Índices Físicos Esp. Prof. Talles Mello

Introdução Índices físicos são valores que tentam representar as condições físicas de um solo no estado em que ele se encontra. São de fácil determinação em laboratórios de geotécnica e podem servir como dados valiosos para identificação e previsão do comportamento mecânico do solo.

Volume Medida que quantifica o espaço ocupado por um objeto Representado pela letra V Calculado por meio de medidas lineares Unidade de medida no SI = metro cubico (m³) Unidade de medida mais usada = litro (L) 1 m³ = 10³ litros

Qual é a diferença entre massa e peso? Massa e peso são grandezas diferentes •A MASSA mede a quantidade de matéria de um corpo •O PESO mostra a relação da massa com a aceleração da gravidade local. P = M x G G = Gravidade = 9,8 N/kg ou 9,8 m/s2

Massa Quantidade de matéria num objeto/corpo. Representado pela letra M Constante característica de um corpo Pode ser medida por meio de balanças Unidade de medida no S.I. = quilograma (kg) 1 kg = 10³ gramas

Peso Força com que a Terra atrai um objeto/ corpo. P = M x G G = Gravidade = 9,8 N/kg ou 9,8 m/s2 Representado pela letra P Calculado multiplicando a massa pela aceleração da gravidade Unidade de medida no S.I. = Newton (N) Unidade de medida utilizada no Brasil = quilograma-força (kgf) 1 kgf = 9,80665 Newton ≈ 10 N

O estado dos solos P = Ps + Pw + Par V = Vs + Vv = Vs + Vw + Var V = Volume total Vs = Volume de sólidos Vw = Volume de água Var = Volume de ar Vv = Volume de vazios M = P = peso total Ms = Ps = peso de sólidos Mw = Pw = peso da água Mar = Par = peso do ar = 0 P = Ps + Pw + Par V = Vs + Vv = Vs + Vw + Var

Índices físicos Na Mecânica dos Solos, são utilizados na caracterização das condições do solo, em um dado momento, que pode ser alterado ao longo do tempo. Os Índices Físicos são definidos como grandezas que expressam as proporções entre Pesos e Volumes nas três fases constituintes do solo: sólidos, líquido e ar, para caracterizar o estado do solo.

Índices físicos Grandezas obtidas em laboratório: o teor de umidade w. o peso específico dos grãos  g o peso específico natural  nat O peso específico da água é adotado  w Os demais Índices Físicos são calculados

Relação entre pesos e volumes Teor de Umidade (w ou h) É a relação entre a massa ou o peso da água contida no solo e a massa ou o peso de sua fase sólida, expressa em percentagem. A umidade varia teoricamente de 0 a . Os maiores valores conhecidos no mundo são os de algumas argilas japonesas que chegam a 1400%. Em geral os solos brasileiros apresentam umidade natural abaixo de 50%. Se ocorre matéria orgânica, esta umidade pode aumentar muito, podendo chegar até a 400% em solos turfosos.

Procedimento para Determinação do Teor de Umidade Toma-se uma porção de solo (aprox. 50,0 g), colocando-a numa cápsula de alumínio com tampa; Pesa-se o solo úmido + cápsula (precisão de 0,01g); Leva-se a cápsula destampada a uma estufa até constância de peso (aprox. 6 horas para solos arenosos e 24 horas para solos argilosos); Pesa-se o conjunto solo seco + cápsula.

Aparelho Speedy Reservatório metálico fechado que se comunica com um manômetro, destinado a medir a pressão interna. Coloca-se dentro do reservatório o sol úmido e uma porção de carbureto de cálcio (CaC2), pela combinação da água do solo com o carbureto gera acetileno e pela variação da pressão interna obtém-se a umidade do solo. CaC2 + 2H20 = Ca(OH) 2 + C2H2

Relação entre pesos e volumes Índice de Vazios (e) Indica variação volumétrica ao longo do tempo (história das tensões e deformações ocorridas no solo) É a relação entre o volume de vazios e o volume de sólidos. Embora possa variar, teoricamente, de 0 a , o menor valor encontrado em campo para o índice de vazios é de 0.25 (para uma areia muito compacta com finos) e o maior de 15 (para uma argila altamente compressível).

Relação entre pesos e volumes Porosidade (n) É a relação entre o volume de vazios e o volume total da amostra, expressa em percentagem.

Relação entre pesos e volumes Grau de Saturação (S ou Sr) Solo seco ― Sr = 0% Solo saturado ― Sr = 100% Solo parcialmente saturado ― 1% ≤ Sr ≤ 95% É a relação entre o volume de água e o volume de vazios de um solo, expressa em percentagem. Varia de 0% para um solo seco a 100% para um solo saturado.

Relação entre pesos e volumes Peso Específico Aparente Natural do Solo (ɣ ou ɣnat ou ɣn) Magnitude depende da quantidade de água nos vazios e do mineral constituinte predominante. Utilizado no cálculo dos esforços. Para determinação de g, geralmente utiliza-se o “método do Frasco de Areia”

Relação entre pesos e volumes Peso Específico Aparente Seco do Solo (ɣs ou ɣd) Empregado para verificar o grau de compactação de bases e sub-bases de pavimentos, aterros e barragens de terra.

Relação entre pesos e volumes PESO E VOLUMES Peso Específico da Água (ɣw) Peso Específico Saturado Peso Específico Submerso Grau de saturação igual a 100% Utilizados no cálculo de tensões

Relação entre pesos e volumes Peso Específico Real dos Grãos ou Sólidos (ɣg ou )