Mecânica dos Solos Aplicada book

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MECÂNICA DOS 
SOLOS APLICADA
MECÂNICA DOS 
SOLOS APLICADA
M
ecânica dos Solos Aplicada
Neiva Sales RodriguesNeiva Sales Rodrigues
GRUPO SER EDUCACIONAL
gente criando o futuro
O estudo da mecânica dos solos é de suma importância para os pro� ssionais de áreas 
exatas. A partir da aquisição de conhecimentos sobre a composição, estrutura e resis-
tência dos tipos de solos, o pro� ssional poderá executar obras hidráulicas e civis, como 
fundações, pontes, prédios, dentre outras.
Para a engenharia civil, compreender os conceitos utilizados nas disciplinas servirá 
como base para o desenvolvimento de cálculos, dos mais simples aos mais complexos, 
assim como auxiliará no desenvolvimento de ideias, elaboração de projetos e aplicações 
práticas em sua atuação pro� ssional.
No presente trabalho, será possível conhecer os termos conceituais e compreender a 
aplicabilidade e importância do que envolve a disciplina de mecânica dos solos, envol-
vendo termos de compressibilidade, deformação e resistência dos solos.
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CURIOSIDADE
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tratado.
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EXEMPLIFICANDO
Informação que retrata de forma objetiva determinado assunto.
EXPLICANDO
Explicação, elucidação sobre uma palavra ou expressão específica da 
área de conhecimento trabalhada.
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Unidade 1 - Introdução Conceitual à Mecânica dos solos
Objetivos da unidade ........................................................................................................... 12
Compressibilidade, adensamento e resistência ao cisalhamento dos solos .......... 13
Relação tensão x deformação ........................................................................................... 19
Compressibilidade de solos ............................................................................................... 22
Ensaio de compressão confinada (deformação x índice de vazios, pressão pré-a-
densamento, índice de compressibilidade) .................................................................... 25
Compressão das areias e argilas ...................................................................................... 28
Sintetizando ........................................................................................................................... 31
Referências bibliográficas ................................................................................................. 33
Sumário
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Sumário
Unidade 2 - Comportamento mecânico dos solos
Objetivos da unidade ........................................................................................................... 37
Cálculo do recalque total ................................................................................................... 38
Teoria do adensamento de Terzaghi (fluxo unidimensional) ....................................... 44
Relações deformação x tempo .......................................................................................... 47
Comportamento mecânico dos materiais ........................................................................ 48
Definição de ruptura em solos ........................................................................................... 52
Sintetizando ........................................................................................................................... 56
Referências bibliográficas ................................................................................................. 57
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Sumário
Unidade 3 - Teorias e ensaios mecânicos
Objetivos da unidade ........................................................................................................... 61
Aspectos teóricos de estabilidade de taludes e empuxos de terra ........................... 62
Resistência ao cisalhamento e a teoria de Mohr-Coulomb ........................................ 65
Ensaios triaxial e de cisalhamento direto ...................................................................... 67
Interpretações dos ensaios de resistência e obtenção de parâmetro de 
resistências e deformabilidade ......................................................................................... 71
 
Comportamento das areias e das argilas e trajetórias de tensão .............................. 73
Métodos de cálculo de estabilidade de taludes e considerações gerais ............... 76
Sintetizando ........................................................................................................................... 80
Referências bibliográficas ................................................................................................. 81
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Sumário
Unidade 4 - Empuxos: metodologias e estruturas
Objetivos da unidade ........................................................................................................... 85
Coeficientes de empuxo e sua relação com a interação solo/estrutura ................... 86
Método de Coulomb ............................................................................................................. 90
Método de Rankine .............................................................................................................. 93
Aspectos gerais que influenciam na determinação do empuxo ................................. 95
Tipos de estruturas de arrimo ............................................................................................ 98
Sintetizando ......................................................................................................................... 104
Referências bibliográficas ............................................................................................... 105
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O estudo da mecânica dos solos é de suma importância para os profi ssio-
nais de áreas exatas. A partir da aquisição de conhecimentos sobre a composi-
ção, estrutura e resistência dos tipos de solos, o profi ssional poderá executar 
obras hidráulicas e civis, como fundações, pontes, prédios, dentreoutras.
Para a engenharia civil, compreender os conceitos utilizados nas disciplinas 
servirá como base para o desenvolvimento de cálculos, dos mais simples aos 
mais complexos, assim como auxiliará no desenvolvimento de ideias, elabora-
ção de projetos e aplicações práticas em sua atuação profi ssional.
No presente trabalho, será possível conhecer os termos conceituais e com-
preender a aplicabilidade e importância do que envolve a disciplina de mecâ-
nica dos solos, envolvendo termos de compressibilidade, deformação e resis-
tência dos solos.
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Apresentação
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Aos queridos alunos, pelo interesse e curiosidade em adquirir 
conhecimentos. À pesquisa científi ca e pesquisadores, pela construção 
árdua da ciência, essencial à humanidade. À família e amigos, pelo 
incentivo e esforços a mim presenteados.
A professora Neiva Sales Rodrigues 
é mestra em Recursos Hídricos pela 
Universidade Federal de Mato Grosso 
(UFMT), Campus de Cuiabá-MT, 2014. 
Especialista em Ciência do Solo e Nu-
trição de Plantas pela Universidade de 
Cuiabá (UNIC), Campus de Primavera do 
Leste-MT, 2014. Bacharel em Engenharia 
Agrícola e Ambiental pelo Instituto de 
Ciências Agrárias e Tecnológicas-UFMT, 
Campus de Rondonópolis-MT, 2011.
Currículo Lattes:
http://lattes.cnpq.br/2950563058359990
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A autora
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INTRODUÇÃO 
CONCEITUAL À 
MECÂNICA DOS 
SOLOS
1
UNIDADE
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Objetivos da unidade
Tópicos de estudo
 Compreender a capacidade dos solos em resistir a ações externas de ordem física; 
 Assimilar o comportamento mecânico dos solos em termos de 
compressibilidade, adensamento e deformação.
 Compressibilidade, adensa-
mento e resistência ao
cisalhamento dos solos
 Relação tensão x deformação 
 Compressibilidade de solos 
 Ensaio de compressão confina-
da (deformação x índice de va-
zios, pressão pré-adensamento, 
índice de compressibilidade) 
 Compressão das areias e argilas 
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Compressibilidade, adensamento e resistência ao
cisalhamento dos solos
O solo é um dos principais mate-
riais de trabalho da construção civil, 
possuindo várias funções e podendo 
receber cargas de diferentes origens 
de estrutura (compressão, tração, 
fl exão e torsão), além de servir como 
alicerce de pavimentos, ser usado na 
constituição de barragens, dentre ou-
tras funcionalidades, as quais revelam 
as boas características deste material.
O comportamento mecânico dos solos é infl uenciado pelas rochas matriz 
(origem), granulometria (tamanho e quantidade do grão, areia, argila), mine-
ralogia (destacando o quartzo e o feldspato), água, intemperismo. O processo 
de intemperismo (formação de solos), que pode ser de ordem física, química 
ou biológica, dependendo do seu agente causador, sendo ele o vento, a água, 
chuva ácida, micro-organismos, dentre outros.
No intemperismo físico, como o nome sugere, os agentes causadores são 
de natureza física. O processo se dá, dentre outros motivos, por congelamento, 
esfoliação do material e crescimento de cristais de sal.
No intemperismo químico, os agentes são de natureza química. A decom-
posição química dos minerais constituintes de uma rocha ocorre sempre com 
a presença de água. Intensifi cando-se com aumento da temperatura, e sendo 
todo mineral suscetível a algum tipo de intemperismo químico.
O intemperismo biológico é causado por fatores biológicos, em sua maio-
ria micro-organismos. O material de origem, solo em formação ou já estru-
turado, sofre a ação interna ou externa de agente biológicos, como bactérias 
decompositoras, que se alimentam de elementos do solo.
O solo possui características físicas, químicas e biológicas variadas, a de-
pender de seus fatores de formação, que são: rocha matriz, relevo, organis-
mos, clima e tempo, e condicionam os processos de intemperismo, tal como se 
mostra na Figura 1.
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Figura 1. Rochas de origem e intemperismo dos solos.
Resfriamento Rocha metamórfica
Rocha magmática
Rocha sedimentar
Intemperismo
Sedimentos
Metamorfismo
Litificação
TemperaturaPressão +
A Figura 1 mostra os três tipos de rochas matriz que dão origem à for-
mação dos solos após os processos de intemperismo. O processo de meta-
morfismo pode ser: de contato (termal) ou regional (pressão e temperatura). 
Portanto, por possuir características físicas variadas, o solo está sujeito a ações 
mecânicas, como o cisalhamento.
EXPLICANDO
As rochas são classificadas em:
• Magmáticas: formadas a partir do resfriamento do magma. O magma é pro-
duzido em alta temperatura e pressão, com a fusão de silicatos de magnésio;
• Sedimentares: formadas a partir da consolidação de outras rochas ou 
restos orgânicos. Nesse processo de formação ocorrem os intemperis-
mos. Assim os sedimentos desprendidos são transportados, após ocorrer 
sua deposição e a consolidação (litificação);
• Metamórfica: originárias da transformação de rochas preexistentes (que sofrem 
alterações mineralógicas e de textura) sob a ação de pressão e temperatura.
O cisalhamento dos solos implica na ruptura de sua massa, ao sofrer 
determinada tensão. A deformação do solo sob ação das cargas é complexa 
e pode ocorrer de diversas formas, como, por exemplo, por deformação ou 
deslocamento das partículas sólidas, expulsão de ar ou água dos poros/
vazios. Essas deformações podem ser imediatas (solos não saturados) ou 
ocorrerem durante um período elevado, após a aplicação do carregamento 
(solos saturados).
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EXPLICANDO
Solos saturados são aqueles cujos espaços vazios, antes preenchidos por 
ar, dão lugar à água em forma líquida, umedecendo também as frações 
granulométricas (areia, silte, argila, entre outros).
Nos solos não saturados, os espaços porosos maiores não abrigam água, 
independentemente de as frações estarem secas ou úmidas.
A mecânica dos solos estuda o comportamento dos solos com tensões, 
que são determinadas por uma força sobre área: F/A. Por exemplo, a força 
aplicada do peso de um prédio sobre o solo: esta também pode ser aliviada, 
caso seja retirada uma parte do solo, o que pode prejudicar a construção, 
abalando sua estrutura.
Em termos gerais, as rupturas são mais rápidas em solos não saturados, pois 
os poros (espaços vazios dos solos) não estão preenchidos por água, mas por ar. 
Esse tipo de solo pode, muitas vezes, estar compactado ou ressecado, tornando 
as rachaduras mais abrutas. É como o que ocorre com nossa pele, em termos 
de comparação, quando ela não recebe a hidratação necessária, a fim de torná-
-la mais maleável, ocasionando as famosas estrias. Nos solos saturados (ocorre 
com maior frequência em solos argilosos, espaços vazios menores), os recalques 
são lentos e estão associados à saída de água dos vazios do solo. Majoritaria-
mente, esses fatores ocorrem em solos de textura arenosa e argilosa.
A compactação consiste em aplicar um peso no solo com a finalidade de 
unir os grãos. Assim, o índice de va-
zios irá reduzir, pois as partículas do 
solo irão se unir. Desse modo, a resis-
tência do solo aumenta, pois diminui 
o número de espaços vazios. Com a 
compactação, a qualidade mecânica e 
hidráulica do solo aumenta, à medida 
que reduz a permeabilidade, uma vez 
que água se movimenta nos espaços 
vazios do solo. Por fim, aumenta-se a 
resistência ao cisalhamento, facilitan-
do a execução de obras de construção 
civil, como se mostra na Figura 2.
Figura 2. Compactação do solo para pavimentação. Fon-
te: Shutterstock. Acesso em: 09/09/2020. 
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O cisalhamento pode não ser uniforme, acarretando danos (trincas, ra-
chaduras, etc.) nas estruturas instaladas sobre as fundações, inviabilizando 
sua utilização. Em casos mais graves, pode haver até desmoronamentos e 
quedas de construções, resultando em danos materiais e até físicos à popu-
lação que as utiliza.
DICA
Embora não se deva confundir os dois processos (cisalhamento e erosão), 
o cisalhamento pode desencadear processos erosivos, como desmoro-
namento de morros, barrancos, encostas, dentre outros. Esses eventos 
estão, em sua maioria, relacionados à erosão pluvial (laminar, voçorocas 
etc.) e eólica, causada por intemperismo e/ou interferências antrópicas.
O cisalhamento em determinado solo irá depender, dentre outros fatores, 
de sua compressibilidade, seu adensamento e resistência. A compressibilidade 
é a propriedade que os solos têm de serem susceptíveis à compressão. Portan-
to, o solo pode sofrer variações em seu volume ou número de vazios, conforme 
a tensão à qual é submetido.
Quando há diminuição desses espaços vazios do solo, ocorre o adensa-
mento, que seria a junção das partículas do solo (areia, argila, silte, matéria 
orgânica etc.). O adensamento difere-se da compactação, por ser um processo 
de origem geralmente química e biológica, causado pela ação de agentes bió-
ticos, componentes químicos que causam desagregação e desestruturação; já 
a compactação, advém, em sua maioria, de agentes físicos, como máquinas de 
uso agrícola e urbano. A compactação pode ser mecânica ou manual.
Consequentemente, a resistência dos solos ao cisalhamento depende dos 
índices de cisalhamento e adensamento. Sua resistência também será deter-
minada por características como textura (tamanho das partículas) e estrutura 
(arranjamento das partículas).
A resistência do solo ao cisalhamento é definida como a tensão máxima que 
o solo suporta sem sofrer ruptura. Assim, diversos pesquisadores, no intuito 
de aumentar a resistência dos mais variados solos, adicionam materiais a eles, 
sendo o cimento o mais utilizado. Ao adicionar cimentos a dois tipos de solo, 
foram obtidos valores positivos de aumentos proporcionais de resistência à 
quantidade de cimento, como podemos observar nas Tabelas 1 e 2.
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Fator Médias*
50 22,27 a
40 19,65 b
30 14,05 c
20 9,66 d
10 6,77 e
0 1,36 f
*Médias seguidas de mesma letra minúscula não diferem entre si pelo teste de Tukey para um 
nível de signifi cância de 5%.
50
40
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10
22,27 a22,27 a
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19,65 b
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9,66 d9,66 d
6,77 e6,77 e
1,36 f1,36 f
Fator Médias*
50 29,51 a
40 26,76 b
30 20,91 c
20 15,36 d
10 9,52 e
0 3,34 f
*Médias seguidas de mesma letra minúscula não diferem entre si pelo teste de Tukey para um 
nível de signifi cância de 5%.
50
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29,51 a29,51 a
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20,91 c
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20,91 c20,91 c
15,36 d15,36 d
9,52 e9,52 e
3,34 f3,34 f
TABELA 1. VALORES MÉDIOS DE RESISTÊNCIA (MPA)
EM FUNÇÃO DA PORCENTAGEM DE CIMENTO - CAMBISSOLO
TABELA 2. VALORES MÉDIOS DE RESISTÊNCIA (MPA) 
EM FUNÇÃO DA PORCENTAGEM DE CIMENTO - LATOSSOLO VERMELHO
Fonte: BORGES; RODRIGUES; LIMA, 2020.
Fonte: BORGES; RODRIGUES; LIMA, 2020.
Outro material que pode ser acrescido ao solo para reforçá-lo e aumen-
tar sua resistência é a fi bra de borracha de pneu. O pneu, muitas vezes, tem 
sua destinação inadequada, consistindo em um passivo ambiental. Assim, ele 
pode ser reaproveitado. A adição das fi bras de borracha favoreceu as proprie-
dades mecânicas e hidráulicas do solo, provocando um incremento na coesão 
aparente e no ângulo de atrito interno do solo. Para tanto, foram seguidas as 
seguintes normativas:
• NBR 7181/1984 – Análise granulométrica;
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• NBR 6508/1984 – Determinação da densidade real dos grãos;
• ABNT/MB 3388 – Determinação do índice de vazios mínimo de solos 
não coesivos;
• ABNT/MB 3324 – Determinação do índice de vazios máximo de solos 
não coesivos.
Os resultados indicam um aumento da resistência (KPa), utilizando as mis-
turas com fibras de borracha, se comparadas aos valores das envoltórias de 
ruptura do solo puro, na relação (p’:q’) (Gráfico 1).
GRÁFICO 1. ENVOLTÓRIA E PARÂMETROS DE RESISTÊNCIA
DO SOLO PURO E MISTURAS SOLO – FIBRA DE BORRACHA.
Solo puro
Mistura com 5%
Mistura com 10%
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
0 50 100 150 200 250
p’ (kPa)
q’
 (k
Pa
)
300 350 400 450
Fonte: JARAMILLO; CASAGRANDE, 2016.
Assim, a resistência ao cisalhamento é fundamental para diversos tipos de uso 
e ocupação do solo, destacando-se, dentre outras, as obras de Engenharia Civil.
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Relação tensão x deformação
A tensão ou pressão no solo consiste em aplicar uma força (F ), de modo a 
alongar, esticar um determinado corpo, aumentando a área desse corpo (A), 
causando deformação nesta área. A tensão e a deformação são diretamente 
proporcionais e o resultado obtido depende do tipo de material.
Existem dois tipos de deformações no solo: as rápidas e as lentas. As rápi-
das são aquelas que ocorrem logo após as construções, normalmente em solos 
arenosos ou argilosos secos. As deformações lentas ocorrem ao longo do tem-
po, após as aplicações de cargas, geralmente em solos argilosos, que sofrem 
menos com as tensões a que são submetidos.
As deformações causadas no solo dependem de sua composição, índice de 
vazios, histórico de tensões e maneira de aplicação da tensão. A análise de ten-
sões e deformações é de suma importância para a construção civil, pois destas, 
dentre outras, depende a resistência e durabilidade das estruturas, para que 
não ocorram acidentes.
O recalque é um fenômeno comum a todas as estruturas apoiadas no solo. 
Ocorre, principalmente, devido ao carregamento imposto ao maciço e ao con-
sequente rearranjo da estrutura do solo. Ao longo do tempo, provoca deforma-
ções que modifi cam a distribuição de carregamentos na estrutura, podendo 
fazer com que estes fi quem fora dos padrões defi nidos em projetos.
Figura 3. Base para fundação. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 09/09/2020
MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA 19
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É possível analisar o desempe-
nho de uma edificação de duas ma-
neiras: comportamento tensão-de-
formação do solo de fundação e um 
modelo que representa a interação 
solo-estrutura. A interação solo-es-
trutura influencia o comportamen-
to dos recalques, provocando uma 
variação entre os recalques previstos e os recalques absolutos reais, de 
modo inversamente proporcional ao carregamento aplicado: os pilares 
mais carregados tendem a recalcar menos, enquanto os menos carrega-
dos parecem recalcar mais que o previsto, ainda que o recalque absoluto 
médio seja praticamente o mesmo.
Na determinação da tensão efetiva é importante saber a tensão total no 
solo e a tensão neutra. Essas tensões possuem papel importante na engenha-
ria, pois quaisquer mudanças nas tensões ocasionam problemas sérios na es-
trutura, por exemplo, no que tange às variações que ocorrem nas águas sub-
terrâneas e que ocasionam mudanças na tensão neutra, causando mudanças 
na tensão efetiva, alterando as propriedades mecânicas do solo e obtendo um 
comportamento perigoso.
A tensão total é a somatória das tensões neutras e efetivas. A tensão 
neutra se refere a uma tensão que atua na água, enquanto a efetiva con-
siste naquela que atua nas inter partículas, no solo ou material sólido pro-
priamente dito.
O valor de tensão sobre a superfície da sapata, por exemplo, em contato 
com o solo argiloso é o recalque imediato que é encontrado pela Equação 1, 
da Tabela 3.
ρ1 = σ . B . . Iρ
1 - v2
E (1)
Em que:
v = o coeficiente de Poisson do solo;
B = a menor medidada base da sapata;
σ = a tensão efetiva;
Iρ = fator de influência (depende da forma e rigidez da sapata).
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O solo não é um material elástico, porém observa-se que o comportamen-
to de sua curva tensão x deformação não apresenta comportamento retilíneo. 
Portanto, admite-se um comportamento elástico-linear para o solo, defi nindo-se 
um Módulo de Elasticidade (E) que, se superado, fará com que o material atinja 
a zona de plastifi cação. Até determinado nível de tensões, existe uma certa pro-
porcionalidade entre as tensões e as deformações, de forma que se considera 
um Módulo de Elasticidade constante como representativo do material.
O conhecimento das deformações de cada material que é utilizado na en-
genharia é de grande importância, tomando como base seu nível de tensão. As 
teorias da elasticidade e da plasticidade apresentam modelos dos comporta-
mentos das tensões – deformação. A teoria da elasticidade prevê uma relação 
da tensão – deformação linear, porém o solo não é homogêneo. Logo, ele apre-
senta deformação de tensão não linear.
Toda fundação sofre deslocamentos verticais (recalques), horizontais e 
rotacionais em função das solicitações a que são submetidas. Esses desloca-
mentos dependem do solo e da estrutura, isto é, resultam da interação solo-
Fonte: SANTOS; MOURA FILHO, 2017, p. 22.
O coefi ciente de Poisson do solo indica a razão entre as deformações de um 
corpo sujeito à tração.
Sapata fl exível Rígida
Forma Centro Canto Médio
Circular 1,0 0,64 0,85 0,79
Quadrada 1,12 0,56 0,95 0,99
L/B = 1,5 1,36 0,67 1,15 1,06
2 1,52 0,76 1,3 1,2
3 1,78 0,88 1,52 1,5
5 2,1 1,05 1,83 1,7
10 2,53 1,26 2,25 2,1
100 4,0 2,0 3,7 3,4 
FormaForma
CircularCircular
Quadrada
Circular
QuadradaQuadrada
L/B = 1,5
Quadrada
L/B = 1,5
Centro
L/B = 1,5
Centro
1,0
3
1,12
5
1,12
1,36
Canto
1,36
10
Canto
1,52
100
Canto
0,64
1,78
0,64
1,78
0,56
2,1
0,67
2,53
Médio
0,67
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Médio
0,76
4,0
0,85
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0,85
0,95
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0,95
1,05
1,15
1,26
1,3
1,26
2,0
1,3
2,0
0,79
1,52
0,99
1,83
0,99
1,83
1,06
2,25
1,2
3,73,7
1,5
1,7
2,12,1
3,4 
TABELA 3. VALORES DE Iρ
MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA 21
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Compressibilidade de solos
Um solo, ao sofrer compressão, em função de determinada carga aplicada 
sobre ele, diminui de volume. Essa característica permite calcular índices que 
indicam uma maior ou menor compressibilidade dos solos, que é sua maior 
ou menor possibilidade de sofrer compressão. Essa característica dependerá, 
principalmente, de fatores como textura do solo (arenosa, siltosa ou argilosa).
O Sistema Unifi cado de Classifi cação (SUCS) faz a classifi cação dos solos ba-
seado na distribuição granulométrica dos solos, dividindo-o em três principais 
grupos e utiliza a seguinte terminologia: 
• Solos grossos: diâmetro dos grãos maior que 0,074 mm; 
• Solos fi nos: diâmetro dos grãos menor que 0,074mm; 
• Turfas: solos extremamente orgânicos e compressíveis.
-estrutura. No entanto, esses cálculos podem ser con-
testados durante a execução da estrutura, devido às 
forças externas, o peso próprio da estrutura e as 
cargas acidentais que acabam contribuindo na 
deformação do solo, o que modifi ca a estrutura 
e os esforços inicialmente calculados.
Fonte: NOGUEIRA; SANTOS; BORGES, 2020, p. 5. 
G Pedregulho
S Areia
M Silte
C Argila
O Solo orgânico
W Bem graduado
P Mal graduado
H Alta compressibilidade
L Baixa compressibilidade
Pt Turfas
G
S
M
O
Pedregulho
W
Pedregulho
P
Pedregulho
Areia
H
Pedregulho
Areia
SilteSilte
Argila
Solo orgânico
Argila
Solo orgânico
Bem graduado
Pt
Solo orgânico
Bem graduado
Solo orgânico
Bem graduado
Mal graduado
Alta compressibilidade
Solo orgânico
Bem graduado
Mal graduado
Alta compressibilidade
Baixa compressibilidade
Bem graduado
Mal graduado
Alta compressibilidade
Baixa compressibilidade
Mal graduado
Alta compressibilidade
Baixa compressibilidade
Alta compressibilidade
Baixa compressibilidade
Turfas
Alta compressibilidade
Baixa compressibilidade
Turfas
Alta compressibilidade
Baixa compressibilidade
Turfas
Baixa compressibilidade
QUADRO 1. TERMINOLOGIA DOS SOLOS DE ACORDO
COM O SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO
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No Quadro 1, os solos são categorizados pelo conjunto de duas classifica-
ções ou duas letras, em que um solo SP significa areia mal graduada e um CL 
significa argila de baixa compressibilidade, por exemplo.
Solos finos são aqueles que possuem a maioria dos grãos de tamanho pe-
queno, sendo silte ou argila. Solos grossos possuem grãos maiores, caracteri-
zados por maiores quantidades de areias. Turfas podem ser caracterizadas por 
um solo rico em matéria orgânica, material de origem vegetal decomposto, tal 
como se apresenta na Figura 4.
Figura 4. Solos com diferentes granulometrias. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 09/09/2020. 
MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA 23
SER_ENGCIV_MESOAP_UNID1.indd 23 26/11/2020 10:46:01
É comum, na natureza, deparar-se com solos que não preencham as carac-
terísticas exigidas para certas finalidades, pois estes podem variar desde sua 
composição química, formação geológica até suas características físico-mecâ-
nicas. Dessa forma, os estudos envolvendo misturas de solo com outros mate-
riais objetivam melhorar o desempenho e buscam alcançar avanços tecnológi-
cos no contexto da construção civil.
Como o solo passa por um processo de estabilização química, sua estrutura 
muda e está sujeita a diferentes resistências, permeabilidades e compressibilidades 
do que o solo nativo. Com a adição de estabilizadores, são alcançadas as quantidades 
ideais para uma boa compactação, promovendo preenchimento dos poros e melho-
ria do uso do solo e das propriedades mecânicas para possível aplicação de projeto.
É mostrado na Figura 5 que a resistência à compressão simples (qu) cresce confor-
me aumenta o teor de cimento e o tempo de cura. O cimento liga partículas minerais 
do solo, resultando em um envolvimento cimentado dos grãos, impedindo seu mo-
vimento, minimizando a plasticidade e aumentando a resistência ao cisalhamento.
Figura 5. Efeitos da adição de cimento e do tempo de cura na resistência à compressão simples (qu) das misturas 
solo-cimento, dependendo do peso específico seco de moldagem (γd). Fonte: BALDOVINO et al., 2020. 
6000
5000
4000
3000
2000
1000
10 8
6
4(%C) - Quantidade de cimento (%) TC
 - T
em
po
 de
 cu
ra 
(di
as
)
qu
 (k
Pa
)
2
0 0
5
10
15
20
25
30
6000
6000
6000
5000
5000
5000
4000
4000
4000
3000
3000
3000
2000
2000
2000
1000
1000
1000
0
0
0
0
γd = 15 kN/m³
γd = 16 kN/m³
γd = 14 kN/m³
MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA 24
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A diversidade de resíduos no setor da construção civil permite reutilizá-los de 
diversas maneiras e contribuir com melhorias em várias propriedades dos ma-
teriais. Tijolos de solo-cimento contendo resíduo de material cerâmico apresen-
tam maior resistência à compressão em comparação com a dosagem 
sem resíduo, por exemplo. Além disso, os valores de 
resistência à compressão em tijolos de solo-cimento 
com aditivos e tijolo cerâmico triturado foram mais 
altos em relação à mistura de solo-cimento natu-
ral quando testados, evidenciando, desta forma, a 
potencialidade do resíduo cerâmico.
Ensaio de compressão confinada (deformação x índice 
de vazios, pressão pré-adensamento, índice
de compressibilidade)
O ensaio de compressão confi nada é utilizado, por exemplo, para obtenção 
do pré-adensamento, índice de compressão, permeabilidade. Parâmetros im-
portantes nos estudos de solos para construção civil.
Antes da realização de ensaios de compressão (para um estudo experimental 
da estabilizaçãode um solo siltoso da camada cinza com cimento Portland (CP), 
empregando diferentes tempos de cura (t), por exemplo), primeiramente é ne-
cessário atentar a algumas normativas e realizar alguns procedimentos, como:
• Ensaios de caracterização do solo de cor cinza e do cimento: granulometria 
do solo de acordo à norma americana ASTM D2487;
• Limites de Atterberg do solo, de acordo com as normas brasileiras NBR 
7180 e NBR 6459;
• A massa específi ca real dos grãos do solo, de acordo com a norma ASTM D854;
• Massa específi ca real dos grãos do cimento de acordo com a norma bra-
sileira NBR 16605;
• As propriedades de compactação do solo nas duas energias tradicionais 
(normal e modifi cada), seguindo a norma brasileira NBR 7182.
Então, após isso, realiza-se a moldagem, cura e rompimento dos corpos de 
prova solo-cimento, submetidos a ensaios de compressão simples. A terceira 
e última etapa consiste-se na moldagem, cura e realização dos ensaios de du-
MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA 25
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rabilidade por ciclos de molhagem/secagem (M/S), medindo a perda de massa 
acumulada (Pma). Então, o corpo é submetido ao ensaio de compressão, por 
prensa automática.
Figura 6. Corpo de prova solo-cimento após ensaio de compressão simples. Fonte: BALDOVINO et al., 2020.
A resistência à compressão simples (qu) aumenta quando é aumentado o 
teor de cimento e o tempo de cura. O cimento desenvolve fortes ligações entre 
as partículas minerais do solo, resultando em uma matriz cimentada, que en-
volve os grãos. A estrutura alveolar da matriz é responsável pela resistência do 
solo-cimento. A adesão entre as partículas de argila dentro da matriz é bastan-
te baixa. As ligações impedem que as partículas se movam uma em direção a 
outra, minimizando a plasticidade e aumentando a resistência ao cisalhamen-
to. As partículas de argila são coaguladas pela cal liberada durante a hidratação 
do cimento, reduzindo sua afinidade pela água e, portanto, diminuindo pro-
priedades de inchamento e encolhimento do solo.
MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA 26
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CURIOSIDADE
Os solos e rochas são constituídos por um ou mais minerais. Algumas 
rochas importantes na Engenharia Civil são comumente confundidas com 
minerais, por exemplo:
• O arenito: rocha sedimentar que possui em sua composição principal-
mente a areia. Apresenta, em sua maioria, minerais de quartzo, mas tam-
bém pode conter mica e feldspato;
• O mármore: rocha metamórfica, formada a partir do calcário, uma rocha 
sedimentar. Ele possui, em sua composição, minerais de calcita, quartzo, 
mica, feldspato, dentre outros.
Outro fator de interferência na deformação é o índice de vazios. Argilas pré-
-adensadas são aquelas que sofreram solicitação de carga no passado superior 
àquela atual, resultante de diversas situações, dentre elas: a remoção de camada 
de solo, alteração do nível d’água, de diferentes origens geológicas, que formam 
materiais de fundação suportando estradas e pontes para vias permanentes, 
corredores de aeroportos e outras facilidades de transportes. Estes solos carac-
terizam-se pela dificuldade inerente da determinação de sua resistência e com-
pressibilidade. Os problemas de fundações envolvem duas causas principais: a 
primeira relaciona-se com deformações excessivas do solo, sendo a compres-
sibilidade a causa mais importante; a segunda caracteriza-se pela ruptura por 
escorregamento interior, decorrente de insuficiente resistência do solo.
O recalque, ou a deformação final, pode ser calculado em termos do índice 
de vazios, sendo este, portanto, o resultado do produto da variação dos índices 
de vazios e da altura dos sólidos.
A deformação pode ser rápida ou lenta, dependendo da constituição e do 
estado em que se encontra o solo, tornando este mais ou menos compressivo 
(Figura 7). A compressão pode ocorrer devido à redução do volume, devido à 
eliminação do ar contido no solo (compactação), ou devido à eliminação da 
água contida nos vazios (adensamento). Quando há um incremento de pressão 
no solo, a água nos vazios suporta toda a pressão, ou seja, a pressão neutra 
aumenta até um valor igual ao do acréscimo de pressão aplicado. Este aumen-
to da pressão neutra denomina-se sobrepressão, pois se trata da parcela da 
pressão neutra acima do valor de pressão neutra preexistente. Neste instante, 
não há deformações no solo, devido ao fato de que apenas tensões efetivas 
provocam deformações do solo.
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Figura 7. Deformação (rachaduras) em um solo. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 09/09/2020. 
CITANDO
“Diversos fatores condicionam a compressibilidade dos solos, tais como: 
tipo de solo, grau de saturação e estrutura do solo. Vai variar de solo para 
outro a sua compressibilidade, pois determinados tipos de solos possuem 
uma facilidade maior de deslocar suas partículas. Às estruturas dos solos se 
observa o índice de vazios, que está diretamente ligado à compressibilidade 
do solo. O grau de saturação está ligado à quantidade de água contida nos 
solos, sendo discrepante a diferença da compressibilidade dos solos com 
vazios preenchidos de ar e água. Todavia, a compressibilidade do ar pode 
interferir na magnitude das deformações” (ROCHA et al., 2018, p. 3).
Compressão das areias e argilas
De acordo com Marangon, “compressão (ou expansão) é o processo pelo 
qual uma massa de solo, sob a ação de cargas, varia de volume, mantendo sua 
forma. Os processos de compressão podem ocorrer por compactação (redu-
ção de volume devido ao ar contido nos vazios do solo) e por adensamento (re-
dução do volume de água contido nos vazios do solo)” (MARANGON, 2018, p. 2). 
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A compressibilidade do solo depende de sua composição granulométrica, 
textura, dentre outros. A areia, não coesiva, é altamente permeável, possuindo 
alta capacidade de drenagem, tornando a compressibilidade mais rápida. Por 
outro lado, as argilas (solos coesivos) possuem saída de água lenta devido à 
baixa permeabilidade. Portanto, as variações de volume devido à compressão/
deformações/recalques dependerão da ação do tempo, levando a um processo 
de adensamento. Assim, o tamanho dos grãos interfere na movimentação dos 
solos, dependendo dos espaços vazios (índice de vazios) (Figura 8).
Figura 8. Perfil de solo, com compactação e trincas em argilas. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 09/09/2020. 
Nos solos de granulometria grossa, a deformação do corpo sólido envol-
ve deslocamento de grãos, podendo resultar em compressão, expansão ou 
deformação. Nos solos finos, ou com porcentagem significativa de argilas, a 
compressibilidade é maior, devido à combinação de grande área superficial es-
pecífica, atividade coloidal intensa e especial afinidade pela água.
Existem dois tipos de compressão: primária e secundária. A compressão 
primária consiste na dissipação do excesso de pressão neutra, ou seja, quan-
do sob uma pressão atuante superior ao peso próprio imposto pelas camadas 
sobrejacentes e pelo nível d’agua, o solo expulsa o excesso de pressão neutra, 
levando-o a valores de pressão hidrostática. A compressão secundária ocorre 
após a compressão primária, assim esta pode ser expressa como um rearranjo 
ou reacomodação das partículas sólidas do solo.
O índice de compressão tendencialmente aumenta com a elevação do teor 
de finos, porque aumenta-se a plasticidade ocasionada pela argila. O aumento 
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do índice de compressão ocorre até determinado valor limite (aproximadamen-
te 14% de partículas grossas) e depois diminui (Figura 9). A explicação para tal 
resultado foi dada a partir da microestrutura formada com a adição de partícu-
las grossas. Quandoessas partículas estão presentes em baixas concentrações 
(Figura 9a), os grãos encontram-se bastante afastados e a compressibilidade é 
semelhante à da argila. Aumentando a concentração até determinado valor li-
mite (Figura 9b), ocorre a formação de vazios nas interfaces entre os 
grãos grossos e finos, o que leva ao aumento da com-
pressibilidade. Ao ultrapassar esse limite (Figura 9c), 
as partículas grossas e finas começam a formar um 
esqueleto mais estável, reforçado por pontes de 
argila presentes entre os grãos do material grosso, 
formadas durante a compactação da amostra.
Figura 9. Variação do Cc, com o teor de partículas grossas, e esquema da microestrutura. Fonte: FREIRE, 2019, p. 63.
Esferas 1 mm
Esferas 2 mm
Pedregulho 
fino 
Ín
di
ce
 d
e 
co
m
pr
es
sã
o,
 C
c
Porcentagem de volume de partículas grossas (%)
0.40
a)
b)
c)
0.30
0.20
0.10
0.00
0 10 20 30 40
Partículas 
grossas 
b)
c)
Argila
Partículas 
grossas 
Vazios entre 
partículas
Vazios entre 
partículas
Pontes 
de argila
Partículas 
grossas 
a)
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Sintetizando
Os solos são componentes fundamentais para a execução de qualquer tipo de 
obra em Engenharia Civil. São alicerces para os mais diversos empreendimentos.
O comportamento mecânico dos solos é influenciado pelas rochas matriz 
(origem), granulometria (tamanho e quantidade do grão, areia, argila), mine-
ralogia (destacando o quartzo e o feldspato), água, intemperismo. O processo 
de intemperismo (formação de solos) pode ser de ordem física, química ou 
biológica, dependendo do seu agente causador, sendo ele o vento, a água, 
chuva ácida, micro-organismos, dentre outros.
O cisalhamento dos solos implica na ruptura de sua massa, ao sofrer 
determinada tensão. A deformação do solo sob ação das cargas é complexa 
e pode ocorrer de diversas formas, como, por exemplo, por deformação ou 
deslocamento das partículas sólidas, expulsão de ar ou água dos poros/
vazios. Essas deformações podem ser imediatas (solos não saturados) ou 
ocorrerem durante um período elevado após a aplicação do carregamento 
(solos saturados).
Quando há diminuição desses espaços vazios do solo, ocorre o adensa-
mento, que seria a junção das partículas do solo (areia, argila, silte, matéria 
orgânica etc.). O adensamento difere-se da compactação por ser um processo 
de origem geralmente química e biológica, causado pela ação de agentes bió-
ticos, componentes químicos, que causam desagregação e desestruturação; 
já a compactação advém, em sua maioria, de agentes físicos, como máquinas 
de uso agrícola e urbano. A compactação pode ser mecânica ou manual.
A tensão (ou pressão) no solo consiste em aplicar uma força, de modo 
a alongar, esticar um determinado corpo, aumentando a área desse corpo, 
causando deformação nessa área. A tensão e a deformação são diretamente 
proporcionais e o resultado obtido depende do tipo de material.
A compressibilidade do solo depende de sua composição granulométrica, 
de sua textura, dentre outros fatores. A areia, não coesiva, é altamente per-
meável, assim ela possui alta capacidade de drenagem, tornando a compres-
sibilidade mais rápida. Por outro lado, as argilas (solos coesivos) possuem 
saída de água lenta, devido à baixa permeabilidade. Portanto, as variações de 
volume devido à compressão/deformações/recalques dependerão da ação 
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do tempo, levando a um processo de adensamento. Assim, o tamanho dos 
grãos interfere na movimentação dos solos, dependendo dos espaços vazios 
(índice de vazios).
O ensaio de compressão confinada é utilizado, por exemplo, para obten-
ção do pré-adensamento, índice de compressão, permeabilidade – parâme-
tros importantes nos estudos de solos para construção civil.
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de Conclusão de Curso apresentado ao curso de Engenharia Civil do Instituto 
Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás. Goiânia, 2019. Disponível 
em: <http://repositorio.ifg.edu.br/handle/prefix/261>. Acesso em: 09 set. 2020.
PINTO, C. S. Curso básico de mecânica dos solos. 3. ed. São Paulo: Oficina dos 
Textos, 2006.
ROCHA, E. V. G. Solo siltoso da formação Guabirotuba reforçado com fibras 
de polipropileno. 2020. 70 f. Trabalho de Conclusão de Curso apresentado 
ao curso de Engenharia Civil da Universidade Tecnológica Federal do Paraná. 
Curitiba, 2020. Disponível em: <http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/han-
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ROCHA, L. Q. et al. A influência da compressibilidade e adensamento no 
recalque. Mineiros, Goiás, 2018. Disponível em: <http://publicacoes.unifimes.
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SANTOS, A. R.; MOURA FILHO, D. C. Análise da interação solo e estrutura de um 
edifício de concreto armado. 2017. 53 f. Trabalho de Conclusão de Curso apresen-
tado ao curso de Engenharia Civil do Centro Universitário. Cesmac. Maceió, 2017. 
Disponível em: <http://srv-bdtd:8080/handle/tede/600>. Acesso: 09 set. 2020.
THEODORIDOU, M. et al. Amelioration of crushed brick - lime composites 
using nano-additives. Elsevier: Amsterdã, 2016. Disponível em: <https://doi.or-
g/10.1016/j.cemconcomp.2016.02.009>. Acesso em: 09 set. 2020.
MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA 35
SER_ENGCIV_MESOAP_UNID1.indd 35 26/11/2020 10:46:13
COMPORTAMENTO 
MECÂNICO DOS 
SOLOS
2
UNIDADE
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Objetivos da unidade
Tópicos de estudo
 Aprender sobre o adensamento, a ruptura e a deformação dos solos;
 Analisar o cálculo de recalque total;
 Conhecer a teoria do adensamento de Terzaghi;
 Aprender sobre a relação entre deformação e tempo.
 Cálculo do recalque total
 Teoria do adensamento de 
Terzaghi (fluxo unidimensional)
 Relações deformação x tempo
 Comportamento mecânico dos 
materiais
 Definição de ruptura em solos
MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA 37
SER_ENGCIV_MESOAP_UNID2.indd 37 24/11/2020 16:07:21
Cálculo do recalque total
Os parâmetros de recalque, que são de extrema importância para projetos de 
fundações, levam em consideração diversos fatores, os quais precisam ser ana-
lisados de maneira exata antes de se projetar a fundação de uma edifi cação. A 
famosa Torre de Pisa, na Itália, é um exemplo das consequências do recalque em 
fundações (Figura 1).
Figura 1. Torre de Pisa, Itália. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 26/10/2020.
O recalque em uma fundação pode ser entendido como o deslocamento ver-
tical de sua base em relação a um ponto indissociável (um ponto fi xo). Isso posto, 
ele ocorre através da variação do volume ou da forma do solo que se encontra 
abaixo da fundação.
Fundações são elementos que têm por fi nalidade transmitir as cargas de uma 
edifi cação para as camadas resistentes do solo sem provocar a ruptura do terre-
no. A escolha do tipo de fundação a ser utilizada em uma edifi cação ocorre em 
função da intensidade da carga e da profundidade da camada resistente do 
solo. Segundo Caputo, “os principais tipos de fundação podem ser reunidos 
em dois grandes grupos: fundações superfi ciais (rasas ou diretas) e fundações 
profundas (ou indiretas) (1987, p. 173)”. Assim, as Figuras 2 e 3 apresentam os 
tipos de fundação.
MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA 38
SER_ENGCIV_MESOAP_UNID2.indd 38 24/11/2020 16:07:22
Figura 2. Principais tipos de fundação superficial: (a) bloco, (b) sapata, (c) viga e (d) radier. Fonte: FALCONI et al., 1998, p. 215. 
Figura 3. Tipos de fundação mista: (a) estaca ligada a sapata, (b) estaca abaixo de sapata, (c) radier sobre estacas e (d) 
radier sobre tubulões. Fonte: FALCONI et al., 1998, p. 215. 
(d)
(c)
(a) (b)
(a)
(c)
(b)
(d)
MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA 39
SER_ENGCIV_MESOAP_UNID2.indd 39 24/11/2020 16:07:22
O recalque das fundações é o afundamento da estrutura em um maciço de 
solos (vertical ou angular) causado pela aproximação de partículas e que reduz 
os vazios (água e ar). Normalmente, o processo é lento em solos finos (argila e 
silte) devido aos poros serem menores e necessitarem, às vezes, de geodrenos 
(também chamados de drenos fibroquímicos, formados por materiais sintéticos). 
Cravados verticalmente no solo, os geodrenos são frequentemente utilizados para 
aceleração de recalques em aterros sobre solos moles por possibilitarem a rápida 
retirada e drenagem das águas intersticiais desses solos, resultando em um rápido 
adensamento, com redução de volume (recalque) e aumento de resistência.
EXPLICANDO
O recalque de fundações, bem como o desaprumo de edifícios, ocorre em 
qualquer edificação. No entanto, é comum que tais deformações tenham pe-
quenas dimensões e sejam praticamente imperceptíveis a olho nu. É neces-
sário que o recalque esteja dentro do recalque admissível; caso contrário, 
ele pode causar danos sérios à estrutura (dependendo do tipo e magnitude), 
gerando fissuras ou trincas, ruptura de esgotos e galerias e emperramento 
de portas e janelas, além de desaprumo da estrutura como um todo.
Os geodrenos são constituídos, de forma geral, por dois componentes: o 
miolo drenante e seu revestimento. O revestimento tem como função impedir 
a entrada de solo no miolo drenante, permitindo a passagem de água. Já o 
miolo drenante permite conduzir a água até a superfície do terreno, ou camada 
drenante superficial, conforme pode ser observado na Figura 4. Nas areias, o 
recalque se estabiliza rapidamente. Dessa maneira, os tipos de solos são as 
causas dos recalques sentidos nas estruturas.
Figura 4. Sistema de geodrenos. Fonte: ENGEGRAUT, 2015. 
MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA 40
SER_ENGCIV_MESOAP_UNID2.indd 40 24/11/2020 16:07:23
Conforme Spernau, pode-se escolher o tipo de fundação levando em conta que:
• As cargas da estrutura devem ser transmitidas às camadas de terreno ca-
pazes de suportá-las, sem ruptura e no estado limite último;
• As deformações das camadas de solo subjacentes às fundações devem ser 
compatíveis com as da estrutura no estado limite de utilização;
• A execução das fundações não deve causar danos às estruturasvizinhas;
• Ao lado do aspecto técnico, a escolha do tipo de fundação deve se atentar, 
também, ao aspecto econômico (1998, p. 02).
Quando ocorrem grandes recalques diferenciais, há tensões internas nas 
peças estruturais, além de desaprumos. O ideal é que uma edificação apresen-
te fundações com recalques absolutos e de ordem de grandeza semelhantes.
Existem dois tipos de recalques: o que ocorre em cada sapata isoladamen-
te, denominado recalque absoluto (ρ) ou total; e o recalque diferencial (δ) 
ou relativo, que ocorre entre duas sapatas. Se o recalque em cada sapata for 
de 2,0 cm, pode-se dizer que o recalque absoluto corresponde a esse valor; 
porém o recalque diferencial entre as duas é zero. Caso uma sapata apresente 
recalque de 3,0 cm e outra apresente um recalque de 2,0 cm, o recalque di-
ferencial entre as duas será de 1,0 cm, tendo em vista que as duas sofreram 
recalques diferentes.
Vale ressaltar que o recalque absoluto ocorre sob a ótica do solo e o dife-
rencial sob a ótica da estrutura, para fins de análises. Pode-se dividir o recalque 
absoluto em duas parcelas, representadas pela equação 1:
ρT = ρc + ρi
Em que:
ρT = recalque total;
ρc = recalque por adensamento (primário e secundário);
ρi = recalque imediato.
Considerando que o recalque por adensamento é aquele que acontece, princi-
palmente, em argilas saturadas submetidas a carregamentos constantes e o recal-
que imediato, por sua vez, ocorre em solos arenosos e não saturados, temos que:
• Solos granulares → altamente permeáveis → variação rápida;
• Solos saturados → baixa permeabilidade → variação dos volumes mais lenta.
Os aterros assentes sobre as argilas moles saturadas estão sujeitos a dois 
tipos de recalque: os que ocorrem sob volume constante do terreno de fun-
(1)
MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA 41
SER_ENGCIV_MESOAP_UNID2.indd 41 24/11/2020 16:07:23
dação e aqueles que ocorrem com variação de volume. Os que ocorrem sob 
volume constante são devidos a distorções como, por exemplo, o recalque ime-
diato que acontece em aterros rodoviários logo após a implantação (Figura 5).
Figura 5. Recalque imediato sob aterro rodoviário. Fonte: BRASIL, 2015, p. 3
O recalque diferencial (δ) é dado pela variação dos recalques de dois ele-
mentos de fundação, conforme a equação 2:
δ = ρ1 – ρ2
Em que:
δ = recalque diferencial;
ρ1 = recalque absoluto do elemento 1;
ρ2 = recalque absoluto do elemento 2.
Os danos causados pela movimentação das fundações podem ser divididos 
em três grupos, segundo Milititsky, Consoli e Schinaid (2015):
• Danos arquitetônicos: esse grupo é composto por aqueles danos que 
causam um desconforto visual aos usuários da edificação, como desapru-
mos no prédio e trincas em paredes;
• Danos à funcionalidade: esse grupo é caracterizado por danos que ainda 
não são estruturais, mas que complicam a utilização da edificação. Por exem-
plo: o desaprumo de um prédio pode inverter inclinações de instalações sani-
tárias, emperrar portas e janelas ou desgastar o uso de elevadores;
• Danos estruturais: são danos que, por comprometerem a estrutura do 
edifício, põem em risco sua estabilidade.
Lembrando que o solo não é um material elástico, mas está sujeito a sofrer 
deformidade. Assim, temos a deformabilidade como a propriedade que a rocha 
possui de alterar sua forma em resposta à ação de forças. Na elasticidade, o cor-
(2)
Aterro rodoviário
Argila mole saturada
MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA 42
SER_ENGCIV_MESOAP_UNID2.indd 42 24/11/2020 16:07:23
po recupera sua forma original quando as forças aplicadas deixam de agir. Por-
tanto, os recalques imediatos não são recuperáveis com os descarregamentos.
O cálculo dos recalques por compressão unidimensional pode ser feito a 
partir das curvas de compressão edométrica e da equação 3:
s = H0 = H0
e0 - ef ∆e
1 + e0 1 + e0
ρ = σo ∙ B
(1 - v2)
E
(3)
(4)
(5)
Em que:
S = recalque por compressão unidimensional;
e0 = índice de vazios inicial de campo;
ef = índice de vazios final (após adensamento);
H0 = espessura inicial da camada que vai adensar.
O recalque pelo índice de vazios pode ser calculado pela equação:
AH =
H0 ∙ ∆e
1 + e0
= H0
AH ∆e
H0 1 + e0
Em que:
ΔH = em função de H0, e0 e Δe;
H0 = a altura de drenagem igual à metade da camada considerada;
e0 = o índice de vazios inicial e delta e é a variação do índice de vazios.
O índice de vazios é obtido por meio de três ensaios: umidade (Wn), massa 
específica (Pt) e massa específica dos sólidos (Ps).
Os recalques na superfície de uma área carregada podem ser expressos pela 
equação:
Em que:
σo = pressão uniformemente distribuída na superfície da área carregada;
E e v = módulo de elasticidade e coeficiente de Poisson, respectivamente;
B = largura (ou diâmetro) da área carregada;
I = coeficiente que leva em consideração a forma da superfície carregada e do 
sistema de aplicação das pressões.
As estruturas mais sujeitas a recalques, dentre uma série de fatores, são 
aquelas maiores, mais altas ou mais pesadas. A interação solo-estrutura aumen-
ta à medida que os prédios vão se tornando mais altos. No Brasil, temos vários 
l
MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA 43
SER_ENGCIV_MESOAP_UNID2.indd 43 24/11/2020 16:07:23
exemplos de grandes edifi cações, que foram construídas ou estão em execução, 
resistindo aos recalques por adensamento, como o Yachthose e o One Tower, am-
bos em Balneário Camboriú.
Assim, a estimativa da velocidade de desenvolvimento dos recalques leva em 
consideração os seguintes fatores:
• Teoria do adensamento de Terzaghi;
• Fator tempo (T ) relacionado com a taxa de adensamento (U);
• T = Cv ∙ t/Hd2 (6);
• Forma aproximada:
• T = ( p4
 ) ∙ U para U < 60% (7)
• T = -0,933 ∙ log(1 - U) – 0,085 para U > 60% (8)
Teoria do adensamento de Terzaghi (fluxo unidimensional)
A análise de problemas de geotecnia, tradicionalmente, é realizada com base 
nos princípios da mecânica dos solos desenvolvidos por Terzaghi, na teoria da 
elasticidade e nos métodos de equilíbrio limite. Assim, o desenvolvimento tecno-
lógico das últimas décadas resultou na evolução dos computadores, que possibi-
litaram o uso de métodos numéricos para a análise de problemas de engenharia, 
permitindo a utilização de modelos constitutivos mais complexos. 
No campo da geotecnia, programas que utilizam métodos numéricos estão 
sendo cada vez mais utilizados nas 64 análises de tensões e deformações geradas 
no solo ou na rocha, em diferentes casos e em obras diversas de Engenharia Civil.
Para condições de deformação unidimensional e fl uxo vertical, a teoria do 
adensamento desenvolvida por Terzaghi e Frölich, em 1936, foi um marco, sendo 
utilizada na análise do comportamento de solos compressíveis submetidos a car-
regamentos verticais. Essa teoria propõe uma relação entre os valores de tensão 
efetiva e índice de vazios, de forma que essas grandezas físicas, além da deforma-
ção e pressão neutra, possam ser conhecidas em qualquer momento do processo 
de adensamento e em qualquer posição de camada.
Terzaghi desenvolveu um procedimento para a determinação dos parâme-
tros básicos de compressibilidade de solos em ambiente de laboratório. Foi ele 
quem descreveu as bases do ensaio edométrico incremental ou SIC (Standard 
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Incremental Consolidation), posteriormente padronizado por Taylor, em 1942. No 
Brasil, esse ensaio foi normatizado, em 2015, pela NBR 12007: Solo - ensaio de 
adensamento unidimensional - método de ensaio (ABNT, 1990), e tem duração 
prevista entre 10 e 15 dias. 
A curva tensão e deformação vertical, representada pelo índice de vazios, não 
é contínua, o que pode dificultar a definição da tensão de pré-adensamento uma 
vez que é obtida a partir do ajuste aos pontos adquiridos no ensaio. É perceptível 
também que a velocidade de adensamento no campo é maior que a verificadano 
ensaio de laboratório, em função da maior permeabilidade in situ e de diferentes 
condições de drenagem lateral (SOARES, 1997). Ademais, é importante ressaltar 
que o ensaio de Terzaghi não é aplicável a solos muito moles e com alto teor de 
umidade, posto que os dispositivos não vedam a passagem dos sólidos mistura-
dos à água (LIMA, 1996).
Isso posto, o desenvolvimento da teoria do adensamento de Terzaghi é basea-
do nas seguintes hipóteses (MENEZES, 2017):
• O solo é homogêneo e completamente saturado;
• A água e os grãos são incompressíveis;
• O escoamento obedece à lei de Darcy e se processa na direção vertical;
• O coeficiente de permeabilidade se mantém constante durante o processo;
• O índice de vazios varia linearmente com o aumento da tensão efetiva 
durante o processo de adensamento;
• A compressão é unidirecional e vertical e deve-se à saída de água dos es-
pações vazios;
• As propriedades do solo não variam durante o adensamento.
ASSISTA
Saiba mais sobre a lei de Darcy assistindo ao vídeo Me 
salva! ANS02 - permeabilidade (lei de Darcy) - mecânica 
dos solos, do canal Me Salva! ENEM 2020. Nele, vemos uma 
explicação completa e didática sobre o tema.
Segundo a teoria de Terzaghi, a estabilização das leituras de deslocamen-
to vertical corresponde ao término do adensamento para esse estágio (TER-
ZAGHI; PECK, 1948). Caso esteja utilizando-se o anel fixo, ao final de cada es-
tágio de carregamento pode-se realizar o ensaio de permeabilidade para a 
MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA 45
SER_ENGCIV_MESOAP_UNID2.indd 45 24/11/2020 16:07:23
determinação do coeficiente de permeabilidade do solo referente ao índice de 
vazios do estágio. 
A equação fundamental do adensamento foi desenvolvida por Terzaghi e 
Frölich, em 1936, e permite calcular a distribuição do excesso de poropressão 
em um ponto, dentro da massa de solo, em qualquer instante e sujeito a um 
processo de adensamento unidimensional.
(9)= ∙
∂ue ∂
2uekv ∙ (1 + e)
∂t ∂z
2av ∙ γw
(10)
(11)
(12)
cv = = 
k k(1 + e)
mv ∙ γw av ∙ γw
av = 
∆e
∆σv’
mv = 
av
1 + e
Em que:
ue = excesso de poropressão no tempo t;
t = tempo;
kV = coeficiente de permeabilidade vertical;
e = índice de vazios;
aV = coeficiente de compressibilidade;
γw = peso específico da água;
z = distância vertical entre um ponto e a superfície de aplicação do carregamento.
A adoção de um coeficiente como constante do solo constitui a hipótese (h). 
Portanto, tem-se:
Em que:
cv = coeficiente de adensamento [L²] [T-1 ];
av = coeficiente de compressibilidade (-∆e/∆σ’v);
mv = coeficiente de compressibilidade volumétrica (∆e/∆σ’v).
O coeficiente de compressibilidade av e o coeficiente de variação volumétri-
ca mv são definidos como:
Em que:
∆e = variação do índice de vazios;
∆σV′ = variação da tensão vertical efetiva.
MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA 46
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Portanto, a equação básica da teoria do adensamento de Terzaghi é dada 
pela equação (13):
cv ∙ = 
∂ue ∂2ue
∂t ∂z2
(13)
A solução da equação (13) é obtida impondo-se as condições de contorno 
para o caso do adensamento unidimensional, que são:
1. z = 0, u = 0
2. z = 2Hd, u = 0
3. t = 0, u = u0
Relações deformação x tempo
Os solos, quando submetidos a determinada carga, sofrem recalques em maior 
ou menor grau, dependendo de suas propriedades e intensidade do carregamento 
(CALISTO; KOSWOSKI, 2015). Esses recalques tendem a cessar ou estabilizar-se após 
um período, mais ou menos prolongado, que depende das peculiaridades geotécni-
cas dos solos. Já as deformações que ocorrem devido à ação de cargas atuantes ten-
dem a ser menos ou mais intensas, a depender do tempo que permanecem sob ten-
são. Quanto maior o tempo de ação da carga atuante em determinado corpo, maior 
a deformação sofrida, considerando, também, a força e o tamanho da carga aplicada.
O Gráfi co 1 mostra a variação das deformações ao longo do tempo, que aumen-
tam conforme aumenta a carga aplicada quanto à superposição.
GRÁFICO 1. DEFORMAÇÃO X TEMPO COM FORÇAS DE 30 NN, 70 NN E 100 NN, 
VERIFICANDO A SUPERPOSIÇÃO
Fonte: MACEDO et al., 2018, p. 1742.
1.8000
De
fo
rm
aç
ão
 ( 
· 1
0-6
 m
)
· 100 nN
1.6000
1.4000
1.2000
1.000
.8000
Deformação de 30 nN + 70 nN
30 nN
70 nN
.6000
.4000
Tempo (s)
.2000
.000
0 10 155
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O Gráfi co 2 mostra a mesma variação considerando a homogeneidade.
GRÁFICO 2. DEFORMAÇÃO X TEMPO COM FORÇAS DE 70 NN E 100 NN, 
VERIFICANDO A HOMOGENEIDADE
Fonte: MACEDO et al., 2018, p. 1742.
Ambas demonstram que, quanto maior a ação do tempo, mais sujeito à 
deformação está o solo. Essa deformação, quando agravada pelo aumento 
das cargas aplicadas, pode causar a ruptura do solo. Como alternativa a essas 
ações, temos os reforços que podem ser alocados ao solo, como o uso de ligan-
tes e geossintéticos. Os solos reforçados com geossintéticos têm resultados 
muito efi cientes no dimensionamento de estruturas e apresentam deforma-
ções pouco signifi cativas ao longo do tempo.
Comportamento mecânico dos materiais
A resistência dos materiais baseia-se em hipóteses como: o material é con-
tínuo onde o corpo não possui cavidades ou espaços vazios; o material é válido 
em nível macro e microscópico (poros, vazios, discordâncias) (Figura 6); o mate-
rial é homogêneo; e o material é isotrópico.
1.8000
= 30 • (70/30)
Tempo (s)
De
fo
rm
aç
ão
 (•
 1
0-6
 m
)
30 nN
70 nN
1.6000
1.4000
1.2000
1.000
.8000
.6000
.4000
.2000
.000
0 5 10 15
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Figura 6. Continuidade de material de solo. Fonte: REGO; FARIA, 2019, p. 09.
Todo material possui um comportamento mecânico devido a suas proprie-
dades mecânicas. Esse comportamento envolve ductilidade, fragilidade, ten-
sões aplicadas sobre eles, tenacidade e resiliência. Esse comportamento pode 
ser calculado por meio do diagrama de tensão-deformação; e essas proprie-
dades são muito importantes nas estruturas dos materiais, configurando-se 
como alvo de estudo da engenharia.
Com relação aos materiais de origem natural, apesar de existirem estudos que 
incidam sobre a utilização de fibras ou outros agentes de reforço de origem natu-
ral, há a necessidade de se desenvolver estudos mais aprofundados, conducentes 
à caracterização do comportamento mecânico desses materiais. Portanto, essa é 
uma área de investigação emergente. Ademais, a utilização de materiais compos-
tos, ou seja, combinados entre si, possui vantagens (TOMAR, 2018).
Segundo Ferreira (2015), as vantagens dos materiais compósitos, no que 
diz respeito às propriedades mecânicas, devem-se à excelente relação entre a 
resistência à tração e o módulo de elasticidade com a densidade dos materiais 
que têm excelente relação resistência/ peso ou rigidez/ peso.
Dependendo do tipo de força aplicada, um material pode ser impactado ou 
tracionado, de acordo com sua ductilidade. Deve-se ressaltar que a ductilida-
de é a capacidade de um material se deformar até romper. Assim, um material 
Dendendum
Processo de densificação
100 μm 100 μm
50 μm
Arremesso
Termo 
aditivo
PM_S PM_D 
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dúctil é aquele que se deforma bastante até seu rompimento. Sabe-se que o 
valor da ductilidade pode ser calculado por meio das equações (14), (15) e (16).
CURIOSIDADE
O aumento da ductilidade do solo com a adição de fibras é uma observa-
ção feita em caráter unânime por diversos autores, considerando-se que 
a forma e o ponto de ruptura do solo são grandemente alterados pela 
inclusão de fibras diversas. Assim, as fibras atuam como elementos de 
reforço, melhorando seu comportamento mecânico para menores defor-
mações e fissuração.
• Índice de ductilidade de flecha: μδ = 
δu
δy
 (14);
• Índice de ductilidade de curvatura:μk = 
ku
ky
 (15);
• Índice de ductilidade de rotação: μφ = 
φu
φy
 (16).
Em que:
δu = a flecha na carga de ruptura;
δy = a flecha quando há tensão de escoamento do aço da armadura longitudinal;
ku = a curvatura devido ao momento proveniente da carga de ruptura;
ky = a curvatura devido ao momento, quando há escoamento da armadura 
longitudinal;
θu = a rotação devido ao momento proveniente da carga de ruptura;
θy = a rotação devido ao momento, quando há escoamento da armadura 
longitudinal.
A fragilidade indica que um material sofrerá pouca ou nenhuma deforma-
ção plástica. Esse material frágil apresenta um módulo de elasticidade bem 
maior que os materiais dúcteis, sendo mais difícil de ser deformado por tração 
ou compressão. Por possuir comportamento linear, ao chegar à deformação 
plástica, logo se rompe.
Sabe-se que quando aplicamos uma tensão em um material, ele sofre de-
terminada transformação, impacto ou ruptura. Um material que se 
deforma por mais tempo, até atingir o ponto de ruptura, 
é mais dúctil do que aquele que se rompe em um tempo 
menor se submetido à mesma tensão. Assim, aquele 
que se rompe com mais facilidade é considerado frágil, 
com pouca deformação plástica.
MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA 50
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A tenacidade tem o comportamento parecido com o da resiliência, resultan-
do na energia total que o material pode receber até se romper. Em um gráfico 
de tensão-deformação, o material recebe tensão até chegar ao regime elástico 
no valor de tensão de escoamento, tendo deformação plástica até chegar ao 
valor de ruptura. Com tenacidade, o material tem energia total do início ao final 
da deformação, a qual pode ser calculada por meio de um ensaio de Charpy.
EXPLICANDO
O ensaio de Charpy mede a quantidade de energia absorvida pelo impacto 
de um martelo ou pêndulo de energia total conhecida contra um corpo de 
prova padronizado em determinada temperatura. 
A resiliência consiste na energia armazenada pelo material na fase elástica, 
ou seja, a energia que o corpo vai acumulando enquanto sofre deformação. 
Um material resiliente sofre deformação, armazena energia e não se rompe 
facilmente. Se a tensão aplicada sobre esse material for retirada, ele poderá 
voltar à sua forma original. Dessa forma, a resiliência pode ser calculada mate-
maticamente pela equação:
Ur =
σe2
2E
O reforço dos materiais do solo modifica seu comportamento mecânico, como 
ocorre na adição de fibras, por exemplo. Os materiais que têm sua composição re-
forçada por partículas, ou fibras, apresentam grandes diferenças de comportamento 
mecânico quando conjugados com uma matriz (FERREIRA, 2015). No caso das partícu-
las, a matriz torna o material em um só sólido, concedendo a geometria pretendida. 
Já no caso das fibras, a matriz vai funcionar como um aderente que une todas 
elas, obtendo o mesmo comportamento que proporciona um aumento da resistên-
cia global do material. Na Tabela 1, há o módulo de resiliência para alguns materiais 
comerciais.
Material Ur. (N ∙ mm/mm3)
Aço baixo carbono 0,182
TABELA 1. MÓDULO DE RESILIÊNCIA EM JOULE POR METRO CÚBICO (J/M3), QUE É 
EQUIVALENTE AO PASCAL (N/MM3)
(17)
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Aço inoxidável 0,322
Ferro fundido 0,184
Tungstênio 1,231
Cobre 0,0145
Alumínio 0,0116
Concreto 0,004
PVC 337,5
Fonte: SOUZA, 1982, n.p. (Adaptado).
O comportamento mecânico varia entre os diferentes materiais conforme sua 
composição e, por conveniência, os materiais utilizados na engenharia são classifi -
cados em três grandes grupos:
• Materiais metálicos: em geral são bons condutores elétricos, são mecanica-
mente resistentes, são dúcteis e, em sua maioria, mantêm essas características 
mesmo quando submetidos a altas temperaturas;
• Materiais polimétricos: a maioria consiste em cadeias carbonadas de gran-
de extensão e a resistência mecânica e a ductilidade variam enormemente en-
tre os diferentes plásticos. São maus condutores elétricos e, justamente por 
isso, são frequentemente utilizados como isolantes;
• Materiais cerâmicos: são elementos inorgânicos. Sua grande maioria apre-
senta alta dureza e elevada resistência mecânica, mesmo a elevadas tempera-
turas. No geral, apresentam grande fragilidade e baixa resistência a impactos.
Definição de ruptura em solos
A ruptura difere-se do recalque devido ao fato de ser abrupta e catastrófi ca, 
ao passo que o recalque ocorre lentamente. Isso posto, o solo possui vários 
modos de ruptura, sendo que a ruptura generalizada ocorre em solos mais 
resistentes, com sapatas sufi cientemente rasas e que tombam, formando uma 
protuberância na superfície do terreno.
A ruptura por puncionamento ocorre quando o elemento de fundação per-
fura a camada subjacente. Com o aumento da carga, ocorre o cisalhamento 
do solo no contorno da fundação e o movimento vertical de afundamento da 
estrutura imediatamente abaixo da fundação, não interferindo signifi cativa-
mente no solo fora da área carregada (VELLOSO; LOPES, 2011). Comum em so-
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los mais deformáveis, não apresenta tombamento, embora haja a penetração 
cada vez maior da sapata devido à compressão do solo subjacente, o que pode 
fazer com que os recalques sejam incessantes. Esse tipo de ruptura ocorre tan-
to em solos muito resistentes quanto naqueles menos resistentes.
A ruptura local ocorre em solos com condições intermediárias, de média 
compacidade ou consistência (como argilas misturadas com areia) e em regiões 
imediatamente abaixo da fundação. Nesse caso, também não há tombamento 
da estrutura.
Em estudos de ruptura em solos, trabalha-se com o conceito de envoltória 
de ruptura (ou de resistência) que define o lugar geométrico dos estados de 
tensão na ruptura, variando em função do tipo de ensaio, condições de drena-
gem, velocidade de ensaio, direção do ensaio, trajetória de tensões e compaci-
dade da amostra. 
Então, quando se obtém estados de tensão inferiores aos da envoltória, 
diz-se que há estabilidade nos procedimentos. A região acima da envoltória 
corresponde a estados de tensão impossíveis de ocorrer. Para a ruptura, no 
caso, existem alguns critérios: critério de Rankine, critério de Tresca, critério de 
Mohr e critério de Mohr-Coulomb. Assim, é possível observar alguns valores de 
exemplos de critérios e de rupturas em solos na Tabela 2.
Ensaio σ3 σ1 Rankine Tresca
Morh-Coulomb
(σ1 + σ3)/2 (σ1 - σ3)/2
1 10 49 49 19,5 29,5 19,5
2 20 90 90 35 55 35
3 10 19,34 19,34 4,67 14,67 4,67
4 20 39 39 9,5 29,5 9,5
5 10 30,2 30,2 10,1 20,1 10,1
6 20 56 56 18 38 18
7 20 35,4 35,4 7,7 27,7 7,7
8 25 71,6 71,6 23,3 48,3 23,3
9 10 19,2 19,2 4,6 14,6 4,6
10 20 46,4 46,4 13,2 33,2 13,2
11 10 26,2 26,2 8,1 18,1 8,1
TABELA 2. EXEMPLO DE ENSAIOS EM SOLOS (DADOS EM KPA). 
Fonte: GERSCOVICH, 2010, p. 7.
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Almeida (2016), ao realizar um ensaio geotécnico e análise de estabilidade 
da Encosta Bela Vista, no município de Ipojuca, constatou que as estabilida-
des apresentaram fatores de segurança na condição natural e inundada. Para 
contornar essas adversidades, as empresas especializadas dispõem de várias 
metodologias para a estabilização de encostas.
Quando solos coesivos são analisados, a ruptura dos torrões em partículas 
individuais pode ser difícil, sendo necessária a lavagem com água através de 
peneiras (DANTAS, 2019). As porções retidas são coletadas separadamente e 
secadas em estufa para medição da massa retida em cada peneira. A sobre-
posição de tensões atuantes resultaria em esforços superiores aos previstos 
no projeto de fundações e, consequentemente, poderia levar à ocorrência de 
recalques diferenciais indesejáveis ou mesmo à ruptura do solo.
As rupturas dependem muito