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Prof. Marcus dos Reis 
UNIDADE I
Mecânica dos Solos 
e Fundações
Mecânica dos solos e fundações
1. Trataremos aqui da estrutura da Terra: a crosta terrestre e de seu elemento 
formador, que são as rochas. 
2. Posteriormente, serão estudados os solos, os quais são formados pela 
decomposição das rochas. 
3. Serão estudados os principais elementos de interesse relativos às rochas e aos 
solos voltados à engenharia civil.
Por fim, veremos as fundações, que são os elementos de 
interface entre as edificações e o solo.
Introdução
 Superfície terrestre, onde se encontram os solos e as rochas. 
A crosta terrestre
Figura: ilustração esquemática da crosta terrestre
Fonte: acervo próprio
120 Km
MANTO
NÚCLEO
CROSTA 
TERRESTRE
CENTRO DA TERRA
 Núcleo: parte da Terra onde se concentram os maiores níveis de pressão e 
temperatura, sendo a camada mais profunda. Dividida em duas partes, núcleo 
externo e núcleo interno, em que o externo, provavelmente, é composto por ferro 
metálico e outros elementos e o interno é constituído de ferro e níquel.
 Manto: é a maior camada da Terra, apresentando maior volume, massa e 
extensão, composto por rochas em estado pastoso ou fluido.
 Crosta: é possível considerá-la como a camada sólida do 
planeta, que se manifesta externamente e que é 
composta por rochas e minerais.
 Estrutura da rocha, que é constituída por minerais. 
 Um mineral é um corpo sólido, cristalino, que resulta da interação de diversos 
processos físico-químicos em ambientes geológicos.
Os minerais mais comuns são:
 Anfibólios: extremamente complexos, são constituídos por, pelo menos, 
86 silicatos diversos de dupla cadeia de SiO4.
 Feldspatos: constituintes de rochas que compõem, 
aproximadamente, 60% de toda a crosta terrestre. 
Minerais
 Hematita: é bastante comum na natureza e principal constituinte do minério de 
ferro, apresentando cor cinza ou preta.
 Magnetita: é um mineral magnético formado pelo óxido de ferro (II,III), dado pela 
fórmula Fe3O4.
 Piroxênios: são cristais que se cristalizaram antes ou durante a erupção, ficando 
embebidos na rocha derretida resultante do resfriamento do magma.
 Quartzo: formado, principalmente, por cristais trigonais 
compostos por tetraedros de sílica (SiO2), nos quais cada 
oxigênio fica dividido entre dois tetraedros.
Minerais
 As rochas são agregados naturais de um ou mais minerais e que constituem 
unidades mais ou menos definidas, mas distintas entre si na crosta terrestre. 
Quanto à quantidade de minerais formantes de uma rocha, temos:
 Rocha simples: formada apenas por um mineral. Por exemplo: quartzito – mineral 
único: quartzo.
 Rocha composta: formada por mais de uma espécie de mineral. Por exemplo: 
granito – minerais presentes: quartzo, feldspato e mica.
Quanto à origem, as rochas podem ser divididas em:
 magmáticas ou ígneas, sedimentares e metamórficas.
Rochas
Formas intrusivas mais comuns
Figura: ilustração esquemática de rochas magmáticas e ígneas 
Fonte: acervo próprio.
Derrame Derrame
Grande massa de magma (Batólito)
Vulcão
Dique
Dique
Dique
Sill Sill
 Basalto: rocha extrusiva mais abundante da crosta terrestre, originária de extensos 
derrames de lava.
 Diabásio: rocha intrusiva de composição idêntica ao basalto, mas apresentando 
granulação mais grossa, visível a olho nu. Ocorre, geralmente, nas formas de 
diques e sills.
 Granito: rocha intrusiva, ocorrendo, geralmente, na forma de batólitos. Apresenta 
coloração clara e textura uniforme, granular.
Principais rochas magmáticas
A camada sólida do planeta que se manifesta externamente e que é composta por 
rochas e minerais é possível considerá-la como sendo:
a) Núcleo.
b) Manto.
c) Crosta.
d) Granito.
e) Basalto.
Interatividade
120 Km
MANTO
NÚCLEO
CROSTA 
TERRESTRE
CENTRO DA TERRA
Figura: ilustração esquemática da crosta terrestre
Fonte: acervo próprio
A camada sólida do planeta que se manifesta externamente e que é composta por 
rochas e minerais é possível considerá-la como sendo:
a) Núcleo.
b) Manto.
c) Crosta.
d) Granito.
e) Basalto.
Resposta
120 Km
MANTO
NÚCLEO
CROSTA 
TERRESTRE
CENTRO DA TERRA
Figura: ilustração esquemática da crosta terrestre
Fonte: acervo próprio
 Conjunto de processos que ocasionam a desintegração e a decomposição das 
rochas, pela ação de agentes atmosféricos e biológicos. Podem se distinguir 
dois tipos de intemperismo, o físico e o químico.
O intemperismo físico (desintegração) é ação de esforços mecânicos sobre a 
rocha, cujos agentes são:
 Variação da temperatura: expansões e contrações da rocha produzida por 
variações de temperatura.
 Congelamento: a água, ao se congelar, aumenta 10% 
em volume.
 Cristalizações de sais: a água que circula pelas fendas 
da rocha pode conter sais dissolvidos.
Intemperismo
O intemperismo químico (decomposição) é ação química de substâncias presentes 
na água sobre a rocha:
Classificação das rochas sedimentares quanto à origem
 Todo solo tem sua origem imediata ou remota na ação do intemperismo 
sobre as rochas. 
 Quando permanece no próprio local (residual). 
 Quando é carregado pela água das enxurradas ou rios, vento ou gravidade, ele é 
denominado transportado.
Origem e natureza dos solos
 São ensaios para a determinação de índices e parâmetros do solo a fim de se 
identificar, classificar e prever o comportamento mecânico dos solos.
 A primeira característica para a diferenciação dos solos é o tamanho das 
partículas constituintes.
Ensaios de caracterização
Granulometria dos agregados (solos)
Figura: exemplo de curva 
Granulométrica. Fonte: acervo próprio.
Escala granulométrica 
Figura: escala granulométrica (tamanho de partículas)
Fonte: ABNT NBR 6502/95 e MIT
ABNT:
Argilas
Argilas Siltes
Siltes Fina
Fina
Areias 
média
Areias 
média
Grossa Pedegrulhos
Pedegrulhos
0,005 0,05
0,42 2 4,8
2
Grossa
0,002 0,06 0,2 0,6
D
(mm)
D
(mm)
D
(mm)
 Na granulometria dos agregados (solos), para o reconhecimento do tamanho dos 
grãos de um solo realiza-se a análise granulométrica, em geral, em duas fases: 
peneiramento e sedimentação, produzindo-se a curva granulométrica.
A análise por peneiramento tem como limitação a abertura da malha das peneiras, 
logo, qual a menor peneira empregada para o ensaio e a sua respectiva abertura 
da malha em milímetro (mm)?
a) Peneira n. 100 de abertura da malha 0,150 mm.
b) Peneira n. 80 de abertura da malha 0,180 mm.
c) Peneira n. 200 de abertura da malha 0,068 mm.
d) Peneira n. 200 de abertura da malha 0,075 mm.
e) Peneira n. 270 de abertura da malha 0,053 mm.
Interatividade
 Na granulometria dos agregados (solos), para o reconhecimento do tamanho dos 
grãos de um solo realiza-se a análise granulométrica, em geral, em duas fases: 
peneiramento e sedimentação, produzindo-se a curva granulométrica.
A análise por peneiramento tem como limitação a abertura da malha das peneiras, 
logo, qual a menor peneira empregada para o ensaio e a sua respectiva abertura 
da malha em milímetro (mm)?
a) Peneira n. 100 de abertura da malha 0,150 mm.
b) Peneira n. 80 de abertura da malha 0,180 mm.
c) Peneira n. 200 de abertura da malha 0,068 mm.
d) Peneira n. 200 de abertura da malha 0,075 mm.
e) Peneira n. 270 de abertura da malha 0,053 mm.
Resposta
 O solo é constituído de partículas sólidas, mas podem ser encontrados vazios que 
podem estar preenchidos por água, ar ou ambos. Compõe-se, portanto, de três 
fases, como apresentado na figura a seguir.
 Solo =
sólidos + vazios =
sólidos + vazios + ar
Índices físicos
Figura: vista esquemática ampliada de um solo hipotético
Fonte: acervo próprio
 Os índices físicos a seguir se referem às relações entre peso e volume das três 
fases, como mostra a figura na sequência, servindo para identificar o estado em 
que os solos se encontram. 
Índices físicos
Figura: as três fases do solo
Fonte: acervo próprio
 Relaçãoentre pesos: teor de umidade, 𝑤, em porcentagem.
 Relações entre volumes: porosidade, 𝑛, em porcentagem 
(pouco usado na prática).
 0 ≤ n ≤ 100% 
 Índice de vazios, e
Índices físicos
Índice de vazios, e Grau de saturação, S , em porcentagem.
0 ≤ 𝑆 ≤ 100%
Relações entre pesos e volumes: 
 Peso específico natural, 
 Peso específico aparente seco, 
 Peso específico dos grãos,
 Peso específico da água, 
Índices físicos
 Peso específico aparente saturado, 
 Relações entre índices físicos
 Dos índices físicos anteriormente definidos, três são determinados por ensaios de 
laboratório: (W, n, s) e um é, normalmente, adotado (w). 
 Os demais são calculados a partir de relações 
indiretas, indicadas a seguir.
Índices físicos
A partir deles: relações indiretas
(relação não necessária, mas conveniente em certos problemas)
Outras:
 Se S= Portanto:
A partir deles: relações indiretas
 Teor de umidade (w,%)
 Pesar uma quantidade de solo em seu estado natural (Pt).
 Secar o solo em estufa a 105 ºC até estabilizar o peso. 
 Pesar novamente (Ps).
Determinação de índice físico em laboratório
 Uma amostra de solo foi deixada secar ao ar até a sua umidade higroscópica. 
 Foi tomada a porção do solo para determinação da umidade, obtendo-se os 
seguintes valores durante o ensaio: (amostra 01: massa do solo + cápsula = 
117,52 g; massa da cápsula = 50,02 g; massa do solo seco + cápsula = 103,43 g).
a) 25,18%.
b) 26,38%.
c) 26,28%.
d) 25,30%.
e) 28,55%.
Interatividade
 Uma amostra de solo foi deixada secar ao ar até a sua umidade higroscópica. 
 Foi tomada a porção do solo para determinação da umidade, obtendo-se os 
seguintes valores durante o ensaio: (amostra 01: massa do solo + cápsula = 
117,52 g; massa da cápsula = 50,02 g; massa do solo seco + cápsula = 103,43 g).
b) 26,38%.
Desenvolvimento (resolução):
Massa do solo úmido + cápsula = 117,52 g; 
Massa da cápsula = 50,02 g; 
massa do solo seco + cápsula = 103,43 g.
w = ((117,52 – 103,43) / (103,43 – 50,02)*100) = 26,38%.
Resposta
 Na expressão s = Ps/Vs, a dificuldade está na determinação de Vs. 
 No ensaio, utiliza-se um picnômetro, o qual é visto na figura a seguir, que é um 
frasco apropriado, com uma marca de referência em seu gargalo, correspondente 
a um volume de 500 ou 1.000 cm³.
 Determina-se o peso do picnômetro cheio de água até a marca de referência, igual 
a (Pp+w).
Peso específico dos grãos 
 Coloca-se um certo peso seco conhecido do solo (Ps) no picnômetro, que é 
completado com água até a marca de referência e então pesado (Pp+w+s).
Então:
Peso específico dos grãos 
Figura: esquema do Picnômetro 
Fonte: arquivo próprio
 P1 = Peso do picnômetro seco e vazio 
 P2 = Peso do picnômetro + amostra 
 P3 = Peso do picnômetro + amostra + água 
 P4 = Peso do picnômetro + água
Peso específico dos grãos 
 Dadas as características técnicas determinadas por meio do ensaio realizado na 
amostra de solos apresentadas a seguir, pede-se para determinar a densidade real 
 (Dt = s). Sendo: P1 = Peso do picnômetro seco e vazio 148,9(g); P2 = Peso do 
picnômetro + amostra 162,4(g); P3 = Peso do picnômetro + amostra + água 
(654,0)g; P4 = Peso do picnômetro + água 646,1(g).
a) 2,411.
b) 2,327.
c) 1,873.
d) 3,182.
e) 1,976.
Interatividade
 Dadas as características técnicas determinadas por meio do ensaio realizado na 
amostra de solos apresentadas a seguir, pede-se para determinar a densidade real 
 (Dt = s). Sendo: P1 = Peso do picnômetro seco e vazio 148,9(g); P2 = Peso do 
picnômetro + amostra 162,4(g); P3 = Peso do picnômetro + amostra + água 
(654,0)g; P4 = Peso do picnômetro + água 646,1(g).
= 2,411 g/cm³.
a) 2,411.
Resposta
ATÉ A PRÓXIMA!