Índices Físico

Pontifícia Universidade Católica de Goiás Índices Físico Geotecnia I Disciplina: Geotecnia 1 Prof.: João Guilherme Rassi Almeida

O ESTADO DO SOLOS • Índices físicos entre as três fases:os solos são constituídos de três fases: • Partículas sólidas; • Água; • Ar • Comportamento do solo – F(quantidade relativa de cada fase) Geotecnia I

O ESTADO DO SOLOS • TEOR DE UMIDADE (w): • dependem do tipo de solo; • dado em %; • variam de 10 a 40%* • * Solos orgânicos (w > 150%) Geotecnia I

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. • POROSIDADE (n): • relação entre volume de vazios e volume total • unidade em (%); • varia de 30 a 70%; • não pode ser 0 nem maior que 100%. Geotecnia I

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

ÍNDICES FÍSICOS • PESO ESPECÍFICO NATURAL (γn): • unidade em (kN/m³); • varia de 17 a 21 kN/m³; • exceção argilas moles com 14 kN/m³; • obtido em Laboratório (volume conhecido ou balança hidrostática) • PESO ESPECÍFICO APARENTE SECO (γd): • 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. Geotecnia I

ÍNDICES FÍSICOS • PESO ESPECÍFICO SUBMERSO (γsub): • unidade em (kN/m³); • cálculos de tensões efetivas; • da ordem de 10 kN/m³. • RELAÇÃO ENTRE OS ÍNDICES • Apenas três dos índices apresentados são obtidos diretamente em laboratório: w, γs e γn . • Os demais são calculados por correlações (equações). Geotecnia I

ÍNDICES FÍSICOS • Vs = 1 • Vv = e • Vw = S.e Geotecnia I

ÍNDICES FÍSICOS • RELAÇÕES DIRETAS: • EQUAÇÕES DEDUZIDAS: Geotecnia I

ÍNDICES FÍSICOS • VALORES TÍPICOS • *Loess= solto, fofo / formados em ambientes desérticos e glaciais / pouco intemperizados quimicamente / Ocorrência: China, Alemanha, EUA • *Tillglacial = material depositado por geleiras e contendo partículas de todos os tamanhos Geotecnia I

ÍNDICES FÍSICOS • TODAS EQUAÇÕES PODEM SER ESCRITAS EM TERMOS DE MASSA ESPECÍFICA (ρ) Densidade relativa: Geotecnia I Adimensional

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: • Peso específico seco • Porosidade • Grau de saturação Geotecnia I

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 aoemaxe emin. • emaxé obtido colocando-se cuidadosamente o material em um frasco, com uma queda controlada. Determina-se o peso específico e calcula-se oemax • emin é obtido vibrando-se a areia dentro de um molde. • Os índices de vazios máximos e mínimos dependem das características das areias. Geotecnia I

ESTADO DAS AREIAS - COMPACIDADE Estando as duas areias com e = 0,65. Qual areia é mais compacta? • Maior o CR; mais compacta é a areia Geotecnia I COMPACIDADE RELATIVA

ESTADO DAS AREIAS - COMPACIDADE Quanto maior o CR, mais compacta é a areia. Geotecnia I Areia compacta: maior resistência; deformabilidade

ESTADO DAS AREIAS - COMPACIDADE Exercício 2: No campo obteve-se que um solo arenoso foi compactado numa massa específica úmida de 1.720 g/cm3 e num teor de umidade de 9,0%. Em laboratório, determinou-se que Gs = 2,66, emax = 0,82 e emin = 0,42. Pede-se para determinar sua compacidade relativa quando compactado. Geotecnia I

ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA Manuseio: Areia se desfaz ≠ Argila possui 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: Geotecnia I • Arranjo entre os grãos; • Índice de vazios.

ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA • SENSITIVIDADE DA ARGILA • Solos Sedimentares (arranjo estrutural das partículas) • Solo Residual (características da rocha mãe; ou sais depositados entre as partículas, causando efeito cimentante em solos lateríticos) Resistencia da argila natural (Ri) > Resistência de argila amolgada (Ra) e_i = e_A • CP Amolgado = CP moldado (rompe-se a estrutura do solo e molda-o) • Maior a sensitividade; menor resistência amolgada Geotecnia I Resistência medida pelo ensaio de compressão simples

ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA • SENSITIVIDADE DA ARGILA Geotecnia I Indica que se argila vier a sofrer uma ruptura, sua resistência após esta ocorrência é bem menor. Baixada Santista → Suporta um aterro natural de 1,5m → Após a ruptura (amolgada), não suporta mais do que 0,5m de altura.

ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA • Índice de consistência • Estado em f(e) → f (w) • 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) Comportamento Semelhante: Argila A (wL = 80) Argila B (wL = 50) Geotecnia I wp w wL • Indica a posição relativa da umidade aos limites de mudança de estado. Argila B wp w wL Argila A

ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA • Índice de consistência Exercício 3: Com os dados de uma argila apresentados a seguir, determine seu índice de consistência e sua sensitividade: • wnatural = 50%; • wL = 60%; • wP = 35%; • Rnatural = 82 kPa; • Ramolgado = 28 kPa. Geotecnia I

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO • Para projetos de engenharia, deve ser feito um reconhecimento dos solos: • Identificação; • Avaliação do estado; • Amostragem (ensaios de lab.) • SONDAGEM DE SIMPLES RECONHECIMENTO (NBR-6484) • A sondagem consiste em dois tipo de operação: PERFURAÇÃO E AMOSTRAGEM. • 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. Geotecnia I

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO • DETERMINAÇÃO DO NÍVEL D’ÁGUA • Surgimento de água no interior da perfuração • Registra-se a cota do N.A • Ocorreelevação do N.A. → água sob pressão → nova cota • Diferença de cota = pressão de água(ocorregeralmenteemareiasrecobertasporargila, oucamadas de argila) • Pressõesinfluenciamnaestabilidade de escavações • Nivel de águavariadurante o ano Geotecnia I

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO • PERFURAÇÃO ABAIXO DO N.A: • Atingido o N.A a perfuração pode continuar com a técnica de circulação de água (percussão e lavagem); • Uma bomba d’água injeta água na extremidade do tubo, através de uma haste; • A água sai sobre pressão; • Metro em metro ou com alteração do solo, recolhe-se amostra para identificação • Perf. Lavagem + rápida que por trado (acima alteraria as condições de umidade) Geotecnia I

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO • AMOSTRAGEM • Na sondagem com amostrador padrão, utiliza-se um tubo com 50,8 mm de diâmetro externo e 34,9 mm de diâmetro interno, com extremidade cortante biselada. Geotecnia I

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO • AMOSTRAGEM Geotecnia I - Coleta de amostra de metro em metro. - Exame tátil-visual

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO • AMOSTRAGEM • Escavação do 1° metro (trado); • Cravação (1,00-1,45m): • - Contagem de golpes para 15cm. • Fase de avanço • (1,45-2,00m): Geotecnia I • Martelo = 65kg; • 75 cm de queda livre; • alteamento manual ou mecânico; • penetração de 45cm.

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO • RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO – SPT (Standard Penetration Test) – NBR 6484/97 • Resitência do solo à penetração do amostrador • Nº golpes  cravar cada trecho de 15 cm do amostrador; • Primeiros 15cm desprezado • Resistência à penetração  Nº de golpes para cravar 30cm; • Resistência a penetração = N SPT (relação direta com o estado do solo) • Solo Frágil (1 golpe penetra > 45 cm)  Ex.: 1 golpe / 58cm Geotecnia I

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO • RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO – SPT (Standard Penetration Test) – NBR 6484/97 • A cravação é interrompida antes dos 45cm quando: • em qualquer dos 3 segmentos de 15cm, o n° de golpes ultrapassar 30; • um total de 50 golpes tiver sido aplicado durante toda cravação (impenetrável ao SPT); • não se observar cravação durante 5 golpes consecutivos. Geotecnia I

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO • RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO – SPT (Standard Penetration Test) – NBR 6484/97 • Critérios de parada: • quando, em 3m sucessivos, se obtiver 30 golpes para penetração dos 15 cm iniciais; • quando, em 4m sucessivos, se obtiver 50 golpes para penetração dos 30cm iniciais; • quando, em 5m sucessivos, se obtiver 50 golpes para a penetração dos 45cm. Geotecnia I

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO – SPT (Standard PenetrationTest) Geotecnia I

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO SPT – NÚMERO, LOCAÇÃO E PROFUNDIDADE DOS FUROS – NBR 8036/86 • 2 (duas) para área da projeção em planta do edifício até 200m² • 3 (três) para área de projeção entre 200m² e 400m² Geotecnia I

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Número de Sondagens (NBR 8036/83) • NBR 8036/83 – Programação de Sondagens de Simples Reconhecimento dos Solos para Fundações de Edifícios. Geotecnia I

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO • SPT – NÚMERO, LOCAÇÃO E PROFUNDIDADE DOS FUROS - NBR 8036/86 • PROFUNDIDADE DOS FUROS: deve considerar a profundidade provável das fundações e do bulbo de tensões gerados pela fundação prevista e as condições geológicas locais. • VANTAGENS DO SPT: • - Custo relativamente baixo; • Facilidade de execução e possibilidade de trabalho em locais de difícil acesso; • Permite obter perfil estatigráfico do local e coleta amostras; • Fornece o índice de resistência a penetração; • Possibilita determinar o NSPT Geotecnia I

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Perfil de Sondagem Geotecnia I

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Normas Referentes: • NBR 9603/1986 – Sondagem a trado • NBR 6484/2001 - Sondagens de simples reconhecimento com SPT - Método de ensaio • NBR 8036/1983 - Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios Geotecnia I

OUTROS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Determinam parâmetros mais confiáveis que o SPT, mas não permitem coleta de amostras e são onerosos. • CPT (Cone Penetration Test); • Ensaio Pressiométrico (PMT); • Sondagem rotativa (rocha); • Dilatômetrode Marchetti (DMT) • Ensaio de palheta (Vane Test). Geotecnia I - 2012

OUTROS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO DO SUBSOLO • CPT (Cone PenetrationTest) Geotecnia I

OUTROS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO DO SUBSOLO • SONDAGEM ROTATIVA Geotecnia I

OUTROS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO DO SUBSOLO • Dilatômetro de Marchetti (DMT) Geotecnia I

OUTROS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO DO SUBSOLO • Ensaio de palheta (Vane Test). Geotecnia I

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