Índices Físico

Pontifícia Universidade Católica de Goiás

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tecn

iaI

Profa. : Melina Freitas Rocha

Disciplina: Geotecnia 1

O ESTADO DO SOLOS

�Índices físicos entre as três fases:os solos são constituídos detrês fases:

• Partículas sólidas;• Água;• Ar

O comportamento de um solo depende da quantidade relativadecadaumadastrêsfases(sólidos,águaear).decadaumadastrêsfases(sólidos,águaear).

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O ESTADO DO SOLOS

�Índices físicos entre as três fases:os solos são constituídos detrês fases:

• Partículas sólidas;• Água;• Ar

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� TEOR DE UMIDADE (w): • dependem do tipo de solo;• dado em %;• variam de 10 a 40%• com exceções de solos muito secos e úmidos.

100P

Pw

s

w ×=

ÍNDICES FÍSICOS

� ÍNDICE DE VAZIOS (e): • adimensional;• varia de 0,5 a 1,5;• argila orgânica (e > 3);• não é obtido, mas sim calculado;• não pode ser zero.

s

v

V

Ve=

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� POROSIDADE (n):• unidade em (%);• varia de 30 a 70%;• não pode ser 0 nem maior que 100%.

100V

Vn v ×=

ÍNDICES FÍSICOS

� GRAU DE SATURAÇÃO (S ou Sr): • unidade em (%);• varia de 0 a 100%.

� PESO ESPECÍFICO DOS GRÃOS OU SÓLIDOS ((((γS):):):):• unidade em (kN/m³);• varia de 24 a 30 kN/m³.

100V

VS

v

w ×=

P=γ

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• varia de 24 a 30 kN/m³.

� PESO ESPECÍFICO DA ÁGUA ((((γw):):):):• unidade em (kN/m³);• função da temperatura;• valor adotado de 10 kN/m³.

s

ss V

P=γ

w

ww V

P=γ

ÍNDICES FÍSICOS

� PESO ESPECÍFICO NATURAL ((((γn):):):):• unidade em (kN/m³);• varia de 17 a 21 kN/m³;• exceção argilas moles com 14 kN/m³.

� PESO ESPECÍFICO APARENTE SECO ((((γd):):):):• unidade em (kN/m³);

V

Pn =γ

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• unidade em (kN/m³);• varia de 13 a 19 kN/m³;• exceção argilas moles com 4 kN/m³.

� PESO ESPECÍFICO SATURADO ((((γsat):):):):• unidade em (kN/m³);• da ordem de 20 kN/m³.

V

Psd =γ

V

Psatsat =γ

ÍNDICES FÍSICOS

� PESO ESPECÍFICO NATURAL ((((γsub):):):):• unidade em (kN/m³);• cálculos de tensões efetivas;• da ordem de 10 kN/m³.

wnatsub γγγ −=

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� RELAÇÃO ENTRE OS ÍNDICESApenas três dos índices apresentados são obtidos diretamenteem laboratório:w, γse γn .Os demais são calculados por correlações (equações).

wnatsub γγγ −=

ÍNDICES FÍSICOS

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iaI • Vs = 1

• Vv = e• Vw = S.e

ÍNDICES FÍSICOS

� RELAÇÕES DIRETAS:

� EQUAÇÕES DEDUZIDAS:

e

en

+=

1( )

e

ws

++=

1

1γγe

sd +

=1

γγe

e wssat +

+=1

γγγ

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wn

d +=

1

γγ 1−=d

seγγ

w

s

e

wS

γγ

⋅⋅=

ÍNDICES FÍSICOS

� VALORES TÍPICOS

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ÍNDICES FÍSICOS

� TODAS EQUAÇÕES PODEM SER ESCRITAS EM TERMOS DE MASSA ESPECÍFICA (ρ)

sss ouG

ρρ

γγ=

G

oue

sd +

=1

ρ

ρρ( )

( )wG

oue

ws

+

++=

1

1

1

ρ

ρρDensidade relativa:

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wws ργ

e

G wsd +

=1

ρρ( )e

wG ws

++=

1

1ρρ

e

Gw

oue

e

wssat

wssat

++=

++=

1

)1(

1

ρρ

ρρρ

ÍNDICES FÍSICOS

Exercício 1: O peso específico natural de um solo é 16,5 kN/m3. Sabendo que w = 15% e Gs = 2,7, determine:

a) Peso específico seco

b) Porosidade

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b) Porosidade

c) Grau de saturação

ESTADO DAS AREIAS - COMPACIDADE

O estado em que se encontra uma areia pode ser expresso pelo seu índice de vazios.

• para se saber o estado é necessário comparar o e com relação aoemax e emin .• emax é obtido colocando-se cuidadosamente o material, com uma queda controlada. Determina-se o peso específico e calcula-se oemax

• emin é obtido vibrando-se a areia dentro de um molde.

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Os índices de vazios máximos e mínimos dependem das características das areias.

Descrição da areia emin emaxAreia uniforme de grãos angulares 0,70 1,10

Areia bem graduada de grãos angulares 0,45 0,75

Areia uniforme de grãos arredondados 0,45 0,75

Areia bem graduada de grãos arredondados

0,35 0,65

ESTADO DAS AREIAS - COMPACIDADE

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Estando as duas areias com e = 0,65. Qual areia é maiscompacta?

( ) ( )( ) ( )nnn

nnnCRouDr −⋅−

−⋅−=1

1

minmax

maxmin

minmax

max

ee

eeCRouD nat

r −−=

COMPACIDADE RELATIVA

ESTADO DAS AREIAS - COMPACIDADE

Quanto maior o CR, mais compacta é a areia.

CLASSIFICAÇÃO CR

Areia fofa abaixo de 0,33

Areia de compacidade média entre 0,33 e 0,66

Areia compacta acima de 0,66

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Areia compacta:

maior resistência;

deformabilidade

ESTADO DAS AREIAS - COMPACIDADE

Exercício 2:

No campo obteve-se que um solo arenoso foicompactado numa massa específica úmida de 1.720g/cm3 e num teor de umidade de 9,0%. Em

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g/cm e num teor de umidade de 9,0%. Emlaboratório, determinou-se que Gs = 2,66, emax = 0,82e emin = 0,42. Pede-se para determinar suacompacidade relativa quando compactado.

ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA

Característica relacionada a firmeza, aderência e resistência.A resistência das argilas é expressa por meio do ensaio de compressão simples, devido a isso tem-se:

CONSISTÊNCIA RESISTÊNCIA, EM kPa

Muito mole <25

Mole 25 a 50

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Mole 25 a 50

Média 50 a 100

Rija 100 a 200

Muito rija 200 a 400

Dura >400

� Arranjo entre os grãos;� Índice de vazios.

ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA

� SENSITIVIDADE DA ARGILAQuando se manuseia as argilas, a resistência diminui, consistência(amolgada), com índice de vazios constante, essa argila pode ter menor resist.que no estado natural (indeformado).Esse fenômeno é conhecido comosensitividade da argila.

adoamo

oindeformad

R

RS

lg

=

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Resistência medida pelo ensaio de compressão simples.

adoamoR lg

ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA

� SENSITIVIDADE DA ARGILA

SENSITIVIDADE CLASSIFICAÇÃO

1 Insensitiva

1 a 2 Baixa sensitividade

2 a 4 Média sensitividade

4 a 8 Sensitiva

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4 a 8 Sensitiva

>8 Ultra-sensitiva (quick clay)

Indica que se argila vier a sofrer uma ruptura, sua resistência após esta ocorrência é bem menor.

Região dos mangues → natural aterro de 1,5m → amolgada 0,5m

ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA

� Índice de consistênciaComo a maioria das argilas encontra-se saturada, o seu estado costuma ser expresso pelo teor de umidade.

Da mesma forma que o e, por si só das areias não diz nada, o teor de umidade, por si só, não indica o estado das argilas.(Limites de consistência)

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(Limites de consistência)

wp

wp

wL

wL

w

w

Indica a posição relativa daumidade aos limites de mudançade estado.

pL

L

ww

wwIC

−−=

Argila B

Argila A

ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA� Índice de consistência

CONSISTÊNCIA ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA

Mole < 0,5

Média 0,5 a 0,75

Rija 0,75 a 1,0

Dura > 1,0

Exercício 3: Com os dadosde uma argila apresentadosa

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Exercício 3: Com os dadosde uma argila apresentadosaseguir, determine seu índice de consistência e suasensitividade:◦ wnatural= 50%;◦ wL = 60%;◦ wP = 35%;◦ Rnatural= 82 kPa;◦ Ramolgado= 28 kPa.

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO

Para projetos de engenharia, deve ser feito umreconhecimento dos solos:

� Identificação;�Avaliação do estado;�Amostragem (ensaios de lab.)

� SONDAGEM DE SIMPLES RECONHECIMENTO (NBR-6484)

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� SONDAGEM DE SIMPLES RECONHECIMENTO (NBR-6484)A sondagem consiste em dois tipo de operação: PERFURAÇÃO EAMOSTRAGEM.

PERFURAÇÃO ACIMA DO NÍVEL D’ÁGUA-Furos com trado (10cm de diâmetro);

-Esforço da penetração dá ideia da consistência ou compacidade do solo;

- Utiliza-se tubo de revestimento para amostragem.

PROSPECÇÃO DO SUBSOLOPERFURAÇÃO ABAIXO DO N.A:

�Atingido o N.A a perfuração pode continuar com atécnica de circulação de água (percussão e lavagem);� Uma bomba d’água injeta água na extremidade dotubo, através de uma haste;�A água sai sobre pressão;� Quando ocorre alteração do solo, recolhe-se amostra

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� Quando ocorre alteração do solo, recolhe-se amostrapara um identificação prévia.

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO

AMOSTRAGEM

� Na sondagem com amostrador padrão, utiliza-se umtubo com 50,8 mm de diâmetro externo e 34,9 mm dediâmetro interno, com extremidade cortante biselada.

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PROSPECÇÃO DO SUBSOLO

AMOSTRAGEM

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iaI - Coleta de amostra de

metro em metro.- Exame tátil-visual

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO

AMOSTRAGEM

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- 65kg;- 75 cm de queda livre;- alteamento manual;- penetração de 45cm.

-Escavação do 1° metro (trado);- Cravação (1,00-1,45m):- Contagem de golpes para 15cm.- Fase de avanço (1,45-2,00m):

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO

RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO – SPT (StandardPenetration Test) – NBR 6484/97

� Durante a cravação são anotados os golpes para cravarcada trecho de 15 cm do amostrador;� O primeiro 15cm é desprezado e define-se resistência àpenetraçãocomosendoo númerodegolpesnecessáriospara

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penetraçãocomosendoo númerodegolpesnecessáriosparacravar 30cm do amostrador;� Resistência a penetração = N SPT (relação direta com oestado do solo)�A cravação é interrompida antes dos 45cm quando:

- em qualquer dos 3 segmentos de 15cm, o n° de golpesultrapassar 30;

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO

RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO – SPT (StandardPenetration Test) – NBR 6484/97

- um total de 50 golpes tiver sido aplicado durante todacravação (impenetrável ao SPT);- não se observar cravação durante 5 golpesconsecutivos.

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consecutivos.Critérios de parada:

- quando, em 3m sucessivos, se obtiver 30 golpes parapenetração dos 15 cm iniciais;- quando, em 4m sucessivos, se obtiver 50 golpes parapenetração dos 30cm iniciais;- quando, em 5m sucessivos, se obtiver 50 golpes para apenetração dos 45cm.

PROSPECÇÃO DO SUBSOLORESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO – SPT (StandardPenetration Test)

Resistência à penetração (NSPT)

Compacidade da areia

0 a 4 Muito fofa

5 a 8 Fofa

9 a 18Compacidade

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9 a 18Compacidade

média

18 a 40 Compacta

Acima de 40 Muito compacta

Resistência à penetração

(NSPT)

Consistência da argila

< 2 Muito mole

3 a 5 Mole

6 a 10 Consistência média

11 a 19 Rija

>19 Dura

PROSPECÇÃO DO SUBSOLOSPT (Standard Penetration Test)

C:\Users\MELINA\Desktop\Projetos\Sond 134-08\SPT01.xls

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C:\Users\MELINA\Desktop\Projetos\Sond 134-08\SPT02.xls

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO

SPT – NÚMERO, LOCAÇÃO E PROFUNDIDADE DOSFUROS

NBR 8036/83 – Programação de sondagens de simples reconhecimentodos solos para fundações de edifícios

- NÚMERO DE FUROS: f (área projetada da construção)

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PROSPECÇÃO DO SUBSOLO

SPT – NÚMERO, LOCAÇÃO E PROFUNDIDADE DOSFUROS – NBR 8036/86

- LOCAÇÃO DOS FUROS: devem cobrir toda a áreacarregada. A distância entre furos não deve ser superior a 30m.

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PROSPECÇÃO DO SUBSOLO

SPT – NÚMERO, LOCAÇÃO E PROFUNDIDADE DOSFUROS - NBR 8036/86

- PROFUNDIDADE DOS FUROS: deve considerar aprofundidade provável das fundações e do bulbo de tensões gerados pelafundação prevista e as condições geológicas locais.

VANTAGENS DO SPT:

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VANTAGENS DO SPT:

- Custo relativamente baixo;-Facilidade de execução e possibilidade de trabalho em locais de difícilacesso;- Permite obter o perfil estatigráfico do local e coletar amostras;- Fornece o índice de resistência a penetração;- Possibilita determinar o NSPT

OUTROS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO DO SUBSOLO

� CPT (Cone Penetration Test);� Sondagemrotativa (rocha);

Determinam parâmetros mais confiáveis que o SPT, masnão permitem coleta de amostras e são onerosos.

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-2012

� Sondagemrotativa (rocha);� Ensaio Pressiométrico (PMT);� Dilatômetro de Marchetti (DMT);� Ensaio de palheta (Vane Test).

OUTROS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO DO SUBSOLO

� CPT (Cone Penetration Test)

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OUTROS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO DO SUBSOLO

� SONDAGEM ROTATIVA

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OUTROS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO DO SUBSOLO

� Dilatômetro de Marchetti (DMT)

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OUTROS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO DO SUBSOLO

�Ensaio de palheta (Vane Test).

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