Aula 2 estrutura e composição dos solos

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Estrutura, composição e 
classificação dos solos
Composição dos solos
composição granulométrica composição mineralógica
 Pela sua composição granulométrica:
Um solo pode ser considerado como um conjunto 
formado por partículas de diversos tamanhos.
Pedregulhos > areias > siltes > argilas
 Pela sua composição mineralógica:
 Minerais resistentes ao intemperismo 
quartzo...
 Minerais intemperizaveis Micas e 
feldespatos...
 Minerais secundários  originados por 
intemperismo  argilominerais
Classificação pela granulometria
Classificação pela granulometria
A classificação pode variar segundo a área e as organizações de normalização
Representação gráfica
Sedimentação Peneiramento
Pede-se traçar a curva granulométrica retida, retida acumulada e 
passante
Peneira#no Peneira (mm) Massa retido % Retida % Retida 
acumulada
% Passante
(g) 
10 2,00 0,0 0,0 0,0 100,0
40 0,42 25,3 5,6 5,6 94,4
60 0,25 33,4 7,4 13,0 87,0
140 0,11 66,8 14,8 27,9 72,1
200 0,07 42,9 9,5 37,4 62,6
- 0,050 28,6 6,4 43,8 56,2
0,005 195,7 43,5 87,3 12,7
- 0,001 57,3 12,7 100,0 0,0
Total 450 100,00
Características 
 Pedregulho: Granulometria grossa
sem coesão 
sem plasticidade
Granulometriagrossa
 Areia: sem coesão
sem plasticidade 
constituída basicamente de quartzo
 Silte: Granulometria fina
com pouca coesão (forma torrões de 
fácil desagregação)
 Argila: Granulometria fina
Alta coesão
grande plasticidade
Classificação trilinear
Este diagrama ilustra um 
procedimento para 
facilitar a escolha da 
denominação dos solos 
naturais após a 
determinação da curva 
granulométrica.
Conhecida como 
classificação trilinear
Ex: 25% areia, 25% argila e 
50% silte .
Este diagrama ilustra um 
procedimento para 
facilitar a escolha da 
denominação dos solos 
naturais após a 
determinação da curva 
granulométrica.
Conhecida como 
classificação trilinear
Ex: 25% areia, 25% argila 
e 50% silte .
Resposta: Silteargiloso
Classificação trilinear
 Pela sua composição granulométrica:
Um solo pode ser considerado como um conjunto 
formado por partículas de diversos tamanhos.
Pedregulhos > areias > siltes > argilas
 Pela sua composição mineralógica:
 Minerais resistentes ao intemperismo 
quartzo..
 Minerais intemperizaveis Micas e 
feldespatos...
 Minerais secundários  originados por 
intemperismo  argilominerais
O que são os argilominerais?
De forma geral e simples:
Argilominerais  são minerais cristalinos de dimensões 
muito pequenas ( <2mm) que formam camada ou lamelas.
De forma mais técnica e específica:
Argilominerais  silicatos em camadas “filossilicatos”
formados por folhas tetraédricas de SiO2 e folhas
octaédricasde hidróxidos de Al ou Mg.
Eles compõem a fração mais fina dos solos
Determinam as propriedades plásticas e de coesão do 
solo
Tetraedros Octaedros
Silício
Oxigênio
Alumínio
Hidroxila
Folha tetraédrica
Folha octaédrica
Oxigênio
Alumínio
Silício
Hidroxila
Unidades básicas
O empilhamento das unidades básicas podem gerar diferentes
tipos de estruturas e portanto diferentes argilominerais:
Caolinita Ilita Esmectitas
Cátions da 
intercamada: 
Na, Mg, Ca...
Partícula de caolinita
(caolin)
Se 1 mm = 1000 nm
~2500 cristais de caolinita
Macrocristais:
vermiculita expandida
Argilominerais vs argilas
Argilas  são constituídas essencialmente
por um ou mais argilominerais e outros
minerais chamados de minerais acessórios
ou impurezas (Quartzo, calcita, dolomita,
pirita entre outros), podem apresentar
tambem matéria orgânica. Ex: argila tagua
Argilominerais  são minerais cristalinos
de dimensões muito pequenas ( <2mm) que
formam camada ou lamelas. Ex: caolinita
Interação 
argilominerais e água 
As camadas de argilas  são partículas carregadas 
negativamente e positivamente  gerando forças de atração 
e repulsão.
Estrutura floculada 
(contatos das partículas entre
faces e arestas)
Estrutura dispersa
(partículas se posicionam entre
faces paralelamente)
Estruturas
(Invisíveis ao olho)
Estrutura floculada 
Maior porosidade
Maior rigidez
Estrutura dispersa
Menos permeabilidade
Maior granulometria
Estruturas
(Invisíveis ao olho)
Inchamento em função cátion 
Suspensão
Macroestruturas
(Visíveis ao olho)
LaminarGranularMassiva
Blocos:
Angular e 
subangular
Colunar (se não tiver cantos)
ou prismáticas (se tiver cantos)
Tixotropia e amolgamento
dos solos
Solo desestruturado
(Amolgado)
Comporta-se como uma lama
Solo estruturado
Comporta-se como um sólido
Solo parcialmente 
estruturado
Repouso
Perturbação mecânica: 
cravação estaca, 
perfuração...
 Amolgamentoou sensibilidade do solo  é a perda 
de resistência de um solo argilosos devido a destruição 
da sua estrutura.
 Se deve a metaestabilidade do solo
 Cimentação fraca
 Ação de agentes dispersantes
 Intemperização do solo envolvendo troca catiônica
O solo amolgado apresenta:
 Orientação das partículas
 Diminuição de poros e portanto aumento de água
 Redução da coesas e a permeabilidade
 Aumento da compressibilidade
 Tixotropia fenômeno que consiste na diminuição 
da viscosidade em função do tempo de uma suspensão. 
Nos solos a tixotropia pode ser entendida como o 
fenômeno que representa o restabelecimento da 
resistência de um solo argiloso amolgado. 
 Colapsibilidade deformação volumétrica 
repentina e brusca de um solo não saturado quando 
sofre inundação (saturação).
 Ocorre em solos poros de baixa saturação
 Se deve a destruição de meniscos capilares
O estudo de argilominerais é 
complexo?
O comportamento dos solos, principalmente perante a água,
pode ser fortemente afetado pelo tipo de estrutura dos
argilominerais presentes no solo, bem como pelo tipo de
cátions localizados nos espaços interlamelares dos
argilominerais.
Desta forma, solos com a mesma porcentagem de argila podem
apresentar comportamentos muito diferentes dependendo da
sua composição mineralógica.
Tornando-se necessário o estudo dos argilominerais presentes 
no solo 
Porem o estudo dos argilominerais
é relativamente complexo.
Índices de consistência ou limites 
de Atterberg
A fim de identificar a influencia das partículas argilosas de 
uma forma mais pratica.
Foi adotada uma analise indireta baseada no 
comportamento do solo em função do teor de água.
Foram definidos pelo Eng. Atterberg, em 1908, para
caracterizar as mudanças entre os estados de consistência.
Posteriormente Casagrande apresentou uma padronização da
forma de se proceder nos ensaio para a determinação desses
limites.
Limites de consistência ou limites de Atterberg
Um solo argiloso, dependendo de seu teor de umidade, pode 
apresentar características iguais às de um líquido, de um semi-
solido ou de um sólido. 
Entre os estados existem limites  limites de consistência
Líquido plástico Semi-sólido
Variação de volumeSofre deformações sem variação 
de volume e ruptura
Estados de consistência
 Estado líquido o solo apresenta as propriedades e a 
aparência de uma suspensão. Não possui forma própria e 
não apresenta nenhuma resistência ao cisalhamento.
 Estado plástico  o solo apresenta a propriedade de 
plasticidade. Pode sofrer deformações rápidas, sem que 
ocorra variação volumétrica apreciável, ruptura ou 
fissuramento.
 Estado semi-sólido  o solo tem a aparência de um 
sólido, entretanto ainda passa por variações de volume ao 
ser secado (o solo ainda encontra-se saturado).
 Estado sólido  o solo não sofre mais variações 
volumétricas por secagem.
Limites de consistência ou limitesde Atterberg
Limite de Liquidez (LL): Teor umidade indica passagem 
Est. Plástico  Est. Líquido
Limite de Plasticidade (LP): Est. Semi-sólido Est. plástico
Limite de Contração (LC): Est. Sólido  Est. Semi-sólido
Índice de Plasticidade (IP): Diferença entre LL e LP
Limite de plasticidade (LP)
Limite de liquidez (LL)
É realizado no aparelho de Casagrande.
Procedimento: a cuba do aparelho é preenchida com o 
solo úmido, procurando-se obter uma espessura 
constante de 1cm, aproximadamente. Com um cinzel é 
feita uma ranhura no centro. Gira-se então a manivela do 
aparelho, com uma rotação constante de 2 golpes por 
segundo, até que a ranhura se feche numa extensão de 1,0 
cm; aproximadamente. Anota-se o número de golpes até 
esse ponto e retira-se uma amostra do local onde o solo 
se uniu, para determinação do teor de umidade.
Limite de liquidez (LL)
Limite de liquidez (LL)
O limite de liquidez é igual ao teor de
umidade correspondente a 25 golpes
(sempre 25 golpes).
 Para a sua determinação deve-se realizar o ensaio
até que se tenha, no mínimo, 4 pontos, 2 acima e 2
abaixo de 25 golpes.
Limite de contração (LC)
 Consiste em medir a 
diferença do volume 
de uma pastilha 
úmida e após secagem 
a 110 oC utilizando 
como referência um 
recipiente contendo 
mercúrio.
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Índice de Plasticidade (IP)
É calculado pela diferença de umidade (w) entre LL e LP 
IP = wLL – wLP
Mede a plasticidade dos solos e fisicamente representa 
a quantidade de água necessária para que um solo 
passe do estado plástico ao líquido.
Mede a tendência à expansão do solo.
Atividade da fração fina
Os índices de Atterberg indicam a influencia dos finos
argilosos no comportamento do solo.
Os índices de Atterberg de um solo da mesma 
procedência, com o mesmo tipo de argilominerais, 
podem apresentar diferentes índices de Atterberg
Isto devido 
à influência de diferentes teores de areia 
Portanto, para ter uma ideia da atividade da fração argila, 
os índices devem ser comparados com a fração argila 
presente.
Atividade das argilas
 A argila presente num solo é considerada:
Inativa  quando é menor que 0,75
Normal  índice atividade entre 0,75 e 1,25
Ativaíndice é maior de 1,25
A atividade de uma argila pode ser entendida como 
a capacidade das argilas expandirem quando 
umedecidas e contrair fortemente quando secas.
mm),que(menorila%fração
IPdeplasticidadeindiceatividadedaIndice
0020arg
)(

Atividade das argilas
A atividade de uma argila pode ser entendida como a 
capacidade das argilas expandirem quando 
umedecidas e contrair fortemente quando secas.
 Ex: Nos solos de atividade alta verificam-se 
movimentos de contração quando secos, e de expansão, 
quando úmidos. 
Estes movimentos estão relacionados ao tipo de argila
predominante (esmectitas, vermiculitas e
montmorilonita) podendo ainda ocorrer a formação
de fendas e superfícies de compressão quando
secos e micro-relevos quando úmidos.
Emprego dos índices de 
consistência
Os índices de consistência tem se mostrado muito uteis 
para identificação de solos e sua classificação. 
Desta forma, com seu conhecimento, pode-se prever 
muito do comportamento do solo, sob o ponto da 
vista da engenharia.
Ex. Os solos são tanto mais compressíveis (sujeitos a 
recalques) quando maior for o seu LL. Tendo o índice 
de compressibilidade (Cc) expresso por:
)10.(009,0  LLCc
Índice de consistência 
Indicativo do grau de consistência do solos em seu teor 
de umidade natural (w). Quando w nat= wLL o IC =0.
IP
ww
ww
wwIC natLL
LPLL
natLL 



IC < zero – muito mole (vaza)  solo estado fluido.
À medida que o teor de umidade diminui o IC aumenta
Emprego dos índices de 
consistência
 Compressibilidade dos solos 
diminuição do volume 
(deformação volumétrica) sob 
ação de cargas aplicadas.
 As deformações volumétricas 
no solo devidas aos 
carregamentos verticais na 
superfície do terreno são 
chamadas de recalques
Exercícios
Pede-se preencher a tabela e traçar a curva granulométrica retida, 
retida acumulada e passante
Peneira#no Peneira (mm) Massa retido % Retida % Retida 
acumulada
% Passante
(g) 
10 2,00 0,02
40 0,42 20,5
60 0,25 43,2
140 0,11 65,8
200 0,07 32,9
- 0,050 28,7
0,005 170,5
- 0,001 75,3
Total 
Utilizando a classificação trilinear classifique os pontos 
correspondentes aos solos A, B e C.
Classificação unificada dos solos
(próxima aula)
Classificação unificada dos solos (SUCS)
 Derivada do sistema de classificação elaborado 
por A. Casagrande (1984), normalizado pela 
ASTM D2487 (1983).
 Solos são classificados em 3 grupos e 15 
classes em função da sua granulometria e 
seus limites de plasticidade.
 È utilizado principalmente pelos geotécnicos 
que trabalham em barragens de terra.
Classificação unificada dos solos
SOLOS GROSSOS: 
Mais de 50% retidos #200
SOLOS FINOS: 
Menos de 50% retidos #200
TURFAS: 
Solos altamente orgânicos, 
fibrosos, de baixa densidade e 
extremamente compressíveis
Mesh ou #
Ex: 
peneira
#200
200 mesh
0,074 mm
0,0029 in
Classificação unificada dos solos
Todos os solos são identificados pelo conjunto de duas 
letras. Ex: SW = areia bem graduada; CH = argila de 
alta compressibilidade
Tipo principal 
do solo
Dados 
complementares
Com a finalidade de quantificar a composição granulométrica o 
sistema unificado forma utilizados os conceitos de: 
Coeficiente de não uniformidade (CNU ou CU)
Coeficiente de curvatura (CC)
Granulometriadescontinua
Solo mal graduado
Granulometriacontinua
Solo bem graduado
Granulometriauniforme
Solo uniforme
Classificação unificada dos solos
Coeficiente de não uniformidade (CU):
Coeficiente de curvatura (CC):
D60= é o diâmetro abaixo do qual se situa 60% em peso do 
material
D10 = é o diâmetro abaixo do qual se situa 10% em peso do 
material
D30 = ...
O sistema unificado considera que: ↑CU melhor graduado
um pedregulho é bem graduado quando seu CU>4
e que uma areia bem graduado quando CU>6.
1< CC <3 o material está bem graduado.
CC< 1 a curva tende a ser descontínua.
CC>3 tende a ser muito uniforme na parte central.
Granulometriadescontinua
Solo mal graduado
Granulometriacontinua
Solo bem graduado
Granulometriauniforme
Solo uniforme
1< CC <3 o material está bem 
graduado.
CC< 1 a curva tende a ser 
descontínua, há falta de 
grãos com um certo 
diâmetro.
CC>3 a curva tende a ser 
muito uniforme na 
parte central.
???????????
CU
Classificação unificada dos solos
SOLOS GROSSOS: 
Mais de 50% retidos #200 
(50% >0,074 mm)
SOLOS FINOS: 
Menos de 50% retidos #200
TURFAS: 
Solos altamente orgânicos, 
fibrosos, de baixa densidade e 
extremamente compressíveis
Classificação unificada dos solos
 Continuação da tabela anterior
Exercícios
1) Determine os coeficientes de uniformidade CU ou CNU dos solos 
A, B e C cujas curvas granulométricas são indicadas na figura.
A
B
C
2) Dadas as curvas granulométricas A, B e C pede-se:
a) Qual o maior diâmetro efetivo (d10)?
b) Qual a curva de menor coeficiente de uniformidade (CU ou CNU)?
A
B C
3) Classifique a areia de Copacabana e a do rio tiete segundo a 
classificação unificada dos solos.
CU
CU
3) Classifique a areia de Copacabana e do rio tiete segundo a 
classificação unificada dos solos.
Do gráfico 50% peneira no 200 passa ou fica retido?
Peneira 4  50 % passa ou fica retido?
Do gráfico menos de 5 % ou mais de 12 % passa na peneira no 200
CU ou CNU 