Engenharia Civil
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1
Cap. 3 – Braja
(Fundamentos da Engenharia Geotécnica)
UTFPR - CURITIBA
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ÍNDICES FÍSICOS DOS
SOLOS
2
Ronaldo L. S. IZZO, D.Sc.
[email protected]
Cap. 2 – Carlos de Souza Pinto
(Curso Básico de Mecânica dos Solos)
http://paginapessoal.utfpr.edu.br/izzo
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3
ÍNDICES FÍSICOS DOS SOLOS
4
ÍNDICES FÍSICOS DOS SOLOS
• Na natureza  Sistema trifásico.
 Partículas sólidas
 Vazios
• Comportamento
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• Volume:
H2O
AR
 Quantidade relativa das fases
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ÍNDICES FÍSICOS DOS SOLOS
Va
AR
Pa
ÁGUA
Pw
6
ÍNDICES FÍSICOS
TEOR DE UMIDADE (w)
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Vw
PT
Vt
Vs
Va
AR
Vw
ÁGUA
Pa=0
Vv
Vv
SOLO
Ps
Expresso em
Porcentagem.
Pw
PT
Vt
Vs
ÍNDICE DE VAZIOS (e)
SOLO
Ps
Adimensional.
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ÍNDICES FÍSICOS
POROSIDADE (n)
8
ÍNDICES FÍSICOS
Va
AR
GRAU DE SATURAÇÃO (S)
Pa=0
Adimensional.
RELAÇÃO ENTRE
ÍNDICE DE VAZIOS
E POROSIDADE
Va
AR
Vw
ÁGUA
Pa=0
Vv
Vw
ÁGUA
Pw
PT
Vt
Vs
SOLO
Ps
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Vv
Expresso em
Porcentagem.
Pw
PT
Vt
Vs
SOLO
Ps
2
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ÍNDICES FÍSICOS
Va
AR
Vv
Vw
ÁGUA
Pw
PT
ZERO
Vs
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SOLO
Ps
Vw
ÁGUA
Pa=0
(kN/m3)
 (kN/m3)
PT
Vs
RELAÇÃO
SOLO
Ps
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PESO ESPECÍFICO
APARENTE SECO (γs)
Massa Específica (ρ)  (kg/m3)
Pw
Vt
ÍNDICES FÍSICOS
ATENÇÃO !!!
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AR
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ÍNDICES FÍSICOS DOS SOLOS
Peso Específico (γ)
Va
Vv
Vt
PESO TOTAL
PT = Ps + Pw + Pa
PT = Ps + Pw
PESO ESPECÍFICO (γ)
Pa=0
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VOLUME TOTAL
Vt = Vs + Vv
Vt = Vs + Vw + Va
10
ÍNDICES FÍSICOS
Va
AR
Vw
ÁGUA
(kN/m3)
Pw
PT
Vt
Vs
=
Pa=0
Vv
=
SOLO
∙
Ps
=
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ÍNDICES FÍSICOS
PESO ESPECÍFICO APARENTE
SATURADO (γsat)
Va
AR
PESO ESPECÍFICO
APARENTE SUBMERSO
(γsub)
Pa=0
Vv
ÁGUA
Pw
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Vw
(kN/m3)
14
ÍNDICES FÍSICOS
PT
Vt
Vs
SOLO
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Ps
(kN/m3)
Va
AR
Vw
ÁGUA
Pa=0
Vv
Pw
PT
Vt
Vs
SOLO
Ps
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ÍNDICES FÍSICOS
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ÍNDICES FÍSICOS
CONSIDERANDO Vs = 1
DEFINIÇÃO
VOLUME TOTAL
PESO ESPECÍFICO RELATIVO ou
PESO ESPECÍFICO DOS GRÃOS – Gs
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1
Va
AR
Vw
ÁGUA
Vt = Vs + Vw + Va
Vt = 1 + Vv
Pw
PT
Vt
Vs=1
1
Pa=0
Vv
SOLO
Ps
Vt = 1 + e
Adimensional.
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ÍNDICES FÍSICOS
CONSIDERANDO Vs = 1
Ainda:
18
ÍNDICES FÍSICOS
CONSIDERANDO Vs = 1
1
Va
AR
Ainda:
Pa=0
Vv
ÁGUA
Pw
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Vw
PT
Vt
Vs=1
SOLO
Ps
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AR
Vw
ÁGUA
Pa=0
Pw
PT
Vt
Vs=1
SOLO
Ps
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ÍNDICES FÍSICOS
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ÍNDICES FÍSICOS
CONSIDERANDO Vs = 1
CONSIDERANDO Vs = 1
PARA S = 1
Ainda:
Va
AR
Pa=0
Vv
Va
AR
Vw
ÁGUA
Pa=0
Vv
ÁGUA
Pw
PT
Vt
Vs=1
SOLO
Ps
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Vw
UTFPR - CURITIBA
Va
Vv
Pw
PT
Vt
Vs=1
SOLO
Ps
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ÍNDICES FÍSICOS
CONSIDERANDO Vt = 1
CONSIDERANDO Vt = 1
PARA S = 1
Va
AR
Pa=0
Vv
ÁGUA
Pw
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Vw
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Va
AR
Vw
ÁGUA
Pa=0
Vv
PT
Vt=1
Vs
SOLO
Ps
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Pw
PT
Vt=1
Vs
SOLO
Ps
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Estado das areias - compacidade
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Estado das argilas - consistência
A consistência das argilas pode ser avaliada pelo índice
de consistência e pela resistência à compressão simples
de um corpo de prova.
Densidade relativa (ou Compacidade relativa)
emáx = índice de vazios máximo (estado mais fofo possível).
emín = índice de vazios mínimo (estado mais compacto possível).
e = índice de vazios no estado natural.
Classificação
Areia fofa
Areia medianamente compacta
Areia compacta
Dr
Dr < 30%
30 % < Dr < 70
%
Dr > 70 %
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Índice de consistência
LL = umidade correspondente ao limite de liquidez.
LP = umidade correspondente ao limite de plasticidade.
w = umidade no estado natural.
Consistência
Índice de consistência
Mole
Média
IC < 0,5
0,5 < IC < 0,75
Rija
0,75 < IC < 1,0
Dura
IC > 1,0
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25
Estado das argilas - consistência
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Estado das argilas - consistência
UTFPR - CURITIBA
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Em função da resistência à compressão simples, a
consistência das argilas é expressa pelos termos
apresentados abaixo.
Mesmo que você possa avaliar estes limites com os pés é
melhor determiná-los em ensaios de laboratório.
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Estado das argilas - sensitividade
Mole
Média
25 a 50
50 a 100
Rija
100 a 200
Muito rija
Dura
200 a 400
> 400
Classificação
Insensitiva
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< 25
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Estado das argilas - sensitividade
A resistência das argilas depende do arranjo entre os grãos
e do índice de vazios em que se encontra, podendo
mostrar resistências diferentes em estado indeformado e
em estado remoldado.
A relação entre a resistência no estado natural e a
resistência no estado amolgado foi definida como
sensitividade da argila:
Resistência (kPa)
Muito mole
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Este fenômeno foi denominado de sensitividade da argila.
Consistência
Sensitividade - S
1
Baixa sensitividade
Média sensitividade
1a2
2a4
Sensitiva
4a8
Ultra sensitiva (quick-clay)
>8
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EXERCÍCIO 1
Para uma amostra de solo úmido, são dados :
• Volume Total : V = 1,5 m3
• Massa Total : M = 3370 Kg
• Teor de Umidade : w = 7,5 %
• Peso Específico Relativo dos Grãos : Gs = 2,82
Determine o seguinte:
• Massa Específica Úmida
• Massa Específica Seca
• Índice de Vazios
• Porosidade
• Grau de Saturação
• Volume de água na amostra
30
ÍNDICES FÍSICOS
EXERCÍCIO 2
A massa específica seca de uma areia com porosidade de 0,412 é
1750 Kg/m3. Determine o índice de vazios do solo e o peso
específico dos sólidos (Gs) do solo.
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Uma amostra de solo seco tem índice de vazios
e = 0,65 e peso específico real dos grãos Gs = 25
kN/m3. (a) Determine seu peso específico
natural (γ). (b) em seguida foi adicionada água a
amostra até atingir o grau de saturação S = 60%.
O valor do índice de vazios não mudou.
Determinar o teor de umidade (w) e o peso
específico natural (γ).
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EXERCÍCIO 3
FIM
8