cap17 - Solo como material de construção

Prévia do material em texto

Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
José Camapum de Carvalho
Universidade de Brasília
Solo como material de Construção
CAPÍTULO 17
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
• O solo é um dos materiais essenciais na construção civil:
se não se constrói com ele, constrói-se sobre ele. Daí a
necessidade de conhecê-lo no estado natural e como
material de construção.
• O presente capítulo apresenta os seguintes tópicos:
• Tipos de solo para uso em construção civil
• Índices físicos
• Curva característica de retenção de água
• Compactação dos solos
• Expansão, colapso e adensamento dos solos
• Resistência dos solos
• Permeabilidade dos solos
• O solo na construção civil como fundação, corte e aterro
1 Introdução
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
• Os solos devem ser classificados à luz do intemperismo
sofrido pela rocha durante o seu processo de formação.
• O nível de intemperismo sofrido depende de vários
fatores, como:
• Rocha de origem;
• Clima;
• Condições de drenagem;
• Fauna;
• Flora.
• Isso faz com que a maioria dos solos brasileiros assuma
propriedades e comportamentos distintos daqueles de
região temperada.
2 Tipos de solo para uso em construção civil
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2 Tipos de solo para uso em construção civil
• Esse item versará sobre os seguintes tópicos:
• Perfil de intemperismo, propriedades e comportamento
• Classificação dos solos
• Classificação dos solos quanto à origem
• Classificação dos solos quanto à composição química
• Classificação dos solos quanto à composição mineralógica
• Classificação dos solos quanto à estrutura
• Classificação dos solos quanto às propriedades físicas
• Classificação textural
• Classificação quanto à plasticidade
• Classificações mistas
• Classificação MCT
• Considerações gerais sobre a classificação dos solos
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e 
comportamento
Quadro 1 – Comparação entre os horizontes das diferentes classificações analisadas (modificado Cardoso 2002). 
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e 
comportamento
•Figura 1 – Mineralogia de um perfil de alteração típico do Distrito Federal
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 20 40 60
Teor Mineral (%)
P
ro
fu
n
d
id
ad
e 
(m
) Gibbsita (G)
Caulinita (C)
Ilita (I)
Hematita
Goetita
I + C + G
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e 
comportamento
•Figura 2 – Propriedades texturais de um perfil de alteração típico do Distrito Federal (CD ensaio com 
defloculante, SD ensaio sem defloculante)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2,50 2,55 2,60 2,65 2,70 2,75 2,80 2,85
Gs
Pr
ofu
nd
ida
de
 (m
)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Granulometria
Pro
fun
did
ad
e (
m)
Argila CD Silte CD Areia CD
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Granulometria
Pro
fun
did
ad
e (
m)
Argila SD Silte SD Areia SD
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e 
comportamento
•Figura 3 – Plasticidade de um perfil de alteração típico do Distrito Federal
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
35 40 45 50
wL (%)
P
ro
fu
n
d
id
a
d
e
 (
m
)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
8 12 16 20
IP (%)
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e 
comportamento
•Figura 4 – Estrutura de um perfil de alteração típico do Distrito Federal
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e 
comportamento
•Figura 5 – Estrutura interior de uma concreção laterítica do Distrito Federal
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e 
comportamento
•Figura 6 – N SPT de um perfil de alteração típico do Distrito Federal em diferentes épocas
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40
N SPT
Pr
of
un
di
da
de
 (m
)
23/2/2000 20/6/2000 10/8/2000 23/10/2000 8/3/2001
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e 
comportamento
•Figura 7 – Torque no ensaio SPT-T de um perfil de alteração típico do Distrito Federal em diferentes épocas
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34
Torque (kgf m), SPT-T
Pr
of
un
di
da
de
 (m
)
23/2/2000 20/6/2000 10/8/2000 23/10/2000 8/3/2001
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.1 Perfil de intemperismo, propriedades e 
comportamento
• De modo simplificado os perfis de intemperismo podem
ser divididos em três grandes zonas:
• Zona profundamente intemperizada ou laterítica;
• Zona mosqueada ou de transição;
• Zona fracamente intemperizada ou saprolítica
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2 Classificação dos solos
• A classificação dos solos é feita objetivando a sua
utilização ou a previsão de seu comportamento em
condição natural.
• A classificação pode objetivar enquadrar o solo em
determinada categoria quanto:
• À origem;
• Às propriedades;
• Ao comportamento mecânico ou hidráulico.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.1 Classificação dos solos quanto à origem
• Quanto à origem, os solos se classificam em:
• Residuais – Aqueles mantidos no local de formação:
• Profundamente intemperizados ou maduros;
• Pouco intemperizados ou jovens.
• Sedimentares ou transportados;
• Eólicos – Transportados pelo vento;
• Aluvionares – Transportados pela água;
• Coluvionares – Transportados por gravidade.
• Orgânicos:
• Orgânicos;
• Turfas.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.2 Classificação dos solos quanto à 
composição química
• A classificação química objetiva enquadrar o solo quanto à
propriedades como:
• Capacidade de troca catiônica – CTC;
• Potencial hidrogeniônico - pH;
• Teor de matéria orgânica.
• Ela pode ainda se usada para avaliar o nível de
laterização do solo, sendo usual nesse casi a
classificação:
• (SiO2 / (Al2O3 + Fe2O3)) < 1,33 – Lateritas ou lateritos;
• 1,33 < (SiO2 / (Al2O3 + Fe2O3)) < 2 – Solo laterítico;
• (SiO2 / (Al2O3 + Fe2O3)) > 2 – Solo não laterítico.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.3 Classificação dos solos quanto à 
composição mineralógica
• Os minerais presentes no solo refletem o nível de
intemperização pelo qual ele passou. Podem ser
considerados três grandes grupos:
• Minerais primários como:
• O quartzo – muito resistente ao intemperismo;
• O feldspato – pouco resistente ao intemperismo.
• Minerais de argila como:
• A montmorilonita – expansiva;
• A caulinita – não expansiva;
• A haloisita – não expansiva;
• A ilita – pode ou não ser expansiva;• A clorita – pode ou não ser expansiva;
• No processo de intemperização são formados ainda os
oxi-hidróxidos de alumínio (ex. gibbsita) e de ferro (ex.
hematita e goethita).
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.4 Classificação dos solos quanto à 
estrutura 
• Devido à forma das partículas a classificação estrutural é
mais importante quando se trata de argilas. Classicamente
a estrutura das argilas se classifica em:
• Floculada – Solos com comportamento isotrópico;
• Dispersa ou orientada – Solos com comportamento
anisotrópico.
• No entanto, para os solos lateríticos, solos profundamente
intemperizado, essa classificação estrutural perde sua
importância devido ao fato de que as partículas de argila
se encontram majoritariamente aglutinadas e imobilizadas
nos agregados e microagregados, dando origem a
estruturas típicas de solos granulares e tendendo a
comportamento mais isotrópico. As condições de
drenagem são geralmente definidoras dessa isotropia.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.5 Classificação dos solos quanto às 
propriedades físicas 
• As principais propriedades físicas usadas nas
classificações fundamentadas nas propriedades físicas
são:
• A textura;
• A plasticidade.
• A textura reflete principalmente os aspectos físicos do
solo, mas podem também refletir características
mineralógicas e estruturais.
• A plasticidade reflete aspectos químico-mineralógicos dos
solos, mas se associam também à textura.
• Com isso os sistemas de classificação mais completos
levam em conta a textura e a plasticidade.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.5.1 Classificação textural 
• A classificação textural é talvez a mais utilizada nas
construções civis. Ela é, nesse caso, quase sempre
realizada táctil-visualmente. De modo mais acurado, ela é
feita por meio de análise granulométrica.
• A análise granulométrica realizada experimentalmente é,
geralmente, feita por meio de ensaios de peneiramento e
sedimentação (conforme NBR 7181/84 – ABNT, 1984).
• As frações granulométricas dos solos são classificadas
em:
• Argila - diâmetro equivalente “d” < 2mm;
• Silte - 2mm<d<60mm;
• Areia - fina (60mm<d<0,42mm), média (0,42mm<d<2mm) e
grossa (2mm<d<4,8mm)
• Pedregulho (d>4,8mm).
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.5.1 Classificação textural 
 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1
Diâmetro das Partículas (mm)
% q
ue 
pas
sa
Natural Ultra-som Defloculante Defl. + U. S.
•Figura 8 – Curvas granulométricas de um solo laterítico
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.5.1 Classificação textural 
•Figura 9 – Tipos de distribuição granulométrica
 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100
Diâmetro das Partículas (mm)
% Q
ue
 Pa
ssa
Solo Bem Graduado Solo Uniforme Solo de Graduação Aberta
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.5.2 Classificação quanto à plasticidade 
•Figura 10 – Os limites de Atterberg e o estado do solo 
• A classificação dos solos quanto à plasticidade é feita por
meio da carta de Casagrande e fundamenta-se nas
umidades (h) correspondentes aos limites de plasticidade
(LP) e de liquidez (LL) e no Índice de Plasticidade (IP).
Tem-se ainda o limite de contração do solo (LC).
• IP = LL – LP
• O intervalo de umidade entre esses limites definem o
estado do solo.
•LC •LP •h•LL
•Estado Sólido •Estado Semi-Sólido •Estado Plástico •Estado Líquido
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.5.3 Classificações mistas
• As classificações mistas mais usadas no Brasil são:
• A unificada;
• A TRB antiga HRB.
• A classificação unificada é usada em obras civis de um
modo geral, enquanto a classificação TRB se destina mais
especificamente a obras rodoviárias.
• A previsão do comportamento dos solos lateríticos a partir
desses sistemas de classificação requerem cuidados
especiais, sendo os resultados afetados principalmente
pelas técnicas de preparação de amostras normalmente
adotadas por recomendação de norma.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.5.4 Classificação MCT 
• Na classificação MCT, os solos são classificados quanto
ao comportamento em duas grandes classes:
• Os solos de comportamento laterítico (L);
• Os solos de comportamento não laterítico (N)
• São eles:
• LG’ – solo argiloso laterítico;
• LA – areia laterítica;
• LA’ – solo arenoso laterítico;
• NA – areia não-laterítica;
• NA’ – solo arenoso não-laterítico;
• NG’ – solo argiloso não laterítico;
• NS’ – solo siltoso não laterítico.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
2.2.6 Considerações gerais sobre a 
classificação dos solos 
• Definir o uso do solo com base na classificação é sempre
um grande risco. A classificação serve apenas para definir
o potencial de uso a ser confirmado em estudos
específicos.
• A escolha do sistema de classificação a adotar depende
da finalidade da classificação. Por exemplo, avaliar a
susceptibilidade do solo à estabilização requer analisar as
suas propriedades químicas e mineralógicas.
• Considerar de modo isolado aspectos como cor, textura e
plasticidade induz geralmente a erros importantes.
• A eficiência dos sistemas de classificação está ligada ao
entendimento do que eles significam e dos parâmetros e
técnicas de ensaio que utilizam.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3 Índices físicos
• Os índices físicos indicam o estado em que o solo se
encontra e dizem respeito a:
• Relação entre massas – Teor de umidade gravimétrico;
• Relação entre massa e volume – Massa específica
• Relação entre volumes – Índice de vazios, porosidade, grau
de saturação, teor de umidade volumétrico.
• Aqui serão analisados apenas os seguintes índices físicos:
• Teor de umidade;
• Massa específica dos grãos;
• Massa específica seca e índice de vazios.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.1 Teor de umidade
• O teor de umidade gravimétrico (h) é definido como a
relação entre a massa bruta de água (mba) e a massa
bruta do solo seco (mbs), sendo os resultados
apresentados em porcentagem:
• h = (mba/mbs) x 100
• Nos métodos convencionais de laboratório (DNER ME
213/94), a massa de água presente no solo é determinada
utilizando-se uma estufa regulada a 105ºC ± 5ºC.
• Quando se utiliza em um projeto mais de um método de
controle de umidade eles devem ser calibrados entre si.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.1 Teor de umidade
• A umidade reflete o equilíbrio energético atuante solo,
sendo este função de aspectos intrínsecos como
composição químico-mineralógica e textural do solo e
extrínsecos como temperatura, umidade relativa e nível
freático.
• Acima do nível freático a umidade submete-se à condição
atmosférica e abaixo dele ela passa a estar associada a
porosidade do solo.
• A nomenclatura utilizada para a umidade reflete o estado
do solo, como por exemplo a umidade natural diz respeito
a umidade em que o solo se encontra na natureza e a
umidade higroscópica diz respeito a umidade de equilíbrio
quando da secagem do solo ao ar, sendo neste caso,
portanto, variável com as condições atmosféricas.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.1 Teor de umidade
 
D (A)
Força deretenção
Camadas de
hidratação
•Figura 11 – Força de retenção função da distância da molécula de água à partícula
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.2 Massa específica dos grãos
• A massa específica dos grãos ou dos sólidos (rs) é
definida como a relação entre a massa de sólidos (ms) e o
volume de sólidos (Vs):
• rs = ms/Vs
• A massa específica do solo é resultante das massas
específicas ponderadas dos minerais presentes no solo.
Mineral rs (g/cm
3
) Mineral rs (g/cm
3
) 
Montmorilonita 2,20 – 2,70 Rutilo 4,18 – 4,25 
Ilita 2,60 – 2,68 Goethita 4,37 
Caulinita 2,60 – 2,68 Hematita 4,90 – 5,30 
Quartzo 2,65 – 2,66 Gibbsita 2,30 – 2,40 
 
Quadro 2 – Massa específica de alguns minerais (modificado Cardoso 2002). 
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.3 Massa específica aparente seca e 
índice de vazios
• Símbolos adotados:
• V - Volume total do solo;
• Vv - Volume de vazios igual a soma do volume ocupado
pelas fases gasosa (Va) e líquida (Vw);
• Vs - Volume ocupado pela fase sólida;
• m - massa total do solo incluindo-se todas as fases
constituintes;
• ma+w - Soma das massas das fases gasosa e líquida;
• ma - massa da fase gasosa; normalmente desprezada no
cálculo dos índices físicos;
• mw - massa da fase líquida;
• ms - massa da fase sólida.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.3 Massa específica aparente seca e 
índice de vazios
•Figura 12 –Representação Esquemática das Fases Constituintes de um Solo
 
 
 Va ma 
 
 Vv ma+w 
 
 V Vw mw m 
 
 
 Vs ms 
 
 
 
Sólida 
Líquida 
Gasosa 
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.3 Massa específica aparente seca e 
índice de vazios
• Símbolos complementares adotados:
• Vvma - Volume de vazios igual à soma do volume ocupado pelas
fases gasosa (Va) e líquida (Vw) nos macroporos;
• Vvmi - Volume de vazios igual à soma do volume ocupado pelas
fases gasosa (Va) e líquida (Vw) nos microporos;
• Vsma - Volume ocupado pela fase sólida em relação aos
macroporos;
• Vsmi - Volume ocupado pela fase sólida em relação aos
microporos;
• m(a+w)ma - Soma das massas das fases gasosa e líquida nos
macroporos;
• mama - Massa da fase gasosa nos macroporos, normalmente
desprezada no cálculo dos índices físicos;
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.3 Massa específica aparente seca e 
índice de vazios
• Símbolos complementares adotados:
• mwma - Massa da fase líquida nos macroporos;
• msma - Massa da fase sólida em relação aos macroporos;
• m(a+w)mi - Soma das massas das fases gasosa e líquida nos
microporos;
• mami - Massa da fase gasosa nos microporos, normalmente
desprezada no cálculo dos índices físicos;
• mwmi - Massa da fase líquida nos microporos;
• msmi - Massa da fase sólida em relação aos microporos;
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.3 Massa específica aparente seca e 
índice de vazios
•Figura 13 –Representação Esquemática das Fases Constituintes dos solos tropicais agregados 
 
 
 
 Vama mama 
 
 Vvma m(a+w)ma 
 mwma 
 Vwma Wsma 
 
 
 
 
 
V Vami mami m 
 
 m(a+w)mi 
 Vsma 
 Vwmi mwmi msma 
  
 msmi 
 
 
 Vsmi 
 
 
 
 
Líquida 
Macroporos 
Gasosa 
Macroporos 
Gasosa 
Microporos 
Líquida 
Microporos 
Sólida 
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.3 Massa específica aparente seca e 
índice de vazios
• A massa específica aparente seca (rd) é definida como a
relação entre a massa de sólidos (ms) e o volume total
(Vt):
• rd = ms/Vt
• O índice de vazios (e) é definido como a relação entre o
volume de vazios (Vv) e o volume de sólidos (Vs).
• e = Vv/Vs
• Outras relações são usadas na engenharia como:
• Porosidade (n) = volume de vazios (Vv) / volume total (Vt);
• Grau de saturação (Sr) = volume de água (Vw) / Vv
• Peso específico natural (r) = rd x (1 + w)
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.3 Massa específica aparente seca e 
índice de vazios
• A figura a seguir ilustra a influência de rs em rd e “e”.
•Hematita, rs=5,10g/cm
3 •Caulinita, rs=2,64g/cm
3 •Gibbsita, rs=2,35g/cm
3
•Considerando-se um volume total de 1cm3 contendo esferas de hematita, caulinita e gibbsita com 
1mm de diâmetro ter-se-á para a hematita rd = 2,67g/cm
3, para a caulinita rd = 1,38g/cm
3 e para a 
gibbsita rd = 1,23g/cm
3. Nos três casos, porém, e = 0,91. 
•Considerando-se agora que vazios presentes no interior das esferas de hematita e caulinita as 
conduzam à apresentarem a mesma massa da gibbsita, ter-se-á para o três materiais rd= 
1,23g/cm3, porém, para a hematita e = 3,15 , para a caulinita e = 1,15 e para a gibbsita e = 0,91. 
Trabalhar com um ou outro índice requer cuidado.
•Figura 14 – Influência de rs em rd e “e” 
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
3.3 Massa específica aparente seca e 
índice de vazios
• O exemplo a seguir em que se considerou “e” e w global e
interagregado, mostra a importância do entendimento do
significado de cada índice em cada caso.
 
(a) (b)
(c) (d)
0
20
40
60
80
100
120
140
0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7
e total
CBR
 (%)
0
20
40
60
80
100
120
140
0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4
e interagregado
CBR
 (%)
0
20
40
60
80
100
120
140
10 12 14 16 18 20 22
w ótimo (%)
CBR
 (%)
0
20
40
60
80
100
120
140
0 2 4 6 8 10 12
w interagregado (%)
CBR
 (%)
•Figura 15 – Resultados obtidos para misturas de solo fino-entulho da construção civil 
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
4 Curva característica de retenção de água
• A figura a seguir ilustra duas formas freqüentes de curvas
características de retenção de água.
 
 
1
10
100
1000
10000
100000
0 20 40 60 80 100
Sr (%)
(ua
-uw
) (k
Pa
)
Solo Laterítico Solo Saprolítico
Entrada de ar
Entrada de ar dos nos macroporos
Entrada de ar nos 
micropors
Grau de saturação 
residual
•Figura 16 – Exemplos de curvas características de retenção de água
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor:Geraldo C. Isaia
4 Curva característica de retenção de água
• Em solos muitos apresentando fluência ou expansivos, no
entanto, como depois da entrada de ar o solo continua a
deformar se obtém a forma de curva a seguir.
1
10
100
1000
10000
100000
0 20 40 60 80 100
Sr (%)
(u
a-
uw
) (
kP
a)
•Figura 17 – Curva característica de retenção de água típica de material que flui ou expande
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
5 Compactação dos solos
• A compactação dos solos é utilizada em diferentes obras
de engenharia, como rodovias e barragens.
• Ela consiste na aplicação de uma determinada energia no
solo buscando a sua densificação.
• A efetividade da compactação depende de vários fatores,
como:
• Tipo de solo;
• Umidade de compactação;
• Energia;
• Tipo de compactação.
• Deve-se buscar similaridade entre a compactação de
laboratório e de campo principalmente nos solos argilosos.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
5 Compactação dos solos
•Figura 18 – Curva de compactação
 
 
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
10 13 16 19 22 25
Teor de umidade (%)
Mass
a esp
ecífic
a apa
rente
 seca
 
(t/m3
)
hot
rdmax
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
6 Expansão, colapso e adensamento dos solos
• Enquanto a expansibilidade e a colapsibilidade do solo
estão diretamente ligadas ao nível de intemperização pelo
qual ele passou, o adensamento se associa à origem e à
história de tensões do maciço.
• O ensaio mais comumente utilizado para avaliar os três
comportamentos é o oedométrico, embora o ensaio triaxial
também seja utilizado em casos específicos, como o que
requer trajetória de tensões diferente da correspondente a
ko.
• O ensaio de adensamento propriamente dito é realizado
utilizando-se o oedômetro. Esse equipamento é usado
também na determinação da expansão e colapso do solo.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
6 Expansão, colapso e adensamento dos solos
• O ensaio de adensamento fornece a tensão de pré-
adensamento (sp), o coeficiente de adensamento (Cv), o
índice de compressão (Cc) e o índice de re-compressão
(Cr) do solo.
• A tensão de pré-adensamento é obtida diretamente da
curva tensão x índice de vazios sendo usuais em sua
determinação os métodos de Casagrande e de Pacheco
Silva.
• Cc corresponde a inclinação dessa curva no trecho pré-
adensado:
• Cc = De / Dlogs’
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
6 Expansão, colapso e adensamento dos solos
• Cr corresponde a inclinação dessa mesma curva no trecho
normalmente adensado:
• Cr = De / Dlogs’
• Cv é obtido da curva tempo x recalque. Essa curva pode
ser traçada usando-se a raiz quadrada do tempo (método
de Taylor) ou o tempo em escala logarítmica (método de
Casagrande). A equação a seguir fornece Cv, sendo que
utiliza-se respectivamente por Taylor e por Casagrande o
tempo e o fator tempo correspondentes a 90% e 50% de
grau de adensamento. Nela Hd é a distância do ponto da
amostra ao dreno (Hd=H na drenagem simples e Hd=H/2
na drenagem pelo topo e pela base da amostra ou da
camada de solo).
• Cv = T.Hd2 / t
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
6 Expansão, colapso e adensamento dos solos
•Figura 19 – Modelos de ensaios de expansão e colapso, curvas de adensamento
 
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1 10 100 1000
Tensão Aplicada (kPa)
Índice
 de Va
zios
Solo Natural Solo Saturado 2 kPa Solo Saturado 40 kPa
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
1 10 100 1000
Tensão Aplicada (kPa)
Índice
 de Va
zios
Solo Natural Solo Saturado 2 kPa Solo Saturado 40 kPa
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
7 Resistência dos solos 
• Ensaios de laboratório comumente utilizados na
determinação dos parâmetros de resistência:
• Cisalhamento direto;
• Triaxial;
• Palheta.
• Ensaios de campo mais usados na determinação do
comportamento mecânico:
• SPT;
• Palheta;
• Cone;
• Pressiômetro;
• Dilatômetro;
• Ensaios de placa e outras provas de carga.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
7 Resistência dos solos 
• São dois os parâmetros de resistência:
• A coesão (c);
• O ângulo de atrito (f).
• Segundo o ensaio e condições de ensaio de laboratório
usado (drenada ou não drenada), pode-se determinar os
parâmetros de resistência:
• Coesão não drenada (cu);
• Coesão efetiva (c’);
• Ângulo de atrito não drenado (fu);
• Ângulo de atrito efetivo (f’).
• Nos ensaios de campo apenas o de palheta permite a
determinação direta da resistência do solo fornecendo a
coesão não drenada cu.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
7 Resistência dos solos 
• A resistência ao cisalhamento (t) do solo é obtida a partir das
seguintes equações:
• a) Resistência em condições não drenadas
• tu = cu + stgfu
• b) Resistência em condições drenadas
• t = c’ + s’tgf’
• c) Resistência do solo em condição não saturada
• t = c’ + (s-ua) tg f’ + (ua-uw) tgfb
Nessas equações s é a tensão normal, (ua-uw) corresponde a
sucção mátrica no solo, sendo ua a pressão na fase ar e uw a
pressão na fase água. fb o ângulo de atrito em relação à
sucção matricial (s –ua) mantendo-se constante.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
8 Permeabilidade dos solos
• Os solos apresentam a propriedade de permitir que a água
percole através dele por meio dos poros interligados. Essa
propriedade é chamada permeabilidade.
• A permeabilidade do solo pode ser determinada de modo
direto tanto em laboratório como no campo. Em laboratório,
os métodos mais usuais são o ensaio de permeabilidade a
carga constante para solos granulares e o ensaio de
permeabilidade a carga variável para os solos finos.
• A permeabilidade depende:
• Do tipo de solo;
• Da natureza, forma e tamanho das partículas;
• Da porosidade e da distribuição dos poros;
• Da temperatura;
• Das características do fluido percolante.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
9 O solo na construção civil como fundação, 
corte e aterro 
• Dois são os aspectos básicos que o engenheiro deve
avaliar na maioria dos projetos geotécnicos:
• A deformabilidade (módulo, compressibilidade, expansão,
colapso);
• A resistência.
• Deseja-se que o solo não apresente ruptura e que sofra o
mínimo possível de recalque ou expansão. É necessário, no
entanto, que se tenha em mente que, por vezes, o material
mais deformável é o melhor para uma determinada
situação, o que não significa que ele terá necessariamente
uma menor resistência final.
• Quanto a resistência, é necessário que se atente para
aspectos como anisotropia, planos preferenciais de ruptura
e estado de saturação do solo.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
9.1 O solo como fundação 
• Para as obras de engenharia, é importante, portanto,
caracterizar-se o material de fundação não só quanto à
permeabilidade e fluxo, mas também quanto ao
comportamento mecânico, sendo que a importância de
cada um desses aspectos está atrelada às características e
finalidades da obra.
• Quanto à permeabilidade e ao fluxo, a análise do material
de fundação deve se atrelar à avaliação do perfil de
intemperismo e às condições de drenagem.
• No que se refere ao comportamento mecânico, as
preocupações situam-se no campo da capacidade de
suporte propriamente dita, na expansibilidadee na
compressibilidade ou colapsibilidade do solo.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
9.2 O solo em cortes 
• Cortar o maciço é algo freqüente na implantação de obras
de engenharia tais como:
• Subsolos de edifícios;
• Rodovias;
• Galerias de águas pluviais.
• No projeto do corte deve-se, antes de tudo, avaliar a física
do local, a geologia, a geomorfologia, o nível de
intemperização do perfil de solo a ser cortado, a hidrologia,
a hidrogeologia, a direção do vento e da frente de
insolação, o tipo de vegetação e seu estado, etc.
• Na determinação dos parâmetros geotécnicos do solo a ser
submetido a corte, é fundamental posicionar a amostra
coletada em relação à obra e esta em relação à
estratigrafia, ao fluxo natural, etc.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
9.3 O solo em aterro 
• A construção de um aterro requer conhecimento detalhado
do material de empréstimo. As condições de compactação
do maciço dependem de fatores como:
• Propriedades e comportamento do solo;
• Finalidade da obra;
• Características do material de fundação;
• Características dos equipamentos disponíveis.
• Dois aspectos merecem ser realçados quando da
compactação do solo no campo: como variará a umidade do
solo ao longo do tempo e como variam suas propriedades e
comportamento em relação ao material estudado em
laboratório. A influência desse último aspecto é ilustrada na
figura a seguir.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
9.3 O solo em aterro 
 
 
13,5
14,5
15,5
16,5
17,5
18,5
12 15 18 21 24 27 30
w (%)
d (k
N/m
3)
compactação com secagem:J-1
compactação natural:J-1
14,5
15,5
16,5
17,5
18,5
6 9 12 15 18 21 24 27
w(%)
d(k
N/m
3)
compactação com secagem:J-2
compactação natural:J-2
13,5
14,5
15,5
16,5
17,5
18,5
6 9 12 15 18 21 24 27 30 33
w(%)
d(kN
/m3)
compactação com secagem:J-3
compactação natural:J-3
12
13
14
15
16
17
12 15 18 21 24 27 30
w(%)
d(k
N/m
3)
Compactação com secagem:J-5
compactação natural:J-5
(a) J-1 (b) J-2
(c) J-3 (d) J-5
•Figura 20 – Curvas de compactação de solos com e sem secagem e destorroamento prévio
• (Pessoa et al. 2005). 
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
10 Considerações finais 
• O conteúdo deste capítulo não teve a pretensão de cobrir
ou revisar a mecânica dos solos como um todo.
• Ele limitou-se a apresentar noções básicas e algumas
abordagens e tópicos relevantes para o engenheiro civil e
para o geólogo de engenharia.
• Mostrou-se a necessidade de se ampliar a literatura
clássica de modo a abranger de modo mais completo os
solos tropicais e os solos não saturados.
• Os livros clássicos de mecânica dos solos tratam com
maior detalhe tópicos como permeabilidade, adensamento
e resistência ao cisalhamento.