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

2/14 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.

Capítulo 2: Origem e Formação 3/14 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)

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

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

Capítulo 2: Origem e Formação 6/14 Capítulo 2: Origem e Formação Aresta Volume Total (cm³) Nº. de cubos Área Total (cm²) Superfície Específica (s) (cm²/cm³) 1 cm 1 mm = 10-1 cm 0,1 mm = 10-2 cm 0,01 mm = 10-3 cm 0,001 mm = 10-4 cm 1 103 106 109 1012 6 60 600 6.000 60.000 6× 100 6 × 101 6 × 102 6 × 103 6 × 104 Superfície Especifica: Para os minerais argílicos: Caolinita: 8 m2/g Ilita: 80 m2/g Montmorilonita: 800 m2/g

Capítulo 3: Propriedades da Partícula 7/14 Capítulo 3: Propriedades da Partícula Natureza Peso Especifico das Partículas: gg = Ps/ Vs Densidade relativa: d = gg / ga (quartzo: d = 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.

8/14 3-7 Granolometria

Capítulo 3: Propriedades da Partícula 8/14 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)

Capítulo 3: Propriedades da Partícula 9/14 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 Água Finos H Areia h

Classificação Trilinear dos Solos 8/14 Classificação Trilinear dos Solos

Correção Granulométrica Processo Algébrico Processo do Triângulo 9/14 Capítulo 3: Propriedades da Partícula Correção Granulométrica Processo Algébrico Processo do Triângulo Construção gráfica de Rothfuchs

Capítulo 3: Correção Granulométrica Processo Algébrico 10/14 Capítulo 3: Correção Granulométrica Processo Algébrico Componente Porcentagens M1 M2 M3 Mistura Estabilizada Agregado Grosso Agregado Fino Material Ligante TOTAIS a1 b1 c1 100% a2 b2 c2 100% a3 b3 c3 100% 100% X1 X2 X3 A B C

Capítulo 3: Correção Granulométrica 10/14 Capítulo 3: Correção Granulométrica 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: 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.

Capítulo 3: Correção Granulométrica 11/14 Capítulo 3: Correção Granulométrica A ...................... 100 x y B....................... 100 y (1 – x) C....................... 100 (1 – y) Total................. 100%

Capítulo 3: Correção Granulométrica 16/19 Capítulo 3: Correção Granulométrica 0’ 100 50 %mat. A %mat. B Mat. C %mat. C Mat. B Mat. A Peneiras

Capítulo 4: Índices Físicos 17/19 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): g = Pt / Vt Peso Especifico Aparente de um Solo Seco (h = 0): gs = Ps / Vt ou gs = g / (1 + h) Índice de vazios: e = Vv / Vs Grau de Compacidade: GC = (emax – enat)/(emax – emin)

Capítulo 4: Índices Físicos 18/19 Capítulo 4: Índices Físicos ou em função de gs: GC = (gnat – gmin)/(gmax – gmin) (gmax/gnat) Porosidade: n = Vv / Vt ou n = e / (1 + e) ou e = n/(1-n) Grau de Saturação: S = Va / Vv h = eS/d Para saturação (S = 1): e = hd Grau de Aeração: A = Var/Vv ou A = 1 – S Peso Específico de um Solo Saturado: gsat = (d + e)/(1 + e)ga Peso Específico de um Solo Submerso: gsub = (d – 1)/(1 + e)ga ou simplesmente gsub = gsat – 1

Ensaio de Sedimentação