Pontifcia Universidade Catlica de Gois Geotecnia I ndices

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Pontifícia Universidade Católica de Goiás Geotecnia I Índices Físico Disciplina: Geotecnia 1 Prof. :

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

O ESTADO DO SOLOS ØÍndices físicos entre as três fases: os solos são constituídos

O ESTADO DO SOLOS ØÍndices físicos entre as três fases: os solos são constituídos de três fases: Geotecnia I • Partículas sólidas; • Água; • Ar Comportamento do solo – F(quantidade relativa de cada fase) 2

O ESTADO DO SOLOS Geotecnia I Ø TEOR DE UMIDADE (w): • dependem do

O ESTADO DO SOLOS Geotecnia I Ø TEOR DE UMIDADE (w): • dependem do tipo de solo; • dado em %; • variam de 10 a 40%* * Solos orgânicos (w > 150%) 3

ÍNDICES FÍSICOS Geotecnia I Ø ÍNDICE DE VAZIOS (e): • adimensional; • varia de

ÍNDICES FÍSICOS Geotecnia I Ø 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. Ø 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%. 4

ÍNDICES FÍSICOS Ø GRAU DE SATURAÇÃO (S ou Sr): • unidade em (%); •

ÍNDICES FÍSICOS Ø GRAU DE SATURAÇÃO (S ou Sr): • unidade em (%); • varia de 0 a 100%. Geotecnia I Ø PESO ESPECÍFICO DOS GRÃOS OU SÓLIDOS (γS): • unidade em (k. N/m³); • varia de 24 a 30 k. N/m³; • determinado em Laboratório Ø PESO ESPECÍFICO DA ÁGUA (γw): • unidade em (k. N/m³); • função da temperatura; • valor adotado de 10 k. N/m³. 5

ÍNDICES FÍSICOS Geotecnia I Ø PESO ESPECÍFICO NATURAL (γn): • unidade em (k. N/m³);

ÍNDICES FÍSICOS Geotecnia I Ø PESO ESPECÍFICO NATURAL (γn): • unidade em (k. N/m³); • varia de 17 a 21 k. N/m³; • exceção argilas moles com 14 k. N/m³; • obtido em Laboratório (volume conhecido ou balança hidrostática) Ø PESO ESPECÍFICO APARENTE SECO (γd): • unidade em (k. N/m³); • varia de 13 a 19 k. N/m³; • exceção argilas moles com 4 k. N/m³. Ø PESO ESPECÍFICO SATURADO (γsat): • unidade em (k. N/m³); • da ordem de 20 k. N/m³. 6

ÍNDICES FÍSICOS Geotecnia I Ø PESO ESPECÍFICO SUBMERSO (γsub): • unidade em (k. N/m³);

ÍNDICES FÍSICOS Geotecnia I Ø PESO ESPECÍFICO SUBMERSO (γsub): • unidade em (k. N/m³); • cálculos de tensões efetivas; • da ordem de 10 k. N/m³. Ø 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). 7

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

Geotecnia I ÍNDICES FÍSICOS • Vs = 1 • Vv = e • Vw = S. e 8

ÍNDICES FÍSICOS Ø RELAÇÕES DIRETAS: Geotecnia I Ø EQUAÇÕES DEDUZIDAS: 9

ÍNDICES FÍSICOS Ø RELAÇÕES DIRETAS: Geotecnia I Ø EQUAÇÕES DEDUZIDAS: 9

ÍNDICES FÍSICOS Geotecnia I Ø VALORES TÍPICOS *Loess = solto, fofo / formados em

ÍNDICES FÍSICOS Geotecnia I Ø VALORES TÍPICOS *Loess = solto, fofo / formados em ambientes desérticos e glaciais / pouco intemperizados quimicamente / Ocorrência: China, Alemanha, EUA *Till glacial = material depositado por geleiras e contendo partículas de todos os tamanhos 10

ÍNDICES FÍSICOS Ø TODAS EQUAÇÕES PODEM SER ESCRITAS EM TERMOS DE MASSA ESPECÍFICA (ρ)

ÍNDICES FÍSICOS Ø TODAS EQUAÇÕES PODEM SER ESCRITAS EM TERMOS DE MASSA ESPECÍFICA (ρ) Densidade relativa: Geotecnia I Adimensional 11

ÍNDICES FÍSICOS Exercício 1: O peso específico natural de um solo é 16, 5

ÍNDICES FÍSICOS Exercício 1: O peso específico natural de um solo é 16, 5 k. N/m 3. Sabendo que w = 15% e Gs = 2, 7, determine: Peso específico seco b) Porosidade c) Grau de saturação Geotecnia I a) 12

ESTADO DAS AREIAS - COMPACIDADE O estado em que se encontra uma areia pode

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 ao emax e emin. • emax é obtido colocando-se cuidadosamente o material em um frasco, com uma queda controlada. Determina-se o peso específico e calcula-se o emax • 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 Descrição da areia emin emax Areia 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 13

ESTADO DAS AREIAS - COMPACIDADE - Maior o CR; mais compacta é a areia

ESTADO DAS AREIAS - COMPACIDADE - Maior o CR; mais compacta é a areia Geotecnia I Estando as duas areias com e = 0, 65. Qual areia é mais compacta? COMPACIDADE RELATIVA 14

ESTADO DAS AREIAS - COMPACIDADE Quanto maior o CR, mais compacta é a areia.

ESTADO DAS AREIAS - COMPACIDADE Quanto maior o CR, mais compacta é a areia. CLASSIFICAÇÃO Areia fofa Areia de compacidade média Areia compacta CR abaixo de 0, 33 entre 0, 33 e 0, 66 acima de 0, 66 Areia compacta: Geotecnia I maior resistência; deformabilidade 15

ESTADO DAS AREIAS - COMPACIDADE Exercício 2: Geotecnia I No campo obteve-se que um

ESTADO DAS AREIAS - COMPACIDADE Exercício 2: Geotecnia I No campo obteve-se que um solo arenoso foi compactado numa massa específica úmida de 1. 720 g/cm 3 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. 16

ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA Manuseio: Areia se desfaz ≠ Argila possui consistência Característica

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 CONSISTÊNCIA RESISTÊNCIA, EM k. Pa Muito mole <25 Mole 25 a 50 Média 50 a 100 Rija 100 a 200 Muito rija 200 a 400 Dura >400 q Arranjo entre os grãos; q Índice de vazios. 17

ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA Ø SENSITIVIDADE DA ARGILA - Solos Sedimentares (arranjo estrutural

ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA Ø 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 Geotecnia I - CP Amolgado = CP moldado (rompe-se a estrutura do solo e molda-o) - Maior a sensitividade; menor resistência amolgada Resistência medida pelo ensaio de compressão simples 18

ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA Geotecnia I Ø SENSITIVIDADE DA ARGILA SENSITIVIDADE CLASSIFICAÇÃO 1

ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA Geotecnia I Ø SENSITIVIDADE DA ARGILA SENSITIVIDADE CLASSIFICAÇÃO 1 Insensitiva 1 a 2 Baixa sensitividade 2 a 4 Média sensitividade 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. Baixada Santista → Suporta um aterro natural de 1, 5 m → Após a ruptura (amolgada), não suporta mais do que 0, 5 m de altura. 19

ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA Ø Índice de consistência Estado em f(e) → f

ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA Ø 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 (w. L = 80) Argila B (w. L = 50) Geotecnia I Argila B Argila A wp w w L wp w w. L Indica a posição relativa da umidade aos limites de mudança de estado. 20

ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA Geotecnia I Ø Índice de consistência CONSISTÊNCIA ÍNDICE DE

ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA Geotecnia I Ø 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 dados de uma argila apresentados a seguir, determine seu índice de consistência e sua sensitividade: ◦ wnatural = 50%; ◦ w. L = 60%; ◦ w. P = 35%; ◦ Rnatural = 82 k. Pa; ◦ Ramolgado = 28 k. Pa. 21

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Para projetos de engenharia, deve reconhecimento dos solos: q Identificação; q

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Para projetos de engenharia, deve reconhecimento dos solos: q Identificação; q Avaliação do estado; q Amostragem (ensaios de lab. ) ser feito um Ø SONDAGEM DE SIMPLES RECONHECIMENTO (NBR-6484) A sondagem consiste em dois tipo de operação: PERFURAÇÃO E AMOSTRAGEM. Geotecnia I PERFURAÇÃO ACIMA DO NÍVEL D’ÁGUA - Furos com trado (10 cm de diâmetro); - Esforço da penetração dá ideia da consistência ou compacidade do solo; - Utiliza-se tubo de revestimento para amostragem. 22

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO DETERMINAÇÃO DO NÍVEL D’ÁGUA Geotecnia I - Surgimento de água no

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO DETERMINAÇÃO DO NÍVEL D’ÁGUA Geotecnia I - Surgimento de água no interior da perfuração - Registra-se a cota do N. A - Ocorre elevação do N. A. → água sob pressão → nova cota - Diferença de cota = pressão de água (ocorre geralmente em areias recobertas por argila, ou camadas de argila) - Pressões influenciam na estabilidade de escavações - Nivel de água varia durante o ano 23

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Geotecnia I PERFURAÇÃO ABAIXO DO N. A: q Atingido o N.

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Geotecnia I PERFURAÇÃO ABAIXO DO N. A: q Atingido o N. A a perfuração pode continuar com a técnica de circulação de água (percussão e lavagem); q Uma bomba d’água injeta água na extremidade do tubo, através de uma haste; q A água sai sobre pressão; q Metro em metro ou com alteração do solo, recolhe-se amostra para identificação q Perf. Lavagem + rápida que por trado (acima alteraria as condições de umidade) 24

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO AMOSTRAGEM Geotecnia I q Na sondagem com amostrador padrão, utiliza-se um

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO AMOSTRAGEM Geotecnia I q 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. 25

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Geotecnia I AMOSTRAGEM - Coleta de amostra de metro em metro.

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Geotecnia I AMOSTRAGEM - Coleta de amostra de metro em metro. - Exame tátil-visual 26

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Geotecnia I AMOSTRAGEM - Martelo = 65 kg; - 75 cm

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Geotecnia I AMOSTRAGEM - Martelo = 65 kg; - 75 cm de queda livre; - alteamento manual ou mecânico; - penetração de 45 cm. 27

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO Penetration Test) – NBR 6484/97 – SPT (Standard

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO Penetration Test) – NBR 6484/97 – SPT (Standard Geotecnia I ü ü Resitência do solo à penetração do amostrador Nº golpes cravar cada trecho de 15 cm do amostrador; Primeiros 15 cm desprezado Resistência à penetração Nº de golpes para cravar 30 cm; ü Resistência a penetração = N SPT (relação direta com o estado do solo) ü Solo Frágil (1 golpe penetra > 45 cm) Ex. : 1 golpe / 58 cm 28

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO – SPT (Standard Penetration Test) – NBR 6484/97

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO – SPT (Standard Penetration Test) – NBR 6484/97 ü A cravação é interrompida antes dos 45 cm quando: Geotecnia I ü em qualquer dos 3 segmentos de 15 cm, o n° de golpes ultrapassar 30; ü um total de 50 golpes tiver sido aplicado durante toda cravação (impenetrável ao SPT); ü não se observar cravação durante 5 golpes consecutivos. 29

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO – SPT (Standard Penetration Test) – NBR 6484/97

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

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Geotecnia I RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO – SPT (Standard Penetration Test) Resistência

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Geotecnia I RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO – SPT (Standard Penetration Test) Resistência à penetração (NSPT) Compacidade da areia 0 a 4 Muito fofa 5 a 8 Fofa 9 a 18 Compacidade 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 31

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO SPT – NÚMERO, LOCAÇÃO E PROFUNDIDADE DOS FUROS – NBR 8036/86

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO SPT – NÚMERO, LOCAÇÃO E PROFUNDIDADE DOS FUROS – NBR 8036/86 � 2 (duas) para área da projeção em planta do edifício até 200 m² (três) para área de projeção entre 200 m² e 400 m² Geotecnia I � 3 32

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Número de Sondagens (NBR 8036/83) 8036/83 – Programação de Sondagens de

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Número de Sondagens (NBR 8036/83) 8036/83 – Programação de Sondagens de Simples Reconhecimento dos Solos para Fundações de Edifícios. Geotecnia I � NBR Área da Projeção do Edifício em Planta Até 1200 m² De 1200 a 2400 m² Acima de 2400 m² Número de Sondagens 1 para cada 200 m² 1 para cada 400 m² que excederem 1200 m² Plano particular da obra 33

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO SPT – NÚMERO, LOCAÇÃO E PROFUNDIDADE DOS FUROS - NBR 8036/86

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. Geotecnia I 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 34

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Geotecnia I Perfil de Sondagem 35

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Geotecnia I Perfil de Sondagem 35

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Geotecnia I Perfil de Sondagem 36

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Geotecnia I Perfil de Sondagem 36

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Normas Referentes: � NBR 9603/1986 – Sondagem a trado � NBR

PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Normas Referentes: � NBR 9603/1986 – Sondagem a trado � NBR 6484/2001 - Sondagens de simples reconhecimento com SPT - Método de ensaio Geotecnia I � NBR 8036/1983 - Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios 37

OUTROS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Geotecnia I - 2012 Determinam parâmetros mais confiáveis

OUTROS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Geotecnia I - 2012 Determinam parâmetros mais confiáveis que o SPT, mas não permitem coleta de amostras e são onerosos. Ø CPT (Cone Penetration Test); ØEnsaio Pressiométrico (PMT); Ø Sondagem rotativa (rocha); ØDilatômetro de Marchetti (DMT) Ø Ensaio de palheta (Vane Test). 38

OUTROS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Geotecnia I Ø CPT (Cone Penetration Test) 39

OUTROS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Geotecnia I Ø CPT (Cone Penetration Test) 39

OUTROS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Geotecnia I Ø SONDAGEM ROTATIVA 40

OUTROS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Geotecnia I Ø SONDAGEM ROTATIVA 40

OUTROS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Geotecnia I Ø Dilatômetro de Marchetti (DMT) 41

OUTROS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Geotecnia I Ø Dilatômetro de Marchetti (DMT) 41

OUTROS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Geotecnia I ØEnsaio de palheta (Vane Test). 42

OUTROS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO DO SUBSOLO Geotecnia I ØEnsaio de palheta (Vane Test). 42