03 - MecSolos - Classificação dos solos

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CCE1597 – Mecânica dos Solos
Aula 03a – Classificação dos solos
Prof. Antonio Sérgio A. do Nascimento
Conteúdos
1 - A ciência da Mecânica dos Solos
1.1. Histórico e evolução
1.2. A Mecânica dos Solos no Brasil
2 - Características Gerais
2.1. Origem, formação, tipos, química e mineralogia dos 
solos
2.2. Solos residuais e sedimentares
3 - Propriedades e índices dos solos
3.1. Índices físicos
3.2. Granulometria
3.3. Estados de consistência
3.4. Ensaios de laboratório
4 - Estrutura dos solos
4.1. Solos finos e solos granulares
4.2 Amolgamento e sensibilidade das argilas
4.3 Tixotropia
5 - Classificação dos solos
5.1. Genética
5.2. Granulométrica
5.3 MCT/MCV (solos tropicais)
6 - Compactação e CBR
6.1 Ensaios de laboratório
6.2 Energias de compactação
6.3 Controle de compactação no campo
6.4 Equipamentos de compactação
7 - Capilaridade e permeabilidade dos solos
7.1 Tensão Capilar
7.2 Percolação de água, redes de fluxo, gradiente hidráulico
7.3 filtros de proteção em obras de terra
7.4 Ensaios de laboratório
8 - Introdução ao estudo de tensões no solo
8.1 Tensões principais, círculo de Mohr
8.2 Principio das tensões efetivas
8.3 Distribuição de tensões no solo
8.4 Tensões geostáticas e acréscimo de tensões
8.5 Teoria de Boussinesq
9 - Estabilização dos solos
9.1. Granulométrica, com cimento, cal e outros produtos 
químicos
9.2. Ensaios de laboratório
10 - Investigação geotécnica
10.1 Amostragem, prospecção e sondagens
10.2 Perfis geotécnicos
11 - Resistência ao cisalhamento dos solos
11.1 Resistência dos solos arenosos e dos solos argilosos
11.2 Critérios de ruptura
11.3 Parâmetros de resistência
12 - Compressibilidade e adensamento dos solos
12.1 Teoria do adensamento dos solos
12.2 Solos compressíveis, parâmetros de compressibilidade
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Bibliografia
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CAPUTO, Homero Pinto. 
Mecânica dos solos e suas aplicações. 
6. ed. rev. e ampl. Rio de Janeiro: 
LTC, 2003. Vol. 1, 2 e 3.
PINTO, Carlos de Sousa. 
Curso básico de mecânica dos. 3. ed. 
São Paulo: Oficina de Textos, 2006.
MASSAD, Faiçal. 
Mecânica dos solos experimental. 
São Paulo: Oficina de Textos, 2016
Formação dos solos
• Os solos são 
formados por 
partículas sólidas, 
incluindo vazios ou 
poros. 
• Os espaços vazios 
podem ser 
preenchidos com ar ou 
água ou ambos. 
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(A) O solo está seco em estufa, isto é, há somente ar nos vazios.
(B) O solo está saturado, isto é, os vazios estão cheios de água.
(C) O solo está parcialmente saturado, isto é, os vazios estão parcialmente 
preenchidos com água.
Fonte: Introdução à Mecânica dos Solos, Bodó, Béla; Jones, Colin - Rio de Janeiro: LTC, 2017
Equações da estrutura dos solos
Equações da amostra:
❑Volume total: 𝑽 = 𝑽𝑺 + 𝑽𝑽
❑Volume de vazios: 𝑽𝑽 = 𝑽𝒘 + 𝑽𝒂 (parcialmente saturada)
❑𝑽 = 𝑽𝑺 + 𝑽𝒘 + 𝑽𝒂
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• V = Volume total da amostra
• Vv = Volume de vazios na amostra
• Vs = Volume dos sólidos na amostra
• Vw = Volume da água na amostra
• Va = Volume do ar na amostra
Fonte: Introdução à Mecânica dos Solos, Bodó, Béla; Jones, Colin - Rio de Janeiro: LTC, 2017
Tipos de estrutura
a) Estrutura granular simples – é característica das areias e pedregulhos, 
predominando as forças da gravidade na disposição das partículas, 
que se apoiam diretamente umas sobre as outras.
b) Estrutura alveolar ou em favo de abelha – é o tipo de estrutura 
comum nos siltes mais finos e em algumas areias. Quando um grão cai 
sobre o sedimento já formado, devido à predominância da atração 
molecular sobre o seu peso, ele ficará na posição em que se der o 
primeiro contato, dispondo-se assim em forma de arcos.
c) Estrutura floculenta – nesse tipo de estrutura, que só é possível em 
solos de partículas todas muito pequenas, ao se sedimentarem, 
dispõem-se em arcos, que formam outros arcos, em uma estrutura de 
dupla. 
d) Estrutura em esqueleto (do inglês skeleton structure) – nos solos 
onde, além de grãos finos, há grãos mais grossos, estes se dispõem de 
maneira tal a formar um esqueleto, cujos interstícios são parcialmente 
ocupados por uma estrutura de grãos mais finos (estruturas das 
argilas marinhas).
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(b) (C)
(d)
Amolgamento e Sensibilidade
❑ É a operação de destruição da estrutura do solo, com a 
consequente perda da sua resistência.
❑ O “grau de sensibilidade” ou “sensibilidade” de um solo 
é expresso: 
𝐺𝑠 =
𝑅𝑐
𝑅´𝑐
• Rc - resistência à compressão simples de uma amostra 
indeformada 
• R′c resistência da mesma amostra depois de amolgada 
com teor de umidade constante
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❑ Skempton - argilas se classificam em: 
✓ insensíveis, se Gs < 1
✓ baixa sensibilidade, se 1 < Gs < 2
✓ média sensibilidade, se 2 < Gs < 4
✓ sensíveis, se 4 < Gs < 8
✓ extrassensíveis, se Gs > 8
❑ A sensibilidade das argilas é uma característica de grande 
importância, pois indica que, se a argila se romper, sua 
resistência após a ruptura é bem menor.
❑ Quanto mais complexas as estruturas, menos estáveis 
elas são e, uma vez destruídas, não poderão mais ser 
recompostas. 
❑ O amolgamento dos solos argilosos é também o 
responsável pela formação da lama que aparece no fundo 
das cavas de fundação, em consequência das repetidas 
pisadas dos operários e da ação intermitente do sol e da 
chuva.
Amolgamento e Sensibilidade
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❑ Exemplo - solo argiloso 
orgânico das baixadas 
litorâneas brasileiras -
sensibilidade com grande 
influência e com baixa 
resistência, sua 
capacidade de suporte é 
limitada.
❑ Exemplo típico - argila do México - formada por uma fina cinza vulcânica que lentamente se depositou em um 
lago de água doce. 
❑ Apesar de sua complicada estrutura, que lhe permite chegar a ter 400% de umidade, em que cerca de 90% do 
volume total é ocupado por água, mesmo assim, no seu estado natural, apresenta uma relativa resistência. 
❑ Amolgada a estrutura, o solo perde toda a sua resistência e transforma-se em nada mais que um pouco de água 
suja.
Tixotropia
❑A tixotropia é uma propriedade muito relacionada com a 
estrutura das argilas. 
❑É a recuperação, com o tempo, da resistência perdida com o 
amolgamento do solo. 
❑Se o seu teor de umidade mantém-se inalterado, ele ganha 
parte ou a maior parte de sua resistência com o tempo.
❑Um exemplo de argila com propriedades tixotrópicas é a 
bentonita, argila do grupo das montmorilonitas, muito usada 
para evitar desmoronamento das paredes em furos escavados 
em solos e se expande com o aumento do teor de umidade. 
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Classificação dos solos
• Já estudamos algumas classificações de solos:
• a classificação geológica que se baseia na sua origem e formação (solos residuais, sedimentares 
e orgânicos) 
• a granulométrica que tem por base o tamanho das partículas (pedregulho, areia, silte e argila)
• São insuficientes para dar uma boa ideia do comportamento mecânico e hidráulico dos 
solos, que deve ser o objetivo de uma classificação geotécnica.
• A utilização somente das classificações geológicas e geotécnicas para conhecimento da 
distribuição e propriedades dos solos tem justificativa apenas nas fases preliminares de 
estudos e projeto. 
• Uma boa classificação já aponta, preliminarmente, as prováveis propriedades de um solo 
para ser usado como material para um aterro compactado, mas não dispensa ensaios de 
compactação para se obter parâmetros específicos do solo em estudo para seu melhor 
aproveitamento geotécnico.
• Sistemas de classificações mais usados na geotecnia brasileira e mundial.
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Sistemas de classificação de solos
• Diagramas trilineares
• Sistema unificados de classificaçãode solos (SUCS)
• Classificação MCT/MVC
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Aparelho de compactação Mini-MCV
Diagramas trilineares
• Diagramas Trilineares ou Triangulares são muito usados pelos 
agrônomos. 
• Há diferentes propostas de Diagramas Trilineares
• Diagrama do MIT (Massachussets Institute of Technology)
• Pelos lados de um triângulo equilátero convenientemente dividido, entra-se com 
as percentagens de areia, silte e argila do solo, conforme mostra a chave
• Em função da região que se encontra o ponto de convergência dessas entradas, lê-
se a denominação do solo.
• Os Diagramas Trilineares não consideram a percentagem de 
pedregulho. 
• Se esta percentagem for grande, os diagramas não podem ser aplicados. 
• Se for pequena, deve ser retirada da percentagem total e novas percentagens de 
areia, silte e argila deverão ser calculadas
• Cada vez menos usados em geotecnia porque, além de não 
considerarem os pedregulhos e a matéria orgânica que possam 
estar presentes, não levam em conta a plasticidade.
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Sistema unificado de classificação dos 
solos – SUCS - USCS
❑ Proposto por Casagrande em 1948 
❑ Padronizado pela ASTM D2487 com o nome de Unified Soil
Classification System (USCS)
❑ É o mais usado na geotecnia mundial
❑ Critérios:
❑ Granulometria
❑ Carta de Plasticidade (CP)
❑ Sistema de coordenadas onde nas abcissas está o Limite de 
Liquidez (LL), e nas ordenadas o Índice de Plasticidade (IP), 
que permite que se leve em conta as características de 
plasticidade do solo, ou da fração fina, na classificação.
❑ A metodologia de classificação no SUCS é de opções sucessivas, 
seguindo-se uma tabela 5.1 da esquerda para a direita e de cima 
para baixo. As opções para a classificação previstas na tabela são 
mostradas a seguir:
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❑ A Carta de Plasticidade considera que os solos 
situados acima da linha A, são definidos pela 
equação IP = 0,73 (LL - 20), são solos argilosos. 
❑ Os solos situados abaixo da linha A são solos 
siltosos. 
❑ Solos situados à esquerda da linha B, cuja 
equação é LL = 50, são de baixa plasticidade 
❑ Solos situados à direita da linha B são de média 
a alta plasticidade.
Carta de Plasticidade 
Sistema unificado de classificação dos 
solos – SUCS - USCS
A metodologia de classificação 
no SUCS é de opções sucessivas, 
seguindo-se a tabela ao lado
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D – coeficiente de não uniformidade
Cc – coeficiente de curvatura
Sistema unificado de classificação dos 
solos – SUCS - USCS
• Alterações propostas por Berberian
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Classificação MCT/MVC
❑ MCT (Miniatura, Compactado, Tropical)
❑ Nogami e Villibor (1981) propuseram uma nova classificação 
considerando as limitações das classificações de solos 
convencionais em relação aos solos tropicais
❑ Determina as propriedades mecânicas e hidráulicas de 
solos tropicais compactados para fins de obras viárias, que 
utiliza corpos de prova de dimensões reduzidas.
❑ Metodologia da classificação envolve ensaios de compactação 
com corpos de prova de 50 mm de diâmetro, denominados de 
Mini-MCV e ensaios de Perda de massa por imersão.
❑ Através dos ensaios é possível classificar os solos em um dos 
sete grupos, podendo-se com isto prever as propriedades 
mecânicas e hidráulicas dos mesmos, compactados para fins de 
obras viárias.
❑ Após a realização dos ensaios, os solos podem ser classificados
em um dos sete grupos da classificação MCT.
❑ Solos tropicais em duas grandes classes quanto ao
comportamento: lateríticos e não lateríticos, (L e N).
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❑ Essas duas classes se subdividem em grupos, de acordo com
seu comportamento, designados pelas suas características
granulométricas:
❑ LG’ - argilas lateríticas e argilas lateríticas arenosas
❑ LA’ - areias argilosas lateríticas
❑ LA - areias com pouca argila laterítica
❑ NG’ - argilas, argilas siltosas e argilas arenosas não
lateríticas
❑ NS’ - siltes caulínicos e micáceos, siltes arenosos e
siltes argilosos não lateríticos
❑ NA’ - areias siltosas e areias argilosas não lateríticas
❑ NA - areias siltosas com siltes quartzosos e siltes
argilosos não lateríticos
Exercício 1
Classificar o seguinte solo pelo sistema Unificado de classificação de 
solos (SUCS)
• Porcentagem de solo passante na peneira No 200 (% P#200)= 94%
• LL = 58%
• IP = 30%
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✓ A Carta de Plasticidade considera que os solos situados
acima da linha A:
IP = 0,73 (LL - 20), são solos argilosos. 
✓ Os solos situados abaixo da linha A são solos siltosos.
✓ Solos situados à esquerda da linha B, são de baixa
plasticidade:
LL = 50
✓ Solos situados à direita da linha B são de média a alta
plasticidade.
Exercício 2
Classificar o seguinte solo pelo sistema Unificado de classificação de 
solos (SUCS)
• Porcentagem de solo passante na peneira No 200 (% P#200)= 40% 
• Solo possui 5% de pedregulho e 55% de areia
• LL = 30%
• IP = 20%
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✓ A Carta de Plasticidade considera que os solos situados
acima da linha A:
IP = 0,73 (LL - 20), são solos argilosos. 
✓ Os solos situados abaixo da linha A são solos siltosos.
✓ Solos situados à esquerda da linha B, são de baixa
plasticidade:
LL = 50
✓ Solos situados à direita da linha B são de média a alta
plasticidade.
Exercício 3
Classificar o seguinte solo pelo sistema Unificado de classificação de 
solos (SUCS)
• Porcentagem de solo passante na peneira No 200 (% P#200)= 38% 
• Solo possui 13% de areia e 87% de pedregulhos
• LL = 65%
• IP = 25%
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✓ A Carta de Plasticidade considera que os solos situados
acima da linha A:
IP = 0,73 (LL - 20), são solos argilosos. 
✓ Os solos situados abaixo da linha A são solos siltosos.
✓ Solos situados à esquerda da linha B, são de baixa
plasticidade:
LL = 50
✓ Solos situados à direita da linha B são de média a alta
plasticidade.
Exercício 4
Classificar o seguinte solo pelo sistema Unificado de classificação de 
solos (SUCS)
• LL = 10%
• IP = NP (Não plástico)
• Curva granulométrica do solo
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A ABNT NBR 6502 (1995) – Rochas e solos, define a diferença entre as várias frações de 
solo (argila, silte, areia, pedregulho, etc.) em função do diâmetro de seus grãos:
• Argila: solo de granulação fina constituído por partículas com dimensões menores que 
0,002 mm, apresentando coesão e plasticidade;
• Silte: solo que apresenta baixa ou nenhuma plasticidade, e que exibe baixa resistência 
quando seco ao ar. É formado por partículas com diâmetros compreendidos entre 0,002 
mm e 0,06 mm;
• Areia: solo não coesivo e não plástico formado por minerais ou partículas de rochas 
com diâmetros compreendidos entre 0,06 mm e 2,0 mm;
• Pedregulho: solos formados por minerais ou partículas de rocha, com diâmetro 
compreendido entre 2,0 mm e 60 mm.