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APOSTILA CMSF ... aulas 1.2 ... RENK

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UNIVERSIDADE DO PLANALTO 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL 
PROFESSOR MARCOS RENK 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
COMPLEMENTOS DE MECÂNICA DOS SOLOS 
 E FUNDAÇÕES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BRASÍLIA, 2017 
 
UNIPLAN CMSF – “em construção” Prof. Marcos Renk 
1. INTRODUÇÃO: 
Em português clássico, o termo solo significa tão somente a superfície do chão. E o 
significado original da palavra herdado do latim “solum”. Na expressão Mecânica dos 
Solos, o termo adquire um significado especifico as finalidades da engenharia. Ele denota 
um material de construcão ou de mineração. Na engenharia civil, como a grande maioria 
de suas obras apoiam-se sobre ou no interior da crosta terrestre, os materiais que formam 
essa última são, eles mesmos, sob tal ponto de vista, materiais de construção. Além disso, 
tais materiais podem, também, ser utilizados nas próprias obras como materiais de 
empréstimo para as construções civis. 
 
 
 ROCHA: material consolidado, duro e compacto, da crosta terrestre. Do ponto de 
vista técnico necessitam de explosivos para o seu desmonte. 
 SOLO: material não consolidado que recobre as rochas. É um meio descontínuo 
que resulta da decomposição das rochas pela ação das intempéries. Do ponto de 
vista técnico não necessitam de explosivos. 
o Residual: solo que é produto de decomposição e permanece no local; 
o Transportados: solo carregado pela ação de água, vento, gravidade,... 
 Exemplo: coluvionais (gravidade) 
 Aluvionais (rios) 
 Eólicos (vento) 
 Glaciais (degelo) 
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1.1. CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS QUANTO A GÊNESE: 
o IGNEAS OU MAGMATICAS: resultantes do resfriamento e solidificação 
de elementos endógenos, no caso, magma pastoso. Magma é a solução 
natural formada a elevadas temperaturas e grandes pressões. Já a lava é o 
material que chega a superfície da terra. Exemplo : granito e basalto. 
o SEDIMENTARES: tem sua formação a partir do acúmulo de resíduos de 
outros tipos de rochas. Mecânicas (degradação), Orgânica (acumulo de 
susbstâncias animais ou vegetais) e Química (precipitação química de sais 
dissolvidos nas aguas de rios, lagos e mares. Rochas com alto volume de 
vazios. Exemplo: argila e calcário. 
o METAMÓRFICAS: origem na transformação de outras rochas. Rochas 
com pequeno volume de vazios. Exemplo: gnaisse (granito), ardósia 
(argila), mármore (calcário). 
 
1.2. EFEITO TECTÔNICO: 
Os movimentos da crosta terrestre são denominados de “diastrofismos”, que são 
movimentos internos. Os movimentos podem ser por convergência, de afastamento, 
de colisão, de deslizamento. 
As placas movem-se devido a fraqueza da camada abaixo da litosfera, que é quente e 
mecânica, pois dissipa calor para esta que é fria e rígida. Os efeitos tectônicos de 
grande importância são as dobras e falhas, resultantes principalmente de movimentos 
orogênicos (horizontais). 
 
 
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CURIOSIDADE: 
 
 
OBSERVAÇÃO: 
As principais propriedades que distinguem um solo de uma rocha são coesão interna 
e a resistência. A coesão interna é a força que liga as partículas uma as outras. 
EXERCÍCIOS 01 
a) ( ) Geologia é a ciência que estuda a terra, sua formação, composição, seus 
processos internos e externos, e sua evolução no espaço e no tempo. 
b) ( ) A avaliação do comportamento mecânico e hidrológico dos solos e maciços 
rochosos é tratada pela geologia de engenharia. 
c) ( ) As rochas metamórficas são formadas pelo fracionamento e cristalização do 
magma, líquido de alta temperatura proveniente do interior da terra. 
d) ( ) As rochas mais antigas da terra ocorrem nas regiões cratônicas e não nas 
cordilheiras oceânicas. 
e) ( ) A coesão nas rochas é sempre menor que a dos solos. 
f) ( ) Movimentos epirogênicos são horizontais, lentos e de difícil mensuração. 
 
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2. LABORATÓRIO: 
A norma ABNT NBR 6457: 16 (2) especifica métodos de preparação de amostras de solos 
para: 
 Ensaios de compactação; 
 Ensaios de caracterização: 
 Analise granulométrica; 
 Determinação dos limites de liquidez e plasticidade; 
 Massa específica; 
 Absorção de água pelos grãos retidos na peneira 4,8mm. 
Referências Bibliográficas: 
 ABNT NBR 7182 (SOLO) _ ensaio de compactação; 
 ABNT NBR NM ISO 3310-1 _ peneiras de ensaio (tela tecido); 
 ABNT NBR NM ISSO 3310-2 _ peneiras de ensaio (tela metálica). 
Aparelhagem: 
 Almoxariz e mão de gral; 
 Repartidor de amostras (Quarteador); 
 Balança com resolução 0,1g (amostra 1,5 kg); 
 Peneiras: 76,2 mm – 50,8 mm – 19,1 mm – 4,8 mm – 2,0 mm – 0,42 mm; 
 Bandejas metálicas. 
 
 
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OBSERVAÇÕES: 
 AMOSTRAGEM: é um processo de seleção e inferência, uma vez que a partir do 
conhecimento de uma parte, procura-se tirar conclusões sobre o todo. 
 PLANEJAMENTO DA AMOSTRAGEM: 
o Elaboração de roteiro; 
o Etapa mais importante; 
o Objetivo é a eficiência máxima da amostragem, resultados satisfatórios. 
 QUARTEAMENTO: é uma técnica que visa a redução de massa das amostras – 
divisão da amostra global em alíquotas com massa menor para obtenção da 
amostra final (homogeneização durante todo o processo e rasamento). Métodos 
vão desde manuais a mecânicos. 
 
 PILHA CÔNICA (MANUAL) 
 
 
 QUARTEADOR TIPO JONES (MECÂNICO) 
 
 
 
 
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2.1.ENSAIO DE COMPACTAÇÃO: 
Podem ser utilizados três processos para a preparação de amostras: 
 Com secagem prévia até a umidade higroscópica; 
 A 5% abaixo da umidade presumível; 
 A 3% acima da umidade presumível. 
COM SECAGEM PRÉVIA ATÉ UMIDADE HIGROSCÓPICA: 
 Secar amostra ao ar; 
 Desmanchar torões; 
 Homogeneizar; 
 Quartear a amostra até amostra representativa; 
 Verificar se a amostra passa integralmente na peneira 4,8 mm; 
 Se material retido passa integralmente na peneira 19,1 mm _ desmanchar torrões. 
 Quantidade de amostras a serem utilizadas: 
Ensaio de 
compactação 
Amostra passa 
integralmente na 
peneira 
Cilindro a ser 
utilizado 
Quantidade de 
amostra (massa 
seca – kg) 
Com reuso de 
material 
4,8 Pequeno ou 
grande 
3 a 7 
19,1 Grande 7 
Sem reuso de 
material 
4,8 Pequeno ou 
grande 
15 a 35 
19,1 Grande 35 
 
UMIDADE NATURAL: 
É a umidade que um solo possui, na forma em que ele se encontra na natureza. 
ℎ = 
𝑀𝑎
𝑀𝑠
 𝑥 100 
onde: h = teor de umidade; 
 Ma = massa de água 
 Ms = massa seca 
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Para determinar a umidade natural deve-se anotar: 
 Número da capsula; 
 Massa da cápsula (g); 
 Massa da cápsula mais solo úmido (g); 
 Massa da cápsula mais solo seco (g). 
 Calcular o teor de umidade para cada cápsula; 
 A umidade natural é calculada pela média dos valores encontrados para teor de 
umidade; 
 Lembrar de desprezar as amostras com teor de umidade muito discrepante. 
Exemplo: 
CÁPSULA M cápsula M cap. + S.U. M cap. + S. S. h(%) 
1 7,95 29,85 25,15 27,33 
2 8,65 28,60 24,35 27,07 
3 8,76 30,21 25,66 26,92 
4 8,05 29,06 24,79 25,51 
5 8,43 29,62 24,86 28,97 
Calcular todos os teores de umidade conforme exemplo abaixo. 
ℎ1 = 
29,85 − 25,15
25,15 − 7,95
= 27,33% 
Umidade Natural: 𝐻 = 
∑ℎ
𝑖
 
𝐻 =
27,33 + 27,07 + 26,92 + 25,51 + 28,97
5
= 27,2 % 
Exemplo 2: 
Ao realizar o ensaio
de umidade natural em um solo argiloso percebeu-se que após a 
coleta de todos os dados havia sido esquecido o levantamento da massa de uma 
determinada cápsula. Calcule. 
Dados: H = 37,8%; hc = 36,5%; Ma = 28,98g; Mc+ss = 24,70g; Mc = ? 
 
 
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Exemplo 3: 
Calcule a umidade natural de uma determinada amostra de solo? 
Item\ amostra 1 2 3 4 5 
M cap 6,5 6,88 7,1 6,99 7,14 
M c + ss 24,3 23,8 23,77 24,01 23,61 
M su 22,1 24,37 ---- ---- 22,9 
M c + su 28,6 ---- 30,16 29,9 30,04 
 
UMIDADE HIGROSCÓPICA: 
Quando uma certa quantidade de solo é coletada e deixada secar ao ar, seu teor de 
umidade tenderá a diminuir. Porém, essa redução se dá até certo limite (sempre haverá 
umidade residual). Quanto mais argiloso for o solo maior a umidade higroscópica. O 
processo de determinação é similar ao da umidade natural. 
2.2. LIMITE DE PLASTICIDADE: 
Teor de umidade a partir do qual um solo passa a exibir plasticidade. O LP é a fronteira 
entre o estado “semi sólido” e o estado plástico. Para umidades superiores ao LP o solo 
torna-se moldável. Em laboratório é o teor de umidade no qual um cilindro de solo 
começa a se fragmentar. 
Ensaio ABNT NBR 7180/84 – similar a Umidade natural. Entretanto os valores de 
umidade utilizados não devem variar mais que 5% da respectiva média ( H ). 
VERIFICAÇÃO: 𝐿𝑃 + (5% 𝑥 𝐿𝑃) 
 𝐿𝑃 − (5% 𝑥 𝐿𝑃) 
 Retomar o exemplo 03 (umidade natural): 
 H = 39 % ( = LP1) 
Verificação: 39 + (0,05 x 39) = 40,95% = 41% - Limite superior 
 39 – (0,05 x 39) = 37,1% = 37% - Limite inferior 
Para o Cálculo do valor de LP consideramos os valores do teor de umidade que estão 
dentro do intervalo. 
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 𝐿𝑃 = 
38,33+39,04
2
= 38,68% = 38,7% 
2.3.LIMITE DE LIQUIDEZ: 
Teor de umidade acima do qual o solo perde as características de plasticidade, passando 
a se comportar como um fluido viscoso. É a fronteira entre o estado “plástico” e o estado 
“liquido”. 
Ensaio: 
 Aparelho de Casa Grande 
 Número de golpes necessários para fechar um sulco padrão. 
 O ensaio é executado várias vezes, variando o teor de umidade da amostra. O LL 
corresponde à umidade que determina o fechamento do sulco com 25 golpes 
(NBR 6459). 
 A cada execução contar o numero de golpes para fechas as bordas inferiores do 
sulco. Coleta-se em uma cápsula o solo das bordas para determinação da umidade. 
 Dados necessários: 
 Número de golpes; 
 Número da cápsula; 
 Massa da cápsula; 
 Massa cápsula + solo úmido; 
 Massa cápsula + solo seco; 
 Calcular o teor de umidade para cada capsula. 
Exemplo: 
N.Golpes Cápsula M. cápsula M. cáp. + S. úmido M. cáp. + S. seco H (%) 
41 01 8,78 17,02 14,34 
31 02 6,57 13,62 11,26 
17 03 7,38 19,01 14,94 
13 04 6,50 15,80 12,48 
11 05 8,03 20,14 15,79 
Logo após construir um gráfico: Número de golpes x h(%). 
O LL de liquidez é expresso em número inteiro e verificado através do gráfico. 
 
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2.4.PESO ESPECÍFICO: 
É a relação entre o peso dos sólidos e o volume ocupado pelos sólidos. Sem os vazios. 
Unidade: g/cm3 (SI) exemplo: agregado miúdo (ensaio de frasco de Chapman) 
2.5.MASSA UNITÁRIA: 
É a mesma relação considerada para o peso específico. Com os vazios 
 
EXERCÍCOS 02 
1) ANALISAR AS AFIRMAÇÕES E MARCAR VERDADEIRO OU FALSO: 
( ) Nas condições de umidade acima do teor de umidade ótima o solo diminui seu peso 
específico devido a redução da sua pressão efetiva aplicada. 
( ) O CBR é a relação percentual entre a pressão necessária para fazer penetrar um pistão 
padronizado em um solo preparado e outro padrão. 
( ) O frasco de Chapman é usado para a determinação da massa específica do agregado 
graúdo. 
( ) O ISC é uma das características mais importantes de um solo e pode ser definido 
como grau de saturação de um solo. 
2) Quantas toneladas de brita cabem em um silo com as seguintes dimensões: 
 Base = (2,5 x 1,4) m 
 Altura = 1,5 m 
Sabe-se que o ρ = 1,42 kg / dm3, e a resposta deverá ser fornecida em toneladas. 
 
3) Qual a massa específica de um silte em que o volume dos grãos constidos em um 
recipiente de 500.000 cm3 é de 200 dm3 e sua massa unitária é de 1100 kg/m3?

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