Labortório De Solos.docx

LABORATÓRIO DE SOLOS Bruna Aparecida Forlin, Gabriele Cristina dos Santos, Lucca Bittencourt da Costa e Vitor Hugo Burgardt Centro Universitário Católica de Santa Catarina – Campus Jaraguá do Sul Engenharia Civil – Mecânica dos Solos I Profº. Me. Celio Roberto Campos Piedade Junior

1. Ensaio de Consistência

O ensaio de consistência ou Limites de Atterberg, este ensaio permite determinar os limites de consistência do solo, plasticidade e liquidez. O termo consistência é usado para descrever um estado físico, isto é, o grau de ligação entre as partículas das substâncias. Quando aplicado aos solos finos ou coesivos, a consistência está ligada à quantidade de água existente no solo, ou seja, ao teor de umidade. Limite de Liquidez (LL) é o valor de umidade no qual o solo passa do estado líquido para o estado plástico. Esse limite é determinado com auxílio do aparelho de Casagrande no qual se determina o teor de umidade que, com 25 golpes, une os bordos inferiores de uma canelura (um centímetro de comprimento) aberta, na massa de solo, por um cinzel de dimensões padronizadas. Limite de Plasticidade (LP): é o valor de umidade na qual o solo passa do estado plástico para o estado semissólido. É o limite no qual o solo começa a se quebrar em pequenas peças, quando enrolado em bastões de 3 mm de diâmetro. Ou seja, é o menor teor de umidade em que o solo se comporta plasticamente. O ensaio trata-se do seguinte dos passos definidos pela NBR (6459) para limite de liquidez e NBR (7180), que consistem em peneirar o solo com uma peneira de #40 e deste material que passa na peneira 0,42 mm (#40), separa-se cerca de 200 g, das quais serão utilizadas cerca de 100 g para determinação do Limite de Liquidez (LL). Cerca de 50 g para determinação do Limite de Plasticidade (LP). Então é separado uma amostra de solo passado na # 40 e devidamente destorroada e homogeneizada é colocada no prato do aparelho de Casagrande, observando-se que esta deve ter 1cm de espessura no centro do prato (1º ponto 35 golpes). É feito, então, um sulco longitudinal com o auxílio do cinzel, por meio de um excêntrico imprimiu-se ao prato, repetidamente, quedas da altura de 1cm e de intensidade constante e igual a duas quedas por segundo. O número de golpes 1

necessários para provocar o fechamento deste sulco é registrado. Adicionando água à amostra repete-se o procedimento variando a umidade. Com os resultados obtidos traçase a linha de escoamento do material (umidade X nº de golpes). Recomenda-se a determinação de, pelo menos, seis pontos. O LL será o teor de umidade correspondente a 25 golpes. Para a determinação do limite de plasticidade é seguida ABNT NBR 7180, que regulamenta o cálculo do teor de umidade para o qual o solo começa a se fraturar quando se tenta moldá-lo na forma de uma amostra cilíndrica de 3 mm de diâmetro. A amostra é rolada com a mão, em um movimento de vaivém, sobre uma placa de vidro fosco, e a umidade correspondente ao início do fraturamento calculada. Normalmente, são realizadas três medidas de umidade para a determinação do LP com o mesmo solo fissurado. Outras dimensões do cilindro comparativo também podem ser utilizadas nesse ensaio. Através dos valores dos limites de consistência é comum proceder-se ao cálculo de outros dois índices: o índice de plasticidade (IP) e o índice de consistência (IC). Esses índices são chamados de índices de consistência e são de utilização muito comum na prática. O valor do IP pode ser obtido pela diferença entre o LL e o LP: IP = LL – LP.

O índice de plasticidade procura medir a plasticidade do solo e, fisicamente, representa a quantidade de água necessária a acrescentar ao solo para que este passe do estado plástico para o líquido. A seguir, são apresentados alguns intervalos do IP para a classificação do solo quanto a plasticidade. IP = 0 Não Plástico 1 < IP < 7 Pouco Plástico 7 < IP < 15 Plasticidade Média IP > 15 Muito Plástico Como o solo utilizado pela equipe em laboratório foi um solo majoritariamente arenoso, ou seja, não coesivo, o ensaio não pode ser realizado pois é um solo classificado como não plástico não sendo possível realizar os ensaios por critérios de desempenho dos equipamentos

não

apresentarem

resultados

úteis

para

cálculo.

2. Ensaio de Cisalhamento Direto A obtenção da resistência ao cisalhamento do solo consiste no procedimento mais importante em projetos geotécnicos que envolve estabilidade de solos e estruturas, tais como estabilidade de taludes naturais e compactados, taludes de barragens, projetos de fundações, estabilidade de estrutura de contenções, projetos que envolvem sistema em 2

solo-reforçado e outros. Normalmente, a determinação dos parâmetros de resistência (coesão e ângulo de atrito) é realizada em laboratório, basicamente, por três tipos de ensaios: cisalhamento direto, compressão triaxial e compressão simples. O ensaio de cisalhamento direto foi desenvolvido basicamente para a determinação da resistência ao corte de um corpo de prova de solo, de forma prismática e seção quadrada ou circular e de pequena espessura. Este ensaio é geralmente drenado. É utilizado para obtenção de coordenadas de pontos da envoltória de resistência de Mohr-Coulomb para obtenção dos parâmetros de resistência coesão (c) e ângulo de atrito (Φ). Informações quanto a deformação volumétrica do solo durante cisalhamento também pode ser obtido. O cisalhamento direto consiste num aparato que promove o deslizamento de uma metade do corpo de prova de solo em relação a outra, determinando assim, para cada tensão normal (σ) à superfície do deslizamento, o valor da tensão cisalhante (τ) necessária para provocar a deformação do corpo de prova até a ruptura. O ensaio é executado mantendo-se constante a tensão vertical e medindo-se a tensão cisalhante correspondente a cada deformação horizontal imposta ao corpo de prova, gerando dessa maneira a curva tensão-deformação. As deformações verticais são também monitoradas durante o processo de cisalhamento, possibilitando avaliações da variação volumétrica. Assim observando os manômetros do aparelho consegue-se traçar os pontos para obtenção gráfica, como determinado pelo professor, o ensaio foi repetido com 3 cargas diferentes, 9kg, 18kg e 36 kg, os resultados obtidos para o solo feito pelo nosso grupo com a carga de 9 kg, estão representados na tabela abaixo:

3

Vol inicial Tempo 12:00:00 AM 12:00:15 AM 12:00:30 AM 12:00:45 AM 12:01:00 AM 12:01:15 AM 12:01:30 AM 12:01:45 AM 12:02:00 AM 12:02:30 AM 12:03:00 AM 12:03:30 AM 12:04:00 AM 12:04:30 AM 12:05:00 AM 12:05:30 AM 12:06:00 AM 12:06:30 AM 12:07:00 AM 12:07:30 AM 12:08:00 AM 12:08:30 AM

72 dv (mm) 1,00

F=2,1503L+2,8432   (kPa) (kPa)

DV (%)

d l corr (mm) (cm)

A corr (cm2)

L (ANEL)

0,00

0,00

6,00

36,00

0,00

2,84

7,90 25,00

1,97 0,0461 0,14

5,99

35,92

0,20

3,27

9,11 25,06

1,92 0,0390 0,40

5,96

35,76

0,50

3,92

10,96 25,17

1,87 0,0341 0,54

5,95

35,68

0,60

4,13

11,59 25,23

1,84 0,0305 0,66

5,93

35,60

0,60

4,13

11,61 25,28

1,77 0,0238 0,85

5,92

35,49

0,70

4,35

12,25 25,36

1,75 0,0193 1,05

5,90

35,37

0,80

4,56

12,90 25,45

1,73 0,0172 1,12

5,89

35,33

0,80

4,56

12,92 25,48

1,71 0,0153 1,17

5,88

35,30

0,90

4,78

13,54 25,50

1,71 0,0144 1,22

5,88

35,27

1,00

4,99

14,16 25,52

1,72 0,0118 1,40

5,86

35,16

1,00

4,99

14,20 25,60

1,70 0,0069 1,63

5,84

35,02

1,20

5,42

15,49 25,70

1,72 0,0023 1,69 0,0067 1,67 0,0096 1,64 0,0150 1,66 0,0190 1,67 0,0221 1,70 0,0254 1,71 0,0284 1,71 0,0332 1,67 0,0388

1,95

5,81

34,83

1,20

5,42

15,57 25,84

2,39

5,76

34,57

1,30

5,64

16,31 26,04

2,50

5,75

34,50

1,30

5,64

16,34 26,09

2,73

5,73

34,36

1,40

5,85

17,04 26,19

3,02

5,70

34,19

1,40

5,85

17,12 26,33

3,23

5,68

34,06

1,50

6,07

17,82 26,42

3,50

5,65

33,90

1,50

6,07

17,90 26,55

3,70

5,63

33,78

1,30

5,64

16,69 26,64

3,98

5,60

33,61

1,30

5,64

16,78 26,78

4,20

5,58

33,48

1,10

5,21

15,56 26,88

Força (kgf)

4

12:09:00 AM 12:09:30 AM 12:10:00 AM 12:10:30 AM 12:11:00 AM 12:11:30 AM 12:12:00 AM

1,65 1,64 1,62 1,62 1,61 1,60 1,60

0,0453 0,0500 0,0558 0,0603 0,0640 0,0687 0,0730

4,52

5,55

33,29

1,00

4,99

15,00 27,04

4,77

5,52

33,14

0,80

4,56

13,77 27,16

5,05

5,50

32,97

0,70

4,35

13,19 27,30

5,30

5,47

32,82

0,65

4,24

12,92 27,42

5,50

5,45

32,70

0,60

4,13

12,64 27,52

5,75

5,43

32,55

0,55

4,03

12,37 27,65

6,00

5,40

32,40

0,50

3,92

12,09 27,78

A ruptura ocorreu com uma força de 6,07 kgf. Com esta tabela pode-se traçar o gráfico tensão deformação e analisar a curva obtida:

E pode-se também montar um gráfico para visualização da variação de volume do solo conforme andamento do ensaio:

5

3. Ensaio de Sedimentação

A sedimentação é o resultado do processo de separação de diferentes misturas heterogêneas, de duas ou mais fases. Este processo se assemelha em grande parte com o processo envolvendo a decantação, isto pois seu princípio se baseia quase que igualmente, o qual consiste em deixar a mistura em um período de repouso para que as fases da mesma possam se separar por suas diferenças de densidade, sendo assim, a fase que for mais densa irá se alocar no fundo do recipiente, e nas demais sucessivamente pela diferença de densidade, com está separação é possível remover os componentes de cada fase da mistura individualmente. Este processo é realizado pelo processo de mistura de sólidos em suspensão, visto isso, quando há partículas sólidas dispersas em um líquido Por este processo ser lento, pois depende da ação da gravidade sobre o sistema para que as fases sejam separadas, para isto é utilizado o processo de centrifugação para realizar separações de uma maneira mais ágil, visto que este processo é uma versão mais rápida do processo de sedimentação. O processo de sedimentação ocorre em algumas situações, como na natureza, onde ocorre a deposição em camadas de partículas sólidas de rochas provenientes da erosão, sendo assim, da ação do vento sobre as rochas, montanhas e paredões que existem na natureza. Um exemplo é a formação das praias pela sedimentação dessas partículas granulares provenientes da erosão. No nosso ensaio de sedimentação para as partículas mais finas (<0,075 mm), para silte e argila, a análise foi feita pela sedimentação. Onde se mediu a velocidade de decantação das partículas dispersas em água. Em função da variação da densidade da solução feita, onde calculou-se as proporções na amostra. Os resultados obtidos com o ensaio em laboratório estão presentes no Anexo 1, deste relatório.

6