Indices Fisicos dos Solos - Notas de Aula UTFPR

Índices físicos dos solos Índices físicos Os solos são sistemas de três fases ar água e sólidos Zorzan et al 2019 Var volume de ar Vag volume de água Vs volume de sólidos V volume total Vv volume de vazios VVs Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Índices físicos Vo Var Vw Vag W P A amostra total de V terá um peso P ou W Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Problema Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Índices físicos Umidade o teor de umidade do solo é definido como a relação percentual entre o peso da água contida num certo volume de solo e o peso de grãos sólidos nesse mesmo volume Assimtomase uma amostra de solo de peso total P Essa será a soma do peso das partículas sólidas Ps e da água Pw o peso do ar eventualmente envolvido é desprezível P Ps Pw Secandose a amostra em estufa 110o C por 24 horas a amostra pesará Ps pois a água evapora teor de umidade será então w 𝑷𝒘 𝑷𝒔 𝒙 𝟏𝟎𝟎 Pw P Ps Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Índices físicos Peso específico aparente úmido ou natural KNm³ 𝑷 𝑽 Peso específico aparente seco KNm³ 𝒅 𝑷𝒔 𝑽 Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Índices físicos Peso específico aparente saturado KNm³ 𝒔𝒂𝒕 𝑷𝒔𝒂𝒕 𝑽 quando S 100 Peso específico submerso KNm³ 𝒔𝒖𝒃 𝒔𝒂𝒕 𝒘 Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Índices físicos Grau de saturação S 𝑽𝒘 𝑽𝒗 x 100 Corresponde à porcentagem do volume dos poros ocupada pela água presente S100 saturado e S0 seco Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Índices físicos Peso específico da quantidade de sólidas KNm³ 𝒔 𝑷𝒔 𝑽𝒔 Densidade relativa do solo densidade real dos grãos G𝒔 𝒔 𝒘 𝒘 𝑷𝒘 𝑽𝒘 Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Índices físicos Índice de vazios e 𝑽𝒗 𝑽𝒔 Porosidade 𝑽𝒗 𝑽 x 100 Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Relações entre os Índices físicos Ortigão 2007 e VvVs VvV Vv VvVVV VvV n1 n Equações n e1 e e n1 n Gs w Se γ Gs 1 w1 e γw γd γ1 w γsat Gs e1 e γw Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Índices físicos O índice de vazios é usado para representar o estado em que se encontra o material As deformações volumétricas são proporcionais a uma variação de índice de vazios Δe quanto maior o índice de vazios maior a deformação volumétrica quando o material é comprimido O peso específico aparente úmido permite calcular as pressões na massa de solo Argilas valores da ordem de 13 a 17 kNm³ Areias obtémse 17 e 20 kNm³ O peso específico aparente submerso permite descontar o empuxo hidrostático O valor obtido para Gs está freqüentemente na faixa de 27 01sendo igual ao dos minerais constituintes dos grãos para o quartzo Gs 265 Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Índices físicos Peso específico aparente seco x massa específica x densidade Massa Específica é a massa da amostra de solo para um certo volume dessa própria amostra kgm³ Peso Específico é o peso total de determinada amostra de solo para o volume total dessa própria amostra kNm³ multiplicação da massa específica pela aceleração da gravidade do local de aferição Densidade kgm³ porém a massa específica diz respeito à substância enquanto a densidade é relacionada a um corpo Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Problema Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Solução Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Estrutura Chamase estrutura de um solo o arranjo ou configuração das partículas do solo entre si Areia de grão esférico e diâmetro uniforme o arranjo dos seus grãos só poderá variar entre a estrutura fofa e a compacta tipos mais simples das estruturas granulares Areia constituída por grãos de diversos diâmetros estrutura simples mas com vários arranjos Argilas os arranjos são bem mais variados e complexos Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Compacidade e Densidade Relativa das areias A compacidade é uma característica da maior ou menor densidade dos solos não coesivos mais compacto denso ou mais fofo solto relação de peso por unidade de volume O peso específico aparente seco e o índice de vazios dão a ideia de compacidade de uma areia quanto mais compacta uma areia maior seu s e menor seu e entretanto esses número não serão os mesmos para qualquer areia uma diferença na granulometria conferirá diferentes e e s mesmo quando igualmente compactos Limites de compacidade para cada granulometria e e s no seu estado mais fofo possível e mais denso possível Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Compacidade e Densidade Relativa das areias Índice de vazios máximo emax estado mais fofo possível vertese uma certa quantidade de material seco lentamente de um recipiente de volume conhecido Índice de vazios máximo emin estado mais denso possível medese o volume ocupado por um certo peso de solo não coesivo compactado e vibrado violentamente dentro de um recipiente Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Compacidade e Densidade Relativa das areias A compacidade de um areia que tenha seu índice de vazios naturais e é definida então pelo seu grau de compacidade ou densidade relativa de acordo com a expressão Dr e máx e e máx e mín x 100 Dr 070 areias compactas Dr 030 areias fofas Entre os dois valores acima areia de compacidade média ABNT 2020 NBR 16843 Solo Determinação do índice de vazios mínimo de solos não coesivos ABNT 1990 NBR 12004 Solo Determinação do índice de vazios máximo de solos não coesivos Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Consistência das argilas A as argilas são analisadas pela sua consistência Índice de consistência IC LL wIP De acordo com esse índice convencionase IC 0 consistência mole 0 IC 05 consistência plástica mole 05 IC 075 consistência plástica média 075 IC 1 consistência plástica rija IC 1 consistência dura Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Consistência das argilas e a resistência à compressão simples A consistência dos solos coesivos pode ser medida também através do ensaio de compressão simples com amostras de um mesmo solo saturadas com umidades diferentes Após a moldagem das amostras elas são rompidas à compressão simples e são obtidos os valores de RCS resistência à compressão simples em Kgfcm² a correlação RCS e w dá uma reta onde para altas umidades w correspondem pequenas RCS e viceversa Convenção a ser utilizada RCS 05 Kgfcm² consistência mole 05 RCS 15 consistência média 15 RCS 4 consistência rija RCS 4 consistência dura Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Consistência das argilas argilas sensitivas Argilas sensitivas a resistência da argila após o manuseio amolgada pode ser menor do que no estado natural indeformado Sensitividade resistência da argila no estado indeformado resistência da argila no estado deformado é atribuída ao arranjo estrutural das partículas interrelação química das partículas Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Exemplo 1 1 kgf 1 kg 000980665 KN Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Exemplo 2 Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Exemplo 3 enat e Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR Física dos solos Exemplo 4 Notas de Aula Profa Dra Amanda Dalla Rosa Johann UTFPR