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ndices FsicoGeotecnia IProf.: Joo Guilherme Rassi AlmeidaDisciplina: Geotecnia 1
Pontifcia Universidade Catlica de Gois
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O ESTADO DO SOLOSndices fsicos entre as trs fases: os solos so constitudos de trs fases: Partculas slidas; gua; ArComportamento do solo F(quantidade relativa de cada fase)
2Geotecnia IEvaporao e pluviosidade = reduz ou aumenta a quantidade de guaCompresso = reduz os vazios do solo, expulsando gua e arMenor volume de vazios aumenta a resistencia 2O ESTADO DO SOLOS3Geotecnia I TEOR DE UMIDADE (w): dependem do tipo de solo; dado em %; variam de 10 a 40%** Solos orgnicos (w > 150%)
- Ps = Peso dos slidos- Explicar a determinao em laboratrio3NDICES FSICOS4Geotecnia I NDICE DE VAZIOS (e): adimensional; varia de 0,5 a 1,5; argila orgnica (e > 3); no obtido, mas sim calculado; no pode ser zero.
POROSIDADE (n): relao entre volume de vazios e volume total unidade em (%); varia de 30 a 70%; no pode ser 0 nem maior que 100%.
Vs = volume de slidosEx.: e>3 (volume de gua 3 x o de slidos)4NDICES FSICOS5Geotecnia I GRAU DE SATURAO (S ou Sr): unidade em (%); varia de 0 a 100%.
PESO ESPECFICO DOS GROS OU SLIDOS (S): unidade em (kN/m); varia de 24 a 30 kN/m; determinado em Laboratrio
PESO ESPECFICO DA GUA (w): unidade em (kN/m); funo da temperatura; valor adotado de 10 kN/m.
Ys = baixa variao entre os solos (argilas laterticas so mais pesadas; presena de Fe)Yw = ensaio de sedimentao (curva de calibrao em funo da temperatura)5NDICES FSICOS6Geotecnia I PESO ESPECFICO NATURAL (n): unidade em (kN/m); varia de 17 a 21 kN/m; exceo argilas moles com 14 kN/m; obtido em Laboratrio (volume conhecido ou balana hidrosttica)
PESO ESPECFICO APARENTE SECO (d): unidade em (kN/m); varia de 13 a 19 kN/m; exceo argilas moles com 4 kN/m.
PESO ESPECFICO SATURADO (sat): unidade em (kN/m); da ordem de 20 kN/m.
Yn = chamado tambm de somente peso especficoYn = peso total / volume totalARGILA MOLE = tpica do litoral / deposio recente / BAIXA resistncia / compressvel / matria orgnica (cor escura e cheiro caracterstico)
Yd e Ysat = solo totalmente seco ou mido (hiptese) e sem variao de volume6NDICES FSICOS7Geotecnia I PESO ESPECFICO SUBMERSO (sub): unidade em (kN/m); clculos de tenses efetivas; da ordem de 10 kN/m.
RELAO ENTRE OS NDICESApenas trs dos ndices apresentados so obtidos diretamente em laboratrio: w, s e n .Os demais so calculados por correlaes (equaes).
7NDICES FSICOS8Geotecnia I Vs = 1 Vv = e Vw = S.e
8NDICES FSICOS9Geotecnia I RELAES DIRETAS:
EQUAES DEDUZIDAS:
9NDICES FSICOS10Geotecnia I VALORES TPICOS
Loess = solto, fofo / formados em ambientes desrticos e glaciais / pouco intemperizados quimicamente / Ocorrncia: China, Alemanha, EUATill glacial = material depositado por geleiras e contendo partculas de todos os tamanhos10NDICES FSICOS11Geotecnia I TODAS EQUAES PODEM SER ESCRITAS EM TERMOS DE MASSA ESPECFICA ()
Densidade relativa:Adimensional11NDICES FSICOS12Geotecnia IExerccio 1: O peso especfico natural de um solo 16,5 kN/m3. Sabendo que w = 15% e Gs = 2,7, determine:Peso especfico secoPorosidadeGrau de saturao
12ESTADO DAS AREIAS - COMPACIDADE13Geotecnia IO estado em que se encontra uma areia pode ser expresso pelo seu ndice de vazios. para se saber o estado necessrio comparar o e com relao ao emax e emin . emax obtido colocando-se cuidadosamente o material em um frasco, com uma queda controlada. Determina-se o peso especfico e calcula-se o emax emin obtido vibrando-se a areia dentro de um molde.
Os ndices de vazios mximos e mnimos dependem das caractersticas das areias.
Descrio da areiaeminemaxAreia uniforme de gros angulares0,701,10Areia bem graduada de gros angulares0,450,75Areia uniforme de gros arredondados0,450,75Areia bem graduada de gros arredondados0,350,65- gros angulares e mal graduados apresentam e_max.13ESTADO DAS AREIAS - COMPACIDADE14Geotecnia IEstando as duas areias com e = 0,65. Qual areia mais compacta?
COMPACIDADE RELATIVAMaior o CR; mais compacta a areiaCR_A = 0,83CR_B = 0,16614ESTADO DAS AREIAS - COMPACIDADE15Geotecnia IQuanto maior o CR, mais compacta a areia.CLASSIFICAOCRAreia fofaabaixo de 0,33Areia de compacidade mdiaentre 0,33 e 0,66Areia compactaacima de 0,66Areia compacta: maior resistncia;
deformabilidade
15ESTADO DAS AREIAS - COMPACIDADE16Geotecnia IExerccio 2:
No campo obteve-se que um solo arenoso foi compactado numa massa especfica mida de 1.720 g/cm3 e num teor de umidade de 9,0%. Em laboratrio, determinou-se que Gs = 2,66, emax = 0,82 e emin = 0,42. Pede-se para determinar sua compacidade relativa quando compactado.
Tem-se o gama n ; acha-se o gama d; calcula-se o e ; e joga na eq. De compacidade relativa.
- Ro_w = 1 g/cm- DR = 0,33
16ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTNCIA17Geotecnia ICaracterstica relacionada a firmeza, aderncia e resistncia.A resistncia das argilas expressa por meio do ensaio de compresso simples, devido a isso tem-se:
CONSISTNCIARESISTNCIA, EM kPaMuito mole400 Arranjo entre os gros; ndice de vazios.Manuseio: Areia se desfaz Argila consistncia
Ensaio de compresso simples (no confinado): ruptura de um CP (geralmente cilndrico)17ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTNCIA18Geotecnia I SENSITIVIDADE DA ARGILA
Resistencia da argila natural (Ri) > Resistncia de argila amolgada (Ra)e_i = e_AResistncia medida pelo ensaio de compresso simplesSolos Sedimentares (arranjo estrutural das partculas)Solo Residual (caractersticas da rocha me; ou sais depositados entre as partculas, causando efeito cimentante em solos laterticos)CP Amolgado = CP moldado (rompe-se a estrutura do solo e molda-o)Maior a sensitividade; menor resistncia amolgada
18ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTNCIA19Geotecnia I SENSITIVIDADE DA ARGILA
SENSITIVIDADECLASSIFICAO1Insensitiva1 a 2Baixa sensitividade2 a 4Mdia sensitividade4 a 8Sensitiva>8Ultra-sensitiva (quick clay)Indica que se argila vier a sofrer uma ruptura, sua resistncia aps esta ocorrncia bem menor.
Baixada Santista natural aterro de 1,5m amolgada 0,5m - Maior a sensitividade; menor resistncia amolgada19ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTNCIA20Geotecnia I ndice de consistnciaEstado em f(e) f (w)
Da mesma forma que o e, por si s das areias no diz nada, o teor de umidade, por si s, no indica o estado das argilas.(Limites de consistncia)
wpwpwLwLwwIndica a posio relativa da umidade aos limites de mudana de estado.
Argila BArgila AComportamento Semelhante:Argila A (wL = 80) Argila B (wL = 50)
w = wL ; IC = 0w < wP ; IC > 120ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTNCIA21Geotecnia I ndice de consistncia
CONSISTNCIANDICE DE CONSISTNCIAMole< 0,5Mdia0,5 a 0,75Rija0,75 a 1,0Dura> 1,0 Exerccio 3: Com os dados de uma argila apresentados a seguir, determine seu ndice de consistncia e sua sensitividade:wnatural = 50%;wL = 60%;wP = 35%;Rnatural = 82 kPa;Ramolgado = 28 kPa.
21PROSPECO DO SUBSOLO22Geotecnia IPara projetos de engenharia, deve ser feito um reconhecimento dos solos: Identificao; Avaliao do estado; Amostragem (ensaios de lab.)
SONDAGEM DE SIMPLES RECONHECIMENTO (NBR-6484)A sondagem consiste em dois tipo de operao: PERFURAO E AMOSTRAGEM.
PERFURAO ACIMA DO NVEL DGUA Furos com trado (10cm de dimetro); Esforo da penetrao d ideia da consistncia ou compacidade do solo;- Utiliza-se tubo de revestimento para amostragem.22PROSPECO DO SUBSOLO23Geotecnia IDETERMINAO DO NVEL DGUA
Surgimento de gua no interior da perfurao Registra-se a cota do N.A Ocorre elevao do N.A. gua sob presso nova cota Diferena de cota = presso de gua (ocorre geralmente em areias recobertas por argila, ou camadas de argila) Presses influenciam na estabilidade de escavaes Nivel de gua varia durante o ano23PROSPECO DO SUBSOLO24Geotecnia IPERFURAO ABAIXO DO N.A: Atingido o N.A a perfurao pode continuar com a tcnica de circulao de gua (percusso e lavagem); Uma bomba dgua injeta gua na extremidade do tubo, atravs de uma haste; A gua sai sobre presso; Metro em metro ou com alterao do solo, recolhe-se amostra para identificao Perf. Lavagem + rpida que por trado (acima alteraria as condies de umidade)
Percusso batidasLavagem por bomba dgua 24PROSPECO DO SUBSOLO25Geotecnia IAMOSTRAGEM
Na sondagem com amostrador padro, utiliza-se um tubo com 50,8 mm de dimetro externo e 34,9 mm de dimetro interno, com extremidade cortante biselada.
25PROSPECO DO SUBSOLO26Geotecnia IAMOSTRAGEM
- Coleta de amostra de metro em metro.- Exame ttil-visual26
PROSPECO DO SUBSOLO27Geotecnia IAMOSTRAGEM
Martelo = 65kg; 75 cm de queda livre; alteamento manual ou mecnico; penetrao de 45cm.
Escavao do 1 metro (trado); Cravao (1,00-1,45m):- Contagem de golpes para 15cm. Fase de avano (1,45-2,00m):Sondagem por PERCURSO27PROSPECO DO SUBSOLO28Geotecnia IRESISTNCIA PENETRAO SPT (Standard Penetration Test) NBR 6484/97
Resitncia do solo penetrao do amostrador N golpes cravar cada trecho de 15 cm do amostrador;Primeiros 15cm desprezado Resistncia penetrao N de golpes para cravar 30cm;Resistncia a penetrao = N SPT (relao direta com o estado do solo)Solo Frgil (1 golpe penetra > 45 cm) Ex.: 1 golpe / 58cm- No caso do primeiro golpe ultrapassar os 45 cm; a NSPT= n de golpes / prof. (cm) ; NSPT = 1/58 cm28PROSPECO DO SUBSOLO29Geotecnia IRESISTNCIA PENETRAO SPT (Standard Penetration Test) NBR 6484/97
A cravao 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 cravao (impenetrvel ao SPT);
no se observar cravao durante 5 golpes consecutivos.
29PROSPECO DO SUBSOLO30Geotecnia IRESISTNCIA PENETRAO SPT (Standard Penetration Test) NBR 6484/97
Critrios de parada:
quando, em 3m sucessivos, se obtiver 30 golpes para penetrao dos 15 cm iniciais;
quando, em 4m sucessivos, se obtiver 50 golpes para penetrao dos 30cm iniciais;
quando, em 5m sucessivos, se obtiver 50 golpes para a penetrao dos 45cm.
30PROSPECO DO SUBSOLO31Geotecnia IRESISTNCIA PENETRAO SPT (Standard Penetration Test)
Resistncia penetrao (NSPT)Compacidade da areia0 a 4Muito fofa5 a 8Fofa9 a 18Compacidade mdia18 a 40CompactaAcima de 40Muito compactaResistncia penetrao (NSPT)Consistncia da argila< 2Muito mole3 a 5Mole6 a 10Consistncia mdia11 a 19Rija>19Dura31PROSPECO DO SUBSOLO32Geotecnia ISPT NMERO, LOCAO E PROFUNDIDADE DOS FUROS NBR 8036/862 (duas) para rea da projeo em planta do edifcio at 200m3 (trs) para rea de projeo entre 200m e 400m
32PROSPECO DO SUBSOLO33Geotecnia INmero de Sondagens (NBR 8036/83)NBR 8036/83 Programao de Sondagens de Simples Reconhecimento dos Solos para Fundaes de Edifcios.rea da Projeo do Edifcio em PlantaNmero de Sondagens At 1200m1 para cada 200mDe 1200 a 2400m1 para cada 400m que excederem 1200mAcima de 2400mPlano particular da obra 33PROSPECO DO SUBSOLO34Geotecnia ISPT NMERO, LOCAO E PROFUNDIDADE DOS FUROS - NBR 8036/86 PROFUNDIDADE DOS FUROS: deve considerar a profundidade provvel das fundaes e do bulbo de tenses gerados pela fundao prevista e as condies geolgicas locais. VANTAGENS DO SPT:- Custo relativamente baixo; Facilidade de execuo e possibilidade de trabalho em locais de difcil acesso; Permite obter perfil estatigrfico do local e coleta amostras; Fornece o ndice de resistncia a penetrao; Possibilita determinar o NSPT34PROSPECO DO SUBSOLO35Geotecnia I
Perfil de SondagemQual o numero do SPT?35PROSPECO DO SUBSOLO36Geotecnia I
Perfil de SondagemAt aonde ensaio realizado a percurso? Aonde comea a lavagem com bomba dgua?36PROSPECO DO SUBSOLO37Geotecnia INormas Referentes:NBR 9603/1986 Sondagem a trado
NBR 6484/2001 - Sondagens de simples reconhecimento com SPT - Mtodo de ensaio
NBR 8036/1983 - Programao de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundaes de edifcios
At aonde ensaio realizado a percurso? Aonde comea a lavagem com bomba dgua?37OUTROS MTODOS DE PROSPECO DO SUBSOLO38Geotecnia I - 2012 CPT (Cone Penetration Test);Ensaio Pressiomtrico (PMT); Sondagem rotativa (rocha);Dilatmetro de Marchetti (DMT) Ensaio de palheta (Vane Test).Determinam parmetros mais confiveis que o SPT, mas no permitem coleta de amostras e so onerosos. CPT e PMT equipamento que aplica tenso no solo (sem rotatividade)Ensaio de Palheta solos moles38OUTROS MTODOS DE PROSPECO DO SUBSOLO39Geotecnia I CPT (Cone Penetration Test)
- Medio da poropresso39OUTROS MTODOS DE PROSPECO DO SUBSOLO40Geotecnia I SONDAGEM ROTATIVA
40OUTROS MTODOS DE PROSPECO DO SUBSOLO41Geotecnia I Dilatmetro de Marchetti (DMT)
41OUTROS MTODOS DE PROSPECO DO SUBSOLO42Geotecnia IEnsaio de palheta (Vane Test).
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