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Capítulo 1 - Introdução

Departamento de Engenharia Civil e AmbientalCentro de TecnologiaUniversidade Federal da Paraíba

Curso: Engenharia CivilDisciplina: Mecânica dos Solos I Professor: Dr. Celso Augusto Guimarães Santoswww.ct.ufpb.br/pos/engurbana/solos

Capítulo 2: Origem e Formação

Capítulo 3: Propriedades da Partícula

Capítulo 4: Índices Físicos

Capítulo 1: Introdução

• Primeiros Estudos dos Solos: Egito, Babilônia, China, etc.

• Grandes acidentes (Séc. XIX): Panamá, EUA, Suécia e Alemanha

• A Mecânica dos Solos (1925)

• Outras Ciências da Terra:

• Mineralogia, Petrologia, Geologia Estrutural ou Tectônica, Geomorfologia, Geofísica, Pedologia, Mecânica das Rochas, Hidrologia e Meteorologia.

• Geotécnica: Combina uma geologia, mais observada do ponto de vista físico, e uma Mecânica dos Solos, mais ligada aos problemas geológicos.

• Definição

• É a aplicação das leis da mecânica e da hidráulica aos problemas de engenharia relacionados com os sedimentos.

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• Origem e Formação dos Solos: intemperismo das rochas

• Pedologia: Ciência que estuda as camadas da crosta

• Tipos: Solos Residuais, Sedimentares e Orgânicos

• Composição Química e Mineralógica

• Grossos: silicatos, óxidos, carbonatos e sulfatos

• Finos: caolinitas, montmorilonitas e ilitas (Silício - Si e Alumínio - Al)

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Capítulo 2: Minerais Argílicos4/14

+ +

Íons não permutáveis

Íons permutáveis

IlitasCaolinitas Montmorilonitas

Si

Al


• Superfície Especifica: soma das superfícies na unidade de volume.

Para o caso de uma partícula esférica:

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•Superfície Especifica: Para os minerais argílicos:

• Caolinita: 8 m2/g

• Ilita: 80 m2/g

• Montmorilonita: 800 m2/g

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ArestaVolumeTotal (cm³)

Nº. de cubos

Área Total(cm²)

SuperfícieEspecífica (s)

(cm²/cm³)

1 cm1 mm = 10-1 cm

0,1 mm = 10-2 cm0,01 mm = 10-3 cm

0,001 mm = 10-4 cm

11111

1103

106

109

1012

660

6006.000

60.000

6× 100

6 × 101

6 × 102

6 × 103

6 × 104


• Natureza

• Peso Especifico das Partículas: g = Ps/ Vs

• Densidade relativa: = g / a (quartzo: = 2,67)

• Forma das Partículas

• Arredondadas

• Lamelares

• Fibrilares

• Atividade da Superfície dos Solos Finos: A = IP / %<0,002mm

• A < 0,75: inativa, 0,75 < A < 1,25: normais, A > 1,25: ativas

• Bentonitas: Argilas ultra-finas

• Tixotropia: Amassando e repousando a fração fina, a massa adquire, com o tempo, maior coesão.

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3-7 Granolometria8/14


• Granulometria

• Pedregulho: 76 e 4,8 mm

• Areia: 4,8 e 0,05 mm

• Silte: 0,05 e 0,005 mm

• Argilas: < 0,005 mm

• Curva Granulométrica: Bem graduado, uniforme, grad. aberta

• Diâmetro Efetivo: d10

• Coeficiente de Uniformidade: Cu = d60/d10

• Muito uniforme: Cu < 5

• Uniformidade media: 5 < Cu < 15

• Desuniforme: Cu > 15

• Coeficiente de Curvatura: Cc = d302/(d60 d10)

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• Peneiras

• 200, 140, 120, 100, 80, 70, 60, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 18, 16, 14, 12, 10, 8, 7, 6, 5, 3/16”.

• Para solos finos (< 0,074 mm): Sedimentação

• Equivalente de Areia: EA = h/H

• Classificação Trilinear dos Solos

• Correção Granulométrica

• Processo Algébrico

• Processo do triângulo

• Construção gráfica de Rothfuchs

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Capítulo 3: Correção Granulométrica10/14

De imediato estabelecem-se as seguintes equações:X1a1 + X2a2 + X3a3 = AX1b1 + X2b2 + X3b3 = BX1 + X2 + X3 = 1

Resolvido o sistema por elas formado, obtêm-se os valores:X1 = (a2 – a3) (B – b3) – (A – a3) (b2 – b3) (a2 – a3) (b1 – b3) – (a1 – a3) (b2 – b3)X2 = B – b3 – X1(b1 – b3) b2 – b3

X3 = 1 – (X1 + X2)os quais permitirão dosar a mistura para que ela contenha as porcentagens A, B, e C, desejadas.

Porcentagens Componente

M1 M2 M3 Mistura

estabilizada Agregado grosso d > 2 mm

a1 a2 a3 A

Agregado fino 0,074 mm < d < 2 mm

b1 b2 b3 B

Material ligante d < 0,074 mm

c1 c2 c3 C

Totais 100 100 100 100 Mistura X1 X2 X3


A ...................... 100 x y B....................... 100 y (1 – x) C....................... 100 (1 – y) Total................. 100%

10 20 30 40 50 60 70 80 90

10

80

7060

5040

3020

9010

8070

6050

4030

20

90

Y1 - yX

Ligante

A

B

C


100

50

0Peneiras

0’

Mat. A

Mat. C

Mat. B


• Elementos Constituintes de um Solo

• 3 Fases: Sólida, Liquida e Gasosa

• Água: De constituição, adesiva ou adsorvida,livre, higroscópica, capilar.

• Vt = Vs + Vv ou Vt = Vs + Va + Var

• Pt = Ps + Pa

• Umidade: h = Pa/Ps

• Peso Especifico Aparente de um Solo (h ≠ 0): = Pt / Vt

• Peso Especifico Aparente de um Solo Seco (h = 0):• s = Ps / Vt ou s = / (1 + h)

• Índice de vazios: = Vv / Vs

• Grau de Compacidade: GC = (max – nat)/(max – min)

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• ou em função de s: GC = (nat – min)/(max – min) (max/nat)

• Porosidade: n = Vv / Vt ou n = / (1 + ) ou = n/(1-n)

• Grau de Saturação: S = Va / Vv

• h = S/

• Para saturação (S = 1): = h

• Grau de Aeração: A = Var/Vv ou A = 1 – S

• Peso Específico de um Solo Saturado:

• sat = ( + )/(1 + )a

• Peso Específico de um Solo Submerso:

• sub = ( – 1)/(1 + )a ou simplesmente

• sub = sat – 1

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Ensaio de Sedimentação

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