INTRODUO

UNIP Centro Universitrio de Joo Pessoa

UBTech - Pr-Reitoria de Ensino de GraduaoCurso de Engenharia CivilANDERSON CONZATTI

CAMILLA DE SOUZA

DBORA TAVARES DA SILVA ROMAGNOLI

JARDEL LUIZ BRINGHENTI

VCTOR NOGUEIRA CARDOSO

RELATRIO DE ENSAIOS DE LABORATRIO DE MECNICA DOS SOLOS

TEOR DE UMIDADE

ANLISE GRANULOMTRICA

LIMITE DE LIQUIDEZ

LIMITE DE PLASTICIDADE

Relatrio apresentado disciplina de

de Mecnica dos Solos do curso de Engenharia Civil.

Professor(a): Wanessa CartaxoJOO PESSOA PB2015

Smario3INTRODUO

41 TEOR DE UMIDADE (NBR 6457)

41.0OBJETIVO

41.1REVISO BIBLIOGRFICA

41.2PROCEDIMENTOS

51.3RESULTADOS E DISCUSSO

52 ANLISE GRANULOMTRICA (NBR 7181)

52.1OBJETIVO

52.2REVISO BIBLIOGRFICA

82.3PROCEDIMENTOS

82.4RESULTADOS

102.5DISCUSSO

113 LIMITES DE CONSISTNCIA

123.1LIMITE DE LIQUIDEZ (NBR 6459)

123.1.1OBJETIVOS

123.1.2REVISO BIBLIOGRFICA

123.1.3PROCEDIMENTOS

133.1.4RESULTADOS

143.2LIMITE DE PLASTICIDADE (NBR 7180)

143.2.1OBJETIVOS

143.2.2REVISO BIBLIOGRFICA

143.2.3PROCEDIMENTOS

153.2.4RESULTADOS

153.3RESULTADOS E DISCUSSES REFERENTES A LIMITES DE CONSISTNCIA

164 CONSIDERAES FINAIS

17CONCLUSO

18REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

INTRODUO

Os solos so constitudos de um conjunto de partculas com gua (ou outros lquidos) e ar nos espaos intermedirios. As partculas de maneira geral podem deslocar-se entre si. Em alguns casos podem ocorrer pequenas cimentaes, mas de grau extremamente baixo, quando comparada aos cristais de rochas e de concreto. O estudo da Mecnica dos Solos diferencia-se daquele idealizado na Mecnica dos Slidos Deformveis, pois o comportamento dos solos define-se pelo movimento entre as partculas.

As partculas que constituem um solo podem possuir dimetros variados classificando-se como pedregulhos, areias, siltes e argilas. Na geotecnia classificam-se esses solos em dois grandes grupos, pedregulhos e areias so solos do tipo grossos definem o que chamamos solos granulares, j siltes e argilas ficam na classe dos finos podendo ser do tipo argilosos, orgnicos e laterticos. Para a engenharia a composio mineralgica dos solos granulares de conhecimento secundrio, pois seu comportamento mecnico e hidrulico ir depender da densidade relativa. Na classe dos finos o conhecimento da composio mineralgica de fundamental importncia, pois dele decorrem propriedades de deformidade, expansibilidade e resistncia. Estas propriedades so analisadas a partir de parmetros como: teor de umidades, ndices de plasticidade, ndices de consistncia, ndices de compresso, ndices de atividade, entre outros. E a partir deles so classificados e caracterizados os diferentes tipos de solo finos.

Os solos so identificados por sua textura, composio granulomtrica, plasticidade, consistncia ou compacidade, citando-se outras propriedades que auxiliam sua identificao, como estrutura, forma dos gros, cor, cheiro, friabilidade, presena de outros materiais.

Em nosso experimento foram analisados dois dos principais parmetros: teor de umidade e ndice de plasticidade. Tambm foi realizada a classificao granulomtrica, para identificao dos grossos em seus diferentes dimetros.

1 TEOR DE UMIDADE (NBR 6457)1.0 OBJETIVOO objetivo do ensaio determinar a porcentagem de umidade presente em uma determinada amostra de solo pelo mtodo da estufa. A umidade, como ser visto mais adiante, importante para a determinao de outros ndices fsicos: limite de liquidez e limite de plasticidade. 1.1 REVISO BIBLIOGRFICAO conhecimento da umidade do solo de fundamental importncia, pois indica em que condies hdricas encontram-se o mesmo. A umidade ou teor de umidade a relao entre a massa de gua em uma determinada amostra de solo pela massa dos slidos.

Onde: h = Teor de umidade (%);

M a = Massa de gua na amostra (g);

M s = Massa dos slidos na amostra (g).

1.2 PROCEDIMENTOSO procedimento adotado para determinao do teor de umidade descrito pelo anexo da NBR 6457. Em laboratrio, foram separadas 3 amostras de solo em 3 cpsulas, que foram previamente pesadas (tara), e ento as cpsulas com as amostras foram pesadas (tara + solo + gua) e colocadas na estufa por 1 dia a uma temperatura de 105 a 110C. Aps esse perodo as cpsulas foram retiradas da estufa e novamente pesadas (tara + solo). Com esses dados calculou-se ento o teor de umidade em cada amostra de acordo com a frmula apresentada em norma:

Onde : h = Teor de umidade (%);

M1 = Massa do solo mido mais a massa da cpsula (g);

M2 = Massa do solo seco mais a massa da cpsula (g);

M3 = Massa do recipiente (cpsula metlica) (g).

1.3 RESULTADOS E DISCUSSOOs dados obtidos em laboratrio e os clculos esto relacionados na tabela abaixo:Tabela 1 Determinao da umidade pelo mtodo da estufa.

DETERMINAO DA UMIDADE

FASEANTES DO ENSAIODEPOIS DO ENSAIO

CPSULA N862401861116

TARA (g)29,2828,6029,19---

TARA+SOLO+GUA(g)77,6474,9276,27---

TARA+SOLO(g)---67,8665,4666,52

GUA(g)---9,789,469,75

SOLO(g)---38,5836,8637,33

UMIDADE (%)---25,3525,6626,12

UMIDADE MDIA (%)---25,71

O desvio padro entre as amostras foi de 0.387, considerado bom. 2 ANLISE GRANULOMTRICA (NBR 7181)2.1 OBJETIVOO objetivo do ensaio determinar a porcentagem em massa de material de vrios dimetros por meio de peneiramento manual.2.2 REVISO BIBLIOGRFICAA anlise da distribuio das dimenses dos gros, denominada anlise granulomtrica, objetiva determinar uma curva granulomtrica (ORTIGO, 1995, p. 7). Tambm pode ser considerada a relao entre as dimenses das partculas de um solo e as propores relativas com que as partculas com essas dimenses ocorrem no solo. Quando o solo formado por parcelas de solo grosso e fino, geralmente a anlise granulomtrica feita pela combinao dos ensaios de peneiramento e sedimentao (granulometria conjunta). No processo de peneiramento uma poro de solo pode ser do tipo retida e outra do tipo passante, e , a abertura da malha que classificara como gros grossos ou finos respectivamente.

Toda poro de solo que ficar retida na peneira de dimetro 0,075 mm ( #200 ) considerada do tipo grossa, caso contrrio do tipo fina. Se a porcentagem de partculas que passa for inferior a cinqenta por cento (% que passa #200 < 50%) o solo do tipo grosso. Caso a porcentagem de partculas que passa for superior a cinqenta por cento (% que passa #200 > 50%) o solo do tipo fino. As pores finas (menores que 0,075 mm ) so classificadas por processos de sedimentao, quanto s pores grossas so classificadas por peneiramento.Quando definido um solo como sendo do tipo grosso, ele passara por uma segunda peneira de 7,46 mm (# 4). Caso a porcentagem de solo que passa for inferior a cinqenta por cento (% que passa #4 < 50%) ele identificado como um pedregulho (G). Caso a porcentagem que passa for maior que cinqenta por cento (% que passa #4 > 50%) ele ser identificado como uma areia (S).

Os solos grossos possuem sub grupos do tipo: grossos e finos. Solos grossos do tipo grossos incluem pedregulhos e areias grossas so aqueles retidos pela peneira de dimetro 2 mm. Quanto aos passantes so do tipo grossos finos incluem areias mdias e finas. As areias finas possuem outra parcela granulomtrica no processo de sedimentao.Segundo as dimenses padres das partculas constituintes de um solo, podemos classific-la; como pedregulho para partculas com dimetro entre 76 e 4,8mm, areia para dimetro entre 4,8 e 0,05mm, silte para dimetros entre 0,05 e 0,005mm e argilas para partculas com dimetro inferior a 0,005mm. Representada no esquema a seguir:

FIGURA 1 Classificao das partculas

Em laboratrio no houve a possibilidade de execuo do ensaio de sedimentao, s foi possvel realizar o ensaio de peneiramento, que consiste em utilizar peneiras padronizadas (NBR 5734). Identificando o solo como sendo de granulao grosseira pedregulho ou areia importante conhecer sua caracterstica secundria. Se a poro de solo tiver poucos finos, inferior a 5 % passando na peneira no 200, deve-se verificar como a sua composio granulomtrica. Os solos granulares podem ser bem graduados(W) ou mal graduados(P). Nestes, h predominncia de partculas com um certo dimetro, enquanto que naquelas existem existem gros ao longo de uma faixa de dimetros. Essa caracterstica verificada pelo coeficiente de no uniformidade (CNU). (Pinto, Carlos de Souza, 2002, pg 53)

Outro coeficiente no to empregado quanto CNU o coeficiente de curvatura (CC), que detecta melhor o formato da curva granulomtrica e permite identificar eventuais descontinuidades ou concentraes muito elevada de gros mais grossos no conjunto. (Pinto, Carlos de Souza, 2002, pg 54)

Uma pedregulho bem graduado apresenta valores de CNU > 4, quanto as areias devem apresentar um valor de CNU > 6. Quanto as valores de CC,devem ficar entre 1 e 3 (1< CC< 3).

2.3 PROCEDIMENTOSO procedimento adotado em laboratrio foi o peneiramento manual, onde a amostra foi separada em solo fino (material que passa pela peneira 2 mm) e solo grosso (material que fica retido na peneira 2 mm), conforme determina a NBR 7181. A massa de material retida em cada peneira foi ento pesada para o clculo das porcentagens de material retidas e porcentagens de material retidas acumuladas. 2.4 RESULTADOSDados obtidos em laboratrio:

- Massa inicial da amostra: 999,99g;- Massa de material retido na peneira 2 mm (solo grosso): 346,18g;

- Massa de material que passou na peneira 2 mm (solo fino): 652,21g.2.4.1.CLCULOS INICIAIS:Massa total da amostra seca (considerando a umidade h = 25,71% e massa de material retido na peneira 2 mm Mg = 323,39 que a soma das massas de material retidas nas peneiras com abertura superior e igual a 2 mm)

PeneiraMassa retida (g)Massa retida acumulada (g)Porcentagem que passa (%)Porcentagem que fica retida (%)Classificao do solo

NDimetro (mm)

1 38,1100,000,00Pedregulho

125,4100,000,00Pedregulho

19.1100,000,00Pedregulho

9,5228,2428,2496,723,28Pedregulho

44,7634,1262,3692,763,96Pedregulho

82,38161,88224,2473,9718,79Areia grossa

102,0099,15323,3962,4711,50Areia grossa

Fundo22,25345,64---

161,19174,39174,3945,6354,37areia mdia

300,60250,49424,8821,4578,55areia mdia

400,4294,82519,7012,3087,70areia mdia

500,2944,56564,268,0092,00areia fina

600,2532,05596,314,9095,10areia fina

1000,1538,34634,651,2098,80areia fina

2000,07511,32645,970,1199,89areia fina

Fundo1,15647,120,00100,00

Tabela 2 Anlise granulomtrica

Para o clculo das porcentagens de material que passam em cada peneira utilizou-se a frmula descrita na NBR 7181 para peneiramento grosso:

Onde: Ms = Massa total da amostra seca (calculada acima);

Mi = Massa retida acumulada em cada peneira.

E para o peneiramento fino:

Onde: Mh = Massa de material submetido ao peneiramento fino;

N = Porcentagem de material retido acumulado na peneira 2 mm;

Mi = Massa de material seco retido acumulado em cada peneira.

Como as massas retidas nas peneiras so da amostra mida e no seca, o termo: foi substitudo por apenas , resultando em:

Ento tem-se a curva granulomtrica:

Grfico 1 Curva granulomtrica

As caractersticas dos solos granulares verificadas pelos coeficientes de no uniformidade e coeficiente de curvatura:

Seja Coeficiente de No Uniformidade (PINTO, 2006, p. 54):

E o Coeficiente de Curvatura (PINTO, 2006, p. 54):

Quanto a origem e forma como foi coletado o solo desconhecida pela equipe responsvel pelo ensaio. O solo utilizado estava a disposio em laboratrio.

Como a porcentagem de material que passou pela peneira 0,075 mm menor que 50%, o solo de granulao grosseira. A porcentagem passante pela peneira de no 4 maior que 50%,a amostra classificada como areia (S). Quanto a sua composio do tipo mal graduado CNU < 6. Portanto nosso solo do tipo : areia mal graduada (SP). 2.5 DISCUSSO

De acordo com a norma (NBR 7181), durante o processo de peneiramento se faz necessrio desmanchar todos os torres existentes na amostra. De maneira a assegurar que apenas os gros com dimetros maiores do que a abertura da malha fiquem retidos. No ensaio este procedimento no foi realizado segundo a norma por falta de acompanhamento da mesma. Alm da falta de cuidado no processo de destorroamento do material, pecou-se em outros procedimentos da norma. A amostra desagregava mas estava muito mida para realizao do ensaio deveria ser seca ao ar, o que facilitaria seu destorroamento. Do material passante na peneira de no 10 (0,2 mm), deveria ser tomada 100g para trs amostras de umidade. Tomar ainda 120g do material para ser lavado na peneira no 200 vertendo gua potvel a baixa presso.

Para ento realizar o peneiramento fino deveramos secar o material retido na peneira de 0,075 mm em estufa, temperatura de 105C a 110C, at constncia de massa, e, utilizando o agitador mecnico, passar nas peneiras de 1,2, 0,6, 0,42, 0,25, 0,15, 0,075 mm.

Trabalhando com um solo muito agregado em torres, devido a seu alto teor de umidade o ensaio foi mal sucedido, pois os torres apresentam comportamento de um gro slido, dando ento caractersticas de um solo granular. Os torres uma vez no destorroados no apresentaram as verdadeiras caractersticas do material, pois as pequenas partculas constituintes dos mesmos deixaram de passar pelas peneiras. Os resultados encontrados podem ser totalmente divergentes da realidade. Os erros podem ser to absurdos que o solo em estudo pode ser uma argila ao invs de uma areia.

3 LIMITES DE CONSISTNCIAS a distribuio granulomtrica no suficiente para caracterizar bem o comportamento dos solos sob o ponto de vista da engenharia. Por isso se faz um estudo do ndice de consistncia, pois a frao fina do solo correspondem as maiores superfcies especficas, podendo chegar a 300 m2/ cm3. (Pinto, Carlos de Souza, 2002). O conhecimento dos argilos-minerais (finos) de fundamental importncia, pois dele dependem propriedades de plasticidade e expansibilidade. Segundo Souza e Rafful (apud MOTA, 2009), o grau de consistncia do solo exerce considervel influncia sobre o regime de gua no mesmo, afetando a condutividade hidrulica e permitindo fazer-se inferncias sobre a curva de umidade. O fator de consistncia tambm determinante na resistncia do solo penetrao e na compactao e seu conhecimento possibilita a determinao do momento adequado do uso de tcnicas que favoream um bom manejo do solo, propiciando melhor conservao do mesmo, alm de diminuir a demanda energtica nas operaes mecanizadas.Em 1911 foram definidos, pelo cientista sueco A. Atterberg, certos limites que delimitam o intervalo de consistncia do solo, denominados limite de liquidez e de plasticidade, sendo lquidas quando estiverem submetidas a muita umidade; plsticas; semi slidas e slidas, na medida que o teor de umidade for reduzido. O mtodo mais utilizado para determinao do teor de liquidez o padronizado por Arthur Casagrande, que utiliza o aparelho de sua prpria autoria.A partir dos limites de plasticidade de liquidez possvel determinar ndices de consistncia, ndices de compresso , ndices atividade, entre outros ndices das argilas.

3.1 LIMITE DE LIQUIDEZ (NBR 6459)

3.1.1 OBJETIVOSO objetivo do ensaio determinar o limite de liquidez com o aparelho de Casa Grande.

3.1.2 REVISO BIBLIOGRFICAO Limite de Liquidez definido como o teor de umidade do solo com o qual uma ranhura nele feita requer 25 golpes para se fechar, numa concha. Diversas tentativas so realizadas, com o solo em diferentes umidades, anotando-se o nmero de golpes para fechar a ranhura, obtendo-se o limite pela interpolao dos resultados. (PINTO, 2006, p. 13-14). o teor de umidade na qual o solo encontra-se entre o estado lquido e o estado plstico.

3.1.3 PROCEDIMENTOSEm laboratrio foram peneiradas 200 g de solo com a peneira 0,42 mm e separados em duas amostras de 100g. Tomando uma das amostras, preparou-se uma mistura homognea com gua, colocou-se a massa na concha do aparelho de Casa Grande, de modo que a seo mais profunda tivesse 10 mm, e com auxlio de um cinzel curvo faz-se um sulco na massa passando pelo meio da concha. Por ltimo, movimenta-se a manivela de modo a promover 2 golpes a cada segundo at que o sulco se feche em um comprimento de 13mm. O processo foi repetido para diferentes teores de umidade. Feito isso, construiu-se um grfico da umidade pelo nmero de golpes, com a abscissa em escala logartmica, onde determinou-se a umidade correspondente a 25 golpes que o Limite de Liquidez (LL).3.1.4 RESULTADOSN golpesCpsula nCpsula

(g)Cps+solo

+gua (g)gua(g)Cps.

+solo (g)Solo (g)umidade (%)Umidade

mdia (%)

128524,4941,404,1037,3012,8132,0145,63

126629,1040,213,8136,407,3052,19

129029,0038,683,3435,346,3452,68

207025,7335,853,3232,536,8048,8249,02

204429,1039,113,3135,806,7049,40

203328,6540,233,8036,437,7848,84

291329,5638,732,8935,846,2846,0246,20

294828,9039,533,3636,177,2746,22

296528,6438,903,2535,657,0146,36

Tabela 3 Dados obtidos em laboratrio e calculadosPara a Plotagem dos pontos no grfico Umidade Nmero de Golpes foi desconsiderado o dado correspondente cpsula nmero 85 por ser muito discrepante com relao aos demais, assim a umidade mdia para 12 golpes igual a 52,435%.

Grfico 2 Umidade Nmero de golpesPara 25 golpes temos:

Assim o limite de liquidez :LL = 47,3%3.2 LIMITE DE PLASTICIDADE (NBR 7180)3.2.1 OBJETIVOSO objetivo do ensaio a determinao da umidade correspondente ao incio do fraturamento de uma amostra cilndrica de 3 mm de dimetro.3.2.2 REVISO BIBLIOGRFICAO Limite de Plasticidade definido como o menor teor de umidade com o qual se consegue moldar um cilindro de 3 mm de dimetro, rolando-se o solo com a palma da mo (PINTO, 2006, p. 14). a umidade que marca a passagem do estado semi-slido para o estado plstico. 3.2.3 PROCEDIMENTOSEm laboratrio, preparou-se uma mistura homognea com uma amostra de solo peneirado com a peneira 0,42 mm e gua. Ento segue a moldagem dos cilindros com 3 mm de dimetro e 100 mm de comprimento manualmente. Caso o cilindro no fragmente quando atingir o dimetro de 3 mm adiciona-se argila. Caso fragmente antes de atingir 3 mm, adiciona-se gua. O limite de plasticidade atingido quando o cilindro apresentar rachaduras na superfcie sem fragmentar. O material ento colocado em cpsulas previamente pesadas (tara), pesado (tara + solo + gua) e colocado na estufa para secagem. Passado 1 dia as cpsulas so novamente pesadas (tara + solo).3.2.4 RESULTADOS DETERMINAO DA PLASTICIDADE

FASE ANTES DO ENSAIO DEPOIS DO ENSAIO

CPSULA N11341134

TARA (g)29,5229,02--

TARA+SOLO+GUA(g)32,4131,60--

TARA+SOLO(g)--31,5730,86

GUA(g)--0,840,74

SOLO(g)--2,051,86

UMIDADE (%)--0,410,40

UMIDADE MDIA (%)-0.40

A umidade mdia 40 % corresponde ao LP do solo.3.3 RESULTADOS E DISCUSSES REFERENTES A LIMITES DE CONSISTNCIATendo conhecimento dos limites de Atterberg temos conhecimento do ndice de plasticidade. O mesmo corresponde pela diferena entre o limite de plasticidade e o limite de liquides, como segue abaixo:IP= LL-LP = 47,3 40,0 = 7,3 %

Alm do ndice de plasticidade possvel ter o resultado do solo como sendo uma areias argilosas variegadas de So Paulo (SC), pois os limites de LL est entre 40% e 80% e seu IP est entre 5% e 15%.4 CONSIDERAES FINAIS Pelo comportamento do solo durante os procedimentos de ensaio e pela percepo ttil-visual acredita-se que se trata de uma areia argilosas variegadas de So Paulo (SC). Se o material estive-se com um grau de umidade menor e processo de destorroamento fosse realizado, segundo os critrios da norma. H a possibilidade da quantidade de partculas que passa pela peneira de no 200 fosse maior que 5%. Fazendo com que o resultado obtido com o peneiramento deixa-se de ser uma areia mal graduada para ento ser uma areia argilosa (SC).

Caso o experimento se repita e o resultado apresentar uma classificao de areia interessante fazer um estudo do grau de compacidade da mesma. em geral, areias compactas apresentam maiores resistncias e menor deformidade (Pinto, Carlos de Souza, 2002, pg 28).

CONCLUSO

Devido ao mal procedimento do ensaio como j mencionado anteriormente, no foi possvel obtermos resultados positivos quanto a classificao do solo.

Pelo processo de peneiramento chegamos a concluso que nosso solo era do tipo areia mal graduada. Foi ento procedido o ensaio de ndices de consistncia do mesmo solo e chegamos a concluso que o material apresentava caractersticas argilosas, classificando-se como areia argilosas variegadas de So Paulo.

Como todo ensaio deve ser justificado com resultados compatveis, afirmamos que no foi possvel chegar a um resultado conclusivo eficaz. Todo o experimento deveria ser repetido, tomando todos os cuidados necessrios para realizar um ensaio com procedimentos seguidos segundo as orientaes das normas tcnicas brasileiras NBRs.REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

MOTA, Heliomar de Souza. Limite de Liquidez e Limite de Plasticidade. Relatrio de ensaios. Instituto Federal de Educao, Cincia e Tecnologia do Mato Grosso: Cuiab, 2009.PINTO, Carlos de Souza. Curso bsico de mecnica dos solos em 16 aulas. 3 edio. So Paulo: Oficina de Textos. 2006.

ORTIGO, J.A. Ramalho. Introduo mecnica dos solos dos estados crticos. 2 edio. Rio de Janeiro: LTC. 1995.______. NBR 6457: Amostras de solo preparao para ensaios de compactao e ensaios de caracterizao. Rio de Janeiro, 1986.______. NBR 7181: Solo anlise granulomtrica. Rio de Janeiro, 1984.

______. NBR 6459: Solo determinao do limite de liquidez, Rio de Janeiro, 1984.

______. NBR 7180: Solo determinao do limite de plasticidade. Rio de Janeiro, 1984.

18

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_1367878178.unknown

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_1367879491.xlsChart1

52.4412

49.0220

46.229

Umidade mdia

Nmero de golpes

Umidade (%)

Sheet1

Nmero de golpes122029

Umidade mdia52.4449.0246.2

55.7555.42

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_1367878180.unknown

_1367878176.unknown

_1367878177.unknown

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