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/~celso/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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Capítulo 2: Origem e Formação
• 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 Argílicos
+ +
Íons não permutáveis
Íons permutáveis
IlitasCaolinitas Montmorilonitas
Si
Al
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Capítulo 2: Origem e Formação
• Superfície Especifica: soma das superfícies na unidade de volume.
Para o caso de uma partícula esférica:
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Capítulo 2: Origem e Formação
•Superfície Especifica: Para os minerais argílicos:
• Caolinita: 8 m2/g
• Ilita: 80 m2/g
• Montmorilonita: 800 m2/g
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
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Capítulo 3: Propriedades da Partícula
• 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 Granolometria8/17
Capítulo 3: Propriedades da Partícula
• 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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Capítulo 3: Propriedades da Partícula
• 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
h
H
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Classificação Trilinear dos Solos11/17
Capítulo 3: Propriedades da Partícula
• Correção Granulométrica
• Processo Algébrico
• Processo do triângulo
• Construção gráfica de Rothfuchs
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Capítulo 3: Correção Granulométrica
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
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Capítulo 3: Correção Granulométrica
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
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Capítulo 3: Correção Granulométrica
100
50
0Peneiras
0’
Mat. A
Mat. C
Mat. B
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Capítulo 4: Índices Físicos
• 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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Capítulo 4: Índices Físicos
• 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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