LABORATÓRIOS
MECÂNICA DOS SOLOS
Trabalho n.º1
Grupo n.º
Data
aluno n.º:___________nome:________________________________
aluno n.º:___________nome:________________________________
OBJETIVOS
Objetivos de aprendizagem:
• planear e realizar ensaios, tratar e interpretar os dados,
determinar as propriedades e tirar conclusões
• ser eficaz individualmente e como membro de uma
equipa, num contexto nacional e internacional
• comunicar de forma eficaz com Engenheiros e com a
sociedade em geral
Resultados de aprendizagem:
• determinar experimentalmente as principais propriedades
físicas dos solos
• caraterizar o estado físico dos solos com base nos índices
físicos que são determinados experimentalmente e nos
que são calculados a partir daqueles
• elaborar o relatório do trabalho laboratorial
INTRODUÇÃO
Sendo os solos constituídos por três fases, existe um certo número de grandezas
necessárias para descrever o seu estado físico e que não são usadas no estudo de
outros materiais. A caraterização física é fundamental para a compreensão do
estado dos solos no local de obra e para a previsão do seu comportamento em
determinadas situações geotécnicas.
Na prática, a avaliação das características físicas é feita do seguinte modo:
(i) determinação experimental de três grandezas físicas: teor em água (ω), peso
volúmico (γ) e densidade das partículas sólidas (Gs);
(ii) cálculo dos restantes índices físicos por aplicação de relações com os índices
físicos determinados experimentalmente.
Nos solos naturais verifica-se uma variação mais ou menos significativa das suas
propriedades físicas, sendo importante estimar a sua variabilidade (para além
do valor médio e característico). Assim, convém realizar um número suficiente
de determinações experimentais de cada propriedade para evitar interpretações
incorretas ou insuficientes.
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PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Descreve-se de modo sucinto a ideia de base do ensaio para a determinação de
cada grandeza física. A sequência detalhada de operações e os equipamentos
apropriados encontram-se nas normas e especificações indicadas.
• Determinação do teor em água (ω)
método da secagem em estufa ou método padrão (NP-84; EN ISO 17892-1)
1º) obter a massa mínima de solo para o ensaio
2º) registar a massa das amostras do solo húmido
3º) secar as amostras em estufa e registar as respetivas massas secas
4º) o teor em água é a razão entre a massa da água e a massa seca das
amostras (ω), expresso em % e arredondado às décimas.
Quadro 1. Determinação do teor em água do solo
amostra 1
amostra 2
nº da cápsula
massa da cápsula, m1 (g)
massa da cápsula + amostra húmida, m2 (g)
massa da cápsula + amostra seca, m3 (g)
teor em água, ω (%)
teor em água médio, ω (%)
• Determinação do peso volúmico (γ)
método do extrator de amostras (ASTM D2937-94; EN ISO 17892-2)
1º) rasar cuidadosamente o anel amostrador
2º) registar a massa da amostra
3º) medir a altura e o diâmetro interno do anel para calcular o volume da
amostra
4º) cálculo da razão entre a massa e o volume da amostra (ρ)
Quadro 2. Determinação do peso volúmico do solo
amostra 1
amostra 2
altura da amostra, H (cm)
diâmetro da amostra, D (cm)
volume da amostra, V (cm3)
massa da amostra, m (g)
massa volúmica, ρ (g/cm3)
massa volúmica média, ρ (g/cm3)
peso volúmico, γ (kN/m3)
2
• Determinação da densidade das partículas sólidas (Gs)
método do picnómetro (NP-83; EN ISO 17892-3)
modo de realização do ensaio:
 amostras previamente secas em estufa
 amostras do solo húmido
1º) obter a massa mínima de solo para o ensaio
2º) calibrar o picnómetro: registar a massa do picnómetro vazio (m1) e do
picnómetro atestado com água destilada (m2) à temperatura t1
3º) registar a massa do picnómetro com a amostra e atestado com água (m5)
à temperatura tx
4º) secar as amostras em estufa e registar as respetivas massas secas (m4)
5º) calcular (m5-m4), que representa a massa do picnómetro mais a massa
em água de um volume igual ao volume do picnómetro menos o volume
das partículas sólidas
6º) calcular (m3-(m5-m4)), que representa a massa em água de um volume
igual ao volume das partículas sólidas
7º) calcular a razão entre m4 e a massa calculada no ponto 6º, que
representa a densidade das partículas sólidas à temperatura tx
8º) calcular a densidade das partículas sólidas à temperatura tx, em relação
à água destilada a 20ºC, arredondando o resultado às centésimas.
Quadro 3. Determinação da densidade das partículas sólidas
amostra 1
amostra 2
massa do picnómetro, m1 (g)
massa do picnómetro + água à temperatura t1, m2 (g)
temperatura da água destilada, t1 (ºC)
massa do pic. + amostra + água à temperatura tx, m5 (g)
temperatura do ensaio, tx (ºC)
massa do picnómetro + água à temperatura tx, m3 (g)
massa da amostra seca, m4 (g)
densidade das partículas sólidas a t20º
valor médio da densidade das partículas sólidas a t20º
FORMULÁRIO
=
Wt
Vt
=
Ww
Ws
Gs =
s
w
s =
Ws
Vs
3
RESULTADOS
Os resultados devem ser cuidadosamente analisados a fim de detetar qualquer
erro evidente, assim como eventuais incongruências na análise comparativa de
resultados. Após a análise criteriosa dos resultados experimentais e eventuais
tentativas para corrigir erros, caracterize o estado físico do solo.
• índice de vazios, e=
• porosidade, n=
• grau de saturação, Sr=
• peso volúmico seco, γd=
• peso volúmico submerso, γ’=
CONCLUSÃO
Valores da densidade da água (IAPWS, 2008)
Temperatura (ºC)
0
4
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
25
Densidade (g/cm 3)
0.99987
1.0000
0.99973
0.99964
0.99954
0.99941
0.99929
0.99914
0.99899
0.99882
0.99864
0.99845
0.99825
0.99804
0.99710
Nota: Cada grupo é responsável pelo seu espaço de trabalho e equipamentos. No final do ensaio
devem limpar os equipamentos. Lembrem-se que os equipamentos também serão usados pelos
colegas e restantes utilizadores do Laboratório, e sem dúvida que pretendemos encontrá-los
prontos a usar.
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