e no uniforme quando V 5 . VII-6- COEFICIENTE DE CURVATURA CC

CC =

(d 30 ) d 60 .d10

Quanto mais inclinada for a curva, mais uniforme ser o solo.

32

% que passa 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

d10

d30

d60

partcula (mm)

VII 7-EXERCCIOS: OBS: Para melhor entendimento, o aluno dever sempre acompanhar e lanar os dados no grfico da curva de distribuio granulomtrica. VII-7-1- Baseados nos resultados de um ensaio de laboratrio classificao granulomtrica conjunta, pede-se: No da Peneira Abertura (mm) % que passa abcde-

10 2,000 100

40 0,420 96

60 0,250 89

140 0,105 76

200 0,074 66

__ 0,050 60

__ 0,005 18

__ 0,0001 6

Traar a curva granulomtrica; Determinar o dimetro efetivo; Determinar o coeficiente de uniformidade; Determinar o coeficiente de curvatura; Classificar o solo. 33

VII-7-2- Num peneiramento, de dois tipos de solo, o resultado obtido quanto aos percentuais passantes foram: No da Peneira Abertura (mm) % que passaSolo A % que passaSolo B 4 4,76 72 100 10 2,0 69 96 30 0,595 49 78 60 0,250 32 42 100 0,149 21 14 200 0,074 5 9 __ finos 3 6 __ finos 2 0

Pede-se: a- Traar a curva granulomtrica: b- d e c- C d- CC e- Classificar o solo granulomtricamente f- Citar uma aplicao para cada tipo de solo

VIII PLASTICIDADE E ESTADOS DE CONSISTNCIA DOS SOLOSVIII-1- PLASTICIDADE: Uma classificao de um solo baseada somente na granulometria, no retrata fielmente as suas caractersticas de trabalhabilidade ou de uma maneira mais simples, sua plasticidade pelo maior ou menor porcentagem e tipo de argila presente no solo. Como definio, Plasticidade em mecnica do solo, entendida como sendo a propriedade que o solo apresenta, de suportar deformaes rpidas, sem variaes volumtrica notveis, muitas menos deformaes por fissurao ou desmoronamento. VIII-2- LIMITES DA CONSISTNCIA: o fator quantidade de gua presente no solo, importante nas obras de terraplenagem, estradas e fundaes do tipo sapata corridos. atravs deste ndice que se determina qual o tipo de solo mais adequado. VIII-3- LIMITES: So baseados no conceito de que um solo constitudo por partculas de pequeno tamanho ou dimetro, os quais se concentram e se encontram em qualquer dos estados seguintes: - Slidos: Inerte, sem variao volumtrica. - Semi Slidos: Forma slida e no se retrai ao secamento. - Plstico: Moldvel - Lquido: Forma de Lama ou de aparncia fluida. A Passagem de um estado para o outro, gradual, sendo que os teores de um estado para o outro, so denominados Limites de Consistncia dos Solos. Ento: 34

O Limite de Consistncia do Estado Plstico para o estado Lquido, denominado de Limite de Liquidez do Solo L.L. O Limite de Consistncia do Estado Semi-Slido para o estado Plstico, denominado de Limite de Plasticidade L.P.. O Limite de Consistncia do Estado Semi-Slido para o Slido, denominado de Limite de Contrao L.C.. Esquema demonstrativo:

ESTADO LQUIDO (LAMA) ESTADO PLSTICO (MOLDVEL) ESTADO SEMIPLSTICO Possui aparncia slida, mas ao secar, deforma-se. ESTADO SLIDO No se deforma na secagem.

VIII-4- INDICES DE CONSISTNCIA DOS SOLOS: IC VIII-4-1- INDICE DE PLASTICIDADE: IP Corresponde ao intervalo entre LL e LP O solo se encontra no estado Plstico. VIII-4-2- INDICE DE CONTRAO: IC a diferena entre os Limites de Plasticidade e Limite de Contrao. IC = LP LC VIII-4-3- INDICE DE LIQUIDEZ IL IL = w LP onde w = umidade natural IP

VIII 4- 4 FRMULA FINAL PARA DETERMINAO DE IC LL w IP Sendo w as umidades naturais da argila, que mede a consistncia de uma argila em funo da umidade. IC = 35

Determinaes: Quando Quando Quando Quando Quando IC < 0 muito mole 0 < IC < 0,5 mole 0,5 < IC < 0,75 mdias 0,5 < IC < 0,75 mdias. IC >1 duras

VIII 5 EXERCCIOS: VIII-5-1- Um solo tem: LL = 57% LP = 28% WNAT = 32% Classifique este solo quanto a sua consistncia VII-5-2- O Solo escolhido para compor um aterro, apresentou: LL = 60% LP = 27% WNAT = 32% Determine: Qual o seu ndice de consistncia; Qual o seu ndice de plasticidade; Classifique este solo quanto a sua consistncia. VIII-5-3- Com as seguintes informaes para os solos A; B; C e D. A= w = 16% LL = 32% LP = 12% B= w = 7% LL = 4% LP = 6% w = 10% LL = 12% LP = 7,5% w = 20% LL = 20% LP = 15%

C=

D=

Classifique o solo quanto a sua consistncia: 36

IX-CLASSIFICAO UNIFICADA DOS SOLOSIX 1 INTRODUO: Baseia-se na identificao dos solos, de acordo com a sua textura e plasticidade, e no grupamento dos solos, de acordo com seu comportamento sob a ao das cargas e das intemperizaes, e para essa classificao, devem ser basicamente considerados: - Percentual de cascalho - Percentual de areias - Percentual de finos - Forma da curva granulomtrica - Caractersticas de compressibilidade - Caractersticas de plasticidade IX 2 NOMENCLATURA TCNICA DOS COMPONENTES DO SOLO: Pedras -Cascalhos ou pedregulhos Areia Finos -silte Argila Cobbles -Gravel -Sand -Silt -Clay

Obs: A distino entre o silte e a argila se faz pela: Silte Plasticidade Baixa Argila Plasticidade Alta IX 3 DENOMINAO E SIMBOLOS ISOLADOS: G = Gravel pedregulho (cascalho) S = Sand - areia C = Clay argila W = Well Graded bem graduado P = Poor Graded mal graduado F = Fines fino (partculas com dimetro inferior a 0,074(P200)) M = MO Limo (areia fina) O = Organic matria orgnica PT = Peat turfa L = Low Liquid Limit baixo limite de liquidez H = High Liquid Limit alto limite de liquidez

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IX-4- DENOMINAOES E SIMBOLOS DOS GRUPOS: GW = Denominao para cascalho (pedregulho) Bem graduado cascalho (pedregulho) e areia sem muito finos; GP = Para cascalho (pedregulhos), cascalho e areia sem muito finos, mal graduados; GM = cascalho (pedregulhos) siltoso com areia; GC = cascalho com argila e areia; SW = areia bem graduada, com cascalho e sem muito finos; SP = areia mal graduada, com cascalho e sem muito finos; SC = areia argilosa, mistura de areia e argila; ML = material siltoso e areias muito finas, p de pedra, areia fina, siltosa ou argilosas, ou siltes argilosos com baixa plasticidade; CL = Argila magra, argila de plasticidade baixa ou mdia, argila com cascalhoou com silte ou com areia; OL = Siltes orgnicos, com ou sem argila, porm com plasticidade baixa; CH = Argilas de plasticidade mdia alta; MH = Siltes, limos, areias finas micceas ou diatomces; OH = Argilas orgnicas de plasticidade mdia ou alta, siltes orgnicos; PT = Turfa e outros solos altamente orgnicos; IX 5- SIMBOLOGIA (LEGENDA), CARACTERISTICAS FSICAS E MECNICAS E APLICAES: IX-5-1 GW SIMBOLOGIA: COMPACTAO: Boa (com equipamentos adequados) COR: vermelho COMPRESSIBILIDADE: mnima PERMEABILIDADE: K> 10-2cm /s EXPANSIBILIDADE: quase nenhuma

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PESO ESPECFICO APARENTE SECO MX: 2000 a 2240kg/m3 DRENAGEM: excelente C.B.R.: 40 a 80 ( California Bearing Ratio) PERCOLAO: Controlveis por muros interceptantes MDULO DE REAO K: K + 6,6 a 6,3 kg/cm2 Obs: Este mdulo de reao do subleito K, o coeficiente de recalque ou a presso capaz de produzir deformao unitria no ensaio com placa de carga tendo 0,80 metros de dimetro, mtodo este descrito pela ABCP, no dimensionamento de pavimentos rgidos. RESISTNCIA AO CISALHAMENTO: Alta quando bem compactado GRANULOMETRIA: Solos bem graduados, com cascalho, areias e com menos de 5% passando pela peneira 200. APLICAES USOS: Aterros, fundaes, estradas, aeroportos. Barragens: Muito estvel e tima para compor as capas permeveis Fundaes: Boa capacidade de suporte Estrada: Sub Leito: Excelente quando no sujeito a congelamento. Sub Base: Idem Base: Bom quando no sujeito a congelamento.

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-EQUIPAMENTOS PARA COMPACTAO: Rolo pneumtico, rolo liso e rolo vibrado. IX-5-2- GP SIMBOLOGIA: COMPACTAO: Boa (com equipamentos adequados) COR: vermelho COMPRESSIBILIDADE: mnima PERMEABILIDADE: K> 10-2cm /s EXPANSIBILIDADE: mnima PESO ESPECFICO APARENTE SECO MX: 1760 a 2240kg/m3 DRENAGEM: excelente C.B.R.: 30 a 60 39

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PERCOLAO: Controlveis por muros interceptantes MDULO DE REAO K: K + 6,6 a 6,3 kg/cm2 GRANULOMETRIA: Solos mal graduados, contendo cascalho e areia, sem muitos finos( menos de 5% passando na peneira 200).Tpicos cascalhos uniformes, areias uniformes ou misturas desuniformes de material muito grosso e areia fina faltando, portanto as partculas intermedirias. RESISTNCIA AO CISALHAMENTO: Alta quando bem compactado APLICAES USOS: Aterros, fundaes, estradas, aeroportos. Aterros: Razoavelmente estveis para compor as capas permeveis de barragens Fundaes: Boa capacidade de suporte Estrada: Sub Leito: Bom a excelente. Sub Base: Bom Base: Regular a Bom quando no sujeito a congelamento.

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-EQUIPAMENTOS PARA COMPACTAO: Trator, rolo pneumtico, rolo liso e rolo vibrado. IX-5-3- GM SIMBOLOGIA:

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COMPACTAO: Boa com controle apurado. COR: amarelo COMPRESSIBILIDADE: mdia (dependendo da frao finos) PERMEABILIDADE: K= 10-3 a 10-6cm /s EXPANSIBILIDADE: pouca PESO ESPECFICO APARENTE SECO MX: 1920 a 2350kg/m3 DRENAGEM: regulares a ms C.B.R: 40 a 60 PERCOLAO: Trincheiras de p de talude

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MDULO DE REAO: 5,6 a 6,3 GRANULOMETRIA: compreendem cascalhos e areias, com maior quantidade de finos, isto mais de 12% passando pela peneira 200. APLICAES USOS: Aterros, fundaes, estradas, aeroportos. Barragens: Estabilidade razovel, pouco indicada para capas, pode ser aplicada em cut-off. Fundaes: Boa capacidade de suporte Estrada: Sub Leito: Bom a excelente. Sub Base: Bom Base: Regular a Bom

EQUIPAMENTOS PARA COMPACTAO: Rolo pneumtico, p de carneiro vibrado, exige controle apurado de umidade.

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PROPRIEDADES G R U P O Resistncia ao Compressibilidade Permeabilidade Trabalhabilidade Cisalhamento quando quando como material quando compactado e compactado de construo compactado e saturado saturadoPermevel Muito permevel Semipermevel a permevel Impermevel

Qualidade como fundao Excelente Excelente Excelente Excelente Excelente Boa Boa Excelente Regular a m Regular a m M a muito m M a muito m M a muito m Muito m Extremamente m

GWGP GM GC SW SP SM SC ML CL OL MH CH OH

Excelente Bom Bom Bom a regular Excelente Bom Bom Bom a regular Bom a regular Regular Regular Pobre Pobre Pobre --------

Quase nenhuma Quase nenhuma Quase nenhuma Muito baixa Quase nenhuma Muito baixa Baixa Baixa Mdia Media Mdia Alta Alta Alta --------

Excelente Bom Bom Bom Excelente Bom Bom Bom Regular Regular Regular Pobre Pobre Pobre --------

Permevel PermevelSemipermevel a impermevel Impermevel Semipermevel a impermevel

ImpermevelSemipermevel a impermevel Semipermevel a impermevel Impermevel Impermevel Impermevel

PT

X CLASSIFICAO HRB ( HIHGWAY RESEARCH BOARD)X-1 INTRODUO: Esta classificao, leva em conta a granulometria, o limite de liquidez e o ndice de plasticidade do solo. uma classificao utilizada especificamente na engenharia rodoviria. Tem como novidade em relao classificao unificada, o ndice de grupo IG, que um nmero inteiro variando de zero a 20, que melhora sensivelmente a ordenao dos solos, dentro de um mesmo grupo, na ordem inversa da sua qualidade como material. So classificados em 7 grupos, de acordo com a granulometria e o intervalo de variao dos limites de consistncia e do ndice de grupo.

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X-2 SOLOS GRANULARES: Tomando-se como parmetro bsico que se considera como tais quando menos de 35% do material em peso possuem dimetro inferior a 0,074 mm P-200, pode-se classificar em trs grupos A-1, A-2, A-3. X-2 GRUPO A 1: So compostos de misturas bem granuladas de fragmentos de rochas, de pedregulhos e de areias, com ou sem material aglutinante (ligante), pouco plstico. Quando utilizado como material de revestimento (capa ou cobertura) de solos siltosos e argilosos, comporta-se muito bem. O grupo A-1 se subdivide em dois subgrupos isto : SUBGRUPO A-1 a: Solos formados por fragmentos de rocha (pedra) ou pedregulho, com ou sem material aglutinante. SUBGRUPO A-1 b: Solos formados por areia grossa com ou sem material aglutinante. RESUMO: Grupo a-1 - subgrupo A-1 a (pedra) - subgrupo A-1 b (areia grossa)

X-2-2 GRUPO A-2: Compreendem de uma grande variedade de material granular, com graduao regular e pouco material aglutinante. So solos com caractersticas satisfatrias para construo de aterros ou para serem utilizados como revestimento de solos plsticos ou siltosos. Quando bem compactados so muito estveis. X-2-3 GRUPO A-3: Compreendem s areias finas sem material siltoso ou argiloso e s areias finas com pouco silte plstico, e tambm as areias provenientes dos rios, porm com pouca quantidade de pedregulho e areia grossa. So solos que permitem boa drenagem e quando confinados, constituem subbases de qualquer tipo de pavimento. IX-3- SOLOS FINOS (SILTE ARGILOSO) Tomando-se como parmetro bsico que se considera como solos finos quando mais de 35% do material em peso possuem dimetro inferior a 0,074 mm P-200, pode-se classificar em grupos A-4, A-5, A-6 e A-7. X-3-1 GRUPO A-4: So aqueles formados de solos principalmente siltosos, pouco ou nada plsticos e de misturas de areia e silte, sempre quando o percentual de material granular no ultrapasse de 64%. So pouco estveis e imprprias ao uso como subleito de pavimentos rgidos. X-3-2 GRUPO A-5: So semelhantes s do grupo A-4, porm contendo materiais micceos e diatomceos, que possuem elevado limite de liquidez e elsticos. X-3-3 GRUPO A-6:O solos tpico deste grupo, a argila, incluindo se tambm as misturas silto arenosas, que deixam menos de 64% na peneira P-200. Os Solos deste grupo, de modo geral apresentam variaes sensveis de volume entre estados seco e mido. X-3-4 GRUPO A-7: So semelhantes s do grupo A-G, porm mais elsticos e elevados limites de liquidez.

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Obs: No ndice de grupo IG, variando de 0 a 20, define-se como solos timos em termos de aplicabilidade em estradas, quando (IG = 0) e pssimos quando ( IG = 20). A determinao do IG, baseia-se nos limites de Atterberg do Solo, e no percentual do material fino com dimetro inferior a 0,074 mm ( P-200). X-4-DETERMINAO E DEFINIO DO IG: Obtm-se os valores do IG, aplicando se a frmula: IG = [ ( 0,2 . a ) + ( 0,005 . a . c ) + ( 0,01. b . d ) ] onde: a = Percentual do material solo com dimetro inferior a 0,074 mm ( P-200), subtraindo de 35% Se o resultado desta subtrao for superior ou maior que 75%, adota-se P = 75%. Se o resultado desta subtrao for menor que 35%, adota-se 35. Se: a = P-35 ento quando P> 75% P = 75 P< 35% P = 35 Supondo 60% passando na P200 a = P- 35 a = 60% - 35% a =25 Supondo 80% passando na P200 a = P- 35 a = 80% - 35% a =35 ( errado) como P = 80% e P > 75%, devemos adotar para P = 75%, portanto a = 75 35 a = 40 Supondo 20% passando na P200 a = 20 35 a = -15% (errado) como P = 20% e < 35%, devemos adotar para P = 35%, portanto, a = 35 35 a=0 Portanto, o intervalo de variao de 0 a 40%.

b = Percentual do material solo com dimetro inferior a 0,074 mm (P200), subtraindo de 15. Se o resultado desta subtrao for superior ou maior que 55%, adota-se P = 55%. Se o resultado desta subtrao for menor que 15%, adota-se 35. Se: b = P-15 ento quando P> 55% P = 55 P< 15% P = 15

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Supondo 60% passando na P200 b = P- 15 b = 60% - 15% b =45(errado) como P > 55% b = 55 15 b = 40 Supondo 20% passando na P200 b = 20 15 a = 5% Supondo 12% passando na P200 b = 12 15 a = -3% (errado) como 12% < 15% adotamos 15 ento: b = 15 15 b=0 Portanto, o intervalo de variao de 0 a 40% c: Valor de limite de liquidez subtrado 40, quando LL >60, adotamos 60, quando LL< 40, adotamos 40 c = LL 40 intervalo de variao 0 a 20% d: valor de ndice de plasticidade subtrado de 10, quando IP> 30, adotamos 30, quando IP < 10, adotamos 10. d = IP 10 Intervalo de variao 0 a 20 % Ex: Um solo apresentou: Grupo a-6 P200 = 44% retido LL = 37% LP = 16% IG = a-6 (IG:?)

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. 45

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