Apostila de MecÂnica dos solos 1

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Mecânica dos Solos 
 
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1.0 INTRODUÇÃO AO CURSO 
 
1.1 DEFINIÇÃO E OBJETIVOS DA MECÂNICA DOS SOLOS 
 
 a) Definição: A mecânica dos solos é uma ciência que estuda o comportamento 
dos solos, através das características físicas e as suas propriedades mecânicas (equilíbrio 
e deformação) quando submetido a acréscimos ou alívio de tensões. Ou seja, é a 
ciência que procura descobrir, entender, explicar e correlacionar às propriedades dos 
solos. 
 Todas as obras de Engenharia Civil se assentam sobre o terreno e inevitavelmente 
requerem que o comportamento do solo seja devidamente considerado. 
 
b) Objetivo: Substituir por métodos científicos os métodos empíricos aplicados no 
passado. 
 Além de ter como objetivo principal, oferecer ao profissional de construção civil 
ferramentas e conceitos teóricos-práticos para conhecimento do comportamento deste 
material (solo), indispensáveis na atuação de construção de obras de terra e aos 
aspectos geotécnicos de fundações. 
 
1.2 PROBLEMA DA MECÂNICA DOS SOLOS 
A própria natureza do solo, que é complexa. 
 O solo não possui uma relação linear quanto à relação tensão/deformação; 
 O comportamento do solo depende da pressão, do tempo e do meio físico (tipo 
de solo); 
 O solo apresenta qualidade muito heterogênea, variando de ponto para ponto; 
 A análise de um solo é feita por amostragem de alguns pontos do terreno. 
 
1.3 SOLO SOB O PONTO DE VISTA DA ENGENHARIA 
Solo é a denominação que se dá a todo material de construção ou mineração da 
crosta terrestre escavável por meio de pá, picareta, escavadeira, etc, sem necessidade 
de explosivos. Esta definição não tem sustentação do ponto de vista científico. 
Geologicamente, define-se como sendo o material resultante da decomposição das 
rochas pela ação de agentes de intemperismo. 
 
 
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1.4 EMPREGO DO SOLO NA ENGENHARIA CIVIL (aplicações) 
 Solo como material de construção: Aterros, Barragens de Terra, Base e Sub-base 
de Pavimentos, etc. 
 Solo como suporte de fundação: Valas, Sapatas, Blocos, Estacas, Tubulões, 
Subleito, etc. 
 
1.5 ORIGEM E EVOLUÇÃO DA MECÂNICA DOS SOLOS 
Os primeiros trabalhos sobre o comportamento dos solos datam do século XVII. 
COULOMB, 1773, RANKINE, 1856 e DARCY, 1856, publicaram importantes trabalhos sobre 
o comportamento dos solos. O acúmulo de insucessos em obras de Engenharia 
observados no início do século XX como: 
 O escorregamento de solo (talude) durante a construção do canal do Panamá, 
1913; 
 Rompimento de grandes Barragens de Terra e Recalque em Grandes edifícios, 
1913; 
 Escorregamento de Muro de Cais na Suécia, 1914. O Levou em 1922 a 
publicação pelos suecos de uma nova teoria para o cálculo e Estabilidade de 
taludes; 
 Movimentos das estacas e do solo que suportavam muros de contenção na 
construção do Canal de Kiel na Alemanha, 1915. 
Em 1925 o professor Karl Terzaghi publicou seu primeiro livro de Mecânica dos solos, 
baseado em estudos realizados em vários países, depois do início dos grandes 
acidentes. 
A mecânica dos solos nasceu em 1925 e foi batizada em 1936 durante a 
realização do primeiro Congresso Internacional de Mecânica dos Solos. 
Em meados de 1938 foi instalado o primeiro Laboratório de Mecânica dos solos em 
São Paulo. Em novembro de 1938 foi instalado o Laboratório de Solos e Concreto da 
Inspetoria Nacional de Obras Contra a Seca em Curemas Paraíba. 
 
2. ORIGEM, FORMAÇÃO E ESTRUTURA DOS SOLOS 
Os solos são materiais que tem sua origem imediata ou remota na deterioração 
(decomposição) das rochas através do intemperismo (ação das intempéries). Ou seja, 
todos os solos se originam da decomposição das rochas que constituíam inicialmente a 
crosta terrestre. A decomposição é decorrente de agentes físicos e químicos (solo = 
rocha + intemperismo). 
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2.1 ROCHA 
É um agregado natural formado de um ou mais minerais. E que do ponto de vista 
da Engenhariam Civil, é impossível de escavar manualmente, necessita de explosivo 
para o seu desmonte. 
 
2.2 INTEMPERISMO 
É o conjunto de processos físicos, químicos e biológicos que ocasionam a 
desintegração e decomposição das rochas e dos minerais, formando os solos. E 
normalmente esses processos atuam simultaneamente, em determinados locais e 
condições climáticas, um deles pode ter predominância sobre o outro. Portanto os 
processos de intemperismos se dividem em: 
 
a) Intemperismo Físico - Ou mecânico é o processo de decomposição da rocha sem 
alteração química dos seus componentes. Os principais agentes são: Variação de 
temperatura; Congelamento da água; Alívio de pressões e Vegetações. 
 
b) Intemperismo Químico - É o processo de decomposição da rocha onde os vários 
processos químicos alteram, solubilizam e depositam os minerais das rochas 
transformando-a em solo, ou seja, ocorre à alteração química dos seus componentes 
(modificação química). Neste caso há modificação na constituição mineralógica da 
rocha, originando solos com características próprias. Este tipo é mais freqüente em 
climas quentes e úmidos e, portanto muito comum no Brasil. 
O principal agente é a água, e os mais importantes mecanismos de ataque são: 
Hidrólise; Hidratação; Oxidação e Carbonatação. 
 
c) Intemperismo Biológico - É processo no qual a decomposição da rocha se dá 
graças a esforços mecânicos produzidos por vegetais através de raízes, escavação de 
roedores. Além dos efeitos químicos da vegetação. 
 
2.2.1 Influência do Intemperismo no Tipo de Solo 
Os vários tipos de intemperismo e a intensidade com que atuam no processo de 
formação dos solos dão origem a diferentes tipos de solo. Percebe então, que o solo é 
assim, uma função da rocha de origem e dos diferentes agentes de alteração. 
 
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2.3 CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS QUANTO A ORIGEM (genética) 
 Com base na origem dos seus constituintes, os solos podem ser divididos em dois 
grandes grupos: solo residual, se os produtos da rocha intemperizada permanecem 
ainda no local em que se deu a transformação; solo transportado (sedimentar), quando 
os produtos de alteração foram transportados por um agente qualquer, para local 
diferente ao da transformação. 
 
2.3.1 Solos Residuais 
 Os solos residuais são bastantes comuns no Brasil, principalmente na região 
Centro-Sul , em função do próprio clima. A ação intensa do inpemperismo químico nas 
áreas de climas quentes e úmidos provoca a decomposição profunda das rochas com 
a formação de solos residuais, cujas propriedades dependem fundamentalmente da 
composição do tipo de rocha existente. 
A rocha que mantém as características originais, ou seja, a rocha sã é a que 
ocorre em profundidade. Quanto mais próximo da superfície do terreno, maior é o 
efeito do intemperismo. Sobre a rocha sã encontra-se a rocha alterada, em geral muito 
fraturada e permitindo grande fluxo de água através das descontinuidades. A rocha 
alterada é sobreposta pelo solo residual jovem, ou saprolito. O material mais 
intemperizado ocorre acima do saprófito e é denominado solo residual maduro (figura 
2.1). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. Solo superficial. 
 
2. Solo residual maduro, 
 sem vestígios da estrutura e 
 textura da rocha matriz. 
 
3. Solo residual jovem (saprolito), 
com vestígios da estrutura e 
textura da rocha matriz. 
 
4. Rocha alterada. 
 
5. Rocha praticamente sã. 
 
 
Figura 2.1 – Exemplo de um perfil de solo 
 
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 Figura 2.2 – Exemplo de um perfil de solo Residual 
 
2.3.2 Solos Sedimentares (transportados) 
Os solos sedimentares ou transportados são aquelesque foram levados de seu 
local de origem por algum agente de transporte e lá depositados (figura 2.2). Os solos 
transportados geralmente depósitos mais inconsolidados e fofos que os residuais e com 
profundidade variável. Nos solos transportados, distingue-se uma variedade especial 
que é o solo orgânico, no qual o material transportado está misturado com quantidade 
variáveis de matéria orgânica decomposta. 
De um modo geral o solo residual é mais homogêneo que o transportado. As 
características dos solos transportados são em função do agente de transporte. 
Os agentes de transporte são: Vento (solos eólicos); Água (solos aluvionares); 
Geleiras (solos glaciais); Gravidade (solos coluvionares) 
 
a) Solos Eólicos - Transporte pelo vento. São de destaque, apenas os depósitos ao 
longo do litoral, onde formam as dunas não sendo comuns no Brasil. O problema 
desses depósitos existe na sua movimentação. Como exemplos têm os de estado 
do Ceará, e os de Cabo Frio no Rio de Janeiro. Restringe as areias e siltes. 
 
 
 
 
 
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b) Solos Aluvionares - São solos sedimentares que são transportados pela água. A sua 
textura depende da velocidade de transporte da água. Características: Grãos de 
diversos tamanhos, mais grossos que os eólicos. Existem aluviões essencialmente 
arenosos, bem como aluviões argilosos. 
 Embora os solos que constituem os aluviões sejam, via de regra, fonte de 
materiais de construções, são, por outro lado, péssimos materiais de fundações. 
 
c) Solos Glaciais - Formados pelas geleiras. São formados de maneira análoga aos 
fluviais. Não ocorre no Brasil, e comuns na Europa e América do Norte. 
 
d) Solos Coluviais - Formados pela ação da gravidade. Dentre os solos podemos 
destacar o TALUS, que é solo formado pelo deslizamento de solo do topo das encostas, 
formando ocorrência ao pé das encostas e elevações (figura 2.3). 
Apresenta grande variedade de tamanhos, alta porosidade, e inconsolidados, sujeitos a 
escorregamentos. São comuns ao longo de rodovias na Serra do Mar-SP. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
e) Solos Orgânicos – Impregnação do solo (argila, silte e areia fina) por sedimentos 
orgânicos preexistentes (húmus), em geral misturados de restos de animais e vegetais. 
Caracterizam pela cor escura, cheiro forte peculiar e alta plasticidade (alto limite de 
 
 
 Figura 2.3 – Depósito de tálus 
 
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liquidez). Um teor de 2 a 4% de matéria orgânica já influi danosamente no solo. São 
problemáticos por serem muito compressíveis. São encontrados no Brasil principalmente 
nos depósitos litorâneos, em espessuras variadas, e nas várzeas dos rios e córregos. Por 
sua característica orgânica, apresentam elevados índices de vazios, e por ser de 
sedimentação recente, possuem baixa capacidade de suporte e considerável 
compressibilidade. 
 A norma norte americana classifica como solo orgânico aquele que apresenta LL 
de uma amostra seca em estufa menor do que 75% do LL de amostra natural sem 
secagem em estufa. 
 TURFAS – são solos que incorporam florestas soterradas em estado avançado de 
decomposição, com grande porcentagem de partículas fibrosas de material carbonoso 
ao lado de matéria orgânica no estado coloidal. Este tipo de solo pode ser identificado 
por ser fofo e não plástico e ainda combustível. 
 
2.3.3 Descrição de Termos Usuais de Solos 
a) Turfa – Solo sem plasticidade, com grande percentagem de partículas fibrosas de 
material ao lado de matéria orgânica coloidal, marron-escuro a preto, muito 
compressível, e combustível quando seco. Devem ser evitados sempre que possível, são 
péssimos tanto como suporte de estruturas quanto como material de construção. 
 
a) Cascalho – Solo com grande percentagem de pedregulho, podendo ter diferentes 
origens – fluvial, glacial e residual; o cascalho de origem fluvial é chamado comumente 
de seixo rolado; 
 
c) Solo laterítico (Solo Tropical Vermelho) – São os solos de evolução pedogênica que 
sofrem no seu local de formação ou deposição uma série de transformações físico-
químicas. Formados por uma alternância de saturação e secagem do solo original, 
aumentando a concentração de óxido de ferro e alumina na parte superior. Forma solo 
de textura fina, pouco ou nada ativo, suas cores varia de amarelo ao vermelho mais ou 
menos escuro. Diversas designações locais para estes solos, tais como: piçarra, recife, 
tapioconga e outros. 
 
d) Saibro – Solo residual areno-argiloso, podendo conter pedregulhos, proveniente de 
alteração de rochas graníticas ou gnáissicas; 
 
 
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e) Topsoil – Solo areno-siltoso, com pouca ou nenhuma argila, encontrado nas camadas 
superficiais de terrenos de pequena declividade, ou nas baixas de bacias hidrográficas; 
 
f) Massapê – Solo argiloso, de plasticidade, expansibilidade e contratilidade elevadas, 
encontrado, principalmente, na bacia do Recôncavo Baiano. Suas Características 
decorrem da presença da montmorilonita. No Paraná, materiais semelhantes são 
designados sabão-de-caboclo. 
 
2.4 COMPOSIÇÃO QUIMICA E MINERALÓGICA DOS SOLOS 
 Os solos são formados por agregados de um ou mais minerais. 
 Os minerais encontrados nos solos são os mesmos da rocha de origem (minerais 
primários), além de outros que se formam na decomposição (minerais secundários). 
 
a) Mineral: Substância inorgânica e natural, com composição química e estrutura 
definida. Os minerais encontrados nos solos podem ser primários ou secundários. Os 
PRIMÁRIOS são os mesmos da rocha de origem, e os SECUNDÁRIOS são formados 
quando ocorre a decomposição química. 
 
b) Minerais Constituintes dos Solos Grossos (areias e pedregulhos): Os solos grossos são 
constituídos basicamente de SILICATOS, ÓXIDOS, CARBONATOS E SULFATOS. 
Nos solos grossos, o comportamento mecânico depende pouco da composição 
mineralógica. 
 
c) Minerais Constituintes dos Solos Argilosos - As argilas são constituídas basicamente por 
silicatos de alumínio hidratados, podendo apresentar silicatos de magnésio, ferro ou 
outros metais. Os minerais que formam as frações finas pertencem a três grupos: 
CAULINITA, ILITA e MONTMORILONITA. 
 
 Caulinita - São formadas por unidades estruturais de silício e alumínio, que se 
unem alternadamente, conferindo-lhes uma estrutura rígida. Portanto em face de sua 
estrutura de camadas duplas são relativamente mais estáveis em presença de água, 
com menor plasticidade além de apresentar propriedades mecânica melhores. 
 
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 Montmorilonitas - São estruturalmente formadas por unidade de alumínio entre 
duas unidades de silício. A ligação entre essas unidades, não sendo suficientemente 
firme para impedir a introduzir de moléculas de água entre as camadas tornando-se as 
argilas montmoriloníticas muito expansivas e, portanto, instáveis em presença de água. 
Portanto, em função da presença torna-se esta argila com alta plasticidade, 
características de expansibilidade e retração além de baixo coeficiente de atrito 
interno e as piores propriedades mecânicas Ex: BENTONITA1. 
 
 Ilitas - São estruturalmente semelhantes as Montmorilonitas, sendo, porém com 
um íon permutável. São menos expansivas que as montmorilonita. 
A presença de um determinado mineral de argila pode ser determinado por 
análise TERMODIFERENCIAL, RAIOS-X, MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA e ETC. 
 
2.5 SUPERFÍCIE ESPECIFICA 
É a soma das superfícies de todas as partículas contidas na unidade de volume (ou 
peso) do solo. Quanto mais fino for o solo maior será a sua superfície especifica, o que 
constituí uma das razões das diferenças entre as propriedades físicas solos finos e dos 
solos grossos. As forças de superfíciesão muito importantes no comportamento de 
partículas coloidais, sendo a diferença de superfície específica uma indicação da 
diferença de comportamento entre os solos com distintos minerais argílicos. 
Imaginando–se uma partícula de forma cúbica, com 1cm de aresta e 
subdividindo-a decimalmente, em cubos cada vez menores, poderemos organizar a 
Tabela 2.1 abaixo como ilustração. 
 
Aresta Volume total N0 de cubos Área total Superfície específica 
1 cm 1cm3 1 6 cm2 6 cm2 /cm3 
1 mm= 10-1 cm 1cm3 103 60 cm2 6 x 10 cm2 /cm3 
0,1 mm =10-2 cm 1cm3 106 600 cm2 6 x 102 cm2 /cm3 
0,01mm = 10-3 cm 1cm3 109 6000 cm2 6 x 103 cm2 /cm3 
Tabela 2.1 –Ilustração de superfície especifica 
 
2.6 ESTRUTURAS DOS SOLOS 
 Refere-se ao modo como as partículas estão dispostas formando o agregado do 
solo. É o arranjo das partículas e as forças entre elas. A estrutura influencia na resistência 
ao cisalhamento. Os tipos de estruturas mais comuns são: 
 
1 BENTONITAS são argilas ultra-finas, formadas, em sua maioria, pela alteração química de cinzas vulcânicas. Sua composição predomina a 
montmorilonita, o que explica sua tendência ao inchamento. Graças a esta propriedade, as “injeções de betonitas” são muito usadas para 
vedação em barragens, perfurações de petróleo, cortinas, fundações profundas, e etc. 
 
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a) Estrutura granular simples (unigranular)- É característica das areias e pedregulhos, 
predominam as forças de gravidade na disposição das partículas, que se apóiam 
diretamente uma sobre as outras, em grãos isolados (figura 2.4-a). 
 
b) Estrutura alveolar ou favo de abelha - É o tipo de estrutura comum nos siltes mais finos 
e em algumas areias. As forças de atração molecular são predominantes face à força 
da gravidade. A partícula sólida ficará na posição em que se der o primeiro contato, 
dispondo em forma de arcos (figura 2.4-b). 
 
c) Estrutura floculenta (solos finos)- É o tipo de estrutura que só possível nos solos muito 
finos (argilas), onde as partículas ao se sedimentarem, dispõem em arcos, os quais, por 
sua vez, formam outros arcos. Trata-se, portanto de uma estrutura de ordem dupla. Na 
formação de tais estruturas, desempenham funções importantes as ações elétricas 
(forças elétricas) que se desenvolvem entre as partículas. Na sedimentação a formação 
de flocos (figura 2.4-c). 
 
d) Estrutura em esqueleto ou mista (granulometria variada) 
 É o tipo de estrutura que além de possuir grãos finos há também grãos mais grossos, e 
estes se dispõem de maneira tal a formar um esqueleto, cujos interstícios (vazios) são 
parcialmente ocupados por uma estrutura de grãos mais finos. É o caso das complexas 
estruturas das argilas marinhas. 
 
 
(a) granular simples (b) alveolar (c) floculenta 
Figura 2.4 - Tipos de estruturas, segundo Terzaghi. 
 
 
 
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3.0 O ESTADO DOS SOLOS 
 
3.1 INTRODUÇÃO 
 Num solo, só parte do volume total é ocupado pelas partículas sólidas, que se 
encontram formando uma estrutura. O volume restante costuma ser chamado de 
vazios, embora esteja ocupado por água e ar. Ou seja, solo é um material constituído 
por um conjunto de partículas sólidas, deixando entre si vazios que poderão estar 
parcial ou totalmente preenchidos pela água. Deve-se reconhecer, portanto, que o 
solo é constituído de três fases: sólida, água e ar. 
 O comportamento de um solo depende da quantidade relativa de cada uma das 
três fases (sólida, água e ar). Diversas relações são empregadas para expressar as 
proporções entre elas. Na figura 3.1 estão representadas, simplificadamente, as três 
fases que normalmente ocorrem nos solos, ainda que, em alguns casos, todos os vazios 
possam estar ocupados pela água. Solo = sólido + líquido + gases. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Em princípio, as quantidades de água e ar podem variar. A evaporação pode 
fazer diminuir a quantidade de água, substituindo-a por ar, e a compressão do solo 
pode provocar a saída de água e ar, reduzindo o volume de vazios. O solo, no que se 
refere às partículas que o constituem, permanece o mesmo, mas o seu estado se altera. 
As diversas propriedades do solo dependem do estado em se encontra. Quando 
diminui o volume de vazios, por exemplo, a resistência aumenta. 
a) Fase Sólida - Caracteriza-se pelo seu tamanho, forma, distribuição e composição 
mineralógica dos grãos. 
b) Fase Gasosa - Ar, vapor d’água e carbono combinado. É bem mais compressível 
que as fases líquida e sólida. 
 
 
Figura 3.1 – Amostra de solos 
 
Vt = Vs + Vv = Vs + Va + Var 
Pt = Ps + Pa 
 
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c) Fase Líquida - Preenche os vazios dos solos. Pode estar em equilíbrio hidrostático ou 
fluir sob a ação da gravidade ou de outra forma. E os tipos de águas podem ser 
classificados em: 
 Água de constituição - É a que faz parte da estrutura molecular da partícula 
sólida; 
 Água adesiva ou adsorvida - É a película de água que envolve e adere 
fortemente às partículas de solos muito finos devido a ação de forças elétricas 
desbalanceadas na superfície dos argilos-minerais; 
 Água livre - É a que se encontra em uma determinada zona do terreno, 
enchendo todos os vazios. O seu estudo rege-se pela lei da hidráulica; 
 Água higroscópica - É a que ainda se encontra em um solo seco ao ar livre; 
 Água capilar - É água que nos solos de grãos finos sobe pelos interstícios 
capilares deixados pelas partículas sólidas, além da superfície livre da água, 
devido a ação das tensões superficiais. 
 
 As águas livre, higroscópica e capilar são as que podem ser totalmente 
evaporadas pelo efeito do calor, a uma temperatura de 1000 C. 
 A sua consideração é de interesse em certos casos especiais de consolidação de 
aterros, quando então há necessidade de calcular as “pressões neutras” desenvolvidas 
em função da redução da fase gasosa. 
 
3.2. ÍNDICES FÍSICOS ENTRE AS FASES 
Os índices e as relações que serão apresentados a seguir desempenham um 
importante papel no estudo das propriedades dos solos, uma vez que, estas dependem 
dos seus constituintes e das proporções relativas entre eles, assim como da interação de 
uma fase sobre as outras. Portanto, serão examinadas as propriedades decorrentes dos 
solos como eles são encontrados na natureza ou quando depositados e compactados 
artificialmente. São propriedades referentes à sua maior ou menor compacidade ou 
consistência e à sua estrutura ou arranjo dos grãos entre si. 
 Para identificar o estado do solo, empregam-se índices que correlacionam os 
pesos, e os volumes das três fases. Estes índices são os seguintes: 
 
a) Teor de umidade (h) - Define-se a umidade de um solo como sendo a relação entre 
o peso da água e o peso da parte sólida existente neste mesmo volume, expressa em 
porcentagem. Para sua determinação, pesa-se o solo no estado natural, seca-se em 
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estufa a 1050 C até constância de peso e pesa-se novamente. Tendo-se o peso das 
duas fases, a umidade é calculada. É a operação mais freqüente em um laboratório de 
solos. Os teores de umidade dependem do tipo de solo e situam-se geralmente entre 10 
e 40 %, podendo ocorrer valores muito baixos para solos com aparência de seco de 2 a 
3% ou valores muito altos (150 % ou mais). 
 
 h = 
Ps
Pa
. 100 (%) ou h = 
Ps
PsPt 
. 100 (%) 
 
 Um outro meio, muito simples e rápido, para determinar a umidade, consiste no 
emprego do aparelho Speedy. Ele é constituído por um reservatório metálico fechado 
que se comunica com um manômetro destinado a medir a pressão interna. Dentro 
deste reservatório são colocadas,em contato, umas certas quantidades de solo úmido 
e uma determinada porção de carbureto de cálcio (CaC2). A água contida no solo 
combinando-se com o carbureto de cálcio, gera-se um gás acetileno, e daí, pela 
variação depressão interna obtém-se a quantidade de água existente no solo. 
 
b) Índice de vazios (e) - Relação entre o volume de vazios e o volume das partículas 
sólidas. Não pode ser determinado diretamente, mas é calculado a partir de outros 
índices. Costuma se situar entre 0,5 a 1,5, mas nas argilas orgânica podem ocorrer 
índices de vazios superiores a 3. 
 Por definição: e = 
Vs
Vv
 ; No laboratório sua determinação é feita em função de 
γg (peso específico das partículas) e γs (peso específico do solo seco). 
 e = 
Vs
Vv
 = 
Vs
VsVt 
=
Vs
Vt
- 1 = 
PsVs
PsVt
/
/
-1 → e = 
s
g


-1 
O índice de vazios é uma medida de densidade e, portanto, representa uma das 
características mais importantes para definição de um solo. Dessa propriedade 
dependem, por exemplo, a permeabilidade, a compressibilidade e a resistência à 
ruptura. 
 
c) Porosidade de um solo (n) - Relação entre o volume de vazios e o volume total. I Da 
mesma forma que o índice de vazios, a porosidade é uma medida de densidade do 
solo. Os valores se situam geralmente entre 30 e 70%. 
 
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 n = 
Vt
Vv
. 100 (%) ou através da relação: n = 
e
e
1
. 100 (%) 
 
 Entretanto, o índice vazio, que se relaciona ao volume dos sólidos, representa uma 
medida mais adequada aos estudos de variações volumétricas de solos. 
 
d) Grau de saturação (S) - Relação entre o volume de água e o volume de vazios. 
Corresponde a percentagem do volume de vazios (poros) ocupados pela água. O 
número indica se o solo está saturado (S=100%), seco (S=0%) ou num estado 
intermediário (úmido). Quando o solo está saturado S=100% o Va=Vv. Não é determinado 
diretamente, mas calculado. S = 
Vv
Va
. 100 (%) 
 
e) Grau de aeração (A) - Relação entre o volume de ar e volume de vazios. Indica o 
quanto de vazios está ocupado por ar. Não é determinado diretamente em laboratório, 
mas sim através de outros índices. 
 A = 
Vv
Var
 . 100 (%) ou A = 
Vv
VaVv 
 → A = (1-S) . 100 
 
f) Pesos específicos do solo - Distinguem-se vários pesos específicos para solos in situ. É 
definido como sendo a razão entre o peso de um determinado componente das três 
partes físicas do solo, pelo seu volume. Assim pode-se ter: 
 
 Peso específico aparente (natural) (γnat) - É definido como a relação entre o peso 
total do solo e seu volume total. A expressão “peso específico natural” é algumas vezes, 
substituída só por “peso específico” do solo. Tratando-se de compactação do solo, o 
peso específico natural é denominado peso específico úmido. 
 Para sua determinação, molda-se um cilindro do solo cujas dimensões conhecidas 
permitem calcular o volume. O peso total dividido pelo volume é o peso específico 
natural. O peso específico também pode ser determinado a partir de corpos irregulares, 
 
obtendo-se o volume por meio do peso imerso n’água. Para tal o corpo deve ser 
previamente envolto por parafina. 
 
 Por definição: γnat = 
V
P
 =
VV
PaP
s
s


 (g/cm3) 
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 No campo, a determinação de “γ” pode ser feita, entre outros, pelo conhecido 
“processo do frasco de areia”, utilizando-se um frasco ao qual se adapta um funil 
munido de um registro (figuras 3.2 a e 3.2 b). A areia utilizada tem que ser calibrada 
entre as peneiras (#) 20 e 30. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Peso específico aparente de um solo seco (γs) - Relação ente o peso dos sólidos e 
o volume total. Corresponde ao peso específico que o solo teria se viesse a ficar seco, 
se isto pudesse ocorrer sem que houvesse variação de volume. Não é determinada 
diretamente em laboratório, mas calculado a partir do peso específico natural e da 
umidade. Por definição: γs = 
V
Ps
 (g/cm3) 
 
 Peso específico dos sólidos (grãos )(γg) - Relação entre o peso das partículas 
sólidas e o seu volume. É uma característica dos sólidos. 
 γg = 
Vs
Ps
 (g/cm3) 
 O peso específico dos grãos dos solos pouco varia de solo para solo e, por si, não 
permite identificar o solo em questão, mas é necessário para cálculos de outros índices. 
Os valores situam-se em torno de 2,7 g/cm3, sendo este valor adotado quando não se 
dispõe de valor específico para o solo em estudo. Grãos de quartzo (areia) costumam 
apresentar pesos específicos de 2,65 g/cm3. 
 
 
Figura 3.2 a – Frasco de areia 
 
 
Figura 3.2 b – Frasco de areia 
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 Peso específico da água (γa) - O peso específico da água é dado pela razão 
entre o peso de uma quantidade de água e o volume da mesma. 
 γa= 
a
a
V
P
 (g/cm3). O peso específico da água varia com a temperatura e com os sais 
dissolvidos. Entretanto, adota-se comumente o valor de 1 g/cm3, correspondente à 
densidade da água destilada, à temperatura de 40 C. 
 
 Densidade relativa das partículas (ou dos grãos) (δ) - É a relação entre o peso da 
específico dos grãos (γg) e o peso específico da água (γa). Utilizando-se a definição de 
densidade absoluta de igual volume de água pura a 40 C. 
 δ = 
a
g


 (adimensional), e como o peso específico da água é γa = 
Va
Pa
 = 1g/cm3, 
implica que, o “δ” e o “γg” são expressos pelo mesmo número, sendo que 
δ é adimensional e γg tem dimensão. Por exemplo, a densidade relativa do quartzo é 
2,65 e seu peso específico dos grãos é 2,65 g/cm3. 
 Sua determinação, feita pelo clássico método do picnômetro, resume na 
aplicação da fórmula seguinte. A figura 3.3 representa o esquema de determinação da 
densidade real. 
 
 δ = 
12 PPPs
Ps

 , 
onde: 
 
 
 
 
 Peso específico aparente saturado (γsat) - Peso total da amostra de solo depois de 
saturada com água, ou seja, quando todos os vazios estão completamente cheios com 
de água. È de pouca aplicação prática.. Neste caso o grau de saturação S=1. A sua 
determinação é através da relação abaixo: 
 
e
e ag
sat



1

 (g/cm3) ; 
 
 
Ps - peso do solo seco 
P1 – peso do picnômetro + solo + água 
P2 – peso do picnômetro com água pura Figura 3.3 – Picnômetros 
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 Peso específico de um solo submerso (γsub.) - É peso específico efetivo do solo 
quando submerso, submetido ao empuxo de Arquimedes, não sendo sua medida por 
via direta. Serve para o cálculo de tensões efetivas. Por definição é igual ao peso 
específico saturado menos o peso específico da água. 
 
asat   (g/cm
3 
 
g) Grau de compacidade (ou compacidade relativa) - O estado de um solo não 
coesivo (areia) define-se pelo chamado grau de compacidade, que indica a maior ou 
menor densidade relativa. O estado que se encontra uma areia pode ser expresso pelo 
seu índice de vazios. Este dado isolado, entretanto, fornece pouca informação sobre o 
comportamento da areia, pois, com o mesmo índice de vazios, uma areia pode estar 
compacta e outra fofa. É necessário analisar o índice de vazio natural de uma areia em 
confronto com os índices de vazios máximo em que ela pode se encontrar. 
 Portanto, tanto o “peso específico aparente seco” como o índice de vazios, poderão 
dar uma idéia do estado e compacidade de uma areia. Quanto mais compacta for a 
uma areia maior será seu peso específico seco e menor seu índice de vazios. 
 O estado de uma areia, ou sua compacidade pode ser expresso pelo índice de 
vazios em que ela se encontra, em relação a estes valores extremos, pelo índice de 
compacidade. 
 GC = 
minmax
max
ee
ee nat


 (adimensional) 
 Os índices de vazios máximoe mínimo depenem das características da areia. 
 No laboratório emax é obtido vertendo-se simplesmente o material seco num 
recipiente de volume conhecido e pesando-se, no estado mais fofo possível. 
Analogamente obtém-se emin, compactando-se o material por vibração ou por 
socamento dentro do mesmo recipiente. Infelizmente esses dois ensaios não foram 
ainda padronizados de forma de forma que a definição de emax e emin é ainda 
imprecisa. 
 e = 
Vs
Vv
 = 
Vs
VsVt 
= 1
Vs
Vt
, se dividir tudo por Ps, implica em e = 1
/
/

PsVs
PsVt
 → 
 e = 1
.

Ps
Vt g
 (formula geral), para cada estado só varia o “Vt” na fórmula geral. 
 
 
 
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 Quanto maior o grau de compacidade GC, mais compacta é a areia. Terzaghi 
sugeriu a terminologia apresentada na tabela 3.1. 
 
CLASSIFICAÇÃO GRAU DE COMPACIDADE (GC) 
Areia fofa 0 < GC ≤ 0,33 
Areia de compacidade 
média 
 0,33 < GC ≤ 0,66 
 Areia compacta 0,66 < GC ≤ 1,00 
 Tabela 3.1- Grau de compacidade 
 
 
Tem sido muito utilizada à correlação de compacidade das areias com o índice de 
resistência à penetração dinâmica do barrilete amostrador-padrão (SPT), utilizado em 
sondagens de exploração do subsolo (figura 3.4). A norma de sondagem com SPT (NBR 
6484) prevê que o boletim de sondagem forneça, junto com a classificação do solo, sua 
compacidade (tabela 3.2) ou consistência no caso de solos argilosos. 
 
 
Solo N (golpes) Compacidade 
Areias e siltes arenosos 
≤ 4 Fofa (o) 
5 - 8 Pouco compacta (o) 
9 - 18 Mediamente compacta (o) 
19 - 40 Compacta (o) 
> 40 Muito compacta (o) 
 Tabela 3.2 – Classificação GC e função do N0 de golpes do SPT* 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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*OBS.: SPT (Standart Penetration Test). 
A sondagem a percussão é um procedimento de geotécnico de campo, capaz de amostrar o 
subsolo. Quando associada ao ensaio de penetração dinâmica (SPT), mede a resistência do solo 
ao longo da profundidade perfurada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 O grau de compacidade em função dos pesos específicos é expresso pela relação: 
 GC= 
minmax
min



nat . 
nat
 max 
 
Onde γmax, γnat, γmin são os pesos específicos secos nos estados, respectivamente, mais 
denso possível, natural e mais solto possível 
 
 
Figura 3.4 – Etapas na execução de sondagem a percussão (a) avanço da sondagem por 
desagregação e lavagem e (b) ensaio de penetração dinâmica (SPT) 
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h) Correlações diversas 
 Fórmulas gerais que podem ser utilizadas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 h
p
p
x
a
s
 100 h
P P
P
x
h s
s


100  g
s
s
p
v
 

s h

1
  
P
V
t
t
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
h
p
p
x
a
s
 100 100x
P
PP
s
sh  ; e
V
V
v
S
 ; n
V
V
x
v
t
 100 ; 100x
V
V
S
v
a ; 100x
V
V
A
v
ra 
 
Pesos específicos 
 
V
P
nat  ; 
V
Ps
s  ; 
s
s
g
V
P
 ; 
as
as
sat
VV
PP


 ;   sub sat a  ;  a
a
a
P
V
 
 
 
Relações entre os índices físicos 
 
e
Se ag
nat



1

 
e
e ag
sat



1

 
e
g
s


1

 
h
nat
s


1

 100
1
x
e
e
n

 
 
   sat s an  ))(1( agsub n   assub n  )1(  
a
g
e
h
S


 
 
 
   agnat Snn   1   agsat nn   1   gs n   1 
n
n
e


1
 
 
 
 
  g
a
n
Sn
h




1
 assat n  
e
ag
sub



1

 e
g
s
 


1   1001 xSA  
 
 
 G C
e e
e e
max nat
max min
. .


 
nat
nat xCG



 max
minmax
min..


 V V Vt s v  
 
 
V V Vv a ar  P P Pt s a  1


s
gt
P
v
e

 Ps = 
h
Pt
1
= 
 
 
 
 
 
 
 
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LISTA DE EXERCÍCIO 01 
 
 
01) O que são solos? 
02) Como ocorre a desintegração mecânica? 
03) Como ocorre a decomposição química? 
04) O que são solos residuais? 
05) O que são solos sedimentares? 
06) O que são solos de formação orgânica? 
07) O que é um mineral? 
08) Os minerais encontrados no solo são os mesmos das rochas que o originou? 
09) Quais os principais minerais que compõe os solos grossos? 
10) Como são constituídas as argilas? 
11) Quanto à origem e formação dos solos, aqueles que sofreram a ação de agentes 
transportadores são os chamados; 
a) residuais b) orgânicos c) colapsíveis d) sedimentares 
12) Como são formadas as caolinitas? 
13) Qual o comportamento das argilas caolinitas na presença de água? 
14) Como são formadas as montmorilonitas? 
15) Qual o comportamento das argilas montmorilonitas na presença de água? 
16) O que é superfície específica? 
17) O que são betonitas? E qual a sua utilidade? 
18) Dos três grupos de minerais argilosos, qual deles é o mais ativo? 
19) O que é água de constituição? 
20) De que é constituído o solo (fases)? 
21) O que é água capilar? 
22) Quais as águas que podem ser totalmente evaporadas pelo efeito do calor? 
23) De que é composto o volume total do solo? 
24) De que é composto o peso total de um solo? 
25) Como é feita a determinação do teor de umidade de solo? 
26) Como é determinado o ter o de umidade do solo através do aparelho “ Speedy”. 
27) O que é grau de compacidade? 
28) Qual a diferença entre γ e γs? 
29) O que é grau de saturação de um solo? 
30) Como é feita a determinação de γ (peso específico), no campo? 
31) Tálus são solos transportados, tipicamente inconsolidados e sujeitos à instabilidade. Sim ou 
Não. 
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32) A porosidade de um solo fornece uma medida proporcional de vazios na massa de solo e é 
definida como o volume de vazios no solo dividido pelo volume de grãos? Sim ou Não. 
33) O ensaio de sedimentação visa à obtenção das dimensões dos grãos da fração fina do 
solo? Sim ou Não. 
34) Solos colapsíveis são aqueles que apresentam significativas reduções de volume quando 
umedecidos ou submetidos a mudanças importantes de neveis de tensões. Verdadeiro ou 
falso? Sim ou Não. 
35) Solos contendo altos teores do argilomineral montmorilonita são recomendáveis na 
construção de pavimentos urbanos. Verdadeiro ou falso? 
36) Todo solo tem sua origem _________ ou _________ na decomposição das rochas pela ação 
das intempéries. Assinale a alternativa que melhor preenche as lacunas: 
a) Física, química; b) Característica, não característica; 
c)Imediata, remota; d) Metereológica, espacial 
36) Quando o solo, produto do processo de decomposição das rochas permanece no próprio 
local em que se deu o fenômeno, ele se chama ________. Assinale a alternativa que melhor 
preenche o espaço. 
 a) Transportado; b) Inorgânico; c) Poroso; d) Orgânico; e) Residual. 
37) Seja h o teor de umidade de uma amostra de solo, convencionalmente expresso por 
porcentagem de se peso seco. Considerando-se o teor de umidade como sendo uma 
porcentagem “P” do peso total da amostra, pode-se dizer que P é igual a: 
 a) 
h
h
1
 b) 
h
h
1
 c) 
h
h
2
 d) 
h
h
2
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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LISTA DE EXERCÍCIO 02 
 
 
01) O peso específico de um solo seco é 1,8 g/cm3 e a densidade das partículas 2,70. Determine 
o peso específico do solo para S=25 %, S=60 % e S=100 %. 
Resposta:: =1,88 g/cm3 / =2,00 g/cm3 / : =2,13 g/cm3 
 
02) Sabendo-se que o peso específico de um solo é 1,6 g/cm3, o teor de umidade é 33% e a 
densidade das partículas 2,65; pede-se calcular: o índice de vazios, a porosidade e o grau de 
saturação do solo. Qual a quantidade de água que é necessário adicionar por m3 de solo 
para satura-lo. 
Resposta: e=1,21 / n=54,75 % / S=72,27% / 151,9 l/m³ 
 
03) Para construir um aterro, dispõe-se de uma quantidade de terra, que é chamada pelos 
engenheiros de “área de empréstimo”, cujo volume foi estimado em 3000 m3. Ensaios 
mostraram que o peso específico natural é da ordem de 1,78 t/m3 e que a umidade é de 
cerca de 15,8 %. O projeto prevê que no aterro o solo seja compactado com uma umidade 
de 18%, ficando com um peso específico seco de 1,68 t/m3. Que volume de aterro é possível 
construir com o material disponível e que volume de água deve ser acrescentado? 
Resposta: Vaterro=2.744,87 m³ / ΔV=101,45 m³ = 101.450 l =101,45 m³ = 101.450 l 
 
04) O peso específico de um solo é 1,75 g/cm3 e seu teor de umidade 6 %. Qual a quantidade de 
água a adicionar, por m3 de solo, para que o teor de umidade passe a 13 %? Admitir a 
constância do índice de vazios. 
Resposta: ΔPa=0,1155 ton/m³ ou ΔVa=115,5 l/m³ 
 
05) Uma amostra de solo pesa 200 g e seu teor de umidade é 32,5%. Calcule: 
a)A quantidade de água que se deve retirar da amostra para que o teor de umidade fique 
reduzido a 24,8%; Resposta: ΔPa=-11,62g =-11,62ml ( água a retirar) 
b)A quantidade de água que se deve adicionar à amostra para que o teor de umidade 
aumente para 41 %. Resposta: ΔPa=12,82g =12,82ml ( água a adicionar) 
 
06) Um centímetro cúbico de areia seca pesa 1,7 g e a densidade relativa das partículas é 2,65. 
Determine os pesos específicos do solo para S=30 %, S = 45 % e S=100 %. 
Resposta: =1,77 g/cm3 / =1,83 g/cm3 / : =2,104 g/cm3 
 
07) Uma amostra de argila saturada tem um volume de 162 cm3 e pesa 290 g. Sendo a 
densidade relativa das partículas é 2,79. Pede-se determinar o índice de vazios, a 
porosidade, o teor de umidade e o peso específico do material. 
Resposta: sat=1,79 / e=1,21 / n=56,0 % / h=45,16% 
 
08) Uma amostra de areia com volume de 2,9 litros pesou 5,2 kg. Os ensaios de laboratório para 
determinação da umidade natural, do peso especifico das partículas e do grau de 
compacidade do material forneceram os seguintes resultados: 
 Umidade: 
Peso úmido = 7,79 g -- 5,04 g 
 Peso seco = 6,68 g -- 4,31 g 
 Peso especifico das partículas: 
 Peso do picnômetro com água = 434,12 g 
 Peso do picnômetro com 35 g de solo e mais água ate o mesmo nível = 456,21 g 
 Grau de compacidade: 
 Índice de vazios no estado solto = 0,85 
 Índice de vazios no estado compacto = 0,50 
Calcular: a)teor de umidade, b)peso especifico da s partículas, c)peso da parte sólida, 
d)peso da água, e)volume da parte sólida, f)volume de vazios, g)índice de vazios, h)grau de 
compacidade, i)porosidade, j)grau de saturação, k)peso especifico aparente. 
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09) Para construção de uma barragem de terra é previsto um volume de 300.000 m3 de terra, 
com índice de vazios de 0,8. Dispõe-se de três jazidas, designadas de A, B e C. O índice de 
vazios do solo de cada uma delas, bem como a estimativa do custo do movimento de terra 
até o local da obra são indicados no quadro abaixo: 
 
Jazida Índice de vazios Custo do movimento de terra/m3 
A 
B 
C 
0,9 
2,0 
1,6 
R$ 10,20 
R$ 9,00 
R$ 9,40 
 Qual das jazidas é economicamente mais favorável? 
 
10) Em uma amostra de solo indeformada2 são fornecidos os seguintes dados: 
 Volume total 1200 cm 3 
 Peso total úmido mais recipiente 2,90 kg 
 Peso seco mais recipiente (tara da capsula). 2,65 kg 
 Peso do recipiente (tara da cápsula). 0,30 kg 
 Peso específico dos grãos 2,7 g/cm3 
 Pede-se determinar: o grau de saturação, índice de vazios e 
porosidade. 
 
11) Em uma determinada amostra de areia seca, verificou-se os seguintes dados: peso da areia 
seca é de 90g ocupando um volume de 50cm3. Sabendo-se que sua densidade real é de 
2,60, calcule os pesos específicos para o grau de saturação igual a 40% e para o grau de 
saturação igual a 100%. 
 
12) Conhecidos o peso específico úmido igual a 1,7 g/cm3, e teor de umidade e o teor de 
umidade igual a 9%, pede-se determinar s, S, e, sabendo-se que =2,65. 
 
13) São conhecidos, para um determinado solo: =1,8 g/cm3, h=12 % e g=2,7 g/cm3. Pede-se 
determinar: s, S, A, e, n. 
 
14) Uma argila saturada tem umidade h=39,3 % e um peso específico sat=1,84 g/cm3. Determine 
a densidade das partículas e o índice de vazios. 
 
15) Uma amostra de areia no estado natural pesa 875 g e o seu volume é igual a 512 cm3. O seu 
peso seco é 803 g e a densidade relativa dos grãos 2,66 Determine o índice de vazios, 
porosidade teor de umidade e grau de saturação da areia. 
 
16) Uma amostra de areia foi ensaiada em laboratório, obtendo-se: 
 Solo no estado natural: V = 700 cm3 , P = 1260 g 
 Solo no estado seco compacto: V = 644 cm3 Ps = 1095 g 
 Solo no estado seco fofo: V = 755 cm3, Ps = 1095 g 
 Peso específico das partículas: 2,7 g/cm3 
Determinar: 
a) h=? no estado natural b) GC = ? 
 
17) De uma amostra de solo saturado são conhecidos: e sat = 1,85 g/cm3 e h =38,7 %. Pede-se 
determinar o peso específico das partículas. 
 
 
 
 
 
 
2 Amostra Indeformada – é a amostra retirada por processo que procura preservar o volume, a estrutura e a umidade do 
solo; as tensões são, naturalmente, aliviadas e deverão ser recompostas no laboratório. 
 
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18) Um corpo de prova cilíndrico de um solo argiloso apresenta altura H=12,5 cm, diâmetro Ǿ=5,0 
cm e peso de 478,25 g o qual, após secagem, reduziu à 418,32 g. sabendo-se que o peso 
específico dos sólidos é 27,00 KN/m3, determinar: 
 
a) O peso específico aparente seco (γs); γs = 1,70 g/cm3 
 b) O índice de vazios (e); e=0,58 
 c) A porosidade (n); n=93,69% 
 d) O grau de saturação (S); S=26,06% 
 e) O teor de umidade (h). h= 14,33% 
 
19) Calcular a porosidade (n) para um solo que apresenta S = 68 %, γs = 26,5 KN/m3; e h = 15 %. 
Qual é o peso específico desse solo? γ = 19,04 KN/m3 
 
20) Um caminhão basculante com capacidade de 6,0 m3 está cheio com um solo cujo teor 
de umidade médio é de 13 %, γg = 26,75 KN/m3 e γ = 14,5 KN/m3. Calcular a quantidade de água 
que é necessário adicionar a este volume de solo para que o seu teor de umidade seja elevado 
para 18 %. ΔVa= 392,546 litros 
 
21) Deseja-se construir um aterro com volume de 100.000 m3, γ = 1,8 g/cm3 e h = 15 %. A área de 
empréstimo apresenta um solo com γg = 2,70 g/cm3 e n = 58 %. Qual o volume a ser escavado 
para se construir o citado aterro. Vempr= 1,38x105 m3 
 
22) De um corte são removidos 180.000 m3 de solo, com índice de vazios 1,22. Quantos m3 de 
aterro com 0,76 de índice de vazios poderão ser construídos? V` = 143.000 m3 
 
23) De um solo saturado são conhecidos: γsat = 1,85 g/cm3 e h = 38,7 %. Pede-se determinar o 
peso específico das partículas. 
 
Considere a figura abaixo, representativa de uma certa porção de solo, onde se mostram 
separadas esquematicamente as três fases, para responder às questões 24 e 25. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
24) O teor de umidade do solo apresentado é, em porcentagem (h%), igual a: 
 a) 100
2
4 x
P
V
 b) 100
3
3 x
V
P
 c) 100
2
3 x
P
P
 d) 
1
3
P
P
 e) 
1
1
P
V
 
25) O índice físico representativo da equação 100
1
2 x
V
V
 é, em percentagem, o(a): 
a) Índice de vazios; b) Grau de compacidade;c) Grau de saturação do solo; 
d) Grau de aeração; e) Porosidade do solo. 
 
26) Considere as afirmativas abaixo, todas referentes aos índices físicos de um solo. 
 
I – É a razão entre o volume de vazios e o volume total de uma amostra de um solo. 
II – É a porcentagem de água contida nos seus vazios. 
III – É a razão entre o volume de vazios e o volume da parte sólida de um solo. 
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Os índices físicos correspondentes às afirmativas I, II e III, respectivamente, são: 
a) Índice de Vazios, Índice de Umidade e Permeabilidade. 
b) Índice de vazios, Higroscopia e Porosidade. 
c) Índice de Secos, Grau de saturação e Porosidade. 
d) Porosidade, Grau de Saturação e Índice de Vazios. 
e) Porosidade, Umidade Absoluta e Permeabilidade. 
 
 
26) julgue os itens abaixo, se verdadeiro ou falso: 
 
a) Solos contendo altos teores de argilomineral montimorilonita são recomendáveis na 
construção de pavimentos urbanos. 
b) Solos colapsíveis são aqueles que apresentam significativas reduções de volume quando 
umedecidos ou submetidos a mudanças importantes de níveis de tensões. 
c) Tálus são solos transportados, tipicamente inconsolidados e sujeito a instabilidade. 
d) A porosidade de um solo fornece uma medida proporcional de vazios na massa de solo e 
é definida como o volume de vazios no solo dividido pelo volume dos grãos. 
e) O ensaio de sedimentação visa a obtenção das dimensões dos grãos da fração fina do 
solo. 
 
27) De uma amostra indeformada de solo são fornecidos os seguintes dados: 
 Volume total = 1000 cm3 
 Peso total úmido = 2,1 Kg 
 Peso total seco = 2,0 Kg 
 Densidade relativa das partículas = 2,50 Kg 
 Peso específico da água = 1,0 Kg/cm3 
O grau de saturação da amostra é igual a: 
 
a) 0,45 b) 0,50 c) 0,65 d) 0,80 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4. PROPREIEDADES FÍSICAS DOS SOLOS 
 
Uma massa de solo pode ser descrita através de suas propriedades físicas, como 
peso específico, teor de umidade, índice de vazios, entre outras, e suas propriedades 
mecânicas, com ângulo de atrito interno, resistência ao cisalhamento, coesão, etc. A 
interação das características do esqueleto sólido do solo – os componentes, tamanhos 
e arranjo de seus grãos, teor de água e do ar nos seus vazios, conferem-lhe 
características distintas. O entendimento do comportamento do solo depende, 
portanto do estudo dos componentes, distribuição granulométirca e arranjo dos grãos 
da fase sólida, e sua interação com a água e ar que lhe ocupa os espaços inter-
granulares. Essa interação sólido-água-ar é profundamente estudada pela física dos 
solos, cujos resultados são aproveitados pela engenharia civil. 
O geólogo deve ter em mente que as propriedades físicas podem ser medidas 
com relativa facilidade em laboratório e que pequena variação de seus valores não 
modifica o equilíbrio dos solos. Entretanto, podem variar muito com as condições 
externa, como por exemplo as chuvas. 
 Os solos são identificados por sua textura, composição granulométrica, plasticidade, 
consistência ou compacidade, além de outras propriedades que auxiliam na sua 
identificação como: estrutura, forma dos grãos, cor, cheiro e friabilidade. 
 
4.1 TEXTURA 
A TEXTURA de um solo é o tamanho relativo dos grãos, portanto refere-se ao grau de 
finura e uniformidade do solo. Por exemplo: pedregulho, areia, silte e argila. O estudo da 
textura dos solos é realizado por intermédio do ensaio de granulometria. Pela sua textura 
os solos podem ser classificados em solos grossos e solos finos. 
 
a) Solos Grossos - Solos com   0,074 mm e suas partículas tem forma arredondada 
poliédrica, e angulosa. Os solos grossos são os PEDREGULHOS e as AREIAS. 
 
b) Solos Finos - Solos com  < 0,074 mm. Os solos finos são os SILTES e ARGILAS 
 
A ABNT através da norma NBR 6502 (Rochas e Solos) estabelece faixas de 
graduação para diferenciar as frações dos solos, conforme Tabela 4.1: 
 
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FRAÇÃO LIMITES (ABNT) 
Matacão de 200,0 mm a 1,0 m 
Pedra-de-mão de 60,0 mm a 200,0 mm 
Pedregulho (cascalho) de 60 mm a 2,0 mm 
Areia Grossa de 2,0 mm a 0,6 mm 
Areia média de 0,6 mm a 0,2 mm 
Areia fina de 0,2 mm a 0,06 mm 
Silte de 0,06 mm a 0,002 mm 
Argila Inferior a 0,002 
Tabela 4.1 - Classificação dos solos em função dos diâmetros (NBR 6502/1995). 
 
Pedregulhos: solos cujas propriedades dominantes são devidas à sua parte constituída 
pelos grãos minerais de diâmetro máximo superior a 2,0 mm e inferior a 60,0 mm. São 
caracterizados pela sua textura, compacidade e forma dos grãos. Conceito da NBR 
6502- Solos formados por minerais ou partículas de rocha, com diâmetro compreendido entre 2,0 mm e 60 
mm. Quando arredondados ou semi-arredondados, são denominados cascalho ou seixo. 
 
Areias: solos cujas propriedades dominantes são devidas à sua parte constituída pelos 
minerais de diâmetro máximo superior a 0,06 mm, e inferior a 2,0 mm. São 
caracterizados pela sua textura, compacidade e forma dos grãos. Conceito da NBR 
6502 - Solo não coesivo e não plástico formado por minerais ou partículas de rochas com diâmetros 
compreendidos entre 0,06 mm e 2,0 mm. 
 Grossa: quando os grãos acima referidos têm diâmetro máximo compreendido 
entre 2,0 mm e 0,6 mm. 
 Média: quando os grãos acima referidos têm diâmetro máximo compreendido 
entre 0,6 mm e 0,2 mm. 
 Fina: quando os grão acima referidos têm diâmetro máximo compreendido 
entre 0,2 mm e 0,06mm. 
 
Silte: solo que apresenta apenas a coesão necessária para formar, quando seco, torrões 
facilmente desagregáveis pela presença dos dedos. Suas propriedades dominantes são 
devidas à parte constituída pelos grãos de diâmetro máximo superior a 0,002 mm, e 
inferior a 0,06mm. Caracteriza-se pela sua textura e compacidade. Conceito da NBR 
6502 - Solo que apresenta baixa ou nenhuma plasticidade, e que exibe baixa resistência quando seco o ar. 
Suas propriedades dominantes são devidas à parte constituída pela fração silte. É formado por partículas com 
diâmetros compreendidos entre 0,002 mm e 0,06 mm. 
 
Argila: Solo que apresenta características marcantes de plasticidade; quando 
suficientemente úmido, molda-se facilmente em diferentes formas, e quando seco, 
apresenta coesão bastante para constituir torrões dificilmente desagregáveis por 
pressão dos dedos; suas propriedades dominantes são devidas á parte constituída pelos 
grãos de diâmetro máximo inferior a 0,002 mm. Caracteriza-se pela sua plasticidade, 
textura e consistência em seu estado e umidade naturais. Quanto à textura, são as 
argilas identificadas qualitativamente pela sua distribuição granulométrica. Conceito da 
NBR 6502 -Solo de granulação fina constituído por partículas com dimensões menores que 0,002 mm, 
apresentando coesão e plasticidade. 
 
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 Areias – As partículas são visíveis a olho nu 
 Siltes – Quando secam ficam viram pó e são facilmente removidos das mãos e dos sapatos. 
 Argilas – Quando úmidas são pegajosas e difíceis de serem removidas das mãos e dos sapatos. 
 
 
4.2 FORMA DOS GRÃOS 
Tem grande influência sobre o seu comportamento e outras propriedades como 
consistência, compacidade, etc. Principais formas encontradas: 
a) Partículas arredondadas (poliédrica) - Predominam nos pedregulhos, areia e siltes; 
b) Partículas lamelares (semelhantes a lamelas ou escamas) - Encontradas nas argilas 
(solos finos). Esta forma de partículas das argilas responde por algumas de suas 
propriedades, como, por exemplo, a compressibilidade e a plasticidade. 
c) Partículas fibrilares - Característica dos solos turfosos (orgânico) 
 
4.3 COMPORTAMENTO DOS SOLOS 
O comportamentodos solos finos é em função da composição mineralógica, que é 
governado pelas forças de atração moleculares e elétricas e pela presença de água; O 
comportamento dos solos grossos é função da sua granulometria que é governado 
pelas forças gravitacionais. Os SILTES apesar de serem classificados como finos, o seu 
comportamento é governado pelas forças gravitacionais (mesmas dos solos grossos). 
 
4.4 IDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS 
Para identificação dos solos a partir das partículas que os constituem, são 
empregados correntemente dois tipos de ensaio, a análise granulométrica e os índices 
de consistência. 
 
4.4.1 Análise Granulométrica 
 Análise granulométrica é a determinação das dimensões dos grãos que constituem 
o solo e a percentagem (proporções) da massa total dos grãos nos diversos intervalos e 
tamanhos. Esta análise consiste, em geral, de duas fases: peneiramento e 
sedimentação. O peso do material que passa em cada peneira, 
referido ao peso seco da amostra, é considerada como a “percentagem que passa” e 
é representada graficamente por uma “curva granulométrica”, como se mostra à figura 
4.1. Curva esta, que é traçada por pontos em um diagrama semi-logarítmo, no qual 
 
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sobre o eixo das abscissas, são marcados os logarítmos das dimensões das partículas e 
sobre o eixo das ordenadas as porcentagens, em peso das partículas que têm 
dimensões consideradas. A abertura nominal da peneira é considerada como o 
“diâmetro efetivo” das partículas. Trata-se evidentemente de um “diâmetro 
equivalente”. 
 A análise por peneiramento tem como limitação a abertura da malha das peneiras. 
A menor peneira comercialmente empregada é a de N0 200, cuja abertura é de 0,074 
mm. Uma amostra de solo pode ser analisada, granulometricamente, por secagem e 
peneiramento ou, então submetendo-a a um ensaio de sedimentação. Ela é realizada 
em um laboratório de solos e é realizada em três etapas: 
a) Peneiramento grosso - Análise granulométrica da fração grossa da amostra de solo – 
grãos > que 2,0 mm; 
 
b) Peneiramento fino - Análise granulométrica da fração média da amostra de solo – 
grãos > que 0,074 mm e < que 2,0 mm; 
c) Sedimentação - Análise granulométrica da fração fina da mostra de solo – grãos < 
que 0,074 mm. 
 Quando há interesse no conhecimento da distribuição granulométrica da porção 
mais fina dos solos, emprega-se a técnica da sedimentação contínua em meio líquido, 
que se baseia na lei de Stokes, a qual estabelece uma relação entre o diâmetro da 
partícula e sua velocidade de sedimentação em um meio líquido de viscosidade e 
peso específico conhecidos. 
 
 
Figura 4.1 – Esquema representativo da sedimentação 
 
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Para se fazer uma análise granulométrica de solos é necessário adotar uma escala 
granulométrica. Existem várias, tais como as escalas: Internacional, ABNT, ABCP, 
AASHO, ASTM, USCS e MIT. Para fim deste estudo a escala adotada é da ABNT NBR 
6502. 
Escala da ABNT (NBR 6502/1995) 
 
 Os pedregulhos e areias bem graduados e compactados são minerais estáveis. 
Quando não apresentam teores de partículas finas, são fáceis de compactar e pouco 
afetados pela umidade. Uma areia fina e uniforme aproxima-se das características de 
um silte com diminuição da permeabilidade e redução da estabilidade em presença 
de água. Areias finas são difíceis de distinguir visualmente dos siltes. 
 Os siltes são relativamente impermeáveis difíceis de compactar e podem ser 
facilmente pulverizadas (converter em pó) quando secos. 
 As argilas são os finos plásticos e têm resistência variável com a umidade. São 
impermeáveis e difíceis de compactar, quando úmidas, e quase impossível de drenar 
por métodos comuns. Grande expansibilidade e contração podem ocorrer com 
variações de umidade. Quando maior for o limite de liquidez, maior a sua 
compressibilidade. 
 Os finos siltes e argilas influenciam consideravelmente nas propriedades dos solos. 
Cerca de 10% de finos presentes em areias e pedregulhos bem graduados tornam-se 
impermeáveis. 
Curva Granulométrica 
 
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A análise granulométrica dos solos permite definir coeficientes e características 
granulometria, são eles: 
 
b) Diâmetro efetivo (D10): É o diâmetro de uma partícula de solo que em 10% da massa 
total deste solo têm diâmetro menor que o valor (D10) 
 
c) Coeficiente de uniformidade (Cu) - É a razão entre os diâmetros correspondentes a 
60% e 10% da massa total de um solo que tem diâmetros menores. Tomados na curva 
granulométrica; 
 
 
 
 
 
d) Solos bem graduados ou contínuos - A amostra apresenta diversos tamanhos dos 
grãos, cobrindo proporcionalmente toda a faixa granulométrica; 
 
e) Solos de graduação uniforme - A amostra de solo apresenta características de que 
todas as partículas têm o mesmo diâmetro, e não há grande variação de tamanho de 
grãos; 
 
f) Solos de graduação aberta ou descontínua - Contêm na amostra de solo grãos 
maiores e grãos menores, observando-se uma descontinuidade na granulometria. 
Consideram-se a granulometria dos solos quanto à uniformidade em: 
 Muito uniforme quando Cu < 5; 
 Uniformidade média quando 5 < Cu < 15; 
 Desuniforme quando Cu >15 
 
g) Coeficiente de curvatura (CC): 
CC = (D 30) 2 / (D 10 . D 60) Solos bem graduados têm 1 < CC < 3. 
 
 O tamanho dos grãos de solo e a porção que eles ocorrem são importantes na 
seleção de material para a construção de barragens de terra, estradas e aterros e geral, 
onde o solo usado deve satisfazer as especificações definidas. Em fundações de 
 
 
d60 – corresponde ao diâmetro que possui 60% da massa 
total menores que ele. 
d10 – corresponde ao diâmetro que possui 10% da massa 
total menores que ele. 
 
Cu = 
10
60
d
d
 
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estruturas, os dados granulométricos, em geral, são apenas ilustrativos e têm maior 
importância outras propriedades, como a compressibilidade e a resistência ao 
cisalhamento do solo. 
 
 
Não existe uma concordância universal quanto ao intervalo de variação dos 
diâmetros de cada uma das frações que compõem os solos. Vejam-se a seguir 
algumas escalas granulométricas: 
 
 
 
 
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Tipos de curvas granulométricas 
 
 
 
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E X E R C Í C I O S – sala de aula 
 
01) Para os solos A, B e C, cujas curvas granulométricas são indicadas na figura abaixo, 
pede-se: 
a) calcular coeficiente de uniformidade de cada solo; 
b) qual o solo de maior diâmetro efetivo? 
c) classificar os solos quanto a sua uniformidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
02)Determinar as percentagens de areia, silte e argila de um solo, de acordo com a 
escala granulométrica da ABNT, sabendo-se que: 
Peneiras (mm) % que Passa Peneiras (mm) % que passa 
25,0 100 0,25 44 
9,60 80 0,074 24 
4,80 72 0,05 21 
2,00 67 0,005 11 
0,42 56 0,001 4 
 
03) A análise granulométrica de um solo revelou o seguinte resultado: 
N0 da peneira Abertura em 
mm 
Porcentagem 
passando 
10 2,00 100 
40 0,42 95 
60 0,25 88 
140 0,105 74 
200 0,074 65 
- 0,05 59 
- 0,005 18 
- 0,001 6 
 Pede-se traçar a curva granulométrica e determinar o diâmetro efetivo (def) e o 
coeficiente de uniformidade (Cu). 
 
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4.5 PLASTICIDADE E CONSISTÊNCIA DOS SOLOS 
A plasticidade é uma das mais importantes propriedades dos solos, sendo essa 
característica pertencente aos solos finos, ou seja, as argilas. Essa propriedade é 
associada à umidade dos solos. 
A experiência mostrou que,para os solos em cuja textura haja uma certa 
porcentagem de fração fina, não basta a granulometria para caracterizá-los sob o 
ponto de vista da engenharia, pois suas propriedades plásticas dependem do teor de 
umidade, além da forma das partículas e da sua composição química e mineralógica. 
Enquanto que, os solos arenosos são perfeitamente identificáveis por meio de suas 
curvas granulométricas. Isto é, areias ou pedregulhos de iguais curvas granulométricas 
comportam-se, na prática de forma semelhante. 
 
4.5.1 Plasticidade 
 A plasticidade é normalmente definida como uma propriedade dos solos, que 
consiste na maior ou menor capacidade de serem eles moldados, sob certas condições 
de umidade, sem variação de volume. É essa uma propriedade das argilas, muito útil à 
cerâmica onde se necessita que o material seja moldado sem variações de volume. 
 Em outras ciências da engenharia, o comportamento plástico dos materiais 
fundamenta-se nas características tensão-deformação. Assim é que um corpo diz-se 
elástico quando recupera a forma e o volume primitivo, ao cessar a ação das forças 
externas que o deformava; ao contrário, diz-se plástico quando não recupera seu 
estado original ao cessar a ação deformante. Na prática os corpos não correspondem 
rigorosamente a nenhum dos tipos citados, posto que todos eles apresentam uma fase 
elástica e outra plástica, com predominância em geral de uma sobre a outra. 
 
4.5.2 Ìndices de consistência (limites de Atterberg) 
 A CONSISTÊNCIA refere-se ao grau de coesão entre as partículas de solo e a 
resistência oferecida às forças que tendem a deformar ou romper a massa de solo. 
Portanto é definida como sendo a maior ou menor dureza em que os solos coesivos são 
encontrados na natureza. A sua obtenção em laboratório é através do ensaio de 
resistência a compressão simples, e a sua obtenção no campo por meio da resistência 
à penetração dinâmica (SPT). 
 
 
 
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 Como foi visto no item anterior, o comportamento dos solos com fração fina não 
dependem somente da sua granulometria. Portanto, o seu comportamento depende 
além da granulometria de outros fatores como: superfície específica, teor de umidade, 
 
estrutura, forma das partículas e composição mineralógica, ou seja estes solos 
apresentam um comportamento complexo. Veja, solos que possuem a mesma 
porcentagem da fração argila, pode ter comportamentos muito diferentes, 
dependendo das características dos minerais presentes. 
 Todos esses fatores interferem no comportamento do solo, mas o estudo dos 
minerais-argilas é muito complexo. À procura de uma forma mais prática de identificar a 
influência das partículas argilosas, a engenharia a substituiu por uma análise indireta, 
baseada no comportamento do solo na presença de água. 
 Generalizou-se, para isto, o emprego de ensaios e índices proposto pelo engenheiro 
químico Atterberg, pesquisador do comportamento dos solos sob o aspecto 
agronômico, adaptado e padronizado pelo Professor de Mecânica dos Solos Arthur 
Casagrande. 
 Os limites se baseiam na construção de que um solo argiloso ocorre com aspectos 
bem distintos conforme o seu teor de umidade. Quando o solo está muito úmido, ele se 
comporta como um líquido (fluido denso) e se diz no estado líquido; quando perde 
parte de sua água, ele endurece e perde sua capacidade de fluir, porém pode ser 
moldado facilmente e conservar sua forma, o solo agora se encontra no estado 
plástico. E quando mais seco, torna-se quebradiço (se desmancha ao ser trabalhado), 
encontram-se nos estados semi-sólido e sólido. 
 Os teores de umidade correspondentes às mudanças de estado, como se mostra à 
figura 4.2, são definidos como: Limite de Liquidez (LL) e Limite de Plasticidade (LP) dos 
solos. A diferença entre estes dois limites, que indica a faixa de valores em que o solo se 
apresenta plástico, é definida como o Índice de Plasticidade (IP) do solo. Em condições 
normais, só são apresentados os valores do LL e do IP como índices de consistência dos 
solos. O LP só é empregado para a determinação do IP. 
 
 
 
 
 
 
 Umidade(%) - crescendo → 
 
 Figura 4.2 – Estados físicos 
 
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Limite de Liquidez - é definido como o teor de umidade do solo para a qual a ranhura se 
fecha com 25 golpes, no ensaio em laboratório pelo aparelho de 
 
Casagrande como ilustrado na figura 4.3. Traça-se o gráfico semilogarítmo por meio de 
diversas tentativas realizadas, com o solo em diferentes umidades, anotando-se o 
número de golpes para fechar a ranhura, obtendo-se o limite pela 
interpolação dos resultados correspondente a 25 golpes. O procedimento de ensaio é 
padronizado no Brasil pela ABNT (Método NBR 6459). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Com os valores obtidos (número de golpes para fechar a ranhura feita na amostra, 
e as umidades correspondentes) traça-se a linha de escoamento do material, a qual no 
intervalo compreendido entre 6 e 35 golpes, pode considerar-se como uma reta 
conforme ilustra figura 4.4. Recomenda-se a determinação de, pelo menos, 5 pontos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.4 – Linha de escoamento do material 
 
Antes do 
ensaio 
Depois do 
ensaio 
Figura 4.3 – Ensaio para determinação do limite de liquidez 
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 De acordo com os estudos do Federal Highway Administration (órgão Americano 
na área de Estradas), o LL pode também ser determinado, conhecido “um só ponto”, 
por meio da fórmula: 
 
 
 
 A resistência que o solo oferece ao fechamento do sulco, medida pelo número de 
golpes requerido, provém da sua “resistência ao cisalhamento” correspondente à 
umidade que apresenta. 
 O limite de liquidez também pode ser determinado pelo método do cone de 
penetração. Este método apresenta algumas vantagens, a saber: o ensaio é fácil de 
executar, os resultados não são tão dependentes do julgamento do operador e é 
aplicável para uma maior variedade de solos. 
 
Limite de Plasticidade – É definido como o menor teor de umidade com o qual se 
consegue moldar um cilindro com 3 mm de diâmetro e cerca de 10 cm e comprimento, 
rolando-se o solo com a palma da mão (figura 4.5) sobre uma placa de vidro fosco. O 
procedimento é padronizado no Brasil pelo método NBR 7180. 
 Nota-se que a passagem de um estado para outro ocorre de forma gradual, com a 
variação da umidade. A definição dos limites acima descrita é arbitrária 
(convencional). Isto não diminui seu valor, pois os resultados são índices comparativos, e 
que permitem, de maneira simples e rápida, dar uma idéia bastante clara do tipo de 
solo e suas propriedades. A padronização dos ensaios é que é importante, sendo de 
fato, praticamente universal e rotineiras nos laboratórios de Mecânica dos Solos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LL = 
n
h
log3,0419,1 
 
Onde h é a umidade, em porcentagem, 
correspondente a n golpes 
Figura 4.5 – Procedimento manual para determinação do limite de 
plasticidade. Em b, está fora das condições requisitadas 
 
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Índice de Plasticidade - Representa a zona em que o solo se acha no estado plástico, 
por ser máximo para as argilas e mínimo, ou melhor, nulo para as areias, fornece um 
critério para se ajuizar do caráter argiloso de um solo; assim quanto maior o IP, tanto 
mais plástico será o solo. É definido pela diferença entre os limites de liquidez e o de 
plasticidade: 
 
 
 Quando um material não tem plasticidade (areia, por exemplo), considera-se o 
índice de plasticidade nulo e escreve-se IP =NP (não plástico). 
 Para uma pequena porcentagem de matéria orgânica eleva o valor o LP, sem 
elevar simultaneamente o do LL; tais solos apresentam, pois, baixo valor de IP. 
 SegundoJenkins, os solos poderão ser classificados em: 
 Fracamente plásticos: ................... 1 < IP < 7 
 Mediamente plásticos: ................... 7 < IP < 15 
 Altamente plásticos: ...................... IP > 15 
 
4.5.3 Propriedades da fração argilosa dos solos 
a) Troca catiônica - As investigações sobre as propriedades das frações muito finas dos 
solos mostram que a superfície da partícula sólida possui uma carga elétrica negativa, 
cuja intensidade depende primordialmente de suas características mineralógicas; as 
atividades físicas e químicas decorrentes dessa carga superficial constituem a 
chamada atividade da superfície do mineral. 
 Portanto, os grãos de argila, pelo menos quando dispersos em água, têm uma 
carga elétrica negativa. E como as partículas estão presas entre si no solo, e impedidas 
de migrar, movimenta-se a água intersticial (na forma polarizada H+ , OH-), ou seja, as 
partículas sólidas atraem seus íons positivos H+ , formando uma película 
de água adsorvida (Figura 4.6), além de outros cátions adsorvidos como, por exemplo, 
dos mais comuns: Na+, K+ e Ca++. A natureza desses cátions determina 
muitas propriedades das argilas. As argilas têm a propriedade de trocar os íons 
adsorvidos. 
 
 
 
 
 
Obs.: Nas argilas para tijolos, 
são indicados os seguintes 
valores de plasticidade: 
LL= 42; LP = 21; IP = 21 
 
IP =LL-LP 
Figura 4.6 – Partícula de argila 
 
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b) Atividade das Argilas - Os índices de Atterberg indicam a influência dos finos argilosos 
no comportamento do solo. Certos solos com teores elevados de argila podem 
apresentar índices mais baixos do que aqueles com pequenos teores de argila. Isto 
pode ocorrer porque a composição mineralógica dos argilo-minerais é bastante 
variável. Pequenos teores de argila e altos índices de consistência indicam que a argila 
é muito ativa (no popular é uma argila gorda). Dos três grupos mais comuns de minerais 
argílicos, as caolinitas são as menos ativas e as montmorilonitas as mais ativas. 
 
 Solos de mesma procedência, com o mesmo mineral-argila, mas com diferentes 
teores de argila, apresentarão índices diferentes, tanto maiores quanto maior o teor de 
argila, numa razão aproximadamente constante. Quando se quer ter uma idéia sobre a 
atividade da fração argila, os índices devem ser comparados com a fração argila 
presente. Segundo Skempton, é isto que mostra o índice de atividade de uma argila, e 
que pode ser definido pela relação: 
 
 
 
 
 
 A argila presente num solo é considerada normal quando seu índice de atividade 
se situa entre 0,75 e 1,25. Quando o índice é menor que 0,75 considera-se como inativa 
e, quando o índice é maior que 1,25, ela é considerada ativa. 
 Este índice pode servir, então, como indicação da maior ou menor influência das 
propriedades mineralógicas e químico-coloidal, da fração argila, nas propriedades 
geotécnicas de um solo argiloso. É um índice que tem grande valor na caracterização 
dos solos para fins de engenharia. 
 
d) Coesão - De uma forma intuitiva, a coesão é aquela resistência que a fração 
argilosa empresta ao solo, pela qual ele se torna capaz de se manter coeso, em 
forma de torrões ou blocos, ou pode ser cortados em forma diversas e manter essa 
forma. De uma forma geral, poder-se-ia definir coesão como a resistência ao 
cisalhamento de um solo quando, sobre ele, não atua pressão externa alguma. 
 
 
 
Índice de Atividade (IA) = 
)002,0(%arg mmilafração
IP

 
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4.5.4 Índice de consistência (IC) 
 É a medida de consistência de um solo em função do seu teor de umidade natural. 
 
 
 
 
 A consistência das argilas pode ser quantificada por meio de um ensaio de 
compressão simples, que consiste na ruptura por compressão de um corpo de prova de 
argila, geralmente cilíndrico. A carga que leva o corpo de prova à ruptura, dividida 
pela área deste corpo é denominada resistência à compressão simples da argila (a 
 
expressão “simples” expressa que o corpo não é confinado), conforme ilustra a figura. 
4.7. 
 Em função do índice de consistência e da resistência à compressão simples, a 
consistência das argilas é expressa pelos termos apresentados na tabela 4.2. 
 
Consistência 
Índice de 
consistência (IC) 
Resistência a compressão simples 
(Kg/cm2) 
muito mole IC < 0 R < 0,25 
mole 0 a 0,50 0,25 a 0,50 
média 0,50 a 0,75 0,50 a 1,00 
rija 0,75 a 1,00 1 a 4,00 
dura IC > 1,00 R > 4,00 
 Tabela 4.2– Consistência em função da resistência a compressão simples e do 
 índice de consistência 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
IC = 
IP
hLL 
 
 
Figura 4.7– Resistência a compressão simples de uma 
amostra indeformada. 
 
Mecânica dos Solos 
 
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4.5.5 Emprego dos índices de consistência 
 Os índices de consistência têm se mostrado muito útil para a identificação dos solos 
e sua classificação. Desta forma, com o seu conhecimento, pode-se prever 
 
muito do comportamento do solo, sob o ponto de vista da engenharia. Uma primeira 
correlação foi apresentada por Terzaghi, resultante da observação de que os solos são 
tanto mais compressíveis (sujeito a recalques) quanto maior for o seu LL. Tendo-se a 
compressibilidade expressa pelo índice de compressão (Cc), estabeleceu-se a seguinte 
correlação: 
 
 
 
 
 
 De maneira análoga, diversas correlações empíricas vêm sendo apresentadas, 
muitas vezes com uso restrito para solos de uma determinada região ou de uma certa 
formação geológica. 
 
Portanto, a granulometria, o limite de liquidez e o índice de plasticidade são as 
“propriedades índices”, capazes de identificar qualquer solo quanto ao seu 
comportamento como material de construção. Evidentemente, suas propriedades 
tecnológicas irão depender, ainda, do estado em que tais materiais se encontram na 
natureza, isto é, em estado mais fofo ou mais compacto, ou mais mole ou mais duro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cc – Índice de compressão 
LL – Limite de liquidez 
 
Cc = 0,009 (LL – 10) 
 
 
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E X E R C I C I O S – sala de aula 
 
01) Na determinação do LL de um determinado solo, obteve-se os seguintes valores: 
 
Pontos A B C D E 
N0 de golpes 
Umidade (%) 
49 
16 
31 
20 
23 
21 
19 
23 
8 
31 
 
 Pergunta-se: se o IP desse solo é 8,5%, qual o seu LP? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
02) Na determinação do LL de um determinado solo obteve-se os seguintes valores: 
 
Pontos A B C D 
N0 de golpes 
Umidade (%) 
44 
29 
31 
35 
23 
40 
12 
49 
 
 Pergunta-se: Se o LP = 22 % e h = 31 %, pede-se para classificar o solo quanto à 
consistência. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
26 
24 
28 
30 
32 
34 
36 
38 
40 
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5.0 CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS (classificação geotécnica) 
 
5.1 INTRODUÇÃO 
 
A diversidade e a enorme diferença de comportamento apresentada pelos 
diversos solos perante as solicitações de interesse da engenharia levou ao seu natural 
agrupamento em conjuntos distintos, aos quais podem ser atribuídas algumas 
propriedades. Desta tendência racional de organização da experiência acumulada, 
surgiram os sistemas de classificação dos solos. 
O objetivo da classificação dos solos, sob o ponto de vista de engenharia, é o de 
poder estimar o provável comportamento do solo ou, pelo menos, o de orientar o 
programa de investigação necessário para permitir a adequada análise de um 
problema. 
Existem diversas formas de classificar os solos, como pela sua origem geológica, 
pela sua evolução, pela presença ou não de matéria orgânica, pela sua granulometria. 
Os sistemas de classificação que sebaseiam nas características dos grãos que 
constituem os solos têm como objetivo a definição de grupos que apresentam 
comportamentos semelhantes sob os aspectos de interesse da engenharia civil. Nestes 
sistemas, os índices empregados são geralmente a composição granulométrica e os 
índices de Atterberg. Estudaremos os dois sistemas empregados universalmente, para 
depois discutir suas vantagens e suas limitações. 
 
5.2 CLASSIFICAÇÃO UNIFICADA (A. C.) 
Este sistema de classificação foi elaborado originalmente pelo Prof. Casagrande 
para obras de aeroportos, tendo seu emprego sido generalizado. Atualmente, é 
utilizado principalmente pelos geotécnicos que trabalham em barragens de terra. 
Neste sistema, todos os solos são identificados pelo conjunto de duas letras: um 
prefixo e um sufixo. O prefixo é uma das subdivisões ligada ao tipo; o sufixo às 
características granulomérica e a plasticidade. Ou seja, a primeira letra indica o tipo 
principal do solo e a segunda letra corresponde a dados complementares dos solos. 
Assim, SW, corresponde a areia bem graduada e CH a argila de alta compressibilidade. 
 
Uma classificação para fins de engenharia deve levar em conta tanto a 
granulometria como a plasticidade dos solos. Os dados mínimos necessários são: curva 
granulométrica, limite de liquidez (LL) e índice de plasticidade (IP). 
 
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Para a classificação, por este sistema, o primeiro aspecto a considerar é a 
porcentagem de finos presentes no solo, considerando-se finos o material que passa na 
peneira N0 200 (0,074 mm). Se esta porcentagem menor ou igual a 50%, o solo será 
considerado como de granulação grosseira, G ou S. se for superior a 50%, o solo será 
considerado de granulação fina, M, C ou O. 
 
Os solos são divididos em três classes: 
a) Solos grossos (granulares ) - Quando a maioria absoluta dos grãos é maior do que 
0,074 mm (abertura da peneira N0 200) → PEDREGULHOS e AREIAS 
b) Solos finos - São aqueles cujo diâmetro da maioria dos grãos é menor do que 
0,074 mm → SILTE E ARGILAS 
c) Solos altamente orgânicos - Turfas. 
A classe dos materiais grossos foi dividida em dois grupos: pedregulhos e areias 
representados pelos prefixo G (gravel) e S (sand) respectivamente. Cada um desses dois 
grupos foi dividido em quatro subgrupos, representados pelos seguintes sufixo: 
 Pedregulhos ou solos pedregulhosos: GW, GC, GP e GM 
 Areias ou solos arenosos: SW, SC, SP e SM 
SÍMBOLO 
SIGNIFICADO 
INGLÊS PORTUGUES 
G Gravel Cascalho (pedregulho) 
S Sand Areia 
C Clay Argila 
W Well graded Bem graduado 
P Poor graded Mau graduado 
F Fines Finos (passando na # 200) 
M Mo Mó ou limo (areia fina) 
O Orgânic Matéria orgânica 
L Low liquid limit LL baixo 
H Higt liquid limit LL alto 
Pt Peat Turfa 
 
 A classe dos materiais finos foi divida em dois grupos: siltes e argilas representados 
pelos prefixo M (mo) e C (Clay) ou O (organic) quando se tratar de siltes e argilas 
orgânica. Cada um destes grupos são subdivididos em dois subgrupos representados 
pelos sufixos: H (High) → solos com alta compressibilidade, LL > 50 ; 
 L (Low) → solos com baixa compressibilidade, LL ≤ 50. 
 
5.2.1 Solos granulares (pedregulho e areia) 
Sendo de granulação grosseira, o solo será classificado como pedregulho ou 
areia, dependendo de qual destas duas frações granulométricas predominar. Por 
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exemplo, se o solo tem 30% de pedregulho, 40% de areia e 30% de finos, ele será 
classificado como areia (S). Identificado que um solo é areia ou pedregulho, importa 
conhecer sua característica secundária. Se o material tiver poucos finos, menos de 5% 
passando na peneira N0 200, deve-se verificar como é a sua composição 
granulométrica. Os solos granulares podem ser “bem graduados” ou “mal graduados”. 
Nestes, há predominância de partícula com um certo diâmetro, enquanto que 
naqueles existem grãos ao longo de uma faixa de diâmetros bem mais extensa. 
A expressão “bem graduado” expressa o fato de que a existência de grãos com 
diversos diâmetros confere ao solo, em geral, melhor comportamento sob o ponto de 
vista de engenharia. As partículas menores ocupam os vazios correspondentes às 
maiores, criando um entrosamento, do qual resulta menor compressibilidade e maior 
resistência. 
Esta característica dos solos granulares é expressa pelo “coeficiente de 
uniformidade”, definido pela relação: 
 
 Cu – coeficiente de uniformidade 
 
 Onde D60 é o diâmetro abaixo do qual se situam 60% em peso das partículas e 
analogamente, D10 é o diâmetro que, na curva granulométrica, corresponde à 
porcentagem que passa a 10%. O D10 é também referido como “diâmetro efetivo do 
solo”, denominação que se origina da boa correlação entre ele e a permeabilidade 
dos solos. 
Quanto maior o coeficiente de uniformidade, mais bem graduada é a areia. As 
areias com CU menores do que 2 são chamadas de areias uniformes. 
Outro coeficiente, não tão empregado quanto o CU, é o coeficiente de 
curvatura (CC). Definido como: 
 
 
 CC – coeficiente de curvatura. 
 
Se o coeficiente de uniformidade indica a amplitude dos tamanhos de grãos, o 
coeficiente de curvatura detecta melhor o formato da curva granulométrica e permite 
identificar eventuais descontinuidades ou concentração muito elevada de grãos mais 
grossos no conjunto. Considera-se que o material é bem graduado quando o CC está 
 
Cu = 
10
60
D
D
 
CC = 
 
6010
2
30
.DD
D
 
 
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entre 1 e 3. Quando o CC é menor que 1, a curva tende a ser descontínua, há falta de 
grãos com certo diâmetro. 
 O sistema unificado considera que um pedregulho é bem graduado quando seu 
coeficiente de uniformidade é superior a 4, e que uma areia é bem graduada quando 
seu CU é superior a 6. Além disto, é necessário que o coeficiente de curvatura, CC, 
esteja entre 1 e 3.,Quando o solo de granulação grosseira tem mais do que 12% de finos, 
a uniformidade da granulometria já não aparece como característica secundária, pois 
importa mais saber das propriedades destes finos. Então, os pedregulhos ou areias serão 
identificados secundariamente como argilosos (GC ou SC) ou como siltosos (GM ou SM). 
O que determinará esta classificação será o posicionamento do ponto representativo 
dos índices de consistência na Carta de Plasticidade, conforme se verá adiante. 
Quando o solo de granulometria grosseira tem de 5 a 12% de finos, o Sistema 
recomenda que se apresentem as duas características secundárias, uniformidade da 
granulometria e propriedades de finos. Assim, ter-se-ão classificações intermediárias, 
como, por exemplo, SP-SC, areia mal graduada, argilosa. 
 
5.2.2 Solos de granulação fina (siltes e argilas) 
 Quando a fração fina do solo é predominante, ele será classificado como silte 
(M), argila (C) ou solo orgânico (O), não em função da porcentagem da frações 
granulométricas silte ou argila, pois como foi visto anteriormente, o que determina o 
comportamento argiloso do solo na é só o teor de argila, mas também a sua atividade. 
São os índices de consistência que melhor indicam o comportamento argiloso. 
 Analisando os índices de comportamento de solos, Casagrande notou que 
colocando o IP do solo em função do LL num gráfico, como representado na figura 5.1, 
os solos de comportamento argiloso se faziam representar por um ponto acima de uma 
reta inclinada Linha A. Solos orgâncios, ainda que argilosos, e solos siltosos são 
representados por ponto localizados abaixo da linha A. A linha “A” tem como 
equação a reta: IP = 0,73 (LL-20). Que, no seu trecho inicial, é substituída por uma 
faixa horizontal correspondente a IP de 4 a 7. 
 
Para localização destes solos, basta a localização do ponto correspondenteao 
par de valores IP e LL na Carta de Plasticidade (fig. 5.1). Os solos orgânicos se distinguem 
 dos siltes pelo seu aspecto visual, pois se apresentam com uma coloração escura típica 
(marrom escura, cinza escuro ou preto). 
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Como característica complementar dos solos finos, é indicada sua 
compressibilidade. Como já visto, que os solos costumam ser tanto mais compressíveis 
quanto maior seu limite de liquidez. 
Quando os índices indicam uma posição muito próxima às linhas A ou B (ou sobre 
a faixa de IP 4 a 7), é considerada um caso intermediário e as duas classificações são 
apresentadas. Exemplos: SC-SM, CL-CH, etc. 
 Embora a simbologia adotada só considere duas letras, correspondentes às 
características principal e secundária do solo, a descrição deverá ser a mais completa 
possível. Por exemplo, um solo SW pode ser descrito como areia (predominatemente) 
grossa e média, bem graduada, com grãos angulares e cinza. 
 O sistema considera ainda a classificação de turfa (Pt), que são os solos muito 
orgânicos onde a presença de fibras vegetais em decomposição parcial é 
predominante. 
 
5.3 CLASSIFICAÇÕES REGIONAIS 
No Brasil, o Sistema Rodoviário é bastante empregado pelos engenheiros 
rodoviários, e o Sistema Unificado é sempre preferido pelos engenheiros barrageiros. Já 
os engenheiros de fundações não empregam diretamente nenhum destes sistemas. De 
modo geral, eles seguem uma maneira informal de classificar os solos, bem regional, 
que pode ter tido origem nestes sistemas. 
A pouca utilização dos sistemas de classificação decorre do fato deles nem 
sempre confirmarem a experiência local. Por exemplo, a “argila porosa vermelha”, que 
é um solo característico da cidade de São Paulo, seria classificado pelo sistema 
Unificado como “silte de alta compressibilidade”, pois seus índices de consistência 
indicam um ponto abaixo da linha A. Entretanto, este solo apresenta comportamento 
típico de argila, tanto que espontaneamente recebeu a denominação que o 
caracteriza. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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E X E R C I C I O S- sala de aula 
 
01) Com base no sistema UNIFICADO de classificação de solos, classifique os seguintes solos: 
 
 
Diâmetro das 
peneiras 
(mm) 
Número da amostra 
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 
% acumulado que passa 
4,8mm (#4) 48 58 49 92 99 86 80 58 49 83 
0,074mm (#200) 30 34 38 71 56 68 3 10 18 8 
L.L. (%) NL 15 14 30 29 52 NL 18 30 20 
I.P. (%) NP 5 9 13 8 30 NP 12 25 10 
D10 (micro) 52 40 46 32 28 22 280 74 54 99 
D30 (micro) 90 68 60 132 97 39 900 150 200 199 
D60 (mm) 7 8 6 2 2 3 6 3 6 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6.0 COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 
6.1. INTRODUÇÃO 
 Muitas vezes na prática da engenharia geotécnica, o solo de um determinado 
local não apresenta as condições requeridas pela obra. Ele pode ser pouco resistente, 
muito compressível ou apresentar características que deixam a desejar do ponto de 
vista econômico. Uma das possibilidades é tentar melhorar as propriedades de 
engenharia do solo local. 
A compactação é um método de estabilização e melhoria do solo através de 
processo manual ou mecânico, visando reduzir o volume de vazios do solo. A 
compactação tem em vista estes dois aspectos: aumentar a intimidade de contato 
entre os grãos e tornar o aterro mais homogêneo melhorando as suas características de 
resistência, deformabilidade e permeabilidade. 
A compactação de um solo é a sua densificação por meio de equipamento 
mecânico, geralmente um rolo compactador, embora, em alguns casos, como em 
pequenas valetas até soquetes manuais podem ser empregados. Um solo, quando 
transportado e depositado para a construção de um aterro, fica num estado 
relativamente fofo e heterogêneo e, portanto, além de pouco resistente e muito 
deformável, apresenta comportamento diferente de local para local. 
A compactação é empregada em diversas obras de engenharia, como: aterros 
para diversas utilidades, camadas constitutivas dos pavimentos, construção de 
barragens de terra, preenchimento com terra do espaço atrás de muros de arrimo e 
reenchimento das inúmeras valetas que se abrem diariamente nas ruas das cidades. Os 
tipos de obra e de solo disponíveis vão ditar o processo de compactação a ser 
empregado, a umidade em que o solo deve se encontrar na ocasião e a densidade a 
ser atingida. 
O início da técnica de compactação é atribuída ao engenheiro Ralph Proctor, 
que, em 1933, publicou suas observações sobre a compactação de aterros, mostrando 
ser a compactação função de quatro variáveis: a) Peso específico seco; b) Umidade; 
c) Energia de compactação e d) Tipo de solo. A compactação dos solos tem uma 
grande importância para as obras geotécnicas, já que através do processo de 
compactação consegue-se promover no solo um aumento de sua resistência e uma 
diminuição de sua compressibilidade e permeabilidade. 
 
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A tabela abaixo apresenta os vários meios empregados para estabilizar um solo 
 
MÉTODOS TIPOS 
FÍSICOS 
Pré-consolidação (solos finos argilosos) 
Mistura (solo + solo) 
 
 
QUÍMICOS 
Sal 
Cal 
Cimento 
Asfalto 
Etc. 
MECÂNICOS Compactação 
 Tabela 6.1: Alguns métodos de estabilização de solos 
 
Aplicando-se certa energia de compactação (um certo número de passadas de 
um determinado equipamento no campo ou um certo número de golpes de um 
soquete sobre o solo contido num molde), a massa específica resultante é função da 
umidade em que o solo estiver. Quando se compacta com umidade baixa, o atrito as 
partículas é muito alto e não se consegue uma significativa redução de vazios. Para 
umidades mais elevadas, a água provoca um efeito de lubrificação entre as partículas, 
que deslizam entre si, acomodando-se num arranjo mais compacto. 
Na compactação, as quantidades de partículas e de água permanecem 
constantes; o aumento da massa específica corresponde à eliminação de ar dos vazios. 
Há, portanto, para a energia aplicada, um certo teor de umidade, denominado 
umidade ótima, que conduz a uma massa específica máxima, ou uma densidade 
máxima. 
 
6.2. DIFERENÇAS ENTRE COMPACTAÇÃO E ADENSAMENTO 
 Pelo processo de compactação, a diminuição dos vazios do solo se dá por 
expulsão do ar contido nos seus vazios, de forma diferente do processo de 
adensamento, onde ocorre a expulsão de água dos interstícios do solo. As cargas 
aplicadas quando compactamos o solo são geralmente de natureza dinâmica e o 
efeito conseguido é imediato, enquanto que o processo de adensamento é deferido no 
tempo (pode levar muitos anos para que ocorra por completo, a depender do tipo de 
solo) e as cargas são normalmente estáticas. 
 
6.3. ENSAIO NORMAL DE COMPACTAÇÃO 
 
O ensaio de Proctor foi padronizado no Brasil pela ABNT (NBR 7.182/86). Em última 
revisão, esta norma apresenta diversas alternativas para a realização do ensaio. 
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Descreveremos inicialmente, nos seus aspectos principais, aquela que corresponde 
ao ensaio original e que ainda é a mais empregada. 
A amostra deve ser previamente seca ao ar e destorroada. Inicia-se o ensaio, 
acrescentando-se água até que o solo fique com cerca de 5% de umidade abaixo da 
umidade ótima. Não é tão difícil perceber isto, como poderia parecer à primeira vista. 
Ao se manusear um solo, percebe-se uma umidade relativa que depende dos limites de 
liquidez e de plasticidade. 
Uma porção do soloé colocada num cilindro padrão (10 cm de diâmetro, altura 
de 12,73 cm, volume de 1.000 cm3) e submetida a 26 golpes de um soquete com massa 
de 2,5 Kg e caindo de 30,5 cm, ver Figura 01. Anteriormente, o número de golpes era 
de 25; a alteração da norma para 26 foi feita para ajustar a energia de compactação 
ao valor de outras normas internacionais. Levando em conta que as dimensões do 
cilindro padronizado no Brasil são um pouco diferente das demais. A porção do solo 
compactado deve ocupar cerca de um terço da altura do cilindro. O processo é 
repetido mais duas vezes, atingindo-se uma altura um pouco superior à do cilindro, o 
que é possibilitado por um anel complementar. Acerta-se o volume raspando o excesso. 
 Determina-se a massa específica do corpo de prova obtido. Com uma amostra de 
seu interior, determina-se a umidade, Com estes dois valores, calcula-se a densidade 
seca. A amostra é destorroada, a umidade aumentada (cerca de 2%), nova 
compactação é feita, e novo par de valores umidade-densidade seca é obtido. A 
operação é repetida até que se perceba que a densidade, depois de ter subido, já tem 
caído em duas ou três operações sucessivas. Note-se que, quando a densidade úmida 
se mantém constante em duas tentativas sucessivas, a densidade seca já caiu. Se o 
ensaio começou, de fato, com umidade 5% abaixo da ótima, e os acréscimos forem de 
2% a cada tentativa, com 5 determinações o ensaio estará concluído (geralmente não 
são necessárias mais do que 6 determinações). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6.1: Equipamento de Compactação 
 
 
 
 
 
 
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6.4. CURVA DE COMPACTAÇÃO 
Com os dados obtidos, desenha-se a curva de compactação, que consiste na 
representação da densidade seca em função da umidade, como se mostra na Figura 
6.2, geralmente, associa-se uma reta aos pontos ascendentes do ramo seco, outra aos 
pontos descendentes do ramo úmido e unem-se as duas por uma curva parabólica. 
Como se justificou anteriormente, a curva define uma densidade seca máxima, à qual 
corresponde uma umidade ótima. 
No próprio gráfico do ensaio pode-se traçar a curva de saturação que 
corresponde ao lugar geométrico dos valores de umidade e densidade seca, estando o 
solo saturado. Da mesma forma, pode-se traçar curvas correspondentes a igual grau de 
saturação. A curva de compactação é definida pela equação: 
 
hS
S
ga
ag
s




 
 
Para solo saturado, S = 1, tem-se: 
 
hga
ag
s




 
 
 
 
 
 
 
 O ramo da curva de compactação anterior ao valor de umidade ótima é 
denominado de “ramo seco” e o trecho posterior de “ramo úmido” da curva de 
compactação. No ramo seco, a umidade é baixa, a água contida nos vazios do solo 
está sob o efeito capilar e exerce uma função aglutinadora entre as partículas. À 
medida que se adiciona água ao solo ocorre a destruição dos benefícios da 
capilaridade, tornando-se mais fácil o rearranjo estrutural das partículas. No ramo 
úmido, a umidade é elevada e a água se encontra livre na estrutura do solo, 
absorvendo grande parte da energia de compactação. 
 
 
 
 
 
OBS.: Os pontos de umidades ótimas 
das curvas de compactação se situam 
em torno de 80 a 90 % de saturação 
Figura 6.2: Curva de Compactação 
 
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6.5. VALORES TÍPICOS 
De maneira geral, os solo argilosos apresentam densidades secas baixas e 
umidade ótimas elevadas. Solos siltosos apresentam também valores baixos de 
densidade, freqüentemente com curvas de laboratório bem abatidas. As areias com 
pedregulhos, bem graduados e pouco argilosos, apresentam densidades secas 
máximas elevadas e umidades ótimas baixas. 
 
6.6. METODOS ALTERNATIVOS DE COMPACTAÇÃO 
A norma Brasileira de ensaio de compactação prevê as seguintes alternativas de 
ensaio: 
a) Ensaio sem reuso do material: é utilizada uma amostra virgem para cada ponto da 
curva; 
b) Ensaio sem secagem previa do material: dificulta a homogeneização da umidade. 
Para alguns solos a influência da pré-secagem é considerável; 
c) Ensaio em solo com pedregulho: quando o solo tiver pedregulho a norma NBR 
7.182/86 indica que a compactação seja feita num cilindro maior, com 15,24 cm de 
diâmetro e 11,43 cm de altura, volume de 2.085 cm3. Neste caso o solo é compactado 
em cinco camadas, aplicando-se 12 golpes por camada, com um soquete mais 
pesado e com maior altura de queda do que o anterior (massa de 4,536 kg e altura de 
queda de 47,5 cm). 
 
6.7. ENERGIA DE COMPACTAÇÃO (EC) 
 A densidade seca máxima e a umidade ótima determinada no ensaio descrito 
como Ensaio Normal de Compactação ou Ensaio Proctor Normal não são índices físicos 
do solo. Estes valores dependem da energia aplicada na compactação. Chama-se 
energia de compactação ou esforço de compactação ao trabalho executado, 
referido a unidade de volume de solo após compactação. A energia de compactação 
é dada pela seguinte fórmula: 
V
NcNgHM
EC
...
 ; sendo: 
M – massa do soquete; 
H – altura de queda do soquete; 
Ng – número de golpes por camada; 
Nc – número de camadas; 
V – volume de solo compactado. 
 
 
Valores de Energia de Compactação Usuais: 
Proctor Normal ± 6,0 Kg/cm2 
Proctor Intermédiário ± 13,0 Kg/cm2 
Proctor Modificado ± 25,0 Kg/cm2 
 
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A escolha de energia de compactação para ser usado numa compactação para 
um mesmo solo depende da importância técnica da obra. Aumentando-se a energia 
de compactação para um mesmo solo, obtém-se uma diminuição da hót e um maior 
s,max. 
 
Tabela 6.1- tipos de energias de compactação 
 
6.8. INFLUÊNCIA DA ENERGIA DE COMPACTAÇÃO 
 A medida que se aumenta a energia de compactação, há uma redução do teor 
de umidade ótimo e uma elevação do valor do peso específico seco máximo. O 
gráfico da figura 6.3 mostra a influência da energia de compactação no teor de 
umidade ótimo hótimo e no peso específico seco máximo s,máx. 
 Tendo em vista o surgimento de novos equipamentos de campo, de grande porte, 
com possibilidade de elevar a energia de compactação e capazes de implementar 
uma maior velocidade na construção de aterros, houve a necessidade de se criar em 
laboratório ensaios com maiores energias que a do Proctor Normal. As energias de 
compactação usuais são: de 6kgf/cm3 para o Proctor Normal, 12,6 kgf/cm3 para o 
Proctor Intermediário e 25 kgf/cm3 para o Proctor Modificado. 
 
Figura 6.3: Influência da energia de compactação s,máx e hótimo 
 
 
 h1 h2 h3 h 
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a) Ensaio Proctor Normal 
 O ensaio Proctor Normal utiliza o cilindro de 10 cm de diâmetro, altura de 12,73 cm 
e volume de 1.000 cm3 é submetida a 26 golpes de um soquete com massa de 2,5 Kg e 
caindo de 30,5 cm. Corresponde ao efeito de compactação com os equipamentos 
convencionais de campo. 
 
b) Ensaio Modificado 
 O ensaio Modificado utiliza o cilindro de 15,24 cm de diâmetro, 11,43 cm de altura, 
2.085 cm3 de volume, peso do soquete de 4,536 kg e altura de queda de 45,7 cm 
aplicando-se 55 golpes por camada. É utilizado nas camadas mais importantes do 
pavimento, para os quais a melhoria das propriedades do solo, justifica o emprego de 
uma maior energia de compactação. 
 
c) Ensaio Intermediário 
 O ensaio denominado Intermediário difere do modificado só pelo número de 
golpes por camada que corresponde a 26 golpes por camada, sendo aplicado nas 
camadas intermediárias do pavimento. 
 
6.9. CURVA DE RESISTÊNCIA 
A compactação do solo deve proporcionar a este, para a energia de 
compactação adotada, a maior resistência estável possível. O gráfico da figura 04 
apresenta a variação da resistência do solo, obtida pormeio de um ensaio de 
penetração realizado com uma agulha Proctor, em função de sua umidade de 
compactação. Conforme se pode observar, quanto maior a umidade menor a 
resistência do solo. 
 Os solos não devem ser compactados abaixo da umidade ótima, por que ela 
corresponde a umidade que fornece instabilidade ao solo. Não basta que o solo 
adquira boas propriedades de resistência e deformação, elas devem permanecer 
estável durante todo o tempo de vida útil da obra. 
Conforme se pode notar do gráfico, caso o solo fosse compactado com umidade 
inferior a ótima ele iria apresentar resistência superior àquela obtida quando da 
compactação no teor de umidade ótimo, contudo este solo poderia vir a saturar em 
campo (em virtude do período de fortes chuvas) vindo alcançar uma umidade 
correspondente a curva de saturação do solo, para o qual o solo apresenta valor de 
resistência praticamente nulo. No caso do solo ser compactado na umidade ótima, o 
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valor de sua resistência cairia um pouco, estando o mesmo ainda a apresentar 
características de resistência razoáveis. 
 
 Figura 6.4: Curva de Resistência, compactação e índice de vazios 
 
6.10. COMPACTAÇÃO NO CAMPO (Obra) 
 Na construção de obra de terra (barragens de terra, aterros rodoviários, etc.) 
deve-se levar em consideração a seguinte metodologia: 
 Estudar as possíveis zonas de solos de empréstimos, locais onde se pode obter solos 
de empréstimo em quantidade e qualidade adequadas, disponíveis nas 
proximidades do local da obra a executar. Portanto, a escolha da área de 
empréstimo, é um problema técnico-econômico. 
 Escolher os solos mais indicados, devendo ser executas ensaios de compactação 
em laboratório. 
 Devem ser executados aterros experimentais que permitam a escolha do 
equipamento de compactação mais adequado. 
 
Após espalhar o solo em camadas uniforme de 20 a 30 cm de espessura, a 
compactação é feita empregando-se os rolos compressores, pilões e vibradores, além 
de carros pipas para fazer a irrigação, grades para escarificar e hogeneizar o solo, 
patrol para espalhar e uniformizar as camadas. 
 
6.10.1 Controle da compactação 
 No controle de compactação no campo, é regra geral tomar-se um ensaio de 
laboratório como referência e verificar o que é obtido no campo, com equipamento. 
h 
h 
h 
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Comparando estes resultados com os de laboratório, para comprovar se os mesmos 
atingiram a densidade e a umidade ótima dentro de certas especificações. 
 
 Controla-se a execução do serviço; controlando o equipamento, o número de 
passadas no rolo, a espessura da camada,o,teor de umidade e outras condições; 
 
 Controla-se certos parâmetros do solo após compactado, como grau de 
compactação, índice de campacidade, percentagens de vazios, etc. o ideal no 
entanto, é que seja feita uma combinação dos dois tipos de controle citados. 
 
Portanto, em resumo, para que se possa efetuar um bom controle de 
compactação do solo em campo, temos nos seguintes aspectos: Tipo de solo, 
espessura da camada, entrosamento entre as camadas, número de passadas, tipo de 
equipamento, umidade do solo e grau de compactação. 
 
 Assim alguns cuidados devem ser tomados: 
 A espessura da camada lançada não deve exceder a 30 cm, sendo que a 
espessura da camada compactada deverá ser menor que 20 cm. 
 Deve-se realizar a manutenção da umidade do solo o mais próximo possível da 
umidade ótima. 
 Deve-se garantir a homogeneização do solo a ser lançado, tanto no que se 
refere à umidade quanto ao material. 
 
 Na prática, o procedimento usual de controle de compactação é o seguinte: 
 Coletam-se amostras de solo da área de empréstimo e efetua-se em laboratório 
o ensaio de compactação. Obtêm-se a curva de compactação e daí os 
valores de peso específico seco máximo e o teor de umidade ótimo do solo. 
 
 No campo, à proporção em que o aterro for sendo executado, deve-se 
verificar, para cada camada compactada, qual o teor de umidade 
empregado e compará-lo com a umidade ótima determinada em laboratório. 
Este valor deve atender a seguinte especificação: hcampo – 2% hótima  hcampo + 
2%. 
 
 Determina-se também o peso específico seco do solo no campo, comparando-
o com o obtido no laboratório. Define-se então o grau de compactação do 
solo, dado pela razão entre os pesos específicos secos de campo e de 
 laboratório (GC = s campo/ s,máx) x100. Devem-se obter sempre valores de grau 
de compactação superiores a 95%. 
 
 Caso estas especificações não sejam atendidas, o solo terá de ser revolvido, e 
uma nova compactação deverá ser efetuada. 
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Métodos Empregados para Controle da Densidade no Campo (IN Situ): 
Para comprovar se a compactação está sendo feita devidamente, deve-se 
determinar sistematicamente a umidade e o peso específico aparente do material. 
 Para este controle pode ser utilizado o “speedy” na determinação da umidade, e 
o processo do “fraco de areia” na determinação do peso específico. 
Chama-se porcentagem ou grau de compactação ao quociente do peso 
específico aparente seco obtido no campo, pelo peso específico seco máximo obtido 
no laboratório. 
 GC =
 
 
100
max,
x
olaboratóri
campo
s
S


 
 Portanto o GC é um parâmetro que serve para verificar se a compactação de 
campo está atendendo as exigências do projeto. 
 Para cada camada de solo compactado calcula-se o GC com o maior no 
possível de ensaios ou de acordo coma especificação da obra, adotando de 
preferência resultados de método estatístico. Não sendo atingida a compactação 
desejada, a qual não deverá ser inferior a determinado valor do grau de 
compactação, nunca inferior a 95% (ou valor especificado na obra), o material será 
revolvido (homogeneizado) e recompactado. Portando, GC =100±5 %. 
 
6.10.2 Aterros experimentais 
É um método utilizado por empreiteiros quando se executa obras de grande 
vulto, cujo objetivo principal, é saber quantas vezes (n0 de passadas) deve passar o rolo 
compressor especificado. 
Consiste na execução de aterros experimentais prévios à obra, obedecendo a 
seguinte seqüência: 
a) Prepara-se no local da obra uma área experimental aplainada e compactada; 
b) Sobre esta área serão lançadas as camadas de aterro experimental (máximo de 
25 cm de espessura-fofa), em faixas com o dobro da largura do rolo compressor, 
para que ele possa ir de um lado e retornar pelo outro. O comprimento em 
extensão deste trecho é de ± 50m. 
c) Cada camada é compactada na umidade ótima, e determina-se o peso 
específico aparente ao fim de 2, 4, 8, 16 e 32 passadas. 
d) Com os resultados obtidos, traça-s um gráfico no qual, escolhemos o número de 
passadas para atingir o s,max do laboratório. 
 
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6.10.3 Equipamentos de campo (compactação de campo) 
Os princípios que estabelecem a compactação dos solos no campo são 
essencialmente os mesmos discutidos anteriormente para os ensaios em laboratórios. 
Assim, os valores de peso específico seco máximo obtidos são fundamentalmente 
função do tipo do solo, da quantidade de água utilizada e da energia específica 
aplicada pelo equipamento que será utilizado, a qual depende do tipo e peso do 
equipamento e do número de passadas sucessivas aplicadas. 
A energia de compactação no campo pode ser aplicada, como em laboratório, 
de três maneiras diferentes: por meios de esforços de pressão, impacto, vibração ou por 
uma combinação destes. Os processos de compactação de campo geralmente 
combinam a vibração com a pressão, já que a vibração utilizada isoladamente se 
mostra pouco eficiente, sendo a pressão necessária para diminuir, com maior eficácia, 
o volume de vaziosinterpartículas do solo. 
Os equipamentos de compactação são divididos em três categorias: os soquetes 
mecânicos; os rolos estáticos e os rolos vibratórios. 
 
a) Soquetes 
São compactadores de impacto utilizados em locais de difícil acesso para os rolos 
compressores, como em valas, trincheiras, etc. Possuem peso mínimo de 15 Kgf, 
podendo ser manuais ou mecânicos (sapos). A camada compactada deve ter 10 a 15 
cm para o caso dos solos finos e em torno de 15 cm para o caso dos solos grossos. 
 
b) Rolos Estáticos 
Os rolos estáticos compreendem os rolos pé-de-carneiro, os rolos lisos de roda de 
aço e os rolos pneumáticos. 
 
 
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 Pé-de-Carneiro 
Os rolos pé-de-carneiro são constituídos por cilindros metálicos com protuberâncias 
(patas) solidarizadas, em forma tronco-cônica e com altura de aproximadamente de 20 
cm. Podem ser alto propulsivos ou arrastados por trator. É indicado na compactação de 
outros tipos de solo que não a areia e promove um grande entrosamento entre as 
camadas compactadas. 
A camada compactada possui geralmente 15 cm, com número de passadas 
variando entre 4 e 6 para solos finos e de 6 e 8 para solos grossos. A Figura 05 ilustra um 
rolo compactador do tipo pé-de-carneiro. 
As características que afetam a performance dos rolos pé-de-carneiro são a 
pressão de contato, a área de contato de cada pé, o número de passadas por 
cobertura e estes elementos dependem do peso total do rolo, o número de pés em 
contato com o solo e do número de pés por tambor. 
 
 Rolo Liso 
Trata-se de um cilindro oco de aço, podendo ser preenchido por areia úmida ou 
água, a fim de que seja aumentada a pressão aplicada. São usados em bases de 
estradas, em capeamentos e são indicados para solos arenosos, pedregulhos e pedra 
britada, lançados em espessuras inferiores a 15 cm. 
Este tipo de rolo compacta bem camadas finas de 5 a 15cm com 4 a 5 passadas. 
Os rolos lisos possuem pesos de 1 a 20 t e freqüentemente são utilizados para o 
acabamento superficial das camadas compactadas. Para a compactação de solos 
finos utilizam-se rolos com três rodas com pesos em torno de 7t para materiais de baixa 
plasticidade e 10t, para materiais de alta plasticidade. A Figura 6.6 ilustra um rolo 
compactador do tipo liso. 
Os rolos lisos possuem certas desvantagens como, pequena área de contato e em 
solos mole afunda demasiadamente dificultando a tração. 
 
 
Figura 6.5: Rolo Pé-de-Carneiro 
 
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 Rolo Pneumático 
Os rolos pneumáticos são eficientes na compactação de capas asfálticas, bases e 
sub-bases de estradas e indicados para solos de granulação fina e arenosa. Os rolos 
pneumáticos podem ser utilizados em camadas de até 40 cm e possuem área de 
contato variável, função da pressão nos pneus e do peso do equipamento. 
Pode-se usar rolos com cargas elevadas obtendo-se bons resultados. Neste caso, 
muito cuidado deve ser tomado no sentido de se evitar a ruptura do solo. A Figura 6.7 
ilustra um rolo pneumático 
 
c) Rolos Vibratórios 
Nos rolos vibratórios, a freqüência da vibração influi de maneira extraordinária no 
processo de compactação do solo. São utilizados eficientemente na compactação de 
solos granulares (areias), onde os rolos pneumáticos ou pé-de-carneiro não atuam com 
eficiência. Este tipo de rolo quando não são usados corretamente produzem super 
compactação. A espessura máxima da camada é de 15 cm. O rolo vibratório pode ser 
visto na figura 6.8. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6.7: Rolo Pneumático 
 
Figura 6.8: Rolo Vibratório 
 
Figura 6.6: Rolo Liso 
 
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6.10.4 ESCOLHA DOS EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO 
 
a) Solos Coesivos 
Nos solos coesivos há uma parcela preponderante de partículas finas e muito finas 
(silte e argila), nas quais as forças de coesão desempenham papel muito importante, 
sendo indicado a utilização de rolos pé-de-carneiro e os rolos conjugados. 
b) Solos Granulares 
Nos solos granulares há pouca ou nenhuma coesão entre os grãos existindo, 
entretanto atrito interno entre os grãos existindo, entretanto atrito interno entre eles, 
sendo indicado a utilização rolo liso vibratório. 
c) Mistura de Solos 
Nos solos misturados encontra-se materiais coesivos e granulares em porções 
diversas, não apresenta característica típica nem de solo coesivo nem de solo granular, 
sendo indicado a utilização de pé-de-carneiro vibratório. 
d) Mistura de argila, silte e areia 
 Rolo pneumático com rodas oscilantes. 
e) Qualquer tipo de solo 
 Rolo pneumático pesado, com pneus de grande diâmetro e largura. 
 
e) Tabela com resumo de características de rolos compactadores: 
 
TIPO DE ROLO 
PESO 
MÁXIMO 
(t) 
ESP. MÁXIMA APÓS A 
COMPACTAÇÃO 
(cm) 
UNIFORMIDADE 
DA CAMADA 
TIPO DE 
SOLO 
Pé de carneiro 
(estático) 
20 40 Boa Argilas e siltes 
Pé de carneiro 
(vibratório) 
30 40 Boa 
Misturas de areia 
com silte e argila 
Pneumático 
(leve) 
15 15 Boa 
Misturas de areia 
com silte e argila 
Pneumático 
(pesado) 
35 35 Muita Boa Praticamente todos 
Vibratório 
(rodas metálicas 
lisas) 
30 50 Muita Boa 
Areias, cascalhos, 
material granular 
Liso métálico 
(estático) 
20 10 Regular 
Materiais granulares, 
brita 
Rolo de grade 
 ou malha 
20 20 Boa 
Materiais granulares 
ou em blocos 
Combinados 
 
20 20 Boa Praticamente tosos 
Tabela 6.1: Características do Rolo Compactador 
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Equipamentos de Compactação 
 
 
Soquetes (sapo) e placas vibratórias 
 
 
 
Estes equipamentos são eficientes na compactação de áreas localizadas, tais como: valas, trincheiras e 
aterros atrás de muros. 
Estes equipamentos podem ser utilizados em quase todos os tipos de solo. 
 
 
 
 
 
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Rolo Liso 
 
 
Sua eficiência é reduzida para camadas profundas sendo recomendadas camadas de 
 15cm de espessura. 
 
 
 
 
 
São mais recomendáveis para solos granulares e enrocamentos, não devendo ser empregados em solos 
coesivos, principalmente aqueles de alta plasticidade. 
 
 
 
 
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Rolo Pé de Carneiro 
 
 
 
 
Em função das saliências existentes no rolo sua área efetiva de compactação é de apenas 8 a 12%. Estes são 
indicados para solos argilosos ou granulares com mais de 20% de finos, não sendo recomendados para solos 
essencialmente granulares. São mais aplicados em aterros argilosos de barragens de terra e subleitos de 
estradas. 
 
 
 
 
 
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Rolos Vibratórios 
 
 
 
Rolos vibratórios podem ser de diferentes tipos, tais como lisos ou pé de carneiro, e diferem dos 
equipamentos estáticos por possuírem um mecanismo vibratório acoplado ao rolo. São recomendados para 
solos granulares, desde siltes até enrocamentos e não devem ser empregados em solos coesivos. 
As principais obras de aplicação são aterros granulares (bases e sub-bases) e enrocamentos de barragens de 
terra e enrocamento. 
 
 
 
 
Além do tipo de solo e do 
teor de umidade, fatores tais 
como: número de passadas 
do rolo compressor; a 
frequência de vibração; a 
espessura da camada a ser 
compactada; e a velocidade 
na qual é feita a 
compactação; também 
podem se destacar como 
variáveis do processo. 
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Controle de Compactação 
Obtenção do Peso Específico Seco 
 
 
 
 
 
 
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Teor de Umidade 
 
 
 
 
 
 
 
O principal método utilizado em 
laboratório é o Método da Estufa, 
processo no qual a amostra de solo 
é seca emestufa para completa 
remoção da água. 
 
Já em campo destacam-se: Método 
da Frigideira: conceitualmente 
semelhante ao processo da estufa. 
Aparelho Speedy: a determinação 
da umidade é realizada tendo como 
base a reação química da água 
existente em uma amostra com 
carbureto de cálcio, realizada em 
ambiente confinado. 
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Tabela de energias de compactação (laboratório) 
 
 
CILINDRO 
CARACTERISTICAS 
INERENTES A CADA 
ENERGIA DE 
COMPACTAÇÃO 
ENERGIA 
 
NORMAL 
 
INTERMEDIARIA 
 
MODIFICADA 
 
PEQUENO 
SOQUETE PEQUENO GRANDE GRANDE 
Nº DE CAMADAS 3 3 5 
Nº DE GOLPES POR 
CAMADAS 
26 21 27 
 
GRANDE 
SOQUETE GRANDE GRANDE GRANDE 
Nº DE CAMADAS 5 5 5 
Nº DE GOLPES POR 
CAMADAS 
12 26 55 
Altura do disco espaçador 
(mm) 
63,5 63,5 63,5