Upload
gabrenogue
View
39
Download
5
Embed Size (px)
Citation preview
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Jos Camapum de CarvalhoUniversidade de Braslia
Solo como material de Construo
CAPTULO 17
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
O solo um dos materiais essenciais na construo civil: se no se constri com ele, constri-se sobre ele. Da a necessidade de conhec-lo no estado natural e como material de construo.
O presente captulo apresenta os seguintes tpicos: Tipos de solo para uso em construo civil ndices fsicos Curva caracterstica de reteno de gua Compactao dos solos Expanso, colapso e adensamento dos solos Resistncia dos solos Permeabilidade dos solos O solo na construo civil como fundao, corte e aterro
1 Introduo
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Os solos devem ser classificados luz do intemperismo sofrido pela rocha durante o seu processo de formao.
O nvel de intemperismo sofrido depende de vrios fatores, como: Rocha de origem; Clima; Condies de drenagem; Fauna; Flora.
Isso faz com que a maioria dos solos brasileiros assuma propriedades e comportamentos distintos daqueles de regio temperada.
2 Tipos de solo para uso em construo civil
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2 Tipos de solo para uso em construo civil
Esse item versar sobre os seguintes tpicos: Perfil de intemperismo, propriedades e comportamento Classificao dos solos
Classificao dos solos quanto origem Classificao dos solos quanto composio qumica Classificao dos solos quanto composio mineralgica Classificao dos solos quanto estrutura Classificao dos solos quanto s propriedades fsicas
Classificao textural Classificao quanto plasticidade Classificaes mistas
Classificao MCT Consideraes gerais sobre a classificao dos solos
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e comportamento
Quadro 1 Comparao entre os horizontes das diferentes classificaes analisadas (modificado Cardoso 2002).
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e comportamento
Figura 1 Mineralogia de um perfil de alterao tpico do Distrito Federal
01234
56789
10
0 20 40 60
Teor Mineral (%)P
r
o
f
u
n
d
i
d
a
d
e
(
m
) Gibbsita (G)Caulinita (C)Ilita (I)HematitaGoetitaI + C + G
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e comportamento
Figura 2 Propriedades texturais de um perfil de alterao tpico do Distrito Federal (CD ensaio com defloculante, SD ensaio sem defloculante)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2,50 2,55 2,60 2,65 2,70 2,75 2,80 2,85
Gs
P
r
o
f
u
n
d
i
d
a
d
e
(
m
)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Granulometria
P
r
o
f
u
n
d
i
d
a
d
e
(
m
)
Argila CD Silte CD Areia CD
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Granulometria
P
r
o
f
u
n
d
i
d
a
d
e
(
m
)
Argila SD Silte SD Areia SD
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e comportamento
Figura 3 Plasticidade de um perfil de alterao tpico do Distrito Federal
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1135 40 45 50
wL (%)
P
r
o
f
u
n
d
i
d
a
d
e
(
m
)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
118 12 16 20
IP (%)
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e comportamento
Figura 4 Estrutura de um perfil de alterao tpico do Distrito Federal
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e comportamento
Figura 5 Estrutura interior de uma concreo latertica do Distrito Federal
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e comportamento
Figura 6 N SPT de um perfil de alterao tpico do Distrito Federal em diferentes pocas
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40N SPT
P
r
o
f
u
n
d
i
d
a
d
e
(
m
)
23/2/2000 20/6/2000 10/8/2000 23/10/2000 8/3/2001
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e comportamento
Figura 7 Torque no ensaio SPT-T de um perfil de alterao tpico do Distrito Federal em diferentes pocas
012
3456
789
10
111213
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34
Torque (kgf m), SPT-TP
r
o
f
u
n
d
i
d
a
d
e
(
m
)
23/2/2000 20/6/2000 10/8/2000 23/10/2000 8/3/2001
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e comportamento
De modo simplificado os perfis de intemperismo podem ser divididos em trs grandes zonas:
Zona profundamente intemperizada ou latertica;
Zona mosqueada ou de transio;
Zona fracamente intemperizada ou saproltica
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2 Classificao dos solos
A classificao dos solos feita objetivando a sua utilizao ou a previso de seu comportamento em condio natural.
A classificao pode objetivar enquadrar o solo em determinada categoria quanto: origem; s propriedades; Ao comportamento mecnico ou hidrulico.
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.1 Classificao dos solos quanto origem
Quanto origem, os solos se classificam em: Residuais Aqueles mantidos no local de formao:
Profundamente intemperizados ou maduros; Pouco intemperizados ou jovens.
Sedimentares ou transportados; Elicos Transportados pelo vento; Aluvionares Transportados pela gua; Coluvionares Transportados por gravidade.
Orgnicos: Orgnicos; Turfas.
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.2 Classificao dos solos quanto composio qumica
A classificao qumica objetiva enquadrar o solo quanto propriedades como: Capacidade de troca catinica CTC; Potencial hidrogeninico - pH; Teor de matria orgnica.
Ela pode ainda se usada para avaliar o nvel de laterizao do solo, sendo usual nesse casi a classificao: (SiO2 / (Al2O3 + Fe2O3)) < 1,33 Lateritas ou lateritos; 1,33 < (SiO2 / (Al2O3 + Fe2O3)) < 2 Solo latertico; (SiO2 / (Al2O3 + Fe2O3)) > 2 Solo no latertico.
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.3 Classificao dos solos quanto composio mineralgica
Os minerais presentes no solo refletem o nvel de intemperizao pelo qual ele passou. Podem ser considerados trs grandes grupos: Minerais primrios como:
O quartzo muito resistente ao intemperismo; O feldspato pouco resistente ao intemperismo.
Minerais de argila como: A montmorilonita expansiva; A caulinita no expansiva; A haloisita no expansiva; A ilita pode ou no ser expansiva; A clorita pode ou no ser expansiva;
No processo de intemperizao so formados ainda os oxi-hidrxidos de alumnio (ex. gibbsita) e de ferro (ex. hematita e goethita).
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.4 Classificao dos solos quanto estrutura
Devido forma das partculas a classificao estrutural mais importante quando se trata de argilas. Classicamente a estrutura das argilas se classifica em: Floculada Solos com comportamento isotrpico; Dispersa ou orientada Solos com comportamento
anisotrpico. No entanto, para os solos laterticos, solos profundamente
intemperizado, essa classificao estrutural perde sua importncia devido ao fato de que as partculas de argila se encontram majoritariamente aglutinadas e imobilizadas nos agregados e microagregados, dando origem a estruturas tpicas de solos granulares e tendendo a comportamento mais isotrpico. As condies de drenagem so geralmente definidoras dessa isotropia.
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.5 Classificao dos solos quanto s propriedades fsicas
As principais propriedades fsicas usadas nas classificaes fundamentadas nas propriedades fsicas so: A textura; A plasticidade.
A textura reflete principalmente os aspectos fsicos do solo, mas podem tambm refletir caractersticas mineralgicas e estruturais.
A plasticidade reflete aspectos qumico-mineralgicos dos solos, mas se associam tambm textura.
Com isso os sistemas de classificao mais completos levam em conta a textura e a plasticidade.
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.5.1 Classificao textural A classificao textural talvez a mais utilizada nas
construes civis. Ela , nesse caso, quase sempre realizada tctil-visualmente. De modo mais acurado, ela feita por meio de anlise granulomtrica.
A anlise granulomtrica realizada experimentalmente , geralmente, feita por meio de ensaios de peneiramento e sedimentao (conforme NBR 7181/84 ABNT, 1984).
As fraes granulomtricas dos solos so classificadas em: Argila - dimetro equivalente d < 2m; Silte - 2m
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.5.1 Classificao textural
0102030405060708090
100
0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1Dimetro das Partculas (mm)
%
q
u
e
p
a
s
s
a
Natural Ultra-som Defloculante Defl. + U. S.
Figura 8 Curvas granulomtricas de um solo latertico
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.5.1 Classificao textural
Figura 9 Tipos de distribuio granulomtrica
0102030405060708090
100
0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100
Dimetro das Partculas (mm)
%
Q
u
e
P
a
s
s
a
Solo Bem Graduado Solo Uniforme Solo de Graduao Aberta
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.5.2 Classificao quanto plasticidade
Figura 10 Os limites de Atterberg e o estado do solo
A classificao dos solos quanto plasticidade feita por meio da carta de Casagrande e fundamenta-se nas umidades (h) correspondentes aos limites de plasticidade (LP) e de liquidez (LL) e no ndice de Plasticidade (IP). Tem-se ainda o limite de contrao do solo (LC). IP = LL LP
O intervalo de umidade entre esses limites definem o estado do solo.
LC LP hLL
Estado Slido Estado Semi-Slido Estado Plstico Estado Lquido
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.5.3 Classificaes mistas
As classificaes mistas mais usadas no Brasil so: A unificada; A TRB antiga HRB.
A classificao unificada usada em obras civis de um modo geral, enquanto a classificao TRB se destina mais especificamente a obras rodovirias.
A previso do comportamento dos solos laterticos a partir desses sistemas de classificao requerem cuidados especiais, sendo os resultados afetados principalmente pelas tcnicas de preparao de amostras normalmente adotadas por recomendao de norma.
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.5.4 Classificao MCT
Na classificao MCT, os solos so classificados quanto ao comportamento em duas grandes classes: Os solos de comportamento latertico (L); Os solos de comportamento no latertico (N)
So eles: LG solo argiloso latertico; LA areia latertica; LA solo arenoso latertico; NA areia no-latertica; NA solo arenoso no-latertico; NG solo argiloso no latertico; NS solo siltoso no latertico.
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.6 Consideraes gerais sobre a classificao dos solos
Definir o uso do solo com base na classificao sempre um grande risco. A classificao serve apenas para definir o potencial de uso a ser confirmado em estudos especficos.
A escolha do sistema de classificao a adotar depende da finalidade da classificao. Por exemplo, avaliar a susceptibilidade do solo estabilizao requer analisar as suas propriedades qumicas e mineralgicas.
Considerar de modo isolado aspectos como cor, textura e plasticidade induz geralmente a erros importantes.
A eficincia dos sistemas de classificao est ligada ao entendimento do que eles significam e dos parmetros e tcnicas de ensaio que utilizam.
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3 ndices fsicos
Os ndices fsicos indicam o estado em que o solo se encontra e dizem respeito a: Relao entre massas Teor de umidade gravimtrico; Relao entre massa e volume Massa especfica Relao entre volumes ndice de vazios, porosidade, grau
de saturao, teor de umidade volumtrico.
Aqui sero analisados apenas os seguintes ndices fsicos: Teor de umidade; Massa especfica dos gros; Massa especfica seca e ndice de vazios.
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.1 Teor de umidade
O teor de umidade gravimtrico (h) definido como a relao entre a massa bruta de gua (mba ) e a massa bruta do solo seco (mbs ), sendo os resultados apresentados em porcentagem: h = (mba /mbs ) x 100
Nos mtodos convencionais de laboratrio (DNER ME 213/94), a massa de gua presente no solo determinada utilizando-se uma estufa regulada a 105C 5C.
Quando se utiliza em um projeto mais de um mtodo de controle de umidade eles devem ser calibrados entre si.
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.1 Teor de umidade
A umidade reflete o equilbrio energtico atuante solo, sendo este funo de aspectos intrnsecos como composio qumico-mineralgica e textural do solo e extrnsecos como temperatura, umidade relativa e nvel fretico.
Acima do nvel fretico a umidade submete-se condio atmosfrica e abaixo dele ela passa a estar associada a porosidade do solo.
A nomenclatura utilizada para a umidade reflete o estado do solo, como por exemplo a umidade natural diz respeito a umidade em que o solo se encontra na natureza e a umidade higroscpica diz respeito a umidade de equilbrio quando da secagem do solo ao ar, sendo neste caso, portanto, varivel com as condies atmosfricas.
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.1 Teor de umidade
D (A)
Fora de reteno
Camadas dehidratao
Figura 11 Fora de reteno funo da distncia da molcula de gua partcula
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.2 Massa especfica dos gros A massa especfica dos gros ou dos slidos (s )
definida como a relao entre a massa de slidos (ms ) e o volume de slidos (Vs ): s = ms/Vs
A massa especfica do solo resultante das massas especficas ponderadas dos minerais presentes no solo.
Mineral s (g/cm3) Mineral s (g/cm3) Montmorilonita 2,20 2,70 Rutilo 4,18 4,25 Ilita 2,60 2,68 Goethita 4,37 Caulinita 2,60 2,68 Hematita 4,90 5,30 Quartzo 2,65 2,66 Gibbsita 2,30 2,40
Quadro 2 Massa especfica de alguns minerais (modificado Cardoso 2002).
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.3 Massa especfica aparente seca e ndice de vazios
Smbolos adotados: V - Volume total do solo; Vv - Volume de vazios igual a soma do volume ocupado
pelas fases gasosa (Va) e lquida (Vw); Vs - Volume ocupado pela fase slida; m - massa total do solo incluindo-se todas as fases
constituintes; ma+w - Soma das massas das fases gasosa e lquida; ma - massa da fase gasosa; normalmente desprezada no
clculo dos ndices fsicos; mw - massa da fase lquida; ms - massa da fase slida.
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.3 Massa especfica aparente seca e ndice de vazios
Figura 12 Representao Esquemtica das Fases Constituintes de um Solo
Va ma Vv ma+w
V Vw mw m Vs ms
Slida
Lquida
Gasosa
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.3 Massa especfica aparente seca e ndice de vazios
Smbolos complementares adotados: Vvma - Volume de vazios igual soma do volume ocupado pelas
fases gasosa (Va) e lquida (Vw) nos macroporos; Vvmi - Volume de vazios igual soma do volume ocupado pelas
fases gasosa (Va) e lquida (Vw) nos microporos; Vsma - Volume ocupado pela fase slida em relao aos
macroporos; Vsmi - Volume ocupado pela fase slida em relao aos
microporos; m(a+w)ma - Soma das massas das fases gasosa e lquida nos
macroporos; mama - Massa da fase gasosa nos macroporos, normalmente
desprezada no clculo dos ndices fsicos;
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.3 Massa especfica aparente seca e ndice de vazios
Smbolos complementares adotados: mwma - Massa da fase lquida nos macroporos; msma - Massa da fase slida em relao aos macroporos; m(a+w)mi - Soma das massas das fases gasosa e lquida nos
microporos; mami - Massa da fase gasosa nos microporos, normalmente
desprezada no clculo dos ndices fsicos; mwmi - Massa da fase lquida nos microporos; msmi - Massa da fase slida em relao aos microporos;
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.3 Massa especfica aparente seca e ndice de vazios
Figura 13 Representao Esquemtica das Fases Constituintes dos solos tropicais agregados
Vama mama Vvma m(a+w)ma mwma
Vwma Wsma V Vami mami m m(a+w)mi Vsma Vwmi mwmi msma msmi Vsmi
Lquida Macroporos
Gasosa Macroporos
Gasosa Microporos
Lquida Microporos
Slida
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.3 Massa especfica aparente seca e ndice de vazios
A massa especfica aparente seca (d ) definida como a relao entre a massa de slidos (ms ) e o volume total (Vt ): d = ms /Vt
O ndice de vazios (e) definido como a relao entre o volume de vazios (Vv) e o volume de slidos (Vs). e = Vv /Vs
Outras relaes so usadas na engenharia como: Porosidade (n) = volume de vazios (Vv ) / volume total (Vt ); Grau de saturao (Sr ) = volume de gua (Vw ) / Vv Peso especfico natural () = d x (1 + w)
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.3 Massa especfica aparente seca e ndice de vazios
A figura a seguir ilustra a influncia de s em d e e.
Hematita, s =5,10g/cm3 Caulinita, s =2,64g/cm3 Gibbsita, s =2,35g/cm3
Considerando-se um volume total de 1cm3 contendo esferas de hematita, caulinita e gibbsita com 1mm de dimetro ter-se- para a hematita d = 2,67g/cm3, para a caulinita d = 1,38g/cm3 e para a gibbsita d = 1,23g/cm3. Nos trs casos, porm, e = 0,91. Considerando-se agora que vazios presentes no interior das esferas de hematita e caulinita as conduzam apresentarem a mesma massa da gibbsita, ter-se- para o trs materiais d = 1,23g/cm3, porm, para a hematita e = 3,15 , para a caulinita e = 1,15 e para a gibbsita e = 0,91. Trabalhar com um ou outro ndice requer cuidado.
Figura 14 Influncia de s em d e e
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.3 Massa especfica aparente seca e ndice de vazios
O exemplo a seguir em que se considerou e e w global e interagregado, mostra a importncia do entendimento do significado de cada ndice em cada caso.
(a) (b)
(c) (d)
020406080
100120140
0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7
e total
C
B
R
(
%
)
020406080
100120140
0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4
e interagregado
C
B
R
(
%
)
020406080
100120140
10 12 14 16 18 20 22
w timo (%)
C
B
R
(
%
)
020406080
100120140
0 2 4 6 8 10 12
w interagregado (%)
C
B
R
(
%
)
Figura 15 Resultados obtidos para misturas de solo fino-entulho da construo civil
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
4 Curva caracterstica de reteno de gua A figura a seguir ilustra duas formas freqentes de curvas
caractersticas de reteno de gua.
1
10
100
1000
10000
100000
0 20 40 60 80 100
Sr (%)
(
u
a
-
u
w
)
(
k
P
a
)
Solo Latertico Solo Saproltico
Entrada de ar
Entrada de ar dos nos macroporos
Entrada de ar nos micropors
Grau de saturao residual
Figura 16 Exemplos de curvas caractersticas de reteno de gua
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
4 Curva caracterstica de reteno de gua Em solos muitos apresentando fluncia ou expansivos, no
entanto, como depois da entrada de ar o solo continua a deformar se obtm a forma de curva a seguir.
1
10
100
1000
10000
100000
0 20 40 60 80 100
Sr (%)
(
u
a
-
u
w
)
(
k
P
a
)
Figura 17 Curva caracterstica de reteno de gua tpica de material que flui ou expande
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
5 Compactao dos solos A compactao dos solos utilizada em diferentes obras
de engenharia, como rodovias e barragens. Ela consiste na aplicao de uma determinada energia no
solo buscando a sua densificao. A efetividade da compactao depende de vrios fatores,
como: Tipo de solo; Umidade de compactao; Energia; Tipo de compactao.
Deve-se buscar similaridade entre a compactao de laboratrio e de campo principalmente nos solos argilosos.
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
5 Compactao dos solos
Figura 18 Curva de compactao
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
10 13 16 19 22 25Teor de umidade (%)
M
a
s
s
a
e
s
p
e
c
f
i
c
a
a
p
a
r
e
n
t
e
s
e
c
a
(
t
/
m
3
)
hot
dmax
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
6 Expanso, colapso e adensamento dos solos Enquanto a expansibilidade e a colapsibilidade do solo
esto diretamente ligadas ao nvel de intemperizao pelo qual ele passou, o adensamento se associa origem e histria de tenses do macio.
O ensaio mais comumente utilizado para avaliar os trs comportamentos o oedomtrico, embora o ensaio triaxial tambm seja utilizado em casos especficos, como o que requer trajetria de tenses diferente da correspondente a ko.
O ensaio de adensamento propriamente dito realizado utilizando-se o oedmetro. Esse equipamento usado tambm na determinao da expanso e colapso do solo.
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
6 Expanso, colapso e adensamento dos solos O ensaio de adensamento fornece a tenso de pr-
adensamento (p ), o coeficiente de adensamento (Cv ), o ndice de compresso (Cc ) e o ndice de re-compresso (Cr ) do solo.
A tenso de pr-adensamento obtida diretamente da curva tenso x ndice de vazios sendo usuais em sua determinao os mtodos de Casagrande e de Pacheco Silva.
Cc corresponde a inclinao dessa curva no trecho pr- adensado: Cc = e / log
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
6 Expanso, colapso e adensamento dos solos Cr corresponde a inclinao dessa mesma curva no trecho
normalmente adensado: Cr = e / log
Cv obtido da curva tempo x recalque. Essa curva pode ser traada usando-se a raiz quadrada do tempo (mtodo de Taylor) ou o tempo em escala logartmica (mtodo de Casagrande). A equao a seguir fornece Cv , sendo que utiliza-se respectivamente por Taylor e por Casagrande o tempo e o fator tempo correspondentes a 90% e 50% de grau de adensamento. Nela Hd a distncia do ponto da amostra ao dreno (Hd =H na drenagem simples e Hd =H/2 na drenagem pelo topo e pela base da amostra ou da camada de solo). Cv = T.Hd2 / t
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
6 Expanso, colapso e adensamento dos solos
Figura 19 Modelos de ensaios de expanso e colapso, curvas de adensamento
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,61 10 100 1000
Tenso Aplicada (kPa)
n
d
i
c
e
d
e
V
a
z
i
o
s
Solo Natural Solo Saturado 2 kPa Solo Saturado 40 kPa
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,11 10 100 1000
Tenso Aplicada (kPa)
n
d
i
c
e
d
e
V
a
z
i
o
s
Solo Natural Solo Saturado 2 kPa Solo Saturado 40 kPa
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
7 Resistncia dos solos
Ensaios de laboratrio comumente utilizados na determinao dos parmetros de resistncia: Cisalhamento direto; Triaxial; Palheta.
Ensaios de campo mais usados na determinao do comportamento mecnico: SPT; Palheta; Cone; Pressimetro; Dilatmetro; Ensaios de placa e outras provas de carga.
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
7 Resistncia dos solos
So dois os parmetros de resistncia: A coeso (c); O ngulo de atrito ().
Segundo o ensaio e condies de ensaio de laboratrio usado (drenada ou no drenada), pode-se determinar os parmetros de resistncia: Coeso no drenada (cu ); Coeso efetiva (c); ngulo de atrito no drenado (u ); ngulo de atrito efetivo ().
Nos ensaios de campo apenas o de palheta permite a determinao direta da resistncia do solo fornecendo a coeso no drenada cu .
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
7 Resistncia dos solos
A resistncia ao cisalhamento (t) do solo obtida a partir das seguintes equaes:
a) Resistncia em condies no drenadas u = cu + tgu
b) Resistncia em condies drenadas
= c + tg
c) Resistncia do solo em condio no saturada
= c + (-ua ) tg + (ua -uw ) tgb
Nessas equaes
a tenso normal, (ua -uw ) corresponde a suco mtrica no solo, sendo ua a presso na fase ar e uw a presso na fase gua. fb o ngulo de atrito em relao suco matricial (s ua) mantendo-se constante.
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
8 Permeabilidade dos solos
Os solos apresentam a propriedade de permitir que a gua percole atravs dele por meio dos poros interligados. Essa propriedade chamada permeabilidade.
A permeabilidade do solo pode ser determinada de modo direto tanto em laboratrio como no campo. Em laboratrio, os mtodos mais usuais so o ensaio de permeabilidade a carga constante para solos granulares e o ensaio de permeabilidade a carga varivel para os solos finos.
A permeabilidade depende: Do tipo de solo; Da natureza, forma e tamanho das partculas; Da porosidade e da distribuio dos poros; Da temperatura; Das caractersticas do fluido percolante.
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
9 O solo na construo civil como fundao, corte e aterro
Dois so os aspectos bsicos que o engenheiro deve avaliar na maioria dos projetos geotcnicos: A deformabilidade (mdulo, compressibilidade, expanso,
colapso); A resistncia.
Deseja-se que o solo no apresente ruptura e que sofra o mnimo possvel de recalque ou expanso. necessrio, no entanto, que se tenha em mente que, por vezes, o material mais deformvel o melhor para uma determinada situao, o que no significa que ele ter necessariamente uma menor resistncia final.
Quanto a resistncia, necessrio que se atente para aspectos como anisotropia, planos preferenciais de ruptura e estado de saturao do solo.
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
9.1 O solo como fundao
Para as obras de engenharia, importante, portanto, caracterizar-se o material de fundao no s quanto permeabilidade e fluxo, mas tambm quanto ao comportamento mecnico, sendo que a importncia de cada um desses aspectos est atrelada s caractersticas e finalidades da obra.
Quanto permeabilidade e ao fluxo, a anlise do material de fundao deve se atrelar avaliao do perfil de intemperismo e s condies de drenagem.
No que se refere ao comportamento mecnico, as preocupaes situam-se no campo da capacidade de suporte propriamente dita, na expansibilidade e na compressibilidade ou colapsibilidade do solo.
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
9.2 O solo em cortes
Cortar o macio algo freqente na implantao de obras de engenharia tais como: Subsolos de edifcios; Rodovias; Galerias de guas pluviais.
No projeto do corte deve-se, antes de tudo, avaliar a fsica do local, a geologia, a geomorfologia, o nvel de intemperizao do perfil de solo a ser cortado, a hidrologia, a hidrogeologia, a direo do vento e da frente de insolao, o tipo de vegetao e seu estado, etc.
Na determinao dos parmetros geotcnicos do solo a ser submetido a corte, fundamental posicionar a amostra coletada em relao obra e esta em relao estratigrafia, ao fluxo natural, etc.
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
9.3 O solo em aterro
A construo de um aterro requer conhecimento detalhado do material de emprstimo. As condies de compactao do macio dependem de fatores como: Propriedades e comportamento do solo; Finalidade da obra; Caractersticas do material de fundao; Caractersticas dos equipamentos disponveis.
Dois aspectos merecem ser realados quando da compactao do solo no campo: como variar a umidade do solo ao longo do tempo e como variam suas propriedades e comportamento em relao ao material estudado em laboratrio. A influncia desse ltimo aspecto ilustrada na figura a seguir.
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
9.3 O solo em aterro
13 ,5
14 ,5
15 ,5
16 ,5
17 ,5
18 ,5
12 15 18 21 24 27 30
w (% )
d
(
k
N
/
m
3
)
com pactao com secagem :J-1com pactao na tu ra l:J-1
14 ,5
15 ,5
16 ,5
17 ,5
18 ,5
6 9 12 15 18 21 24 27w (% )
d
(
k
N
/
m
3
)
com pactao com secagem :J-2com pactao na tu ra l:J-2
(a ) J -1 (b) J -2
Figura 20 Curvas de compactao de solos com e sem secagem e destorroamento prvio
(Pessoa et al. 2005).
Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
10 Consideraes finais O contedo deste captulo no teve a pretenso de cobrir
ou revisar a mecnica dos solos como um todo. Ele limitou-se a apresentar noes bsicas e algumas
abordagens e tpicos relevantes para o engenheiro civil e para o gelogo de engenharia.
Mostrou-se a necessidade de se ampliar a literatura clssica de modo a abranger de modo mais completo os solos tropicais e os solos no saturados.
Os livros clssicos de mecnica dos solos tratam com maior detalhe tpicos como permeabilidade, adensamento e resistncia ao cisalhamento.
Solo como material de Construo1 Introduo2 Tipos de solo para uso em construo civil2 Tipos de solo para uso em construo civil2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e comportamento2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e comportamento2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e comportamento2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e comportamento2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e comportamento2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e comportamento2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e comportamento2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e comportamento2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e comportamento2.2 Classificao dos solos2.2.1 Classificao dos solos quanto origem2.2.2 Classificao dos solos quanto composio qumica2.2.3 Classificao dos solos quanto composio mineralgica2.2.4 Classificao dos solos quanto estrutura 2.2.5 Classificao dos solos quanto s propriedades fsicas 2.2.5.1 Classificao textural 2.2.5.1 Classificao textural 2.2.5.1 Classificao textural 2.2.5.2 Classificao quanto plasticidade 2.2.5.3 Classificaes mistas 2.2.5.4 Classificao MCT 2.2.6 Consideraes gerais sobre a classificao dos solos 3 ndices fsicos3.1 Teor de umidade3.1 Teor de umidade3.1 Teor de umidade3.2 Massa especfica dos gros3.3 Massa especfica aparente seca e ndice de vazios3.3 Massa especfica aparente seca e ndice de vazios3.3 Massa especfica aparente seca e ndice de vazios3.3 Massa especfica aparente seca e ndice de vazios3.3 Massa especfica aparente seca e ndice de vazios3.3 Massa especfica aparente seca e ndice de vazios3.3 Massa especfica aparente seca e ndice de vazios3.3 Massa especfica aparente seca e ndice de vazios4 Curva caracterstica de reteno de gua4 Curva caracterstica de reteno de gua5 Compactao dos solos5 Compactao dos solos6 Expanso, colapso e adensamento dos solos6 Expanso, colapso e adensamento dos solos6 Expanso, colapso e adensamento dos solos6 Expanso, colapso e adensamento dos solos7 Resistncia dos solos 7 Resistncia dos solos 7 Resistncia dos solos 8 Permeabilidade dos solos9 O solo na construo civil como fundao, corte e aterro 9.1 O solo como fundao 9.2 O solo em cortes 9.3 O solo em aterro 9.3 O solo em aterro 10 Consideraes finais