2) Prova N-1 SaulBGuedes (Mecânica dos Solos I)

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Prova N-1 da Disciplina Mecânica dos Solos I / Professor: D. Sc Saul Barbosa Guedes / 04/04/2014 
 
Professor: Saul Barbosa Guedes / Período: 2014:1 
Questões do Primeiro Exercício Avaliativo (Prova AP-1) 
Disciplina: Mecânica dos Solos I 
1) Defina Solo. Como os solos se originam ? Desenhe de maneira esquemática o processo de 
formação dos solos. (Valor da Questão = 0,50 Ponto) 
 “Solução” 
 Para o engenheiro civil, solo é qualquer reunião de partículas minerais soltas, ou 
fracamente unidas (cimentadas), formada pela decomposição de rochas por ação do 
intemperismo, com o espaço vazio entre as partículas ocupado por água e/ou ar (CRAIG, 
2007). 
 “Todos os solos originam-se da decomposição das rochas que constituíam inicialmente 
a crosta terrestre. A decomposição é decorrente de agentes físicos e químicos” (SOUSA 
PINTO, 2006). 
1) Etapa: A rocha mãe surge (aflora) na superfície da terra. 
 
2) Etapa: Após a sua exposição na superfície terrestre, à rocha interage com a atmosfera 
(vento e temperatura), hidrosfera (água) e a biosfera (seres vivos) e começa a sofrer 
intemperismo. 
 
3) Etapa: Os restos de seres vivos colonizam a rocha misturados com as partículas resultantes 
da fragmentação desta, originam um solo pouco espesso (Solo primitivo). 
 
 
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4) Etapa: Surgem pequenas plantas com raiz e pequenos animais, como os insetos. Estes seres 
vivos por um lado, facilitam a fragmentação da rocha e, por outro, quando morrem, pela 
acumulação e pela decomposição dos seus restos, tornam o solo mais espesso e complexo. 
 
5) Etapa: Por último começa a desenvolver plantas e a surgirem animais de maior porte. Os 
restos deste organismo e os materiais resultantes da sua decomposição vão enriquecendo o 
solo, que acabar de ficar constituído de diferentes camadas. Este solo, é então, designado por 
solo maduro. 
 
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2) Conceitue Intemperismo. Defina os dois (02) tipos de intemperismo que pode atuar no processo 
de formação dos solos e cite exemplos de cada. Cite os fatores de controle do intemperismo. Como 
a topografia pode influenciar no controle do intemperismo ? Explique como a biosfera influencia no 
controle do intemperismo. (Valor da Questão = 1,00 Ponto) 
 “Solução” 
 Intemperismo é o conjunto de modificações de ordem física (desagregação) e química 
(decomposição) que as rochas sofrem ao aflorar na superfície da terra (TEIXEIRA, et al, 
2001). 
Em função dos mecanismos predominantes de atuação, o intemperismo pode ser: 
a) Intemperismo Físico: Constitui o intemperismo físico todos os processos que causam 
desagregação das rochas, com separação dos grãos minerais antes coesos e com sua 
fragmentação, transformando a rocha inalterada em material friável e descontínuo. Exemplo: 
- Variação de Temperatura; 
- Mudança Cíclica de Umidade; 
- Congelamento da Água; 
- Cristalização de Sais Dissolvidos nas Águas de Infiltração; 
- Crescimento de Raízes. 
b) Intemperismo Químico: Constitui intemperismo químico todos os processos que causam 
decomposição dos minerais primários das rochas que resulta da ação separada ou simultânea 
de várias reações químicas. Exemplo: 
- Hidratação; 
- Dissolução; 
- Hidrólise; 
- Oxidação. 
 Os fatores que controlam o intemperismo são: 
- Material parental; 
- Clima; 
- Topografia; 
- Biosfera; 
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- Tempo. 
 A topografia regula a velocidade do escoamento superficial das águas pluviais (que 
também depende da cobertura Vegetal) e, portanto, controla a quantidade de água que se 
infiltra nos perfis, de cuja eficiência depende a eliminação dos componentes solúveis. As 
reações químicas do intemperismo ocorrem mais intensamente nos compartimentos do relevo 
onde é possível boa infiltração da água, percolação por tempo suficiente para a consumação 
das reações e drenagem da lixiviação dos produtos solúveis. 
 A biosfera influência no controle do intemperismo da seguinte maneira: a matéria 
orgânica morta no solo decompõe-se, liberando CO2, cuja concentração nos poros do solo 
pode ser até 100 vezes maior que na atmosfera, o que diminui o pH da água de infiltração. 
3) Em se tratando do processo de classificação tacto visual dos solos, do tipo: Teste de Suja as 
mãos. Como podemos classificar um solo do tipo arenoso, siltoso e argiloso. (Valor da Questão = 
0,5 Ponto) 
 “Solução” 
 Após se fazer uma pasta (solo + água) na palma da mão, coloca-se esta sob água 
corrente observando a lavagem do solo. 
- O solo Arenoso lava-se facilmente escorrendo rapidamente da mão. 
- O solo Siltoso só se limpa depois de certo fluxo de água necessitando também de certa fricção 
para a limpeza total. 
- As Argilas apresentam certa dificuldade de se soltarem das mãos apresentando 
características de um barro. 
OBS: Nesse tipo de teste é possível se detectar a presença de areia (quartzo) pela sensação dos 
dedos coma pasta formada e pelo brilho que exibem. No entanto, o material fino (silte + 
argila) pode aglomerar-se formando concreções que passam a falsa ideia de material 
granular. 
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4) Qual o objetivo da classificação dos solos ? (Valor da Questão = 0,5 Ponto) 
 “Solução” 
 O objetivo da classificação dos solos, sob o ponto de vista de engenharia, é poder 
estimar o provável comportamento do solo ou, pelo menos, orientar o programa de 
investigação necessário para permitir a adequada análise de um problema (SOUSA PINTO, 
2006). 
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5) Defina limite de liquidez, limite de plasticidade e limite de contração. Como se obtém o índice de 
plasticidade dos solos ? (Valor da Questão = 1,0 Ponto) 
 “Solução” 
 Casagrande definiu o Limite de Liquidez (LL), como sendo o “teor de umidade para o 
qual um sulco/ranhura longitudinal feito por um cinzel padrão será fechado em um 
comprimento de 13 mm quando a concha onde está à amostra de solo é forcado a cair 25 vezes 
de uma altura padrão de 10 mm. 
 O Limite de Plasticidade (LP) é definido como o menor teor de umidade com o qual se 
consegue moldar um cilindro com 3,0 mm de diâmetro, rolando-se o solo com a palma da 
mão. 
 O solo se contrai à medida que a umidade é gradualmente perdida. Com a continuação 
da perda de umidade, um estágio de equilíbrio é atingido, no qual mais perda de umidade não 
resultará mais em perda de volume. O teor de umidade cujo volume da massa de solo não 
sofre variação é definido como Limite de Contração (LC). 
 O índice de plasticidade do solos obtém-se pela diferença entre o limite de liquidez e o 
limite de plasticidade do solo: IP = LL = LP 
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6) Qual a importância dos índices físicos ? Defina os seguintes índices físicos dos solos: índice de 
vazios (e), porosidade (n), peso específico dos grãos do solo (γs), peso especifico aparente seco do 
solo (γd) e peso especifico submerso (γSub). Para que serve o peso especifico submerso e como se 
obtém o mesmo ? (Valor da Questão = 1,0 Ponto) 
 “Solução” 
 A importância dos índices físicos é que os mesmos desempenham um importante papel 
no estudo das propriedades dos solos, uma vez que estas dependem do seus constituintes e das 
proporções relativas entre eles, assim como da interação de uma fase sobreas outras (SOUSA 
PINTO, 2006). 
- Define-se como índice de vazios (e) de um solo como sendo a razão entre o volume de vazios 
(Vv) presente na massa de solo e o volume das partículas sólidas (grãos) do solo. 
e = VV/VSólidos 
- Define-se como porosidade (n) de um solo como sendo a razão entre o volume de vazios (Vv) 
presente na massa de solo e o volume total (VTotal = VVazios + VSólidos = VÁgua + VAr + VSólidos) da 
massa do solo. 
n = VV/VTotal 
- Define-se peso específico dos grãos de solo (γS) como sendo a razão entre o peso das 
partículas sólidas (PSólidos) e o seu respectivo volume (VSólidos). 
γS = PSólidos/VSólidos 
- Define-se peso específico aparente seco de um solo (γd), como sendo a razão entre o peso das 
partículas sólidas do solo (PSólidos) e o seu volume total (VTotal = VÁr + VÁgua + VSólidos). 
Corresponde ao peso específico que o solo teria se ficasse seco, se isso podesse ocorre sem 
variação de volume. 
γd = PSólidos /VTotal 
- Peso Específico Submerso é o peso especifico efetivo do solo quando submerso. Serve para 
cálculos de tensões efetivas. É igual ao peso específico saturado menos o peso específico da 
água (SOUSA PINTO, 2006). 
γSub = γSat – γÁgua 
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7) Por meio de ensaios de laboratório, obteve-se o índice de vazios máximo e mínimo de uma 
determinada areia, cujos respectivos valores foram de, eMáx = 1,10 e eMín = 0,70. Sabendo que esta 
areia encontra-se no campo com um índice de vazios igual a 0,95, como a mesma é classificada 
segundo o critério da compacidade relativa ? (Valor da Questão = 1,0 Ponto) 
 “Solução” 
 O estado de uma areia, ou sua compacidade, pode ser expresso pelo índice de vazios em 
que ela se encontra, em relação a esses valores extremos, por meio do Índice de compacidade 
relativa (CR), obtido por meio da expressão: 
CR = (eMáx – eNat) / (eMáx – eMín) 
CR = (1,10 – 0,95) / (1,10 – 0,70) 
CR = (0,15) / (0,40) 
CR = 0,38 
 Quanto maior a CR, mais compacta é a areia. Terzaghi sugeriu a terminologia 
apresentada na Tabela 1. 
Tabela 1 – Classificação segundo a compacidade (Fonte: SOUSA PINTO, 2006) 
Classificação CR
Areia Fofa < 0,33
Areia de Compacidade Média 0,33 < CR < 0,66
Areia Compacta > 0,66
 
 Segundo a classificação proposta por Terzaghi, a areia é classificada como sendo de 
compacidade média. 
 Entretanto, de acordo com outra classificação proposta por engenheiros de solo, 
conforme tabela abaixo, a areia encontra-se classificada como fofa. 
Tabela 2 – Descrição qualitativa de depósitos de solo granular (Fonte: DAS, 2007) 
CR Descrição do Depósito de Solo
0 - 15 Muito Fofo
15 - 50 Fofo
50 - 70 Medianamente Compacto
70 - 85 Compacto
85 - 100 Muito Compacto
 
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8) Em sua condição natural, uma amostra de solo úmido possui massa total de 2.350 kg, volume de 
total de 1,2 m3, teor de umidade igual a 8,6 % e peso especifico relativo dos sólidos do solo igual a 
2,71. Com base nas informações acima, determine: (Valor da Questão = 1,5 Ponto) 
a) Massa especifica úmida; 
b) Massa específica seca; 
c) Índice de vazios; 
d) Porosidade; 
e) Grau de Saturação. 
 “Solução” 
 Para obtermos os dados pedidos, precisamos fazer uso das fórmulas dos índices físicos 
dos solos, portanto, temos: 
a) Cálculo da massa específica úmida: 
3kg/m 1958,3
1,2
2.350
V
M ρ  
b) Cálculo da massa específica seca: 
3S
d kg/m 1803,3
)2,1.(
100
6,81
350.2
w).V(1
M
V
M
 





 


 
c) Cálculo do índice de vazios: 
0,5031
3,1803
)000.1).(71,2(1
.G
 
d
S 

we 
d) Cálculo da porosidade: 
335,0
503,01
503,0
e1
e n 



 
e) Cálculo do grau de saturação: 
% 46,30,463
0,503
.(2,71)
100
8,6
e
w.G
 S s 






 
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9) Um solo coletado no subleito (fundação do pavimento) de uma estrada, entre uma profundidade 
de 0,60 a 1,50 m, apresentou a seguinte percentagem de material retido nas seguintes peneiras: 
Tabela 1 – Resultado do ensaio granulométrico 
Abertura Percentagem Retida
(mm) (%)
4 4,750 7,0
10 2,000 11,4
20 0,850 18,7
40 0,425 22,3
60 0,250 29,1
100 0,150 35,2
200 0,075 40,0
Peneira N0
 
 Sabendo que o limite de liquidez e o limite de plasticidade do solo foram, respectivamente, 
de 50 % e 42 %. Classifique o solo segundo o sistema American Association of State Highway and 
Transportation Officials, e caracterize o comportamento do subleito para este tipo de solo. Qual o 
valor do índice de grupo do solo ? (Valor da Questão = 1,0 Ponto) 
 
“Solução” 
 Com base nos dados fornecidos e no processo de classificação AASHTO, tem-se: 
1) Percentagem de material que passa na peneira N0 10 = 100 % – 7,0 % = 93 % 
2) Percentagem de material que passa na peneira N0 40 = 100 % - 22,3 % = 77,7 % 
3) Percentagem de material que passa na peneira N0 200 = 100 % - 40 % = 60,0 % 
4) Limite de liquidez: LL = 50 %. 
5) Índice de Plasticidade: IP = LL – LP = 50 % - 42 % = 8 %. 
6) Calculando os parâmetros a, b, c e d com base nos dados fornecidos temos: 
- a = P – 35 % = 60 % - 35 % = 25 %; 
- b = 40 %; 
- c = LL – 40 % = 50 % - 40 % = 10 %; 
- d = 0 %; 
 Portanto o valor do índice de grupo é dado por: 
IG = 0,2.(a) + 0,005.(a.c) + 0,01.(b.d) 
IG = 0,2.(25) + 0,005.[(25).(10)] + 0,01.[(40).(0)} 
IG = 6,25 
 Com base nos dados coletados e calculados, o solo é classificado como sendo do tipo A-
5, ou seja, solo siltoso cujo comportamento como subleito é do tipo sofrível a mau. 
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10) Qual a importância do processo de compactação nas obras geotécnicas ? Quais os fatores que 
afetam a compactação dos solos ? Com base nos dados obtidos após o ensaio de compactação, 
determine a massa especifica aparente seca máxima e a umidade ótima para o respectivo tipo de 
solo (ver Tabela). Com base nos dados dos equipamentos utilizados na compactação, determine a 
energia de compactação aplicada e defina o tipo. Sabendo que este solo foi compactado no campo e 
que sua massa especifica aparente seca máxima in situ foi de γSeco = 1,85 g/cm3, determine o grau 
de compactação obtido no campo. (Valor da Questão = 2,0 Pontos) 
Tabela – Dados do Ensaio de Compactação 
2338,1 g 4681,8 g
12,67 cm 46,0 cm
10,00 cm 05 Camadas
cm3 27
02 - A 30 77 7A 44 3 61 249 206 218
93,65 83,84 76,45 84,52 61,85 80,37 91,50 94,68 104,55 108,30
88,56 79,28 70,85 77,86 57,02 73,96 81,89 84,28 91,88 94,97
17,04 14,76 13,74 11,44 13,50 15,56 14,16 11,25 12,19 10,79
7) Peso do Soquete:
4574,50Peso do Cilindro + Solo Úmido - (g)
2) Peso do Cilindro = 
3) Altura do Cilindro =
4) Diâmetro Interno do Cilindro =
5) Volume do Cilindro = 10) Golpes/Camada:
8) Altura de Queda:
M assa Esp ecífica Ap arente Úmida - (g/cm3)
4552,20
Cápsulas
4274,40
Peso do Solo Úmido - (g)
Massa Específica Aparente S eca - (g/cm3)
Peso da Cáp sula + Solo Úmido - (g)
Peso da Cáp sula + Solo Seco - (g)
Peso do Solo Seco - (g)
Teor de Umidade - (%)
Umidade Média - (%)
Peso da Cáp sula - (g)
Peso da Água - (g)
Grande
9) N. de Camadas:
1) Tip o do Cilindro: Pequeno 6) Tip o de Soquete:
Golpes/Cam
4419,704449,50
 
 “Solução” 
 A importância da compactação encontra-se no seus consideráveis efeitos sobre a 
estabilização de maciços terrosos, relacionando-se, intimamente, com os problemas depavimentação e barragens de terra. A compactação de um solo visa melhorar suas 
características, não só quanto à resistência, mas, também nos aspectos: permeabilidade, 
compressibilidade e absorção d’água (CAPUTO, 1996). 
 Os fatores que afetam a compactação de um solo são: 
1) Espessura das camadas; 
2) Forma de dimensão das partículas; 
3) Dureza das partículas; 
4) Variação e distribuição granulométrica das partículas; 
5) Teor de umidade; 
6) Formas de compactação. 
 Preenchendo a tabela obtemos os seguintes dados: 
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Tabela – Resultado do Ensaio de Compactação 
2338,1 g 4681,8 g
12,67 cm 46,0 cm
10,00 cm 05 Camadas
994,90 cm3 27
02 - A 30 77 7A 44 3 61 249 206 218
93,65 83,84 76,45 84,52 61,85 80,37 91,50 94,68 104,55 108,30
88,56 79,28 70,85 77,86 57,02 73,96 81,89 84,28 91,88 94,97
17,04 14,76 13,74 11,44 13,50 15,56 14,16 11,25 12,19 10,79
5,09 4,56 5,60 6,66 4,83 6,41 9,61 10,40 12,67 13,33
71,52 64,52 57,11 66,42 43,52 58,40 67,73 73,03 79,69 84,18
7,12 7,07 9,81 10,03 11,10 10,98 14,19 14,24 15,90 15,84
14,21
2111,40
1,806
Grande
9) N. de Camadas:
1) Tip o do Cilindro: Pequeno 6) Tipo de Soquete:
Golpes/Cam
2,122 2,092
Ene rgia O btida: 29,22 kg.cm /cm 2
4419,70
2081,60
4449,50
2,004 1,8581,817
2,225
9,927,09 11,04 15,87
2,045Massa Específica Aparente S eca - (g/cm3)
Peso da Cáp sula + Solo Úmido - (g)
Peso da Cáp sula + Solo Seco - (g)
Peso do Solo Seco - (g)
Teor de Umidade - (%)
Umidade Média - (%)
Peso da Cáp sula - (g)
Peso da Água - (g)
M assa Específica Aparente Úmida - (g/cm3)
4552,20
Cápsulas
1,946 2,248
2236,40 2214,101936,30
4274,40
Peso do Solo Úmido - (g)
7) Peso do Soquete:
4574,50Peso do Cilindro + Solo Úmido - (g)
2) Peso do Cilindro = 
3) Altura do Cilindro =
4) Diâmetro Interno do Cilindro =
5) Volume do Cilindro = 10) Golp es/Camada:
8) Altura de Queda:
 
 A umidade ótima e a massa específica aparente seca máxima obtêm-se realizando a 
curva de compactação conforme a obtida com os dados acima. Com base na curva têm-se os 
seguintes valores para os parâmetros pedidos: 
- Umidade ótima: wÓtima = 20,1 %; 
- Massa Específica Aparente Seca Máxima: γSeca Máxima = 2,05 g/cm3. 
 
 Com base nos dados dos equipamentos utilizados, verifica-se que a energia de 
compactação aplicada corresponde à energia do Proctor Modificado, pois: 
EC = (P.H.Nc.Ng) / V 
EC = [(2338,1 g).(46,0 cm).(5 Camadas).(27 golpes/camada)] / (994,90 cm3) 
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 EC = 29,22 kg.cm/cm2 → Proctor Modificado. 
 Para determinarmos o grau de compactação, faremos uso da seguinte fórmula: 
GC (%) = γCampo / γLaboratório 
GC (%) = 1,85 / 2,05 
GC (%) = 90 % 
 No campo a compactação não esta sendo realizada conforme critérios estabelecidos no 
laboratório. 
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ANEXO DA PROVA 
GC (%) = γCampo / γLaboratório 
e
w.G
 S s ; 
Classificação CR
Areia Fofa < 0,33
Areia de Compacidade Média 0,33 < CR < 0,66
Areia Compacta > 0,66
 
1
.G
 
d
S 

we ; 
V
M ρ  ; EC = (P.H.Nc.Ng) / V 
CR Descrição do Depósito de Solo
0 - 15 Muito Fofo
15 - 50 Fofo
50 - 70 Medianamente Compacto
70 - 85 Compacto
85 - 100 Muito Compacto
 
e1
e n 

 ; CR = (eMáx – eNat) / (eMáx – eMín) 
 
 
w).V(1
M
V
M
 Sd 
 ; IP = LL – LP; 
 
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w).V(1
M
V
M
 Sd 
