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Capítulo 1 - Introdução Departamento de Engenharia Civil e Ambiental Centro de Tecnologia Universidade Federal da Paraíba Curso: Engenharia Civil Disciplina:

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1 Capítulo 1 - Introdução Departamento de Engenharia Civil e Ambiental Centro de Tecnologia Universidade Federal da Paraíba Curso: Engenharia Civil Disciplina: Mecânica dos Solos I Professor: Dr. Celso Augusto Guimarães Santos Capítulo 2: Origem e Formação Capítulo 3: Propriedades da Partícula Capítulo 4: Índices Físicos

2 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. 2/14

3 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) 3/14

4 Capítulo 2: Minerais Argílicos 4/14 ++ Íons não permutáveis Íons permutáveis Ilitas CaolinitasMontmorilonitas Si Al

5 Capítulo 2: Origem e Formação Superfície Especifica: soma das superfícies na unidade de volume. Para o caso de uma partícula esférica: 5/14

6 Capítulo 2: Origem e Formação Superfície Especifica: Para os minerais argílicos: Caolinita:8 m 2 /g Ilita:80 m 2 /g Montmorilonita:800 m 2 /g 6/14 Aresta Volume Total (cm³) Nº. de cubos Área Total (cm²) Superfície Específica (s) (cm²/cm³) 1 cm 1 mm = cm 0,1 mm = cm 0,01 mm = cm 0,001 mm = cm × × × × × 10 4

7 Capítulo 3: Propriedades da Partícula Natureza Peso Especifico das Partículas: g = P s / V s Densidade relativa: = g / a (quartzo: = 2,67) Forma das Partículas Arredondadas Lamelares Fibrilares Atividade da Superfície dos Solos Finos: A = IP / %<0,002mm A 1,25: ativas Bentonitas: Argilas ultra-finas Tixotropia: Amassando e repousando a fração fina, a massa adquire, com o tempo, maior coesão. 7/14

8 3-7 Granolometria 8/14

9 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: d 10 Coeficiente de Uniformidade: C u = d 60 /d 10 Muito uniforme: C u < 5 Uniformidade media: 5 < C u < 15 Desuniforme: C u > 15 Coeficiente de Curvatura: C c = d 30 2 /(d 60 d 10 ) 8/14

10 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 Correção Granulométrica Processo Algébrico Processo do triângulo Construção gráfica de Rothfuchs 9/14

11 Capítulo 3: Correção Granulométrica 10/14 De imediato estabelecem-se as seguintes equações: X1a1 + X2a2 + X3a3 = A X1b1 + X2b2 + X3b3 = B X1 + X2 + X3 = 1 Resolvido o sistema por elas formado, obtêm-se os valores: X 1 = (a 2 – a 3 ) (B – b 3 ) – (A – a 3 ) (b 2 – b 3 ) (a 2 – a 3 ) (b 1 – b 3 ) – (a 1 – a 3 ) (b 2 – b 3 ) X 2 = B – b 3 – X 1 (b 1 – b 3 ) b 2 – b 3 X 3 = 1 – (X 1 + X 2 ) os quais permitirão dosar a mistura para que ela contenha as porcentagens A, B, e C, desejadas.

12 Capítulo 3: Correção Granulométrica 11/14 A x y B y (1 – x) C (1 – y) Total %

13 Capítulo 3: Correção Granulométrica 11/14 %mat. A %mat. B %mat. C Peneiras 0 Mat. A Mat. C Mat. B

14 Capítulo 4: Índices Físicos Elementos Constituintes de um Solo 3 Fases: Sólida, Liquida e Gasosa Água: De constituição, adesiva ou adsorvida,livre, higroscópica, capilar. V t = V s + V v ou V t = V s + V a + V ar P t = P s + P a Umidade: h = P a /P s Peso Especifico Aparente de um Solo (h 0): = P t / V t Peso Especifico Aparente de um Solo Seco (h = 0): s = P s / V t ou s = / (1 + h) Índice de vazios: = V v / V s Grau de Compacidade: GC = ( max – nat )/( max – min ) 12/14

15 Capítulo 4: Índices Físicos ou em função de s : GC = ( nat – min )/( max – min ) ( max / nat ) Porosidade: n = V v / V t ou n = / (1 + ) ou = n/(1-n) Grau de Saturação: S = V a / V v h = S/ Para saturação (S = 1): = h Grau de Aeração: A = V ar /V v 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 13/14

16 Ensaio de Sedimentação


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