Aula 4 mec solos I

Aula 04: ndices Fsicos

Docente: Mariana Ramos Chrusciak, M.Sc.

Universidade Federal de Roraima

Departamento de Engenharia Civil

CIV-10 Mecnica dos Solos I

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Elementos constituintes de um solo O solo um material constitudo por um conjunto de partculas slidas, deixando entre si vazios que podem estar parcial ou totalmente preenchido pela gua.

no caso mais geral um sistema disperso formado por trs fases: slida (partculas slidas), liquida (gua) e gasosa (ar).



CIV-10 Mecnica dos Solos I Aula 4

Ww

Ws

WT VT

Elementos constituintes de um solo Fase Slida: caracterizada pelo seu tamanho, forma, distribuio e composio mineralgica dos gros.

Fase Gasosa: Fase composta geralmente pelo ar do solo em contato com a atmosfera, pendo-se tambm apresentar na forma oclusa (bolhas de ar no interior da fase gua).A fase gasosa importante em problemas de deformao de solos e bem mais compressvel que as fases slida e lquida.

Fase Liquida: composta em sua maior parte pela gua, podendo conter solutos e outros fluidos imiscveis. Pode-se dizer que a gua se apresenta de diferentes formas no solo, sendo, contudo extremamente difcil se isolar os estados em que a gua se apresenta em seu interior. A seguir so expressados os termos mais comumente utilizados para descrever os estados da gua no solo.




Elementos constituintes de um solo gua Livre: Preenche os vazios dos solos. Pode estar em equilbrio hidrosttico ou fluir sob a ao da gravidade ou de outros gradientes de energia.

gua Capilar: a gua que se encontra presa s partculas do solo por meio de foras capilares. Esta se eleva pelos interstcios capilares formados pelas partculas slidas, devido a ao das tenses superficiais nos contatos ar-gua-slidos, oriundas a partir da superfcie livre da gua.

gua Adsorvida (adesiva): uma pelcula de gua que adere s partculas dos solos finos devido a ao de foras eltricas desbalanceadas na superfcie dos argilo-minerais. Est submetida a grande presses, comportando-se como slido na vizinhana da partcula de solo.




Elementos constituintes de um solo gua de Constituio: a gua presente na prpria composio qumica das partculas slidas. No retirada utilizando-se os processos de secagem tradicionais. Ex: Montmorilonita (OH)4 Si2 Al4 O20 nH2O.

gua de Higroscpica: gua que o solo possui quando em equilbrio com a umidade atmosfrica e a temperatura ambiente.




Elementos constituintes de um solo Fases dos Solos




FASE SLIDA esqueleto mineral partculas minerais e orgnicas

FASE LQUIDA poros gua molecular gua adsorvida gua capilar gua livre gua higroscpica

FASE GASOSA poros ar

Os ndices fsicos so relaes entre as diversas fases (slidos, gua e ar) do solo, em termos de massas e volumes, caracterizando assim suas condies fsicas.

Fases do solo




Estrutura

floculadamt,Vt = vazios + slidos

Vazios:

gua (mw, Vw) + ar (mar, Var)

Material slido = partculas de solo (ms, Vs)

Ar

gua

Slidos

mar

mw

ms

mt

Vs

Vw

Var

Vt

VV

Relaes das fases As relaes apresentadas a seguir constituem uma parte essencial da Mecnica dos Solos e so bsicas para a maioria dos clculos desta cincia.

Relao entre pesos

a) Teor de umidade (w , h)

Relao entre o peso da gua e o peso dos slidos.

O teor de umidade pode assumir o valor de 0% para solos secos (Ww = 0) at valores superiores a 100% em solos orgnicos.




Relaes das fases Relao entre volumes b) ndice de vazios (e):

a relao entre o volume de vazios (Vv) e o volume dos slidos (Vs), existente em igual volume de solo. Este ndice tem como finalidade indicar a variao volumtrica do solo ao longo do tempo, tem-se:

O ndice de vazios ser medido por um nmero natural e dever ser, obrigatoriamente, maior do que zero em seu limite inferior, enquanto no h um limite superior bem definido, dependendo da estrutura do solo.

Valores comuns: 0,4 a 1 (areias), 0,3 a 1,5 (argilas) e para argilas moles e/ou orgnicas: at e > 3




100.s

V

V

Ve

Relaes das fases Relao entre volumes c) Porosidade (n):

a relao entre o volume dos vazios (Vv) e o volume total (V) da amostra, tem-se:

A porosidade expressa em porcentagem, e o seu intervalo de variao entre 0 e 100%.

Das equaes apresentadas mais adiante podemos expressar a porosidade em funo do ndice de vazios e vice versa, atravs das equaes apresentadas abaixo:




100.t

V

V

Vn

e

en

1 n

ne

1

Relaes das fases Relao entre volumes d) Grau de Saturao (S): definido da seguinte forma: Vw Volume de gua Vv Volume de vazios S normalmente expresso em porcentagem, indicando que porcentagem do volume total de vazios contm gua. 0 S 100% Se S= 0 % - o solo est completamente seco S= 100% - os vazios do solo esto completamente cheios de gua




%100xV

VS

v

w

Relaes das fases Relao entre pesos e volumes e) Peso especfico natural de um solo:

f) Peso especfico aparente de um solo:

g) Peso especfico saturado de um solo:




t

t

V

W

t

ss

V

W

t

satsat

V

W

Relaes das fases Relao entre pesos e volumes h) Peso especfico slidos de um solo:

i) Peso especfico da gua:

j) Peso especfico submerso de um solo:




s

ss

V

W

w

ww

V

W

wsatsub

Relaes das fases Relao entre pesos e volumes k) Densidade relativa dos gros ( G ):

l) Compacidade de solos granulares




w

sG

Valores tpicos Valores Tpicos de peso especfico (kN/m3)para diferentes tipos de solos.




Tipo de Solo sat d sub

Areia e Pedregulhos 19 - 24 15 - 23 10 - 13

Siltes e Argilas 14 - 21 6 - 18 4 - 11

Silte Orgnicos e Argilas 13 - 18 5 - 15 3 - 8

Turfas 10 - 11 1 - 3 0 - 1

Valores tpicos Valores Tpicos de peso especfico (kN/m3)para diferentes tipos de solos.




Relaes




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