Transcript Mecânica dos Solos I - Capítulo V

Mecânica dos Solos I
Limites de Consistência
5.1 Plasticidade do solo
O termo plasticidade é entendido, na Mecânica
dos Solos, como sendo a propriedade que um
material apresenta de suportar deformações
rápidas, sem variação volumétrica apreciável e
sem haver fissuração.



Experiências realizadas por Atterberg, Terzaghi e Goldschmidt
mostraram que a plasticidade dos solos é devida às cargas
elétricas existentes nas partículas laminares de argila, que
influenciam na sua estrutura.
Para que a plasticidade possa manifestar-se em um solo é
necessário que a forma de suas partículas finas permita que elas
deslizem, umas por sobre outras, desde que haja quantidade
suficiente de água para atuar como lubrificante.
Existem entre os extremos, onde a argila se apresenta seca ou
com consistência de lama, existe um intervalo de umidade para o
qual a argila se comporta plasticamente.
5.2 Estados de consistência

Os limites de consistência são baseados no conceito de que um solo
constituído por partículas de pequeno tamanho pode se situar em qualquer
dos 4 estados: sólido, semi - sólido, plástico e líquido, dependendo da sua
umidade.

Um solo se apresenta no estado líquido quando tem a aparência fluida, ou de
lama. No estado plástico, ele se apresenta com característica moldável ; no
estado semi – sólido, já com características sólidas, o solo ainda apresenta
retração ao secamento e no estado sólido ele não sofre mais variação
volumétrica.

As respectivas umidades que definem a passagem de um estado de
consistência para outro, são chamadas de limite de consistência.




Estado líquido – o solo apresenta aparência fluida
Estado plástico – solo se apresenta com característica moldável
Estado semi-sólido – o solo ainda apresenta retração ao
secamento
Estado sólido – o solo não sofre mais variação volumétrica
5.2.1 Limite de Liquidez (LL)



Atterberg definiu o limite de liquidez em termos de uma técnica de
laboratório que consiste em colocar o solos misturado com água em uma
concha, fazendo no solo uma ranhura. Em seguida, a concha é golpeada
contra uma superfície dura até fechar a ranhura num determinado
comprimento. O solo tem a umidade correspondente ao limite quando as
bordas inferiores da ranhura se tocam, num determinado comprimento, após
um certo números de golpes.
A necessidade de normalizar o processo para a determinação do limite de
liquidez levou Casagrande a elaborar um aparelho que pudesse ser utilizado
em todos os laboratórios, de uma maneira padronizada, minimizando a
influência do operador sobre o resultado obtido, este aparelho leva o nome de
“APARELHO DE CASAGRANDE”.
Este aparelho consiste de uma calota de latão que conterá o material e que
cairá sobre uma base sólida (ebonite), queda provocada por um excêntrico
ligado a uma manivela, à qual se dá um movimento de rotação.
“Aparelho de Casagrande”
Limite de Liquidez



São colocados 70g de solo, que passa na peneira com abertura
igual a 0.42 mm, homogeneizada com água até formar uma
pasta, na calota do aparelho. Com o cinzel abrira-se uma ranhura
no centro da calota. Gira-se a alavanca na velocidade de 2
revoluções por segundo, conta-se o números de golpes da calota,
necessários para obter-se o fechamento da ranhura em 1 cm
entre as paredes inferiores. Convém na 1ª determinação com a
pasta que sejam necessárias mais de 25 golpes para o fechamento
da ranhura.
Acrescentando-se água ao solo repete-se o processo anterior
pelo menor 3 vezes. Dessa maneira resulta 4 pares de valores
umidade x n.º de golpes que, colocadas no gráfico semi
logarítmico com o n.º de golpes no eixo logarítmico, se alinham
numa reta.
O limite de liquidez é então obtido como sendo a umidade
Sequência do ensaio (LL)

De acordo com os estudos do Federal Highway
Administration, o limite de liquidez por ser
determinado, conhecido “um só ponto”, pela
fórmula :
LL = h / (1,419 – 0,3 log n)
onde :
h – umidade correspondente a n golpes
5.2.2 Limite de Plasticidade (LP)

Para determinação do limite de plasticidade são usados
50,0g de material passando na peneira com abertura
igual a 0.42 mm. Desse material homogeneizando com
água até adquirir característica plástica, toma-se cerca de
15,0g e sobre uma placa de vidro, procura-se fazer
pequenos cilindros de solo com 3 mm de diâmetro e
cerca de 10 centímetros de comprimento, rolando o
solo entre a mão e a placa de vidro até que o cilindro
apresente as primeiras fissuras. A umidade desse
material é definida com limite de plasticidade do solo
ensaiado. Repete-se pelo menos 2 vezes o processo para
obter-se o valor médio.
Sequência do ensaio (LP)
5.2.3 Índice de Plasticidade (IP)

Índice de plasticidade é definido como a diferença entre o limite de liquidez e
o de plasticidade:
IP = LL – LP

Este índice tenta medir a maior ou menor plasticidade do solo, e fisicamente
representa a quantidade de água que seria necessário acrescentar a um solo
para que ele passasse do estado plástico ao liquido.

Segundo Jenkins, os solos poderão ser classificados em:
fracamente plásticos
1< IP < 7
medianamente plásticos
7< IP < 15
altamente plásticos
IP > 15
Gráfico de Plasticidade
5.2.4 Índice de Consistência

A consistência de um solo no seu estado natural, com teor de umidade h, é
expressão numérica pela relação:
IC = ( LL – h ) / IP

Segundo o IC as argilas classificam-se em:







- muito mole
- moles
- médias
- rijas
- duras
IC < 0
0 < IC < 0.5
0.5 < IC < 0.75
0.75 < IC < 1.00
IC > 1.00
O índice de consistência procura colocar a consistência de um solos em
função do teor de umidade.
Este índice busca situar o teor de umidade do solo no intervalo de interesse
para a utilização na prática, ou seja entre o LL e o LP.
5.2.5 Limite de Contração (LC)



A fronteira convencional entre o estado semi–sólido e o sólido é chamada de
limite de contração.
Tendo em conta que a grande maioria dos solos não apresentam,
praticamente, diminuição de volume durante o processo de secagem, abaixo
do limite de contração, Terzaghi sugeriu um método para a determinação do
limite de contração, que consiste em medir a massa e o volume de uma
amostra de um solo totalmente seca; diz-se então que o limite de contração é
a umidade da amostra seca se tivesse seus vazios cheios de água.
Considerando:

S = h
Para solos saturados (S = 1)


temos,

 = h
LC = ( a / s – 1 / )
(*100)




Podemos determinar LC de outro modo,
Para determinar o LC através dessa fórmula faz-se o
seguinte ensaio:
- Molda-se uma amostra com alto teor de umidade,
seca-se em estufa e determina-se a umidade da amostra
contraída;
- Para se medir o Vs (volume de pastilha – V2)
emprega-se o método de deslocamento do mercúrio, o
mercúrio deslocado pelo solo é recolhido, e medido
uma proveta graduada.
Limites de Consistência- Exercícios
1) De um ensaio de limite de liquidez obteve-se os seguintes dados:
Nº. de golpes
h(%)
36
29
23
18
13
8
35,8
37,7
40,2
42,4
44,8
49,2
e de um ensaio de limite de plasticidade obteve-se os seguintes dados:
cápsula nº
h(%)
118
119
120
19,3
18,7
19,7
Com base nesses resultados, calcular o LL, LP e IP deste solo.
2) Calcular o LL, LP e o IP para o solo cujos resultados do ensaio se encontram a seguir:
Limite de liquidez
Cápsula
Solo+tara+água(g)
Solo+ tara(g)
Tara (g)
Nº. de golpes
18
19,09
17,59
12,47
43
19
21,56
19,53
12,09
32
20
19,31
17,57
12,12
26
21
21,87
19,54
12,55
17
2
12,09
11,96
11,19
3
12,02
11,87
10,96
4
12,40
12,27
11,52
Limite de plasticidade
Cápsula
Solo+tara+água(g)
Solo+ tara(g)
Tara (g)
1
11,57
11,42
10,56
22
20,68
18,55
12,29
14
3) Calcular o LL, LP e o IP para o solo cujos resultados do ensaio se encontram a seguir:
Limite de liquidez
Cápsula
Solo+tara+água(g)
Solo+ tara(g)
Tara (g)
Nº. de golpes
18
18,22
17,00
10,47
46
19
23,07
21,32
12,17
37
20
20,42
18,92
11,23
31
2
13,16
13,07
12,25
3
12,89
12,80
12,01
Limite de plasticidade
Cápsula
Solo+tara+água(g)
Solo+ tara(g)
Tara (g)
1
12,90
12,00
11,94
21
21,12
19,49
11,57
20
22
20,75
19,13
11,42
15
4) Calcular o limite de contração para o solo cujas características são:
Antes da contração
Massa amostra saturada: 30,14 g
Volume amostra saturada: 18,21cm3
Depois da Contração
Massa amostra seca: 18,75 g
Volume amostra seca: 9,12 cm3