apostila_UNA_Gisele_20180223113010

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Instituto Politécnico UNA- Curso Engenharia Civil- Disciplina Mecânica dos Solos 
 
 
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APOSTILA- TEORIA E PRÁTICA- VERSÃO 1 – 2017/2 
 
 
 
 
MECÂNICA DOS SOLOS (120H) 
 
 
 
 
 
PROFESSORES: 
GISELE SANTOS CUSTÓDIO 
LUANA MARIS PEDROSA CRUZ 
VEROÕNICA ALVES MOTA 
CRISTIANO BENÍCIO
Instituto Politécnico UNA- Curso Engenharia Civil- Disciplina Mecânica dos Solos 
 
 
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_______________________________________________________________ 
ANÁLISE TÁTIL-VISUAL DO SOLO 
________________________________________________________________ 
I. OBJETIVOS 
O objetivo de se caracterizar e classificar os solos em geologia de é o de poder prever os 
seus comportamentos, mecânico e hidráulico, em obras de engenharia, mineração e meio 
ambiente, conhecendo-se, ao mesmo tempo, as suas formas de ocorrência e a geometria 
das camadas nos locais em estudo 
II. ABORDAGEM TEÓRICA 
Quando são retiradas amostras deformadas e indeformadas de um terreno, o solo pode 
ser identificado em relação às características através do que chamamos de identificação 
tátil-visual. Isto é feito à medida que o solo vai sendo retirado no processo de amostragem 
em campo e eventualmente confirmado em laboratório. Este relatório vai abordar o 
reconhecimento de algumas destas características, que serão: 
a) Diferenciação de argilas, siltes e areias; 
b) Cor natural; 
c) Estado de umidade; 
d) Odores estranhos; 
e) Cimentação. 
 
III. PROCEDIMENTO PRÁTICO 
A). As diferenciações podem acontecer dos seguintes modos: 
 
I. Através de análise visual: 
1) Areias: São ásperas ao tato, quando misturada com água. Quando seca, 
suas partículas são visíveis a olho nu e permitem, muitas vezes o 
reconhecimento de minerais. 
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2) Siltes: Quando secos são menos ásperos que a areia, mas perceptíveis ao 
tato. 
3) Argilas: Quando secas tem uma sensação de farinha ao tato. Com água, 
tem a semelhança de uma pasta de sabão escorregadia. 
 
II. Teste de sujar as mãos 
Esfregar uma pasta de solo com água na palma da mão, colocando-se em seguida a 
mão sob água corrente: 
4) Areias: Lava-se facilmente. 
5) Siltes: Leve fricção após tempo de fluxo de água superior ao anterior. 
6) Argilas: Rigorosa fricção após logo tempo de fluxo de água. 
 
 
 
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III. Teste de desagregação do solo submerso 
Coloca-se um torrão de solo em um recipiente com água, sem deixá-lo totalmente 
submerso. 
7) Areias: Não formam torrões. 
8) Siltes: Rápida desagregação. 
9) Argilas: Lenta desagregação. 
 
 
IV. Teste de resistência a seco 
Apertar entre os dedos torrões de solo seco. 
10) Areias: Nenhuma resistência. 
11) Siltes: Média resistência, 
12) Argilas: Grande resistência, 
 
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V. Teste de dispersão em água 
Coloca-se o solo desagregado em uma proveta com água, agita-se o conjunto e se 
observa o tempo de deposição das partículas: 
13) Areias: De 15 a 30 segundos 
14) Siltes: de 30 a 60 segundos. 
15) Argilas: Horas 
 
 
VI. Mobilidade da água intersticial (Shaking teste) 
Mistura-se o solo com água até a formação de uma bola, macia, mas não pegajosa; 
coloca-se a amostra na palma de uma mão e sacudir com a outra mão, através de batidas 
vigorosas, a água pode, ou não (reação negativa), aparecer na superfície (que ficará 
úmida e brilhante), caso a reação seja positiva, então apertase a amostra entre os dedos: 
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16) Areias: Água desaparece rapidamente 
17) Argilas: Água desaparece lentamente. 
 
 
 
B). Cor natural: 
Casualmente as cores mais claras indicam presença de solos ricos em minerais, como 
gipsita, sílica ou caulinita. A cor de um sólido e o resultado das cores predominantes dos 
minerais que o constituem e deve ser referida a condição do solo seco. 
As cores mais escuras como cinza e preto podem indicar solos orgânicos, a cor 
vermelha, amarela e um tom marrom indicam geralmente um solo originado de 
intemperismo químico, o vermelho escuro indica a presença de óxido de ferro não 
hidratado, enquanto as tonalidades mais claras indicam marrom e amarelo, indicam a 
presença de óxido de ferro hidratado 
 
 
 
C) Umidade: 
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Para ser analisado a umidade de um solo em campo é necessário pegar uma porção 
e identificar as seguintes condições: 
a) Seco – Ausência de umidade seca ao toque 
b) Úmido – Úmido, mas a água não estará visível 
c) Saturado – Água livre (normalmente abaixo do lençol freático) 
 
 
 
D) Odores estranhos 
 A presença de odores é uma característica de solos orgânicos, 
 
 
 
E) Cimentação 
É a forma de agregação das partículas do solo por agentes cimentantes como óxido de 
ferro e de alumínio: 
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a) Fraco- Quebra-se facilmente com a pressão dos dedos 
b) Moderado- Quebra-se moderadamente com a pressão dos dedos 
c) Forte- Não se desintegra com a pressão dos dedos. 
 
 
 
IV. REFERÊNCIAS 
PASTORE, ERALDO LUPORINI; FONTES, RITA MOURA. CARACTERIZAÇÃO E 
CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS. GEOLOGIA DE ENGENHARIA. SÃO PAULO: ABGE, P. 197-
210, 1998. 
DE ALMEIDA, GIL CARVALHO PAULO. CARACTERIZAÇÃO FÍSICA E CLASSIFICAÇÃO 
DOS SOLOS. 2005. 
PIRES, PATRÍCIO. CARACTERIZAÇÃO TÁCTIL VISUAL, GRANULOMÉTRICA E 
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE.2013 
SITES: 
https://www.youtube.com/watch?v=y6u41ptRUKo 
https://www.engenhomaster.com/engenharia-de-solos http://www.fassina.eng.br/servicos 
http://www.aliancasondagens.com.br/empresa-sondagem-solo 
https://www.youtube.com/watch?v=y6u41ptRUKo
https://www.youtube.com/watch?v=y6u41ptRUKo
https://www.engenhomaster.com/engenharia-de-solos
https://www.engenhomaster.com/engenharia-de-solos
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http://www.fassina.eng.br/servicos
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http://www.aliancasondagens.com.br/empresa-sondagem-solo
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http://www.aliancasondagens.com.br/empresa-sondagem-solo
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DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE DO SOLO 
I. OBJETIVOS 
Determinar a quantidade de água, em massa, em relação a quantidade de solo seco. 
II. ABORDAGEM TEÓRICA 
Definimos teor de umidade (w) de uma amostra de solo como a razão entre a massa da 
água (Mw) contida em certo volume de solo e a massa da parte sólida/seca (Ms) existente 
nesse mesmo volume, expressa em porcentagem. A nomenclatura internacional utiliza o 
símbolo w. 
Umidade é a relação entre a massa total de água presente no agregado e a sua massa 
seca: 
𝑤 =
𝑀𝑤
𝑀𝑠
𝑥 100 
Onde 
Mw = Massa de água presente na amostra 
Ms = Massa do material seco. 
Teores de umidade devem ser expressos com aproximação de pelo menos 0,1%, exceto 
quando definem limites de consistência. 
O teor de umidade de um solo, embora expresso como tal, não é uma porcentagem. 
Imagine uma amostra seca, à qual vão adicionadas porções de água. O peso da água 
aumenta, mas o peso das partículas sólidas é constante. Portanto o limite inferior para a 
umidade de um solo é zero (0 %),mas não há limite superior para este índice. 
Conhecido o teor de umidade de um solo, pode ser calculado o fator de correção de 
umidade (fc), também chamado fator de conversão, que ao ser multiplicado pelo peso de uma 
amostra com esse teor de umidade fornece o peso que tal amostra teria se estivesse seca. 
(Talvez seja a aplicação mais freqüentemente usada em toda a geotecnia.). 
fc = 100 / (100 + w) 
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Nesta apostila serão apresentados os seguintes métodos e processos para a determinação 
do teor de umidade de um solo: estufa, banho de areia, álcool etílico, densímetro nuclear 
e “speedy”. 
 
III. MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DA UMIDADE DO SOLO 
a) Determinação da umidade pelo processo da estufa (Referências: NBR 6457; M1 
– 61 (DER/SP) ) 
 
a.1) Materiais e equipamentos necessários 
1. Balança com capacidade de 1 kg e precisão de 1 g ou menos; 
2. Estufa capaz de manter temperatura entre 105-110o C; 
3. Amostra: 500 g do material úmido; 
4. Recipientes adequados, confeccionados com material não corrosível, como: 
cápsulas metálicas com tampa ou pares de vidro de relógio com grampo, de 
dimensões adequadas; 
5. Separador mecânico (quarteador) de amostras. 
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a2) Procedimento do ensaio 
1- Pesar 300 a 500g de solo previamente quarteado; 
2- Colocar a amostra na estufa, a temperatura entre 105º a 110ºC; 
3- Após a secagem, determinar a massa da amostra em intervalos de pelo menos 2h 
até a constância de massa. 
(Constância de massa: considera-se que uma amostra atingiu constância de 
massa, quando em duas pesagens consecutivas, permanecendo a amostra na estufa 
por um intervalo de tempo razoável entre elas, apresentar mesma leitura na pesagem.) 
Alguns autores consideram que o intervalo de 12 a 24h é o suficiente para se 
determinar a constância de massa seca do solo. 
 
 
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a3) Resultados 
A umidade do agregado expressa em porcentagem de material seco será calculada pela 
equação abaixo e seu valor deverá ser o valor médio entre os resultados obtidos em dois 
ensaios. Esses resultados não devem diferir entre si mais que 0,5%. 
𝑤 =
𝑀𝑢 − 𝑀𝑠
𝑀𝑠
. 100 
Onde: 
w= teor de umidade; 
Mu= massa úmida; 
Ms= massa seca. 
Quando existe a necessidade de grande acurácia no resultado do ensaio de determinação 
da umidade pelo processo da estufa (p. exemplo, ao executá-lo como parte do ensaio de 
granulometria ou na determinação da densidade dos grãos), exige-se que pelo menos duas 
das determinações não difiram mais que 0,2 %. A média dos resultados válidos será adotada 
como teor de umidade da amostra. (A probabilidade de que dois resultados falsos apresentem 
mesmo valor é considerada pequena. Esta regra funciona como um controle para a qualidade 
do ensaio). 
Há casos em que tal precisão não pode ser exigida (por exemplo, quando a amostra não 
pode ser homogeneizada). É preciso distinguir entre casos em que se determina a média 
entre as determinações válidas de uma amostra (homogeneizada) e casos em que se 
determina a média entre teores de umidade de amostras diferentes de um mesmo solo (tomar 
como exemplo uma amostra indeformada, coletada com o objetivo de determinação da massa 
específica aparente seca, da qual se colhem três amostras distintas para a determinação do 
teor de umidade médio). 
Dois ensaios (cada um com um mínimo de três determinações da umidade), efetuados 
pelo mesmo operador para uma amostra de solo, não deverão diferir mais de 0,2 %. Tendo 
sido utilizado este critério, o teor de umidade adotado deverá ser a média dos resultados. 
Sempre que a temperatura de secagem do material for diferente de 100-105ºC, o fato deve 
ser indicado na ficha do ensaio. 
Exemplo de ficha de ensaio, válida para os processos da ESTUFA, ÁLCOOL 
ETÍLICO E BANHO DE AREIA. 
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FICHA PARA DETERMINAÇÃO DE TEOR DE UMIDADE 
TEOR DE UMIDADE E FATOR DE CONVERSÃO DE SOLOS 
Amostra 
Cápsula número 
Tempo em estufa (preenchimento opcional) 
Massa do solo úmido + tara M1 
Massa do solo seco + tara M2 
Massa do recipiente (com tampa) M3 
Massa de solo seco Ms= (M2-M3) 
Massa de água Mw= (M1-M2) 
Teor de umidade 𝑤 = (
𝑀𝑤
𝑀𝑠
) . 100 
 
Teor de umidade (média entre determinações válidas)* 
Fator de conversão 𝐹𝑐 = 100/(100 + 𝑤) 
A diferença entre duas determinações de umidade para uma mesma amostra homogênea, 
pelo método de estufa, não deverá diferir em mais de 0,2% 
 
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Em laboratório, o processo da estufa deverá ter preferência sobre qualquer outro. A 
possibilidade de controle da temperatura permite seu uso com amostras de solos orgânicos 
outros materiais sensíveis a altas temperaturas. Por exemplo, em algumas argilas, 
temperaturas na ordem de grandeza de 90ºC podem iniciar um processo de quebra de sua 
estrutura cristalina (cracking), com perda de água de constituição. Solos orgânicos podem 
começar a calcinar-se a partir de 70º C. Nestes casos, recomenda-se que a estufa seja 
regulada para que a temperatura oscile entre 60 e 65ºC, ainda que isto obrigue um tempo 
maior de secagem, a qual só terminará quando se observar constância de peso (ver 
observação anterior). 
A utilização mais frequente em laboratório para o teor de umidade é o cálculo do fator de 
conversão, utilizado para se obter o peso seco de uma amostra. O peso seco é utilizado nos 
cálculos de quase todos os demais ensaios de Mecânica dos Solos. Os processos de campo 
são utilizados para decisões imediatas, como verificar se um solo está pronto para ser 
trabalhado, se deve ser aumentado ou diminuído seu teor de umidade antes de uma 
compactação, etc. Para tais finalidades, geralmente não é necessária uma precisão tão 
grande quanto no processo da estufa, que é mais demorado. 
 
b) DETERMINAÇÃO DA UMIDADE PELO PROCESSO BANHO DE AREIA 
(também chamado de frigideira ou do fogareiro) 
b1) Introdução 
Conceitualmente semelhante ao processo da estufa, utiliza a mesma ficha de ensaio. É um 
processo usado no campo. A falta de controle da temperatura desaconselha seu uso com 
solos orgânicos. 
b2) Materiais e equipamentos necessários 
a) Frigideira (ou outro recipiente) com camada de areia de espessura de pelo menos 
3 cm; 
b) Fonte de calor para aquecer o recipiente mencionado em (a). A fonte de calor pode 
ser um bico de gás ou um fogareiro. Daí o nome do ensaio. 
c) Cápsulas metálicas com tampa; 
d) Pinças para manipular as capsulas à quente. 
e) Balança com capacidade 200g e resolução 0,01 g. 
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b3) Procedimento do ensaio: 
1) Pesar as cápsulas com tampa e anotar números e pesos (P3); 
2) Colocar cada amostra (~1/3 da cápsula) na cápsula, sem tampa. Pesar e anotar 
(P1); 
3) Apoiar a cápsula sobre a camada de areia quente até que pareça estar 
completamente seca. Tampar a cápsula e esperar atingir a temperatura ambiente. 
Pesar e anotar; 
4) Repetir (3) até que se observe constância de peso; anotar (P2). 
(A secagem do solo dura entre vinte minutos e uma hora. Quando se trabalha com um 
mesmo tipo de solo (obras longas usando uma mesma jazida), sem matéria orgânica, a longa 
prática com aquele solo permite que, às vezes, a constância de peso seja substituída por um 
período fixo de tempo de aquecimento.) 
Cálculos: 
Peso da água na amostra: Mw= M1– M2 
Peso do solo seco: Ms= M2 – M3 
Teor de umidade: W = 100 .Mw / Ms 
 
Não são definidos critérios de aprovação para o ensaio. É um processo expedito, usadopara tomar decisões imediatas. A precisão cede lugar à urgência, e não é incomum a perda 
de um trabalho por não ser executada repetição de ensaios para controle. 
 
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c) DETERMINAÇÃO DA UMIDADE PELO DO ÁLCOOL ETÍLICO 
c1) Introdução 
Este procedimento pode ser usado no campo, quando autorizado pela fiscalização. 
Restrições são devidas à falta de controle da temperatura, que causa queima de matéria 
orgânica e pode provocar “cracking” em partículas de argila por perda de água de constituição. 
Como a queima de álcool comum deixa água como resíduo, só deve ser usado álcool etílico 
não hidratado. 
c2) Materiais e equipamentos necessários 
a) Balança com capacidade 200 g e sensibilidade 0,01g; 
b) cápsulas metálicas com tampa, com numeração marcada de forma permanente; 
c) espátula de aço de ponta arredondada (~ 8 cm de comprimento); 
d) pinça com tamanho suficiente para manipular a cápsula utilizada. 
c3) Procedimento do ensaio 
5) Pesar cada cápsula (seca e limpa) com tampa (P3); 
6) Colocar cada amostra (~1/3 da cápsula) na cápsula, sem tampa. Pesar e anotar 
(P1); 
7) Adicionar álcool etílico à amostra, revolvendo-a com a espátula; 
8) Atear fogo à amostra, estando a cápsula presa com as pinças e revolvendo 
continuamente a amostra para evitar grumos de solo, até que toda a água se 
evapore. 
9) Repetir os procedimentos (3) e (4) até observar constância de massa. (Geralmente 
isto ocorre a partir da terceira pesagem. Depois de cada queima, a cápsula é 
imediatamente tampada, e a pesagem é feita com a cápsula à temperatura 
ambiente.). 
10) Pesar a cápsula com o solo seco e anotar (P2). 
Cálculos 
Peso da água na amostra: Mw= M1– M2 
Peso do solo seco: Ms= M2 – M3 
Teor de umidade: W = 100 .Mw / Ms 
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O DNER (atual DNIT) utiliza cápsula metálica perfurada no fundo e com suporte 
padronizado, tendo padronizado este ensaio pela ME 088/94 para amostras com cerca de 
50 g passante na peneira de 2,0 mm. 
 
d) DETERMINAÇÃO DA UMIDADE PELO MÉTODO DENSÍMETRO 
NUCLEAR (CAMPO) 
Baseia-se na propriedade da água de moderar a velocidade das emissões de nêutrons. 
Colocando um emissor de neutrons rápidos em uma sonda e usando um contador de nêutrons 
lentos, este registrará valores proporcionais à umidade no espaço entre eles. 
O instrumento é aferido para a água pura e para a areia seca. A variação da umidade é 
expressa em gráfico correspondente à leitura do contador Geiger. A principal função do 
aparelho é avaliar a densidade aparente do solo. 
Este método é mais usado em agronomia, e não está muito difundido no Brasil devido ao 
elevado custo do equipamento. 
 
a) DETERMINAÇÃO DA UMIDADE PELO MÉTODO “SPEEDY” 
e1) Introdução 
A determinação do teor de umidade de solos e agregados miúdos com utilização do 
aparelho “Speedy” tem base na reação química da água existente em uma amostra com o 
carbureto de cálcio, realizada em ambiente confinado. 
 
CaC2 + 2 H2O → C2 H2 + Ca (OH)2 
(carbureto de cálcio + água → acetileno e hidróxido de cálcio) 
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O gás acetileno ao expandir-se gera pressão proporcional à quantidade de água existente 
na amostra. A leitura dessa pressão em um manômetro permite a avaliação da quantidade de 
água em uma amostra, e em conseqüência, do seu teor de umidade. 
 
e2) Materiais e equipamentos necessários 
a) Conjunto speedy completo (modelo alemão); 
b) Ampolas de carbureto de cálcio (CaC2) com cerca de 6,5g; 
c) O peso da amostra a ser utilizada é escolhido pela umidade que se admite a 
amostra possuir, de acordo coma tabela seguinte: 
Peso da amostra em função da umidade estimada 
Umidade estimada, em 
% 
Peso da amostra, em g 
5 
10 
20 
30 ou mais 
20 
10 
5 
3 
 
 
e3) Procedimento do ensaio 
1) Pesar a amostra e colocar na câmara do aparelho; 
2) Introduzir na câmara duas esferas de aço, seguidas da ampola de carbureto de 
cálcio, deixando-a deslizar com cuidado pelas paredes da câmara, para que não se 
quebre; 
3) Fechar o aparelho e agitá-lo repetidas vezes para quebrar a ampola, o que se 
verifica pelo surgimento de pressão assinalada no manômetro; 
4) Ler a pressão manométrica após esta se apresentar constante, o que indica que a 
reação se completou. 
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5) (Se a leitura manométrica for menor que 20 KPa [0,2 kg/cm2], o ensaio deve ser 
repetido com peso de amostra imediatamente superior ao empregado, conforme a 
tabela. Se a leitura for maior que 150 kPa [1,5 kg/cm2], interromper o ensaio, 
afrouxando a tampa do aparelho devagar, e repetir o ensaio com um peso 
imediatamente inferior. Apenas na faixa de 0,2 a 1,5 kg/cm2 o aparelho fornece 
leituras confiáveis.) 
6) Entra-se na tabela de aferição própria do aparelho com a leitura manométrica e o 
peso da amostra utilizada no ensaio, obtendo a percentagem de umidade em 
relação à amostra total úmida (w1). 
 
Resultado 
Como a umidade é definida por w = 100 Mw/Ms é necessário fazer a conversão deste falso 
valor (W1=100. Mw/M) para o real valor do teor de umidade (w=100 Mw/Ms). 
w1 = 100 * Mw / Mt ; w = 100 * Mw / Ms e Mt = Mw + Ms 
w1 = 100 * Mw / (Ms + Mw) ou w1 * (Ms + Mw) = 100 * Mw 
Desenvolvendo e dividindo por Ms, 
w1 * (1 + w /100) = w → 100 . w = h1 * h + 100 * w1 
w * (100 - h1) = 100 * w1 → w = 100 * w1 / (100 - w1) 
 
Resultado final: 
w = 100. w1 / (100 – w1)