ESTRUTURA DOS SOLOS

Mecânica dos Solos

O solo é um conjunto de partículas dispostas de forma organizada, seguindo leis fixas e segundo a ação de forças naturais.

Define-se como Estrutura, o arranjo das partículas que compõem o solo. A estrutura do solo influencia o seu comportamento como material de engenharia.

Nos solos grossos (areias e pedregulhos) a massa de cada partícula é grande, não há forças elétricas entre elas, a gravidade é o principal fator agindo na formação de sua estrutura. Há a deposição individual das partículas, formando uma estrutura SIMPLES ou UNIGRANULAR.

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Mecânica dos Solos

Do ponto de vista da engenharia o comportamento mecânico e hidráulico de um solo com estrutura simples, fica definido principalmente por duas características: COMPACIDADE E ORIENTAÇÃO DAS PARTÍCULAS.

A orientação das partículas produz, como efeito principal, diferentes permeabilidades do solo, conforme o fluxo seja normal ou paralelo à direção de deposição do material.

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Nos solos finos (siltes e argilas), a massa de cada partícula é muito pequena, quando comparada com as forças intermoleculares existentes. A existência dessas forças de atração faz com que nos solos finos, as partículas não se depositem individualmente, mas sim em grupos, originando estruturas dos tipos: Alveolar, Floculenta e Esqueleto.

Siltes finos e algumas areiasArgilas

Siltes + Argilas

FORMA DOS GRÃOS

Nos solos grossos a forma característica é a EQUIDIMENSIONAL, em função da ação dos agentes mecânicos desintegradores. Raramente corresponde à partículas que tenham sofrido ataque químico.

A forma equidimensional divide-se em ANGULAR e ARREDONDADA.

As formas angulares são típicas das areias residuais e areias vulcânicas. As formas arredondadas são freqüentes nas areias de rios e algumas formações de praias (areias eólicas).

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Partículas arredondadas – menor atrito

Partículas angulares – maior atrito

TAMANHO DAS PARTÍCULAS

Os solos são formados por partículas de diferentes tamanhos, em proporções variadas. O tamanho relativo dos grãos que formam a fase sólida dos solos é chamado TEXTURA. A medida da textura é feita pela análise granulométrica.

De acordo com a textura os solos são classificados como GROSSOS E FINOS. São solos grossos os Pedregulhos e as Areias, e são solos finos, os Siltes e as “Argilas”.

Escala Granulométrica:( ABNT 6502/95)

Argila silte areia pedregulho

0,002 mm 0,06 mm 2,0 mm 60 mm

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ALGUMAS RELAÇÕES DIMENSIONAIS ENTRE PARTÍCULAS

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Areia= 2 mm

A=4R2=0,126 cm2

V=4/3R3=0,00419 cm3

m=0,00419.2,65=0,0111 g

Argila

= 0,002 mm (argila)

A=4R2=1,26.10-7 cm2

V=4/3R3=4,19.10-12 cm3

m=4,19.10-12.2,65=1,11.10-11 g

IDENTIFICAÇÃO VISUAL E TÁTIL DOS SOLOS

Muitas vezes em campo temos a necessidade de uma identificação prévia do solo, semque o uso do aparato de laboratório esteja disponível. Esta classificação primária é extremamente importante na definição (ou escolha) de ensaios de laboratório mais elaborados e pode ser obtida a partir de alguns testes feitos rapidamente em uma amostra de solo.

No processo de identificação tátil visual de um solo utilizam-se freqüentemente os seguintes procedimentos (vide NBR 7250):

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IDENTIFICAÇÃO VISUAL E TÁTIL DOS SOLOS

• Tato: Esfrega-se uma porção do solo na mão. As areias são ásperas; as argilas parecem com um pó quando secas.

• Plasticidade: Moldar bolinhas ou cilindros de solo úmido. As argilas são moldáveis enquanto as areias e siltes não são moldáveis.

• Resistência do solo seco: As argilas são resistentes a pressão dos dedos enquanto os siltes e areias não são.

• Dispersão em água: Misturar uma porção de solo seco com água em uma proveta, agitando-a. As areias depositam-se rapidamente, enquanto que as argilas turvam a suspensão e demoram para sedimentar.

• Impregnação: Esfregar uma pequena quantidade de solo úmido na palma de uma das mãos. Colocar a mão embaixo de uma torneira aberta e observar a facilidade com que a palma da mão fica limpa. Solos finos se impregnam e não saem da mão com facilidade.

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A distribuição granulométrica de um solo é representada pela curva que indica para cada tamanho de partícula (diâmetro equivalente), a percentagem em peso do solo que possui diâmetros maiores ou menores que esta partícula.

Diâmetro Equivalente: É o diâmetro da menor esfera que circunscreve a partícula.

DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA

A curva granulométrica permite distinguir tipos de textura diferentes, definindo aquelas que predominam em cada tipo de material.

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APLICAÇÕES NA ENGENHARIA

Auxilia a “sentir” a textura do solo (que solo é esse) e também será empregada na classificação de solos;

Pode ser usada para definir a faixa granulométrica especificada para filtro de um dreno;

Pode ser um critério de seleção de materiais de enchimento e aterros de barragens, materiais para sub-base e base de pavimentos e agregados para concreto de CP e misturas asfálticas;

O Diâmetro efetivo, D10, pode ser correlacionado com a condutividade hidráulica (descrevendo a permeabilidade de solos). (Equação de Hazen)

A distribuição granulométrica é mais importante para os solos granulares.

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DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA

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A distribuição granulométrica do solo é obtida através da análise do material por dois processos:

Método do Peneiramento - realizado para partículas com diâmetros equivalentes superiores a 0,074mm (peneira nº200)

Método da Sedimentação - procedimento válido para partículas com diâmetros equivalentes inferiores a 0,074mm.

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DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA

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DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA

Método do Peneiramento

Procedimento feito com o auxílio de peneiras de malhas metálicas, quadradas. É utilizado para solos com diâmetros de partículas maiores que 0,074 mm. Esta limitação é física, função do material usado na fabricação da peneira.

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DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA

Método do Peneiramento

MÉTODO DA SEDIMENTAÇÃO

Ensaio realizado com o auxílio do densímetro baseado na lei de Stokes que estabelece:

“Supondo uma esfera caindo através de uma massa líquida de extensão infinita, após os primeiros instantes da queda, a esfera atinge uma velocidade constante, que é função do quadrado do diâmetro da esfera”.

Relaciona o diâmetro equivalente das partículas (D) com a velocidade de sedimentação (v) em meio líquido de viscosidade (μ) e peso específico () conhecidos.

2..18

Dws

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MÉTODO DA SEDIMENTAÇÃO

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Como funciona o densímetro?

O instrumento mede a densidade dos líquidos, ou seja, a massa dividida pelo volume.Trata-se de um tubo de vidro com uma certa quantidade de chumbo na base. Na parte de cima do tubo há uma escala desenhada. Ao mergulhar o densímetro no líquido, ele afunda até deslocar um volume de fluido cujo peso se iguale ao dele. A superfície do líquido indica

determinado ponta na escala, isto é, sua densidade".  

Para auxiliar a identificação das características de uniformidade e graduação dos solos, são definidos os seguintes índices, obtidos diretamente do gráfico:

DIÂMETRO EFETIVO (D10 ou De): É o diâmetro correspondente a 10% em peso total de todas as partículas menores que ele.

O valor de D10 fornece uma das informações necessárias para o cálculo da permeabilidade, utilizado no dimensionamento de filtros e drenos.

D30 e D60: diâmetros correspondentes a 30% e 60% em peso total das partículas menores que eles.

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d10 d30d60

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CU < 5 solo muito uniforme

5< CU < 15 solo de uniformidade média

CU > 15 solo não uniforme

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