05_Granulometria_e_Consistencia

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
DAU / Instituto de Tecnologia
IT 822 - Mecânica dos solos
Prof. Dr. Fabrício de Menezes Telo Sampaio
Granulometria e 
Consistência do solo
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Introdução
A granulometria e a consistência do solo são 
propriedades do solo que auxiliam não só a sua 
classificação, mas também o conhecimento do seu 
comportamento em diferentes situações.
As partículas dos solos possuem diferentes 
tamanhos e a medida desses tamanhos é feita 
através da análise granulométrica do solo.
Introdução
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DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO
Introdução
Do ponto de vista de engenharia, apesar da 
análise granulométrica classificar texturalmente o 
solo, esta por si só não consegue retratar o 
comportamento do mesmo. 
A fração de finos presente exerce papel 
fundamental. Comportamento dos solos finos �
fatores como sua composição mineralógica, sua 
umidade, sua estrutura e até seu grau de saturação. 
Menor partícula: maior sua superfície específica e, 
portanto, maior será sua plasticidade. 
Introdução
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Granulometria
Partículas dos solos: diferentes tamanhos 
(medida � análise granulométrica do solo). 
Objetivo: determinar os tamanhos dos diâmetros 
equivalentes das partículas sólidas em conjunto com 
a proporção de cada fração constituinte do solo em 
relação ao peso de solo seco. 
Representação gráfica: curva granulométrica.
Mono-log: ordenadas - porcentagens que passam 
ou que ficam retidas nas peneiras; abscissas -
diâmetro equivalente das partículas (log). 
Granulometria
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Ensaio de Granulometria
Realizado em dois procedimentos distintos: 
a) peneiramento - para partículas com diâmetros 
equivalentes superiores a 0,074mm (peneira 200); 
b) Sedimentação - para partículas com diâmetros 
equivalentes inferiores a 0,002mm (silte + argila).
Obs.: Embora existindo no mercado, a peneira 
400 (com abertura de malha de 0,045mm) não é
regularmente utilizada no ensaio de peneiramento, 
por ser facilmente danificada e de custo elevado.
Granulometria
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Ensaio de Granulometria
Equipamentos: jogo de peneiras, balança, estufa, 
destorroador, bandejas, proveta, termômetro, 
densímetro, cronômetro, dispersor, dispersante, etc.
Preparação das amostras de solo: processos de 
secagem ao ar e destorroamento (vide NBR 9941).
Quantidade de solo: varia (função da textura): 
1500g para solos grossos e 200g para o solos finos.
Ensaio de granulometria conjunta: NBR 7181.
Metodologia � apostila (pag. 74).
Granulometria
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Peneiramento
Utilizado para a fração grossa do solo (grãos com 
até 0,074mm de diâmetro equivalente). 
Agitação com peneiras padronizadas e pesagem 
das quantidades retidas em cada uma delas. 
Granulometria
Retira-se 50 a 100g da 
quantidade que passa na 
peneira 200 e prepara-se o 
material para sedimentação.
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Peneiramento
Conforme a NBR 5734:
Peneiramento grosso � peneiras de 50, 38, 25, 
19, 9,5, 4,8, 2,0 mm;
Peneiramento fino � peneiras de 1,2, 0,6, 0,42, 
0,25, 0,15, e 0,075 mm. 
Granulometria
Peneiramento grosso:
Lava-se o material retido na 
peneira 10 (2,0 mm), para 
retirar as impurezas aderidas.
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Sedimentação
Para solos finos, o processo de peneiramento 
torna-se impraticável. Recorre-se então, ao 
processo de sedimentação: medida indireta da 
velocidade de queda das partículas no meio (água).
Desenvolvido por Arthur Casagrande. 
Se baseia na Lei de Stokes, segundo a qual a 
velocidade de queda, V, de uma partícula esférica, 
em um meio viscoso infinito, é proporcional ao 
quadrado do diâmetro da partícula. 
Granulometria
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Sedimentação
Lei de Stokes:
Granulometria
r = raio de partícula em queda;
g = aceleração da gravidade;
rp = densidade da partícula;
rf = densidade do fluido;
h = viscosidade do fluido.
Obs.: Algumas fórmulas apresentam o diâmetro em vez de raio.
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Sedimentação
Dispersão: substância defloculante (hidróxido de 
sódio, hexametafosfato de sódio, etc.). 
Agregados: mascaram o ensaio. 
Normalmente, o defloculante atua por 24 horas.
Agitação mecânica: 
Utiliza-se um dispersor.
Granulometria
Após a agitação, peneirar o solo 
(#200 – 0,075 mm).
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Sedimentação
Material retido na peneira 200: peneiramento fino. 
Pesa-se o solo seco retido em cada peneira.
Material que passa: sedimentação. Utilizar um 
tempo “t” necessário para a sedimentação do silte.
Granulometria
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Curva granulométrica do solo
Representação gráfica do resultado de um ensaio 
de granulometria.
Aponta a percentagem equivalente de cada fração 
granulométrica (pedregulho, areia, silte e argila). 
Pode fornecer informações sobre a origem 
geológica do solo que está sendo investigado. 
Por exemplo: solo com partículas em uma ampla 
faixa de variação (coluvionar ou residual jovem); 
homogêneo (seletivo – aluvial ou eólico); e ausência 
de uma classe (mudança na velocidade do rio).
Granulometria
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Curva granulométrica do solo
Representação gráfica do resultado de um ensaio 
de granulometria.
Granulometria
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Curva granulométrica do solo
Resultado típico para um Latossolo Arenoso.
Granulometria
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Curva granulométrica do solo
Alguns sistemas de classificação utilizam a curva 
granulométrica para auxiliar na previsão do 
comportamento de solos grossos. 
Índices característicos da curva granulométrica: 
Coeficientes de uniformidade e curvatura da curva.
D10 (Diâmetro efetivo) � Diâmetro equivalente onde 
10% das partículas passam (10% das partículas são 
mais finas que o diâmetro efetivo).
D30 e D60 � O mesmo que o diâmetro efetivo, para 
as percentagens de 30 e 60 %, respectivamente.
Granulometria
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Coeficiente de Não-Uniformidade
De acordo como valor do CNU obtido, a curva 
granulométrica pode ser classificada abaixo:
CNU < 5 � muito uniforme;
5 < CNU < 15 � uniformidade média;
CNU > 15 � não uniforme.
Granulometria
O CNU indica a amplitude dos grãos.
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Coeficiente de curvatura
Classificação da curva granulométrica quanto ao 
coeficiente de curvatura:
1 < Cc < 3 � solo bem graduado;
Cc < 1 ou Cc > 3 � solo mal graduado.
Granulometria
O Cc fornece a idéia do formato da 
curva (detecta descontinuidades). 
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Obtenção dos coeficientes
Na curva abaixo, determinar D10, D30 e D60.
Granulometria
D10 D30 D60
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Considerações finais
Designação do solo (NBR 6502):
� Mais de 10% de areia, silte ou argila � adjetiva-se 
o solo com as frações obtidas (empate: > %).
� Porcentagens < 10% de finos � denomina-se:
1 a 5% � com vestígios de (nome da fração);
5 a 10% � com pouco (nome da fração).
� Para o caso de pedregulho com frações superiores 
a 10% adjetiva-se o solo do seguinte modo: 
10 a 29% � com pedregulho;
> 30% � com muito pedregulho.
Granulometria
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Classificação textural
Granulometria
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Trabalho
Verificar a designação dos solos 1, 2 e 3 abaixo:
Granulometria
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Consistência do solo
Segundo Terzaghi, o termo consistência refere-se 
ao grau de adesão entre as partículas de solo e à
resistência oferecida a forças que tendam a deformar 
ou romper a massa do solo. 
Consistência das argilas (solos coesivos): descrita 
como mole, média, rija ou dura. (NBR – 6502).
Solos grossos (areias e pedregulhos com poucos 
finos): efeito da umidade negligenciado, pois a 
quantidade de água presente nos mesmos tem um 
efeito secundário em seu comportamento.
Consistência
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Consistência do solo
Comportamento dos solos finos ou coesivos: 
depende da sua composição mineralógica, umidade, 
estrutura e grau de saturação. 
Particularmente� a umidade dos solos finos.
Consistência
UMIDADE
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Consistência do solo
Força de coesão em diferentes umidades.
Consistência
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Estados de Consistência do solo
Solo argiloso: quatro estados � líquido, plástico, 
semi-sólido ou sólido (em função da umidade). 
Estado plástico: propriedade denominada de 
plasticidade � capacidade do solo se deformar sem 
apresentar ruptura ou trincas e sem variar o volume.
Fatores que afetam: umidade e mineralogia.
Consistência
UMIDADE
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Limites de Consistência do solo
São os limites inferiores e superiores de valor de 
umidade para cada estado do solo.
Propostos por Atterberg � padronizados por 
Casagrande.
LC: Limite de Contração;
LP: Limite de Plasticidade;
LL: Limite de Liquidez.
Consistência
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Limites de Consistência do solo
Consistência
Resultados de 
ensaios em 
laboratório 
com amostras 
de solo 
cilíndricas em 
diferentes 
condições de 
umidade.
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Limite de Liquidez
Valor de umidade para o qual o solo passa do 
estado plástico para o estado fluido.
Determinação (NBR 6459) : 
1) coloca-se na concha do aparelho de Casa 
Grande uma pasta de solo (passando #40) com 
umidade próxima de seu limite de plasticidade. 
2) faz-se um sulco com um cinzel padronizado. 
3) Aplicam-se golpes à massa de solo posta na 
concha do aparelho de Casagrande, girando-se uma 
manivela, a uma velocidade padrão de 2 golpes / seg.
Consistência
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Limite de Liquidez
4) Conta-se o número de golpes necessário para 
que a ranhura de solo se feche em torno de 1cm. 
Consistência
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Limite de Liquidez
5) Repete-se este processo ao menos 5 vezes, com 
valores de umidade crescentes ou decrescentes. 
6) Plotar em um gráfico (umidade x log n°golpes).
7) Ajusta-se uma reta passando por esses pontos.
Consistência
O limite de liquidez 
corresponde à umidade 
para a qual foram 
necessários 25 golpes para 
fechar a ranhura de solo. 
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Limite de Plasticidade
Valor de umidade para o qual o solo passa do 
estado semi-sólido para o estado plástico.
Determinação (NBR 9180):
1) Prepara-se uma pasta com o solo que passa na 
#40, rolando-a com a palma da mão sobre uma placa 
de vidro esmerilhado, formando um pequeno cilindro. 
2) Quando o cilindro de solo atingir o diâmetro de 
3mm e apresentar fissuras, mede-se a umidade do 
solo.
Consistência
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Limite de Plasticidade
3) Repetir a operação pelo menos 5 vezes, definido 
assim como limite de plasticidade o valor médio dos 
valores de umidade determinados.
Consistência
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Limite de Contração
Valor de umidade para o qual o solo passa do 
estado sólido para o estado semi-sólido.
Determinação (NBR 7183):
1) Molda-se uma amostra de solo passando na #40, 
na forma de pastilha, em uma cápsula metálica com 
teor de umidade entre 10 e 25 golpes no aparelho de 
Casa Grande. 
2) Seca-se a amostra à sombra e depois em estufa, 
pesando-a em seguida.
Consistência
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Limite de Contração
3) Utiliza-se um recipiente adequado (cápsula de 
vidro) para medir o volume do solo seco, através do 
deslocamento de mercúrio provocado pelo solo 
quando de sua imersão no recipiente.
O limite de contração é determinado pela equação:
Consistência
Onde: 
V = Volume da amostra seca;
P = Peso da amostra seca;
γw = Peso específico da água;
γs = Peso específico das partículas sólidas.
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Índices de Consistência
Com limites de consistência é comum proceder-se 
ao cálculo de outros dois índices: o índice de 
plasticidade (IP) e o índice de consistência (IC). 
No entanto, o IC por não acompanhar com 
fidelidade as variações de consistência de um solo, 
tem caído em desuso. 
O valor do IP pode ser obtido pela diferença entre 
o LL e o LP: 
IP = LL - LP
Consistência
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Índices de Consistência
O índice de plasticidade procura medir a 
plasticidade do solo e, fisicamente, representa a 
quantidade de água necessária a acrescentar ao solo 
para que este passe do estado plástico para o 
líquido. A seguir, são apresentados alguns intervalos 
do IP para a classificação quanto a plasticidade. 
IP = 0 � Não Plástico 
1 < IP < 7 � Pouco Plástico 
7 < IP < 15 � Plasticidade Média 
IP > 15 � Muito Plástico 
Consistência
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Índices de Consistência
O índice de consistência é determinado por:
Consistência
Onde:
IC < 0 � FLUÍDO - DENSO 
0 < IC < 1 � ESTADO PLÁSTICO
IC > 1 � ESTADO SEMI - SÓLIDO OU SÓLIDO
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Índices de Consistência
Gráfico de Casagrande: referência para a 
classificação da plasticidade do solo. Dividido em 
quatro regiões delimitadas pelas linhas A e B e pela 
linha U, que constituio limite superior para o qual não 
ocorrem valores de IP e LL. 
Consistência
Na região acima da linha A � solo 
muito plástico.
Abaixo da linha A � pouco plástico. 
LL acima de 50% (à direita da linha 
B) � solo muito compressível. 
LL abaixo de 50% (à esquerda da 
linha B) � solo pouco compressível. 
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Índices de Consistência
Valores típicos.
Consistência
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Atividade das argilas
Constituição mineralógica dos argilo-minerais: 
bastante variada. Determinado tipo de solo pode ter 
valores dos índices de consistência elevados 
enquanto o teor de argila presente é baixo. 
Diagnóstico � argila é muito ativa. 
Interior do Brasil: solos com porcentagem pequena 
de argila (15%) com plasticidade elevada e 
coesão notável principalmente quando secos.
Consistência
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Atividade das argilas
Skempton mediu a atividade da fração argilosa:
Consistência
Classificação:
Argila inativa: A < 0,75 
Argila normal: 0,75 < A < 1,25 
Argila ativa: A> 1,25 
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Bibliografia
1. CAPUTO, H. P. Mecânica dos solos e suas aplicações. 
Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1978. 219 p. 
2. NOGUEIRA, J. B. BUENO. Mecânica dos solos. Gráfica 
EESC/USP. São Carlos, 1988.
3. PINTO, C. S. Curso básico de mecânica dos solos. São 
Paulo: Oficina de Textos, 2002. 355p. 
4. VARGAS, M. Introdução à Mecânica dos Solos. São 
Paulo: McGraw Hill, 1978. 510p.
5. Apostilas didáticas.
Bibliografia