Aula - Unidade 4

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Unidade 04
Caracterização do Solo
Vídeo
Vídeo de introdução - Unidade 4
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Unidade 04
Aula 01
Introdução à Mecânica dos Solos
O crescimento da população mundial e a complexidade das atividades humanas, associados ao
desenvolvimento de técnicas construtivas, fomentaram a construção de obras de grandes
dimensões que desa�am a natureza, como barragens gigantescas, grandes obras subterrâneas,
entre outras. Quais seriam os limites para os feitos humanos?
Com a construção de grandes, obras há o consequente impacto socioambiental. Em virtude da
instalação de grandes empreendimentos, como as barragens, diversos são os impactos,
principalmente os relacionados à área alagada formada pelo reservatório, como o deslocamento
da fauna e das famílias que habitam a área. Os impactos socioambientais estão realmente sendo
considerados nas grandes construções, ou pensa-se apenas nos benefícios econômicos da
atividade?
Apesar dos avanços da engenharia, algumas áreas são ocupadas sem a devida instalação de
estruturas ou tratamento adequado, o que gera a ocorrência de fatos danosos para a população,
como os movimentos de massa. Nosso país vem sofrendo há décadas com a ocorrência de
desastres ambientais relacionados aos movimentos de massa, decorrentes da ocupação
desordenada e ine�cácia das ações por parte do poder público. Seria possível acabar, ou
minimizar os danos causados à comunidade relacionados à movimentação de terra?
CENÁRIO PRÁTICO
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Olá, estudante, bem-vindo (a) à primeira unidade. Nesta aula, vamos compreender qual o objeto de
estudo da mecânica dos solos e a necessidade desta disciplina dentro da engenharia civil. De inicio
vamos fazer uma revisão histórica da origem, evolução e a importância dessa área. Boa aula!
Marco Histórico
A maioria das obras de engenharia civil se apoia sobre o terreno natural e usam a terra como
elemento de construção de algumas dessas estruturas (a exemplo de uma barragem ou de um
aterro de estrada), e precisam do conhecimento da capacidade de suporte e o comportamento do
terreno onde vai ser apoiada esta estrutura, assim como as forças externas que vão atuar nela para
que a obra trabalhe com sucesso.
Todas as obras civis feitas pelo homem foram e continuam sendo submetidas aos fenômenos
naturais de grandeza tal que ultrapassam o controle do homem, a exemplo dos terremotos, das
chuvas e secas prolongadas, dos furações, das mudanças extremas na temperatura devido à
mudança climático, entre outros.
Mas também existem outras variáveis as quais o homem pode controlar, a exemplo da escolha dos
locais apropriados para construção das edi�cações, a quantidade, o tipo e a qualidade dos materiais
que serão empregados, bem como a supervisão dos trabalhos durante a construção, entre outras.
Com base na capacidade inata de construir além da experiência adquirida durante a construção
dessas edi�cações e posterior observação do comportamento delas, o homem observou a
existência de uma interação entre o terreno de apoio (terreno de fundação) e a estrutura civil
(superestrutura). Esse vinculo ou interação solo–estrutura, apareceu desde que o humano virou
sedentário e começou a construir grandes edi�cações, várias delas bem conhecidas até hoje, a
exemplo das pirâmides do Egito. Ver �gura 1.
Com o desenvolvimento humano surgem maiores necessidades de construir melhores estruturas,
mais altas e e�cientes em espaços menores, e portanto é necessário um melhor entendimento
dos princípios da engenharia para aquisição, interpretação e uso dos conhecimentos dos
materiais terrestres para poder construir essas edi�cações.
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A historia da humanidade também tem mostrado desde a antiguidade até os tempos atuais, a
grande necessidade de aprofundar os estudos de cálculo e projeto.
Aspeto observado mediante um conjunto de insucessos em diferentes obras de engenharia.
Podemos exempli�car com as estruturas tortas famosas e de grande valor histórico, o rompimento
de grandes barragens que tem causado grandes catástrofes, ou grandes deslizamentos de terra que
deixaram cidades incomunicáveis, além de perdas humanas , entre outros. Isso nos impulsionou e
inda impulsionando na busca pelo aprimoramento no que tange os conhecimentos dos materiais
que constituem o terreno de fundação e a superestrutura, bem como o comportamento em
conjunto destes elementos quando interagem sob solicitações externas ou super�ciais. Ver Figura
2.
Figura 1 - Grandes construções da antiguidade que precisaram de alta engenharia.
Pirâmides de Gizé, nos arredores do Cairo, Egito. (2500 ac).
Fonte:http://tinyurl.com/h73j7jf
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Baseado no que foi descrito nos parágrafos anteriores, em séculos passados foram desenvolvidas
grandes pesquisas cienti�cas que têm contribuído de forma introdutória e relevante no
comportamento do solo. A seguir são citados alguns exemplos de engenheiros de destaque com
seus trabalhos que iniciaram nesta interessante rama da engenharia civil:
Charles Augustin de Coulomb, engenheiro civil, matemático e cientista francês (1736-1806).
Deu enorme contribuição à engenharia e à física, principalmente na área de resistência dos
materiais. Como engenheiro civil, envolveu-se em diversas áreas, como projeto de estruturas,
mecânica dos solos, forti�cações, entre outras.
Henry Philibert Gaspard Darcy (1803 – 1858), engenheiro civil francês, que lançou as bases da
hidráulica, publicando a Lei de Darcy, sobre a perda de carga de �uidos através de condutos.
Como engenheiro, participou de um grande número de obras hidráulicas.
William John Macquorn Rankine, engenheiro civil escocês (1820-1872) que deu enorme
contribuição a diversos ramos da engenharia, incluindo a área de mecânica dos solos com a
teoria sobre empuxos em maciços terrosos, denominada de método de Rankine, bem como nas
áreas de termodinâmica, hidráulica, ferrovias, portos e mecânica.
Existem na literatura muitos outros autores (cientistas, matemáticos, �lósofos e engenheiros) com
trabalhos de grande relevância que infelizmente não é possível numerar nesta aula.
Mas foi até o século passado que as contribuições do conhecimento do comportamento do solo
feito por Karl Von Terzaghi (considerado o fundador da mecânica dos solos), mudou a visão sobre a
forma de estudar e abordar os problemas causados pelo solo, que apresenta comportamentos
complexos devido à sua heterogeneidade na formação natural, e por conseguinte requerem
estudos teóricos exclusivos para sua avaliação numérica.
Em 1925 o professor Terzaghi publicou seu primeiro livro de Mecânica dos Solos, baseado em
estudos realizados em diversos países abordando as consequências de grandes falhas e
acidentes dentro da área da engenharia.
A mecânica de solos nasceu em 1925 e foi batizada em 1936 durante a realização do Primeiro
Congresso Internacional de Mecânica dos Solos. No Brasil pode-se dizer que em 1938 foi
instalado o primeiro Laboratório de Mecânica dos Solos na cidade de São Paulo.IESB
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TOMINAGA, L. K. Análise e mapeamento de risco. In: TOMINAGA, L. K.; SANTORO, J.; AMARAL, R.
(Orgs). Desastres naturais: conhecer para prevenir. São Paulo: Instituto Geológico, 2009a. p. 149-
160.
TOMINAGA, L. K. Escorregamentos. In: TOMINAGA, L. K.; SANTORO, J.; AMARAL, R. (Orgs.).
Desastres Naturais: conhecer para prevenir. São Paulo: Instituto Geológico, 2009b. p. 27-38.
VASCONCELOS, A. Transporte de contaminantes em meios porosos saturados e não saturados.
Estudo de caso: vazamento de gasolina. 2008.189 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia
Geotécnica) - Programa de Oós-Graduação em Engenharia Geotécnica, Universidade Federal de
Ouro Preto, Ouro Preto, 2008.
Unidade 04
BUDHU, M. Soil Mechanics Fundamentals. 2015.
CAPUTO, H. P.; CAPUTO, A. N.; RODRIGUES, J. M. A. Mecânica dos solos e suas aplicações -
fundamentos. 2015.
CEDERGREN, H. Seepage, Drainage and Flow Nets. 3. ed. New York; London: John Wiley & Sons,
1989.
DAS, B. M. Fundamentos de Engenharia Geotécnica. 2007.
DAS, B. M.; SOBHAN, K. Principles of Geotechnical Engineering. 2013.
DAS, Braja M. Principles of Geotechnical Engineering. 8. ed. Stamford: Cengage Learning, 2007.
GERSCOVICH, D. Estabilidade de Taludes. 2012.
HVORSLEV, M. J. Time Lag and Soil Permeability in Ground-Water Observations. The Waterways
Experiment Station. Mississippi, n. 36, p. 1-50, 1951.
LAMBE, T. W.; WHITMAN, R. V. Mecánica de suelos. 1998.
MADUREIRA, J.; ATENCIO, D.; McREATH, I.; Decifrando a Terra. Capitulo 2. 2009.
MATA LIMA, H. Fluxo Bidimensional. Redes de �uxo. 2014. Disponível em
Acesso em: 22 maio 2017.
ORTIGÃO, J. A. R. Introdução à mecanica dos solos dos estados críticos. 2007.
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PINTO, C. DE S. Curso Básico de Mecânica dos solos. 2006.
POULOS, H. G.; DAVIS, E. H. Elastic Solutions for Soil and Rock Mechanics. 1974.
SANTOS, J. Compactação. Elementos Teóricos. 2008.Para um maior conhecimento nas contribuições que fez K. Von Terzaghi, sugerimos a leitura dos
trabalhos mais importantes realizados por este grande personagem na história da mecânica dos
solos.
Figura 2 - Grandes deslizamentos. Escorregamento do talude. Estrada Tijuana – Ensenada Km
92+400, México.
(Fonte do Autor 2013).
https://pt.wikipedia.org/wiki/Karl_von_Terzaghi
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De�nição e importância da Mecânica dos
Solos
A ciência aplicada na previsão do comportamento do planeta Terra, desde o ponto de vista
geológico, geofísico, hidrológico, entre outros aspectos, bem como o conhecimento de seus
diversos materiais que o compõem, na perspectiva de torna-lo mais habitável para o assentamento
e por conseguinte o desenvolvimento humano, se chama Geotecnia.
Esse ramo da engenharia civil se divide em duas disciplinas: mecânica dos solos e a mecânica das
rochas.
O ensino dessas duas disciplinas difere na abordagem teórica, mas são disciplinas complementares
que di�cilmente vão ser estudar separadamente em se tratando de problemas reais no cotidiano da
engenharia civil.
A disciplina de mecânica de solos procura entender e prever o comportamento dos maciços
terrosos sob diferentes solicitações sejam por obras civis feitas pelo humano, ou por fenômenos
naturais a exemplo dos terremotos, dos furacões, dos grandes deslizamentos de terra pela presença
de chuvas, entre outros.
Pode-se a�rmar que a mecânica dos solos estuda as características físicas dos solos e as suas
propriedades mecânicas e hidráulicas (tensões, deformações e permeabilidade), quando submetido
a acréscimos ou alívio de tensões provocadas por forças externas ou simplesmente, a variação do
lençol freático ou uma combinação de ambos, entre outros muitos fatores.
Deve-se estar ciente que do ponto de vista da engenharia civil, denomina-se solo a todo material da
crosta terrestre escavável por meio de pá, picareta ou escavadeira, sem necessidade de explosivos.
É importante destacar que esta de�nição não tem sustentação do ponto de vista cientí�co.
Os principais tipos de problemas principais que vão surgir no âmbito da mecânica dos solos
serão elencados abaixo (e serão aprofundados ao longo do desenvolvimento do curso):
A complexidade da natureza própria do solo. O solo di�cilmente apresenta
homogeneidade.
O comportamento não esta ligado apenas à sua origem e formação, também depende de
sua história geológica, ou seja, do que aconteceu com ele desde o inicios até o mento atual
no qual esta sendo analisado.
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O estudo de equilíbrio do solo será de importância vital. A relação tensão–deformação é
provavelmente o tópico mais importante dentro desta disciplina.
Os ensaios de campo e de laboratório são muito importantes, devido ao fato de que a
maioria dos projetos está baseado nos resultados desses estudos.
O objetivo desta disciplina é substituir os métodos empíricos aprendidos no passado pelos
métodos cientí�cos do presente, mediante pesquisas mais profundas apoiadas na tecnologia
recente, ou seja, o uso de computadores e softwares poderosos, bem como o melhoramento dos
ensaios de campo e de laboratório tradicionais.
Além de fornecer ao pro�ssional da engenharia civil, conceitos teóricos práticos para o
conhecimento do comportamento do solo, oferecer ainda algumas ferramentas básicas de uso
diário, a exemplo dos diferentes softwares para avaliação dos projetos e equipamentos com nova
tecnologia para empregar nos estudos de campo principalmente.
Com base no fato de que a maioria das grandes edi�cações se assentam sobre o terreno natural
(solo ou rocha), inevitavelmente vai ser necessário compreender o comportamento do terreno de
fundação, também conhecido como de assentamento ou de apoio, levando em consideração na
construção. Portanto é responsabilidade de todo engenheiro garantir a estabilidade e o
comportamento funcional e estético de qualquer obra civil. Pelas razões já apresentadas, o sucesso
do funcionamento das construções é determinado, em grande parte, pelo desempenho e
optimização dos materiais usados, baseado no conhecimento que se têm ao seu respeito, e na
qualidade dos processos construtivos.
Agora vamos ver a origem e formação dos solos (pedogênese). Também estudaremos a classi�cação
e a importância dessas atividades e �nalmente revisaremos a compactação dos solos como uma
maneira de melhoria mecânica deste material. Continuaremos a seguir!
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Ciclo das rochas
O centro do planeta é liquido e devido ao fenômeno de tectonismo (movimentação das placas ou
crosta terrestre) se produz atividade vulcânica constante no planeta.
O magma saliente produto desta atividade dá origem às rocas ígneas do tipo intrusivo e extrusivo.
As rochas ígneas do tipo extrusivo mediante fenômenos de erosão e intemperismo (a exemplo da
chuva e do vento) deram origem às rochas sedimentareis.
As rochas do tipo sedimentares por sua vez se transformam em rochas metamór�cas, mediante a
sedimentação dos materiais que vão colocando-se em camadas horizontais, que sob altas
pressões e temperaturas no interior da crosta terrestre provocam uma metamorfose da rocha.
Com o tempo estas rochas metamór�cas acabam virando magma, começando o ciclo novamente. A
ocorrência do ciclo é de milhões de anos, constituindo-se um processo continuo e constante.
Figura 3 - O Ciclo das Rochas
simpli�cado.
http://tinyurl.com/zgjzvhw
ATENÇÃO
O conjunto de processos naturais que leva um tipo de rocha a se transformar em outra é
conhecido dentro da geologia como ciclo das rochas. Com o entendimento da teoria das
placas tectônicas, o ciclo das rochas se tornou um processo de evolução gradual.
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Intemperismo
O intemperismo (ou meteorização) é caracterizado pelo processo natural de desintegração das
rochas, pela ação de diversos fatores físicos, químicos e biológicos. A intervenção humana
também pode ser considerada um tipo de intemperismo.
É importante explicitar e diferenciar os processos de intemperismo e erosão, mesmo que ambos os
fenómenos tenham uma relação estreita. Pode-se de�nir o primeiro como a desintegração do
material no próprio local ação estática), enquanto o segundo processo está vinculado a uma ação
dinâmica, ocorrendo primeiramente o desgaste, posteriormente o transporte e �nalmente a
deposição de sedimentos e partículas de rochas sobre materiais mais velhos como rochas e solos,
inclusive na água.
Para exempli�car esses processos, pode-se citar a situação na qual uma rocha se dissolve o quebra
naturalmente pela ação da água (intemperismo), e quando as rochas atingidas pelas ondas do mar
transformem-se gradualmente nas areias das praias (erosão).
O intemperismo pode se desenvolver de varias formas a depender da natureza dos fatores que
incidem sobre o material, conforme apresentado a seguir:
O intemperismo físico consiste na quebra mecânica das rochas, resultando em fragmentos
menores até pequenos grãos, que chamamos de sedimentos. Este processo mecânico
conhecido como “desagregação”, decorrente principalmente a alterações climáticas,
presença de água das chuvas, ventos e até mesmo pela ação do gelo (glaciares).
O intemperismo químico se apresenta pela alteração química dos minerais que fazem
parte das rochas e solos, provocando sua dissolução. Essa alteração é causada
principalmente pela ação da água, que se mistura com materiais orgânicos e reage com
outros componentes (oxigênio e bióxido de carbono por exemplo) para �nalmente formar
uma substânciaácida que dissolve as rochas e solos.
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O intemperismo biológico consiste na quebra ou dissolução das rochas causadas por organismos
e micro-organismos (a exemplo de pequenos insetos).
Tipos de Solo
A formação dos solos advém de processos físicos, químicos e biológicos que transformam os
materiais que lhes dão origem, este processo recebe o nome de “pedogênese”, do pre�xo e su�xo
gregos:“pedon” que signi�ca solos e “gênesis” que signi�ca criação, respectivamente. Convém
ressaltar que a pedogênese ocorre quando as modi�cações químicas e mineralógicas do
intemperismo dão lugar a modi�cações estruturais, arranjando os minerais formadores do solo,
principalmente os argilominerais e óxi-hidróxidos de ferro (Fe) e alumínio (Al), tal como explica
TEIXEIRA et al (2009).
Considerando tudo o que foi estudado até então, é possível a�rmar, que os solos têm sua origem na
decomposição das rochas que formavam inicialmente a crosta terrestre, bem como essa
decomposição se deve ao erosão e ao intemperismo.
Dessa forma se dá origem a dois grupos de solos: os transportados e os residuais. Os solos
transportados experimentam primeiramente o processo de intemperismo em um local e
posteriormente são transportados e depositados em forma de sedimentos em distâncias variadas.
A diferencia dos solos residuais eles se decompõem e permanecem no mesmo local, guardando de
certa forma, a estrutura da rocha matriz da qual foi originado.
Solos Transportados
Figura 4 - Montanha erosionada pela ação do
vento. Sedona, Az. USA
Fonte: http://tinyurl.com/hjg9uza
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Os solos são nomeados a depender do agente de transporte, de modo que cada um apresenta uma
série de características particulares como se pode ser a seguir:
Solos eólicos formados pela ação do vento. Os grãos do solo possuem forma arredondada;
Solos glaciais formados pela presença de grandes massas de gelo;
Solos marinhos formados pela ação dos mares;
solos coluvionares ou depósito de tálus, formados pela ação da gravidade ao pé de elevações e
encostas provenientes de antigos escorregamentos;
Solos aluvionares formados pela ação dos rios. Sua composição depende da velocidade das
aguas no momento da deposição;
Solos orgânicos ou turfas formados pela decomposição sobre o solo de grande quantidade de
folhas, caules e troncos de plantas.
Solos Residuais
São originados pelo processo de intemperização de rochas pré-existente. Estão posicionados sobre
a rocha que lhes deu origem. Para que eles surjam é necessário que a velocidade de remoção pelos
agentes externos a exemplo da temperatura, do regime de chuvas, da vegetação, entre outros
fatores.
A composição deste tipo de solo depende por sua vez da composição mineralógica da rocha matriz,
também chamadas de rocha mãe ou sã. A Figura 2.3 mostra o per�l de intemperismo desse tipo de
solo. A seguir serão descritas cada uma das camadas que os caracterizam;
Solo residual maduro, é mais homogêneo e não apresenta nenhuma relação com a rocha mãe.
Solo residual jovem, apresenta boa quantidade de material grosso. São bastante irregulares
quanto à resistência, coloração, permeabilidade e compressibilidade. A intensidade do
processo de alteração não é igual em todos os pontos.
Solo saprolítico, guarda características da rocha sã̃, e tem basicamente os mesmos minerais,
porém sua resistência já́ se encontra bastante reduzida. Pode ser caracterizado como uma
matriz de solo envolvendo grandes pedaços de rocha altamente alterada. Apresenta pequena
resistência ao manuseio.
Alteração de rocha, preserva parte da estrutura e de seus minerais, com dureza inferior à da
rocha matriz, em geral muito fraturada permitindo grande �uxo de água através das
descontinuidades.
Rocha sã, se origina em profundidade, e mantém as características originais, ou seja, inalterada.
Destaca-se que As espessuras das faixas são variáveis e dependem das condições climáticas e do
tipo de rocha.
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Solos Tropicais
De maneira breve vamos fazer menção dos solos tropicais, dada a ocorrência em cerca de 80% do
território brasileiro, faz-se necessário citar os solos tropicais. Esse tipo de solo ocorre entre os
trópicos e surge devido às condições favoráveis de formação e desenvolvimento, a exemplo do
clima quente, da alta pluviosidade e das boas condições de drenagem. As regiões tropicais
favorecem a degradação da rocha mais rapidamente, favorecendo pra que o solo tenha
propriedades bastante especi�cas, e que resultam importantes na engenharia civil.
Estes solos di�cilmente são encontrados na Europa e na América do Norte, o que torna seu estudo
uma responsabilidade dos países de clima tropical.
Quase a totalidade das normas, sistemas de classi�cação e teorias existentes sobre tratamento e
avaliação foram propostos para solos de clima temperado, tendo em vista que esses solos
apresentam um comportamento padrão característico.
A maioria das teorias, conceitos técnicos e ensaios de laboratório desenvolvidos para os solos
presentes em regiões sob esse clima, podem ser aplicáveis a solos tropicais.
As características principais dos solos tropicais são in�uenciadas por seu grau de alteração, gênese,
propriedades químicas e mineralógicas assim como por suas características estruturais.
Figura 5 - Per�l resultante do Intemperismo no
solos residuais.
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Unidade 04
Aula 02
Granulometria
Figura 6 - Típico per�l de um solo tropical. A cor
vermelha do material é característica principal nos
solos tropicais devido a composição mineralógica.
Fonte: http://tinyurl.com/jtaqbuq
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Tamanho das Partículas
A �m de avaliar o potencial do uso do solo e permitir uma análise adequada do seu comportamento,
é necessário classi�ca-lo e caracteriza-lo. Conforme apresentado em aulas anteriores, o solo serve
de apoio �rme na maioria das obras de engenharia, bem como é muito comum emprega-lo como
material de construção, ou para outras muitas funções, à exemplo de �ltros dentro das barragens,
bases estabilizadas como parte das estruturas dos pavimentos, camadas permeáveis, camadas para
o rompimento de capilaridade, entre outros.
Todos os solos, em sua fase sólida, contêm partículas de diferentes tamanhos e formas.
A determinação das dimensões dos grãos de um solo e suas respectivas porcentagens de
ocorrência, permitem obter uma função de distribuição dos grãos conhecida como distribuição
granulométrica ou simplesmente curva granulométrica. A partir dessa separação pelo tamanho e
concentração das partículas é possível nomear o solo de acordo com normas padrões já
estabelecidas nacional ou internacionalmente.
Para obter essa distribuição representada pela curva granulométrica, é necessário realizar
trabalhos no laboratório sobre amostras coletadas na área de estudo. Geralmente são
empregados dois métodos de análises para encontrar esta distribuição:
trabalhos de peneiramento, e;
hidrômetro.
O peneiramento consiste em realizar previamente uma separação dos diferentes tamanhos de
grãos de uma amostra seca em estufa, mediante uma vibração mecânica usando um set de
peneiras cuja abertura deve diminuir progressivamente.
A ideia é que possam dividir o solo granular (frações grossas de tamanho maior a 0,075 mm) do solo
�no (fração �na de tamanho menor a 0,075 mm). Ver a �gura 1.
O uso do hidrômetro está baseado no principiode sedimentação dos grãos da fração �na do solo na
água. Quando um espécimen do solo é disperso dentro da água, as partículas vão se assentar com
diferentes velocidades, dependendo de seu formato, tamanho, peso e a viscosidade da água.
As partículas de um solo, grosso ou �no, não são esféricas. Entretanto ao se ao tratar de seu
tamanha o diâmetro será utilizado como referencia. Para os materiais granulares ou fração grossa
do solo, o diâmetro equivalente será igual ao diâmetro da menor esfera que circunscreve a
partícula, enquanto que para a fração �na esse diâmetro é o calculado através da lei de Stokes.
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A colocação de pontos representativos dos pares de valores diâmetro dos grãos vs porcentagem que
passa, permite traçar a curva de distribuição granulométrica, como mostra-se na �gura 2, na qual o
eixo das abscissas (em escala logarítmica) representa os diâmetros equivalentes, e o eixo das
ordenadas (em escala natural) as porcentagens retidas (do lado direito) e as porcentagens que
passam (do lado esquerdo).
Figura 1. Set de peneiras granulométricas
montado em aparelho vibratório.
http://tinyurl.com/zlxhkud
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Em se tratando da curva granulométrica, são utilizados três parâmetros para se obter
informações:
· Diâmetro efetivo (D10): é o ponto característico da curva granulométrica para medir a �nura
do solo, que corresponde ao ponto de 10%, tal que 10% das partículas do solo possuem
diâmetro inferior a ele.
Coe�ciente de uniformidade (Cu): dá uma ideia da distribuição do tamanho das partículas
do solo. Valores próximos de 1,0 indicam curva granulométrica quase vertical, com os
diâmetros variando em um intervalo pequeno. Por sua vez para valores maiores, a curva
granulométrica irá se abatendo e aumentando o intervalo de variação dos diâmetros. Da
mesma foram que foi de�nido D10 , de�ne-se D30 e D60 .
Os solos que apresentam o Cu 15 desuniformes. Para valores de Cu entre 5 e 15 são denominados de medianamente
uniformes.
Coe�ciente de curvatura (Cc): Dá uma medida da forma e da simetria da curva
granulométrica e é igual a:
Para um solo bem graduado, o valor do coe�ciente de curvatura deverá estar entre 1 e 3.
Portanto, a distribuição do tamanho de partículas é proporcional, de forma que os espaços
deixados pelas partículas maiores sejam ocupados pelas menores. Para solos granulares existe
um maior interesse no conhecimento do tamanho das partículas, dado que algumas de suas
propriedades estão relacionadas com o tamanho, o que não ocorre com os solos �nos.
Logo, segundo a forma da curva podemos distinguir diferentes denominações granulométricas
conforme pode ser observado na �gura 3.
Figura 2. Curva de distribuição granulométrica.
Fonte:http://tinyurl.com/jsssh9m
Cu =
D60
D10
(3.1)
Cc =
D2
30
D60 × D10
(3.2)
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Classi�cação dos solos baseados em critérios
granulométricos
Os solos recebem designações segundo as dimensões das partículas compreendidas entre
determinados limites convencionais. São classi�cados pelos diferentes organismos e associações
internacionais e locais à exemplo: A.S.T.M (American Society for Testing Materials), A.A.S.H.T.O.
(American Association for State Highway and Transportation Of�cials), M.I.T (Massachusetts
Institute of Technology). e ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), entre outras. A Tabela
1 apresenta um set padrão de uso mundial para classi�car o solo.
PENEIRA NO. ABERTURA (mm) PENEIRA NO. ABERTURA (mm)
4 4,75 35 0,500
5 4,00 40 0,425
6 3,35 50 0,355
7 2,80 60 0,250
8 2,36 70 0,212
10 2,00 80 0,180
12 1,70 100 0,150
14 1,40 120 0,125
16 1,18 140 0,106
18 1,00 170 0,090
20 0,850 200 0,075
25 0,710 270 0,053
Figura 3.
Denominações
granulométricas em
solos.
http://tinyurl.com/junp5kt
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30 0,600    
Tabela 1
Segundo o Sistema Uni�cado de Classi�cação de Solos (SUCS), a fração do solo que �ca retido na
peneira no 4 chama-se pedregulho, a fração que �ca retida entre as peneiras no 4 e no 200 chama-
se areia, e as frações de solo que passa pela peneira no 200 chama-se siltes e argilas.
No Brasil a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT/NBR 6502/95) classi�ca o solo da
seguinte maneira:
Bloco de rocha – fragmentos de rocha transportados ou não, com diâmetro superior a 1,0 m.
Matacão; fragmento de rocha transportado ou não, comumente arredondado por
intemperismo ou abrasão, com uma dimensão compreendida entre 200 mm e 1,0 m.
Pedregulho; solo formado por minerais ou partículas de rocha, com diâmetro compreendido
entre 2,0 e 60,0 mm. Quando arredondado ou semi-arredondado, é denominado cascalho ou
seixo. Divide-se quanto ao diâmetro em: pedregulho �no de 2 a 6 mm; pedregulho médio de 6 a
20 mm; e pedregulho grosso de 20 a 60 mm). Areia – solo não coesivo, não plástico e formado
por minerais ou partículas de rochas com diâmetros compreendidos entre 0,06 mm e 2,0 mm.
Com base em seu diâmetro, pode ser classi�cada em: areia �na com 0,06 mm a 0,2 mm, areia
média com 0,2 mm a 0,6 mm; e areia grossa com 0,6 mm a 2,0 mm.
Silte – parte do solo formado por partículas com diâmetros compreendidos entre 0,002 mm e
0,06 mm.
Argila – solo de graduação �na constituída por partículas com dimensões menores que 0,002
mm.
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Unidade 04
Aula 03
Classi�cação dos solos
Sistemas de Classi�cação do Solo
O sistema internacional padrão de classi�cação de solos é denominado SUCS (do inglês System
Uni�ed of Classi�cation of Soils) que signi�ca Sistema Uni�cado de Classi�cação de Solos. As
primeiras contribuições de classi�cação dos solos se devem ao PhD. A. Casagrande no inicio da
década de 1940.
A classi�cação de um solo é feita mediante um símbolo e de um nome sendo que os solos estão
distribuídos em seis grupos:
pedregulhos (G);
areias (S);
siltes inorgânicos e areias �nas (M);
argilas inorgânicas (C);
bem como siltes e argilas orgânicos (O).
Cada grupo por sua vez é dividido em subgrupos de acordo com suas propriedades índices mais
signi�cativas.
Fração Grossa
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Os pedregulhos e areias com pouco ou nenhum material �no são subdivididos de acordo com suas
propriedades de distribuição granulométrica como bem graduado (GW e SW) ou uniforme (GP e
SP).
Se o solo (grosso) contém mais que 12% de �nos, suas propriedades devem ser levadas em conta na
classi�cação. Como a fração �na nos solos pode ter in�uência substancial no comportamento do
solo, os pedregulhos e areias têm outras duas subdivisões.
Se o solo grosso contém 5% a 12% de �nos, deverá ser representado por símbolo duplo: primeiro o
do solo grosso (GW, GP, SW, SP), seguido pelo que descreve o seguinte:
Fração Fina
Aqueles com fração �na silte são GM ou SM. Se os �nos contém argilas plásticas, os solos são GC ou
SC. Se os �nos são orgânicos, acrescentar "com �nos orgânicos". Se em pedregulho a areia >15%,
acrescentar "com areia". Se em areia o pedregulho ultrapassa 15%, acrescentar "com pedregulho".
Para solos �nos, se o retido na peneira 200 for maior que 30%, devemos acrescentar, conforme o
caso os termos: "arenoso" ou "pedregulhoso".Se for retido o material entre 15% e 30%, então se
acrescenta "com areia" ou "com pedregulho". Para solos �nos as propriedades índices mais
importantes são os limites de consistência, usados para subdividir as argilas dos siltes. No item
seguinte vai estudar-se com mais detalhe a fração �na.
Também é possível com a parte �na, fazer alguns testes físicos no campo, ensaios bem simples
que proporcionam informações rápidas ao engenheiro. Esses tipos de exame se chamam
dilatância, resistência ao estado seco e rigidez.
No exame de rigidez, no campo, proceder de forma semelhante ao ensaio de plasticidade.
Umedecida a amostra, formar um cilindro como o do exame mencionado, até que este comece a se
romper. Neste momento, redobra-se a atenção, veri�cando sua rigidez e aspereza. A aspereza
indica presença de areia. Quanto mais rija a massa, maior a presença e atividade da fração argilosa.
Completa-se a classi�cação visual do solo com a observação de seu estado indeformado, ao natural.
Aos solos grossos acrescenta-se o julgamento de sua COMPACIDADE (densa ou fofa). Para os solos
�nos, interessa a CONSISTÊNCIA. Se uma amostra indeformada de solo �no pode ser amassada
com os dedos, tem consistência mole. Se não então é rija ou dura.
Os estados de compacidade e consistência podem ser avaliados por correlação com o índice de
resistência à penetração, obtido com o Standar Penetration Test (SPT) por exemplo. Areias e siltes
arenosos são classi�cados por sua compacidade e argilas e siltes argilosos pela consistência,
conforme a tabela que será apresentada mais adiante.
A sensibilidade de um solo argiloso pode ser avaliada depois de ser amolgada a amostra. Argilas
sensíveis são rijas ao natural, e �cam moles e pegajosas após serem amassadas com os dedos.
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A cor do solo (avaliada logo após a coleta) deve ser descrita por códigos numéricos quando se
dispõe de tabela de cores (por exemplo, tabela de Munsell). Apesar do caráter subjetivo, podem ser
usadas as designações: branco, cinza, preto, marrom, amarelo, vermelho, rosa, azul e verde,
complementadas por claro e escuro. Podem ser usadas até duas designações de cores. Havendo
mais de duas cores, deve ser utilizado o termo "variegado" no lugar do relacionamento de cores.
SISTEMA UNIFICADO (SUCS)
SOLOS DE GRADUAÇÃO
GROSSA. Mais de 50% retido na
peneira nº 200.
PEDREGULHOS 50% ou mais da
fração graúda retida ma peneira nº
4
Pedregulho
sem �nos
GW
Pedregulhos bem graduados ou misturas
de areia e pedregulho com nenhum �no.
GP
Pedregulhos mau graduados ou misturas
de areia e pedregulho com pouco ou
nenhum �no.
Pedregulho
com �nos
GM
Pedregulhos siltosos ou misturas de
pedregulho, areia e silte.
GC
Pedregulhos argilosos ou misturas de
pedregulho, areia e argila.
AREIAS Mais de 50% da fração
graúda passando na peneira nº 4
Areias sem
�nos
SW
Areias bem graduadas ou areias
pedregulhosas, com pouco ou nenhum
�nos.
SP
Areias mal graduadas ou areias com
pedregulhosas com pouco ou nenhum
�nos.
Areias com
�nos
SM Areias siltosas – misturas de areia e silte.
SC
Areias argilosas – misturas de areia e
argila.
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SOLOS DE GRADUAÇÃO FINA.
50% ou mais passando na peneira
nº 200.
Siltes e Argilas
ML
Siltes inorgânicos – areias muito �nas –
areias �nas siltosas e argilosas.
CL
Argilas inorgânicas de baixa e média
plasticidade – baixa plasticidade.
OL
Siltes orgânicos – argilas siltosas
orgânicas de baixa plasticidade.
Siltes e Argilas
MH
Siltes – Areias �nas ou siltes mecânicos –
Siltes plásticos.
CH Argilas inorgânicas de alta plasticidade.
OH Argilas orgânica e média plasticidade.
Solos altamente orgânicos PT
Turfas e outros solos altamente
orgânicos.
TABELA 1. Sistema Uni�cado de Classi�cação do Solo
Plasticidade e consistência dos solos �nos
O comportamento dos solos �nos irá depender de fatores tais como a composição química e
mineralógica, a umidade, estrutura e grau de saturação.
Quanto menor a partícula de um solo, maior será sua superfície especí�ca e portanto, maior será
sua plasticidade.
Em função da quantidade de água presente em um solo, podemos ter os seguintes estados de
consistência: liquido, plástico, semi-sólido e sólido.
O estado líquido é caracterizado pela ausência de resistência ao cisalhamento e o solo assume a
aparência de um líquido.
Quando solo começa a perder umidade, ele começa apresentar comportamento plástico,
deformando-se com pouca variação volumétrica sem �ssurar-se quando é trabalhado.
Conforme o solo vai secando (perda de água), o material torna-se quebradiço, então o solo se
encontra em estado semi-sólido. Finalmente, no estado sólido não ocorrem mais mudanças de
alteração volume do solo.
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Os teores de umidade correspondentes às mudanças de estado denominam-se limite líquido (LL),
limite plástico (LP) e limite de contração (LC). O “LL” é o teor de umidade que diferencia o estado
líquido e o plástico. O “LP” delimita o estado plástico do semi-sólido e, �nalmente o “LC” é a
fronteira entre os estados semi-sólido do sólido. Estes limites entre os estados de consistência dos
solos são chamados na literatura de limites de Atterberg.
Os limites de Atterberg deram origem à carta de plasticidade a qual é apresentada na Figura 1. Esta
representa uma relação do índice de plasticidade e o limite de liquidez e experimentalmente
corresponde ao teor de umidade com que o solo fecha certa ranhura sob o impacto de 25 golpes do
aparelho de Casagrande (Ver Figura 2). O índice de plasticidade é dado pela diferença aritmética
entre o limite de liquidez e o limite de plasticidade.
Em laboratório o limite plástico é obtido determinando-se o teor de umidade no qual um cilindro de
um solo com 3mm de diâmetro apresenta �ssuras. Ver Figura 3.
Analisando a carta de plasticidade temos a linha inclinada “A”, que separa as argilas CL e CH (parte
superior à linha) dos siltes “ML e MH” (parte inferior à linha), e a linha vertical “B” separa os solos de
alta compressibilidade “H” (parte direita da linha) e de baixa compressibilidade “L” (parte esquerda
da linha). Portanto para a classi�cação deles basta a localização do ponto correspondente ao par de
valores IP e LL na carta de plasticidade.
Os solos orgânicos “O” se distinguem dos siltes pelo seu aspecto visual, pois eles se apresentam
com uma coloração escura típica (marrom escuro, cinza ou preto).
O sistema considera a classi�cação de turfa (Pt), que são solos muito orgânicos no qual a
presença de �bras vegetais em decomposição parcial é predominante.
IP = LL − LP        (Figura 1)
Figura 1 - Carta de plasticidade dos solos. http://tinyurl.com/zfepqvm
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Como podemos observar na carta de plasticidade, os solos são mais compressíveis à medida que
aumenta o LL. Quando se trata de obter características secundárias de areias e pedregulhos esse
aspecto de compressibilidade é desconsiderado.
Figura 2 - Determinação do limite de liquidez usando a aparelho de Casagrande.
Fonte:http://tinyurl.com/jn3hmu5
Figura 3 - Determinação do limite plástico do solo.
Fonte:http://tinyurl.com/jlv9oc3
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Estrutura do Solo
A estrutura do solo se de�ne como o arranjo geométrico das partículas umas em relação às outras.
A estrutura dos solosdepende de diversas características como o tamanho, forma e composição
mineralógica das partículas do solo, assim como a presença da água no interior dele. Dessa
perspectiva os solos se classi�cam em solos cohesivos e os solos não cohesivos.
Solos não Cohesivos
São solos que estão compostos por pedras, pedregulhos e areias, ou principalmente por partículas
grossas. Em estado seco é fácil o reconhecimento dos tamanhos e as formas das partículas ou grãos
pela simples observação, além de não se observa aderência entre elas, apenas o contato entre si.
Além disso esse tipo de solo, apresenta uma alta permeabilidade, assim como espaços vazios
relativamente grandes e intercomunicados entre si.
Solos Cohesivos
A característica principal desse tipo de solo é que seus grãos ou partículas são muito �nas e tem
aderência �rme entre elas, portanto suas formas geométricas e tamanhos não poder ser
reconhecidos a simples vista.
Os espaços vazios entre as partículas são diminutos e portanto apresentam di�culdade à livre
circulação da água.
Este tipo de solo quando seco se comporta com maior estabilidade em relação ao mesmo tipo de
solo quando umedecido, e dependendo das forças eletrostáticas que agem entre as partículas
quando suspensos em água, se originam duas estruturas básicas nos solos cohesivos: dispersos e
�oculados.
Os solos dispersos se formam pela decantação das partículas que se repelem entre si, e se orientam
mais menos paralelas umas às outras apresentando poucos espaços vazios. Os solos �oculados se
formam pela decantação das partículas que se atraem entre si, não têm uma orientação de�nida e
portanto apresentam elevados espaços vazios. Ver a Figura 4
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Unidade 04
Aula 04
Propriedades Índice dos solos
Índices Físicos
O solo é um produto heterogêneo da natureza, e considera-se como um meio poroso, não rígido,
trifásico, formado de partículas que possuem complexidade de forma, tamanho e estrutura
mineralógica.
Geralmente os solos são constituídos de três fases: sólida (minerais e matéria orgânica), líquida
(água que preenche os poros) e gasosa (ar que ocupa os poros não ocupados pela água); a esta
estrutura de solo trifásica se conhece como condição não saturada do solo ou parcialmente
saturado. Quando a fase gasosa não esta presente na estrutura do solo (ar igual a cero), então se
chama de solo saturado, que seria um caso particular da condição não saturada.
Figura 4. Estrutura dos solos cohesivos
quando suspensos em agua. Dispersa (a) e
�oculada (b). (Braja Das. 2007)
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As Relações físico químicas entre essas três fases e que estão representadas pela Figura 1,
dependem da temperatura, pressão, concentração iónica, etc. e vão ser estudadas no item a seguir.
Índices Físicos
O comportamento de um solo depende principalmente da quantidade e presença de cada uma das
três fases mencionadas e apresentadas no item anterior desta aula. A Figura 2 apresenta a
estrutura que normalmente ocorrem nos solos de uma maneira simpli�cada, e vai nos ajudar a
compreender as relações que existem entre as fases dele e assim tentar nos explicar o
comportamento do mesmo.
Figura 1. Elemento do solo em estado natural e sua representação trifásica.
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Para identi�car o estado natural do solo é costume usar correlaciones entre os pesos e volumes das
três fases que representam ele. Em princípio é logico imaginar que só o ar e a água são as únicas
quantidades que podem variar dentro da estrutura devido a fenômenos de temperatura ou cargas
externas entre outras diversas razões.
A seguir se denominam as seguintes relações entre o peso e volume do solo como:
Índice de vazios.- relação entre o volume de vazios e o volume de sólidos
Porosidade.- relação entre o volume de vazios e o volume total da amostra
Grau de saturação.- relação entre o volume da água e o volume de vazios
Umidade.- relação entre o peso da água e o peso dos sólidos. Resulta comum expressar esta
relação como quantidade porcentual.
Figura 2. Elemento de solo em estado natural com peso “W” e volume “V”.
e =
V v
V S
          (equação 1))
n =
V v
V
          (equação 2))
S =
Vw
V v
          (equação 3))
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Peso especí�co natural.- relação entre o peso total e volume total da amostra. No caso da
condição saturada não tem-se fase do ar.
Peso especí�co aparente seco.- relação entre o peso dos sólidos e o volume total da amostra.
Peso especí�co dos sólidos.- relação entre o peso dos sólidos e o volume dos sólidos.
Peso especí�co aparente submerso.- É o peso especí�co efetivo do solo quando submerso. Se calcula
como a diferencia entre o peso especi�co natural da amostra menos o peso especí�co da água.
Adota-se o valor do peso especí�co da sustância água ( ), igual a 1.000 kg/m , ou no sistema
internacional de medidas “SI” igual a 10 kN/m .
Densidade dos grãos.- também conhecida como densidade relativa dos grãos, que é a relação entre o
peso especi�co dos sólidos e o peso especí�co da água; a relação resulta adimensional.
Dos índices anteriormente descritos só três de eles são determinados diretamente no laboratório
que são a umidade, o peso especí�co natural e o peso especi�co dos grãos. A partir destes três
ensaios é possível determinar todas a relações entre peso e volume do elemento solo mediante as
equações apresentadas.
A seguir se apresentam algumas relações uteis entre os índices físicos que ajudam ao engenheiro a
entender de maneira mais rápida o comportamento do solo, sem necessidade de executar muito
ensaios de laboratório. Mediante álgebra simples podem-se obter as seguintes correlações:
w =
Ww
Ws
          (equação 4))
γnat =
W
V
          (equação 5))
γd =
Ws
V
          (equação 6))
γs =
Ws
V s
          (equação 7))
γsub = γnat − γw          (equação 8))
γw
3
3
Gs =
γs
γw
          (equação 9))
n =
e
1 + e
          (equação 10))
e =
n
1 − n
          (equação 11))
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Fazendo mais um pouco de cálculos algébricos, mas sobre todo entendendo os conceitos básicos de
essas relações básicas (equações 1 a 9), é possível conseguir a seguintes correlações:
Características Físicas
A partir do conjunto de informações como a granulometria, classi�cação (qualquer uma), e alguns
índices �scos, é possível ter noções preliminares do comportamento desse solo.
Além do anterior é possível obter informações de maior acurácia para saber mais do
comportamento deste material; então apoiados nos conhecimentos ate agora estudados do solo,
pode-se fazer a seguinte distinção entre as areias e argilas, que são os dois materiais de maior
interesse dentro da área da mecânica de solos.
Areias
O tamanho de seus grãos tem importância nas características dos materiais que a utilizam como
componente.
Portanto vai ser de grande interesse analisar o índice de vazios natural e comparar-lhe com as
condições de vazios máxima e mínima que este material pode-se apresentar, e assim ter alguma
noção dos graus fofos ou de compactos da areia no estado natural.
O estado de uma areia ou sua “compacidade relativa (CR)”, pode-se expressar pela correlação entre
os índices de vazios no estado natural “ ”, o máximo possível “ ” e o mínimo possível “ ”
dela, mediante a equação seguinte :
γd =
γnat
1 + w
          (equação 12))
Gs × w = S × e          (equação 13))
enat emax emin
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Em geral, na pratica da engenharia observa-se que as areias compactas apresentam maior
resistência e menor deformabilidade. Estas características dependem, entre outros fatores, do
formato de grãos e a própria granulometria.
Os estados com os índices de vazios extremos possíveis da areia se obtém mediante ensaios de
laboratório; vertendo a areia cuidadosamente e divagar para o estado mais fofo possível, e usando
vibração para o estado mais compacto possível, fazendo uso de um recipiente do mesmo volume.
O que muda durante o ensaio, é a quantidade do material, entre mais compacto o recipiente vai
caber maior quantidade comparado com o estado mais fofo possível.
Argilas
A resistência das argilas (capacidade que apresenta ao rompimento do material) depende do
arranjo da estrutura interna delas, o seja, o arranjo entre os grãos e do índice de vazios. Na
pratica dos solos, observou-se de maneira geral, que quando se submetem este tipo de solos ao
manuseio, sua resistência diminui, ainda que o índice de vazios seja mantido constante.
Quando se manuseia uma argila, percebe-se uma certa resistência, ao contrario das areias que se
desmancham facilmente. Sua resistência depois do manuseio (resistência amolgada) pode ser
menor do que no estado natural (resistência indeformada ou in situ).
A relação entre o estado natural e o estado amolgado, de�ne-se como sensitividade (s), e se
expressa pela seguinte equação:
Então entende-se como sensibilidade à perda de resistência do solo devido à destruição de sua
estrutura original.
Uma argila amolgada, quando deixada em repouso, pode-se recuperar, devido a uma inter-relação
química dos grãos sem que possa atingir totalmente sua resistência original ou in situ. A este
fenômeno se conhece como tixotropia.
Outro parâmetro de interesse para o engenheiro, é o índice que dá a proporção de umidade natural
na amostra de solo, conhecido como índice de consistência (IL), e se avalia como a equação
seguinte:
CR =
emax − emin
emax − enat
          (equação 14))
s =
Resistência no estado indeformado
Resistência no estado amolgado
          (equação 15))
IL =
LL − w
IP
          (equação 16))
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as variáveis na equação já formam estudados no item 2 da aula 3, que são o limite liquido, umidade
e índice plástico respectivamente.
Unidade 04
Aula 05
Compactação dos Solos
Generalidades
O material de solo (argila ou areia) quando transportado e aterrado, apresenta um estado
relativamente fofo e heterogêneo, portanto pouco resistente e muito deformável sob
carregamento externo.
A compactação é um processo mecânico para melhorar as propriedades do solo reduzindo os vazios
deste pela expulsão principalmente do ar, mediante a aplicação na superfície do solo de cargas
rápidas e repetidas, que podem ser pressão, impacto ou vibração transmitidas por equipamento
pesado de construção. Qualquer um desses procedimentos visam fornecer ao solo melhorias em
quanto a homogeneidade, resistência e deformação se refere, assim como a diminuição do volume
do solo.
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Em outras palavras mais técnicas e que vão ser de uso comum a partir deste capitulo, o processo de
compactação vai melhorar os parâmetros geotécnicos do solo, diminuindo seu volume, as
deformações e as propriedades hidráulicas (passagem de água), assim como também o incremento
da resistência intrínseca para resistir quebra o rompimento da estrutura interna dele, dado que à
área de contato entre as partículas aumenta. Todo o anterior conduz no aumento do peso
especí�co seco do solo ( ). A �gura 2 apresenta de maneira geral a melhoria do solo quando
compactado.
Os estudos geotécnicos de compactação tiveram início na década dos 30’s do século passado, e foi
inicialmente R. Proctor o responsável do desenvolvimento desta teoria.
A experiência tem mostrado que o resultado da compactação do solo depende de dois fatores
determinantes: a energia aplicada e o teor de umidade usados durante o processo de compactação.
Imagine-se então um procedimento de compactação com uma determinada energia em que o solo é
compactado, adicionando-lhe diferentes quantidades de água (variação de teores de umidade), e
medindo-se o resultado da compactação através da avaliação do peso volumétrico seco.
A compactação dos solos é geralmente representada em um grá�co que mostra a variação do
peso especí�co aparente seco ( ) versus o teor de umidade  ( ) correspondente durante o
processo de compactação.
Na Figura 3 se mostra uma curva típica de compactação.
Figura 1 - Trabalhos de compactação em solos. Fonte: http://tinyurl.com/h7vqgqs
γd
Figura 2 - Diminuição de vazios pelo
processo de compactação.
γd ω
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O ramo ascendente da curva de compactação é denominado ramo seco e o ramo descendente de
ramo úmido.
No ramo ascendente, a água lubri�ca as partículas e facilita o arranjo destas, além da expulsão do
ar, ocorrendo por esta razão, o acréscimo do peso especí�co seco. Já no ramo descendente, a água
amortiza a compactação e a amostra passa a ter mais água que sólidos (aumento dos vazios),
levando o decréscimo do peso especí�co seco.
Em geral pode-se dizer que durante o processo de compactação, as quantidades de sólidos e de
água permanecem constantes, que a quantidade do ar é a variável principal neste processo; quando
a umidade é baixa facilita-se a saída do ar pelos canalículos intercomunicados ao interior do solo;
acontece o contrario quando a umidade é elevada (grau de saturação maior), se di�culta a saída
dado que o ar esta envolto pela água (ocluso). Há portanto, um certo teor de umidade que conduz a
um peso especi�co aparente seco máximo para uma energia determinada. Se chama de umidade
ótima ( ) o valor para o qual se obtém o peso especi�co aparente máximo ( ); este par de
valores estão indicados na Figura 3 com linha descontinua.
Na realidade, a explicação do fenômeno es bem mais complexa e as opiniões não são consensuais.
Figura 3 - Curva típica de compactação.
wot γdmx
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Energia de compactação
Os valores do peso volumétrico seco máximo e umidade ótima, não são somente índices físicos do
solo, esse par de valores são função da energia empregada durante o processo de compactação,
como se mencionou no item anterior.
De�ne-se a energia de compactação na expressão seguinte:
onde:
M – Massa do soquete em kg; H – altura de queda do soquete em cm; – número de golpes por
camada; – número de camadas dentro do molde; V – volume de solo compactado 
A Figura 3 apresentada no item anterior, corresponde a uma certa curva de compactação sob uma
determinada energia de compactação. Se se aplicar a um mesmo solo com determinado teor de
água energias de compactação diferentes, o estado �nal seria diferente (o peso volumétrico seco
seria diferente). O anterior signi�ca que cada energia de compactação corresponde uma
determinada curva de compactação. Na Figura 3 se apresentam das curvas de compactação com
diferentes energias de compactação e respectivamente, o que explica o efeito da energia de
compactação.
Baseados na mesma �gura antes mencionada constata-se que a maior energia de compactação
corresponde um peso volumétrico maior que é obtido para um teor em água ótimo menor,
resultando portanto, numa curva deslocadapara acima e para a esquerda da curva correspondente
à menor energia de compactação. Convém, contudo, ter presente, que o aumento da energia de
compactação não conduz a um aumento contínuo do peso volumétrico seco, pois veri�ca-se que
existe uma assíntota na curva de variação do peso volumétrico seco com a energia de compactação.
EC =
M×H×Ng×Nc
V             (Equação 1)
Ng
Nc cm3
E1 E2
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A escolha da compactação realizada no lado seco ou úmido da curva, resulta de grande importância,
dado que vai condicionar o comportamento do solo compactado; por exemplo uma estrutura de
pavimento e uma barragem, são aterros projetados com funcionamento totalmente diferente, e
consequentemente seus comportamentos serão também diferentes quando submetidos aos
carregamentos de projeto.
Em geral é comum realizar a compactação próxima do teor de água ótimo, de�nindo um intervalo
de teores de água imediatamente antes e imediatamente depois desse teor de umidade, sob uma
determinada energia de compactação.
Ensaios de Laboratório
O ensaio “Proctor Normal” de compactação, é um dos mais importantes procedimentos de estudo
e controle de qualidade de aterros de solo compactado.
Além deste ensaio padrão internacional, existem mais outros, inclusive Brasil tem seus próprios
ensaios de compactação, desenvolvidos pelas nas necessidades de suas estradas e rodovias
principalmente. As Normas Brasileiras NBR-7182 e ABNT-6457 de 1986 descrevam o
procedimento deste ensaio.
Proctor Normal
O ensaio Proctor Normal utiliza o molde cilíndrico de 10,0 cm de diâmetro, altura de 12,73 cm e
volume de 1.000 ; a amostra é submetida a 26 golpes usando um soquete com massa de 2,5 Kg
e altura de queda de 30,5 cm. Estas características do ensaio, correspondem ao efeito de
compactação com os equipamentos convencionais de campo.
Proctor Modi�cado
O ensaio modi�cado utiliza o molde cilíndrico de 15,24 cm de diâmetro, 11,43 cm de altura, 2.085
 de volume; o peso do soquete corresponde a 4,536 kg e uma altura de queda de 45,7 cm,
aplicando-se 55 golpes por camada. Este ensaio é utilizado para melhorar os parâmetros mecânicos
das camadas mais importantes da estrutura dos pavimentos, portanto justi�ca-se o emprego de
uma maior energia de compactação.
Figura 4. Efeito da energia de compactação.
(Santos 2008)
cm3
cm3
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Ensaio Intermediário
O ensaio denominado Intermediário difere do modi�cado só pelo número de golpes por camada
que corresponde a 26 golpes em cada uma delas; este ensaio comumente aplica-se nas camadas
intermediárias dos pavimentos.
O peso especí�co aparente seco é dado pela fórmula:
onde:
( ) - peso especí�co seco, em g/ ; - peso úmido do solo compactado em g; V - volume útil
do molde cilíndrico (interno), em ; w - teor de umidade do solo compactado em %.
Figura 5. Equipamento para ensaios de compactação.
Moldes, soquete e rasoira.
γd = Wsolo×100
V×(100+w)             (Equação 2)
γd cm3 Wsolo
cm3
VÍDEO
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Unidade 04
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