Co

nce

ito

s B

ásic

os

P.P

. (

2011)

Compacidade das areias e Limites de

Atterberg

GEOTÉCNIA

Introdução (revisão)

Mineralogia: argila se

caracterizam por seu

“tamanho muito

pequeno” e sua

atividade elétrica

superficial intensa;

Dupla camada difusa,

a água mais interna

não seca a 105/110oC;

Desenvolvem coesão;

Areias, siltes “puros” e

pedregulhos são

inertes quanto a carga

elétrica.

Partículas soltas

(grãos), solos

granulares (areia e

pedregulho).

Granulometria e sedimentação

Peneiramento é eficaz para

solos grossos.

Para solos finos (areia fina,

siltes e argilas) a

sedimentação tem o limite de

diâmetro >0,001mm.

A sedimentação não

caracteriza a principal

característica das argilas, a

sua carga elétrica;

“todo

argilomineral é

uma argila mas

nem toda argila é

um argilomineral”

Interação solo água

Característica de um

solo argiloso é a sua

interação com a água.

O teor de umidade

determina a

consistência de um

solo argiloso que pode

ir de uma lama muito

mole a um solo duro.

Dupla camada difusa (umidade)

Dependendo do teor de umidade:

As partículas podem desenvolver camadas

difusas individuais e não ocorre interação entre

partículas, a um movimento livre entre as

partículas.

Quando o solo seca reduz a camada difusa das

partículas e ocorre interação entre partículas;

Quanto maior a carga elétrica maior a

quantidade de água para levar um solo de um

estado de consistência a outro.

Consistência dos Solos Estado de resistência, rigidez ou fluidez em que solos de

granulação fina se encontram

Solo solto Solo friável

Solo firme Solo extremamente firme

Mesmo solo: rijo e fluido

Estado das Areias

- Compacidade

Tipo de areia e min e max

Uniforme de grãos angulares 0,70 1,10

Bem graduada de grãos

angulares

0,45 0,75

Uniforme de grãos

arredondados

0,45 0,75

Bem graduada de grãos

arredondados

0,35 0,65

• O estado em que se encontra

uma areia;

• Pode ser expresso pelo seu

índice de vazios;

• OBS 1: o valor de “e”

não define o estado da

areia só.

• OBS 2: Para um mesmo

valor de “e” uma areia

pode ser FOFA ou

COMPACTA.

• É necessário avaliar o índice

de vazios natural em

confronto com o “e” máximo

e mínimo.

Classificação Compacidade

Relativa

Muito Fofa 0-15

Fofa 15-50

Média 50-70

Compacta 70 – 85

Muito

Compacta

85 - 100

Como determinar “e”

natural?

Como determinar “e”

máximo e mínimo?

Estado das Areias - Compacidade

Ex: Para determinado solo arenoso, emax=0,82 e emin=0,42, seja G=2,66. No campo, o solo é compactado para uma massa específica úmida de 17,2kN/m3, com teor de umidade de 9%. Determine a compacidade relativa da compactação.

e?

S.e=G.w

g=G.gw(1+w)/1+e

e=Vv/Vs

S=Vw/Vv

gd=Ws/V

Estado das Argila

- Consistência

Consistência Resistênia, em kPa

Muito mole <25

Mole 25 a 50

Média 50 a 100

Rija 100 a 200

Muito rija 200 a 400

Dura >400

• A resistência com

que a argila se

apresenta;

• Pode ser

quantificada pelo

ensaio de

compressão simples;

• Carga que leva o CP

a ruptura / área do

CP = resistência a

compressão simples.

É um caso especial do ensaio triaxial, onde a tensão confinante é nula (σc = σ3 = 0). Este ensaio é utilizado para determinar a resistência não drenada de solos argilosos (Su ou Cu)

Estados de Consistência dos Solos

Sólido: o volume total do material não se altera quando seu teor de umidade varia.

Semi-Sólido: o solo trinca e rompe ao

ser trabalhado.

Plástico: o solo pode ser moldado sob

diferentes formas sem trincar nem variar de volume.

Fluido ou Líquido: o solo se comporta

como um fluido viscoso.

Limites de Consistência

(Limites de Atterberg)

Limite de Liquidez (wL ou LL)

Limite de Plasticidade (wP ou LP)

Limite de Contração (wC ou LC)

semi-sólido plástico fluido ou líquido

Estado do Solo

Teor de Umidade Limite de

Plasticidade (wP)

Limite de Liquidez

(wL)

Limite de Contração

(wC)

sólido

Limite de Liquidez (wL)

Norma NBR 7180 - ABNT

Aparelho de Casagrande

Método do cone (Norma Britânica)

Teor de umidade correspondente ao fechamento de uma ranhura padrão sob 25

golpes no Aparelho de Casagrande

13mm

Determinação do Limite de

Liquidez

Aparelho de Casagrande

Determinação do Limite de Liquidez

30

32

34

36

38

40

42

44

46

1 10 100

Número de Golpes

Teo

r d

e U

mid

ad

e (%

)

25 golpes

LL

Limites de Consistência

Curva de Fluidez

Limite de Liquidez (wL)

Cone Penetração – British standard

(Ásia e Europa)

Limite de Plasticidade (wP)

Norma NBR 9180 ABNT

Teor de umidade em que o solo começa a

trincar ao ser moldado um cilindro com

3mm de diâmetro rolando-se o solo com a

palma da mão sobre uma placa de vidro

esmerilhado.

wP = média de cinco determinações

Limite de Plasticidade (wP)

Limite de Contração (wc)

Norma NBR 7183/82 ABNT

Teor de umidade abaixo do qual o solo não

varia mais de volume em um processo de

secagem.

Método do mercúrio

Método da parafina

Limite de Contração (wc)

60

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80

10 20 30 40 50

Teor de Umidade (%)

Vo

lum

e o

u V

ari

ação

de V

olu

me

(cm

3)

wc

Ex.: A seguir, são mostrados os resultados de um ensaio de limite de contração:

• Volume inicial do solo em estado saturado=16,2 cm3

• Volume final do solo em estado seco = 10,8cm3

• Massa inicial em estado saturado = 44,6g

• Massa final em estado seco = 32,8g.

Índices de Consistência

IP = wL – wP

Fornece uma indicação da plasticidade do solo

IP = 0 solo não plástico

1 < IP < 7 solo de baixa plasticidade

7 < IP < 15 solo de plasticidade média

IP > 15 solo de alta plasticidade

Índice de Plasticidade

Val

ore

s tí

pic

os

de

lim

ites

de

consi

stên

cia

de

min

erai

s ar

gíl

icos

(Lam

be

& W

hit

man

, 1

96

7)

Mineral Íon wL wP IP wC

trocável (%) (%) (%) (%)

Montmorilonita

Ilita

Caulinita

Atapulgita

Índices de Consistência

Índice indicativo da história de tensões do solo natural

IL ~ 1 Solo normalmente adensado

IL ~ 0 Solo sobre-adensado

IL >> 1 Argila de alta sensibilidade

IL < 0 Argila altamente sobre-adensada ou ressecada

Índice de Liquidez

PL

P

ww

wwIL

Índices de Consistência

Fornece uma indicação do estado de consistência em que o solo se encontra no campo

IC < 0 solo no estado fluido

0 < IC < 1 solo no estado plástico

IC > 1 solo no estado sólido ou semi-sólido

IP

wwIC L

Índice de Consistência

Índice de Sensibilidade das Argilas (Sensitivity Index de Skempton)

lgamo

ind

c

c

tS

cind = resistência à compressão simples do solo indeformado.

camolg = resistência à compressão simples do solo amolgado, reconstituído no mesmo teor de umidade do solo indeformado.

St < 1 não sensível

1 < St < 2 sensibilidade baixa

2 < St < 4 sensibilidade média

4 < St < 8 sensível

St > 8 ultra-sensível

Atividade da Fração Fina (Activity Index de Skempton)

Ac < 0,75 Inativa

0,75 < Ac < 1,25 Normal

Ac > 1,25 Ativa

m

IPIA Ac

2%

Caulinita: Ac = 0,3 a 0,5

Ilita: Ac = 0,5 a 1,5

Montmorilonita: Ac = 4 a 8