Índices Físicos Prof. Talles Mello.

Apresentação em tema: "Índices Físicos Prof. Talles Mello."— Transcrição da apresentação:

1 Índices Físicos Prof. Talles Mello

2 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.

3 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 1000 mL = 1000 cm³

4 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

5 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

6 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

7 O estado dos solos P = Ps + Pw + Par V = Vs + Vv = Vs + Vw + Var

8 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.

9 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

10 Teor de umidade (w ou h) 𝜔= 𝑃 𝑎 𝑃 𝑠
𝜔= 𝑃 𝑎 𝑃 𝑠 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.

11 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.

12 Procedimento para Determinação do Teor de Umidade
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

13 Índice de Vazios (e) 𝑒= 𝑉 𝑉 𝑉 𝑠
𝑒= 𝑉 𝑉 𝑉 𝑠 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).

14 Porosidade (n) 𝑛= 𝑉 𝑉 𝑉 É a relação entre o volume de vazios e o volume total da amostra, expressa em percentagem.

15 Grau de Saturação (S ou Sr)
𝑆= 𝑉 𝐴 𝑉 𝑉 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.

16 Peso Específico Aparente Natural do Solo (ɣ ou ɣnat ou ɣn)
Utilizado no cálculo dos esforços. Para determinação de g, geralmente utiliza-se o “método do Frasco de Areia” ou método de cravação do cilindro NBR 9813 𝛾= 𝑃 𝑉

17 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. 𝛾 𝑑 = 𝑃 𝑠 𝑉

18 Peso Específico da Água (ɣw ou ɣa)
𝛾 𝑎 = 𝑃 𝑎 𝑉 𝑎 1 gf/cm³ ou 10 KN/m³ a 4º C

19 Peso Específico Real dos Grãos ou Sólidos (ɣg ou )
𝛿= 𝑃 𝑠 𝑉 𝑠 NBR 6508 – Determinação da Massa Especifica dos Grãos DNIT – 93/94 - Determinação da Massa Especifica dos Grãos Materiais: 1- Picnômetro (500 ou 1000ml) 2- Termômetro 3- Bomba a vácuo 4- Balança 5- Dispersos de Amostras (2) (3) (4) (5)

20 Método do Picnômetro Procedimento:- (1) Tomar 250g da amostra preparada segundo a NBR 6457; (2) Homogeneizar e pesar com resolução de 0,01g uma quantidade em torno de 50g (argiloso e siltosos) ou de 60g (arenosos), para balão de 500cm³; (P1) (3) Determinar a umidade higroscópica; (4) Colocar em um recipiente de porcelana e imergir em água destilada (12 horas); (5) Pesar picnômetro completo com água destilada (P3) (6) Transferir amostra para o copo dispersor por 15 min (7) Passar para o picnômetro (adicionar pouca agua na transferência pois será colocado em até 50% da capacidade do recipiente) e utilizar bomba a vácuo por 15min.; (8) Completar os outros 50% da capacidade e usar bomba a vácuo por mais 15min. (9) Pesar o conjunto (Balão, solo e água) (P2) e determinar a temperatura; onde : P1 - Solo P2 - Balão + solo + água P3 - Balão + água w - Umidade 𝛿 𝑇 - Massa especifica da água a temperatura T 𝛿= 𝑃 𝑤 𝑃 𝑤 + 𝑃 3 − 𝑃 2 𝛿 𝑇 𝛿= 𝑃 1 𝑃 1 + 𝑃 3 − 𝑃 2

21

22 Correlações entre índices físicos
𝛾 𝑑 = 𝛿 1+𝑒 𝑃 𝑠 = 𝑃 1+𝑤 𝛾= 𝛿+𝑠. 𝑒. 𝛾 𝑎 1+𝑒 𝑠= 𝑤 .𝛿 𝑒 . 𝛾 𝑎 𝛾 𝑑 = 𝛾 1+𝑤 𝑛= 𝑒 1+𝑒

23 Referências CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos solos e suas aplicações. 6.ª Rio de Janeiro: LCT, 1988. VARGAS, Milton. Introdução à Mecânica dos solos. São Paulo: McGraw-Hill, 1977. PINTO, C. S. Curso básico de Mecânica dos Solos em 16 aulas. 3a ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2006.