3_Granulometria_dos_solos

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Universidade Federal de Santa MariaUniversidade Federal de Santa Maria
Centro de TecnologiaCentro de Tecnologia
Mecânica dos SolosMecânica dos Solos
GranulometriaGranulometria dos Solosdos Solos
Prof. Eng. Prof. Eng. RinaldoRinaldo PinheiroPinheiro
GranulometriaGranulometria dos Solosdos Solos
SOLO SOLO ⇒⇒ material constitumaterial constituíído de elementos minerais e orgânicos. do de elementos minerais e orgânicos. 
O SOLO:O SOLO: ÉÉ UM SISTEMAUM SISTEMA
TRIFTRIFÁÁSICO ONDE ASICO ONDE A
FASE SFASE SÓÓLIDALIDA ÉÉ UMUM
CONJUNTO DISCRETOCONJUNTO DISCRETO
DE PARTDE PARTÍÍCULAS CULAS 
MINERAIS DISPOSTAS AMINERAIS DISPOSTAS A
FORMAREM UMAFORMAREM UMA
ESTRUTURA POROSA ESTRUTURA POROSA 
QUE CONTERQUE CONTERÁÁ OSOS
ELEMENTOS ELEMENTOS 
CONSTITUINTES DASCONSTITUINTES DAS
FASES LFASES LÍÍQUIDA EQUIDA E
GASOSA.GASOSA.
Fase sFase sóólida lida –– areias e argilasareias e argilas
GranulometriaGranulometria dos Solosdos Solos
Fase sFase sóólida possuem partlida possuem partíículas de: culas de: 
►► Diferentes tamanhosDiferentes tamanhos
►► Diferentes proporDiferentes proporççõesões
DistribuiDistribuiçção granulomão granuloméétrica objetiva determinar:trica objetiva determinar:
►► Tamanho das partTamanho das partíículasculas
►► Porcentagem de ocorrência das partPorcentagem de ocorrência das partíículasculas
PartPartíículas não são esfculas não são esfééricas ricas –– mas utilizamas utiliza--se o se o diâmetro equivalente diâmetro equivalente parapara
representrepresentáá--lolo
Para os Para os materiais granulares materiais granulares ou fraou fraçção grossa do solo, o diâmetro equivalenteão grossa do solo, o diâmetro equivalente
serseráá igual ao diâmetro da menor esfera que circunscreve a partigual ao diâmetro da menor esfera que circunscreve a partíícula, enquantocula, enquanto
que para a que para a frafraçção fina ão fina este diâmetro este diâmetro éé o calculado atravo calculado atravéés da lei de Stokess da lei de Stokes
►► A distribuiA distribuiçção granulomão granuloméétrica dos materiais granulares, areias e pedregulhos, trica dos materiais granulares, areias e pedregulhos, 
serseráá obtida atravobtida atravéés do s do processo de peneiramentoprocesso de peneiramento de uma amostra seca de uma amostra seca 
em estufa. em estufa. 
►► SiltesSiltes e argilas se utiliza e argilas se utiliza àà sedimentasedimentaççãoão dos sdos sóólidos no meio llidos no meio lííquidoquido
Curva Granulométrica - ABNT - NBR NM248 
Silte Areia Fina Areia Média Areia Grossa PedregulhoArgila
0
10
20
30
40
50
60
70
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90
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0,001 0,01 0,1 1 10 100
Diâmetro dos Grãos (mm)
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ClassificaClassificaçção dos solos ão dos solos –– critcritéérios granulomrios granuloméétricos tricos 
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 – solos formados por minerais ou partículas de rocha, com diâmetro 
compreendido entre 2,0 e 60,0 mm. Quando arredondados ou semi-
arredondados, são denominados cascalhos ou seixos. 
- pedregulho fino – (2 a 6 mm) 
- pedregulho médio (6 a 20 mm) 
- pedregulho grosso (20 a 60 mm).
Areia – solo não coesivo e não plástico formado por minerais ou partículas de 
rochas com diâmetros compreendidos entre 0,06 mm e 2,0 mm. 
- areia fina (0,06 mm a 0,2 mm)
- areia média (0,2 mm a 0,6 mm)
- areia grossa (0,6 mm a 2,0 mm).
ClassificaClassificaçção dos solos ão dos solos –– critcritéérios granulomrios granuloméétricos tricos 
Silte – solo que apresenta baixo ou nenhuma plasticidade, baixa resistência 
quando seco ao ar. Suas propriedades dominantes são devidas à parte 
constituída pela fração silte. 
- silte (0,002 mm e 0,06 mm).
Argila – solo caracterizado pela sua plasticidade, textura e consistência em seu 
estado e umidade naturais. 
- argila (< 0,002mm) 
Escalas granulomEscalas granuloméétricastricas
AnAnáálise granulomlise granuloméétricatrica
O ensaio está normalizado pela ABNT/NBR 7181/82. 
• Materiais granulares, areias e pedregulhos, a distribuição granulométrica será
obtida pelo processo de peneiramento de uma amostra de solo.
• Materiais finos, siltes e argilas se utiliza o processo de sedimentação. 
• Para solos, que tem partículas tanto na fração grossa quanto na fração fina se 
torna necessário à análise granulométrica conjunta.
Processo de peneiramento
• A separação dos sólidos, de um solo, em diversas frações. 
• É adotado para partículas com diâmetros maiores que 0,075mm (#200). Para 
tal, utiliza-se uma série de peneiras de abertura de malhas conhecidas, 
determinando-se a percentagem em peso retida ou passante em cada peneira. 
- peneiramento grosso, partículas maiores que 2 mm (#10) 
- peneiramento fino, partículas menores que 2mm.
SSéérie de peneiras de malhas conhecidasrie de peneiras de malhas conhecidas
Curva Granulométrica - ABNT - NBR NM248 
Silte Areia Fina Areia Média Areia Grossa Pedregulho
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Diâmetro dos Grãos (mm)
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Processo de sedimentaProcesso de sedimentaççãoão
Para os solos finos, Para os solos finos, siltessiltes e argilas, com parte argilas, com partíículas culas menores que 0,075mm (#200),menores que 0,075mm (#200),
o co cáálculo dos diâmetros equivalentes serlculo dos diâmetros equivalentes seráá feito a partir dos resultados obtidos feito a partir dos resultados obtidos 
durante a sedimentadurante a sedimentaçção de certa quantidade de são de certa quantidade de sóólidos em um meio llidos em um meio lííquido.quido.
A base teA base teóórica para o crica para o cáálculo do diâmetro equivalente vem da lculo do diâmetro equivalente vem da lei de Stokeslei de Stokes, que, que
afirma que a velocidade de queda de uma partafirma que a velocidade de queda de uma partíícula esfcula esféérica, de peso especrica, de peso especííficofico
conhecido, em um meio lconhecido, em um meio lííquido rapidamente atinge um valor constante que quido rapidamente atinge um valor constante que éé
proporcional ao quadrado do diâmetro da partproporcional ao quadrado do diâmetro da partíícula. cula. 
v = (v = (γγs s -- γγw ) / (1800 . w ) / (1800 . µµ ) * ) * DD22
v = velocidade de quedav = velocidade de queda
γγs = peso especs = peso especíífico real dos grãos fico real dos grãos -- g/cmg/cm33
γγw = peso especw = peso especíífico do flufico do fluíído do -- g/cmg/cm33
µµ = viscosidade da = viscosidade da áágua gua -- g . s/ g . s/ cmcm22
D = diâmetro equivalente (mm)D = diâmetro equivalente (mm)
Ensaio de sedimentação
Esquema do ensaio de sedimentaEsquema do ensaio de sedimentaççãoão
t
zD
ws
×−= γγ
µ.1800
Z
1,00
1,01
1,02
1,03
1,04
Curva calibração
1,01    1,02   1,03   1,04
Z
Leitura (L)
( ) N
W
vD wL
sws
st
Z ×−××−=< γγγγ
γ%
Quanto Quanto àà textura os solos são classificados em grossos e finos. os solos são classificados em grossos e finos. 
Os Os solos grossos solos grossos (areias e os pedregulhos) são aqueles nos quais mais do que(areias e os pedregulhos) são aqueles nos quais mais do que
50% dos grãos são vis50% dos grãos são visííveis a olho nu.veis a olhonu.
Os Os solos finos solos finos (argilas e os (argilas e os siltessiltes) são aqueles nos quais mais do que 50 % das ) são aqueles nos quais mais do que 50 % das 
partpartíículas são de tal dimensão, que não são visculas são de tal dimensão, que não são visííveis a olho nu. veis a olho nu. 
A experiência indica que a textura A experiência indica que a textura éé muito importante nos solos grossos muito importante nos solos grossos 
(granulares). Nestes solos a (granulares). Nestes solos a granulometriagranulometria pode revelar o comportamento pode revelar o comportamento 
referente referente ààs propriedades fs propriedades fíísicas do material.sicas do material.
Para solos com grãos menores que a abertura da peneira de nPara solos com grãos menores que a abertura da peneira de nºº 200 (0,075mm), a200 (0,075mm), a
granulomgranuloméétrica trica éé de pouca importância.de pouca importância.
Em funEm funçção da distribuião da distribuiçção granulomão granuloméétrica os solos podem ser: trica os solos podem ser: 
-- Mal graduados Mal graduados -- solos que tem seus grãos variando, preponderantemente, solos que tem seus grãos variando, preponderantemente, 
dentro de pequenos intervalosdentro de pequenos intervalos
-- Bem graduados Bem graduados -- solos que tem vsolos que tem váárias frarias fraçções de diâmetro diferentes ões de diâmetro diferentes 
misturadasmisturadas
Propriedades que auxiliam a identificaPropriedades que auxiliam a identificaçção do soloão do solo
Parâmetros da curva granulomParâmetros da curva granuloméétricatrica
10
60
D
DCu =
( )
1060
2
30
DD
DCC •
=
10D
Diâmetro efetivo (D10): 
Coeficiente de curvatura (Cc): 
Coeficiente de uniformidade (Cu)
Curvas granulomCurvas granuloméétricastricas
Curvas granulomCurvas granuloméétricas tricas –– materiais da região de Santa Mariamateriais da região de Santa Maria
Curva Granulométrica - ABNT - NBR NM248 
1
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3
6
7 8
9
Silte Areia Fina Areia Média Areia Grossa PedregulhoArgila
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Diâmetro dos Grãos (mm)
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s
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e
1) argila siltosa de alta plasticidade, leito do 
Arroio Cadena - Vila Oliveira - Santa Maria.
(2) argila siltosa de alta plasticidade, Distrito de 
Pains – Santa Maria.
(3) argila siltosa medianamente plástica, várzea 
do Rio Vacacaí-Mirim – Santa Maria.
(4) argila siltosa com areia, Aterro Sanitário –
Restinga Seca.
(5) solo residual “Chumbinho” – Restinga seca.
(6) areia fina a média, margem do Arroio 
Cadena – Vila Lídia – Santa Maria.
(7) areia média, margem do Arroio Cadena –
Vila Oliveira – Santa Maria.
(8) areia média a grossa, Rio Verde – Santa 
Maria.
(9) areia grossa, Rio Verde – Santa Maria.
Propriedades que auxiliam a identificaPropriedades que auxiliam a identificaçção do soloão do solo
Compacidade 
É a característica da maior ou menor densidade (compactação) dos solos 
granulares (não coesivos). 
Os solos não coesivos são as areias e pedregulhos, e quantitativamente a 
compacidade ou densidade relativa é determinada pelo grau de 
compacidade através da expressão:
 
e - e
e - e
 GC
mínmáx
natmáx=
Determina-se o índice de vazios máximo vertendo-se simplesmente o 
material seco em um recepiente de volume conhecido e pesando-se 
(ABNT/NBR 12004/90)
Obtém-se o índice de vazios mínimo, compactando-se o material por vibração 
ou por socamento dentro de um recipiente de volume V (ABNT/NBR
12051/91).
CompacidadeCompacidade
Designação
Índice de 
resistência à
penetração 
N (SPT)
Fofo ≤ 4
Pouco 
compacto
5 a 8
Medianamente 
compacto 9 a 18
Compacto 18 a 40
Muito 
compacto > 40
ABNT/NBR 7250/82- Solos arenosos
Em funEm funçção do grau de ão do grau de 
compacidade classificamcompacidade classificam--se as se as 
areias em:areias em:
Fofa (solta)Fofa (solta)
0 < GC < 1/30 < GC < 1/3
Medianamente compactaMedianamente compacta
1/3 < GC < 2/31/3 < GC < 2/3
CompactaCompacta
2/3 < GC < 12/3 < GC < 1
Propriedades que auxiliam a identificaPropriedades que auxiliam a identificaçção do soloão do solo
Forma dos grãos
Quanto à forma, as partículas dos 
materiais granulares, pedregulhos e 
areias, se aproximam de uma esfera. 
A caracterização do seu tamanho através 
de uma medida linear. 
Forma de sua superfície: angular, 
subangular, subarredondado, arredon-
dado e bem arredondado.
Propriedades que auxiliam a identificaPropriedades que auxiliam a identificaçção do soloão do solo
Forma dos grãos
A forma mais comum, das partículas dos argilo-minerais formadores dos 
solos argilosos é a laminar onde predominam duas dimensões, largura e 
comprimento, sobre a espessura..