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Aula 1 - CONCEITOS B+üSICOS DE MEC+éNICA DOS SOLOS

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CONCEITOS BÁSICOS 
DE MECÂNICA DOS 
SOLOS 
Professora: Quênia Goulart Ferreira 
ÍNDICES FÍSICOS 
 
• O solo é constituído de três fases distintas: partículas 
sólidas, água e ar; 
 
• É um sistema trifásico onde a fase sólida é um conjunto 
de partículas minerais formando uma estrutura porosa 
que conterá os elementos das fases líquida e gasosa; 
 
• O comportamento de um solo depende da quantidade 
relativa de cada uma das três fases. 
 
ÍNDICES FÍSICOS 
 
• Grandezas que expressam as proporções entre pesos e 
volumes em que ocorrem as três fases presentes numa 
estrutura de solo; 
 
• Possibilitam determinar as propriedades físicas do solo; 
 
• São utilizados na caracterização de sua condições, em 
um dado momento, podendo ser alterados ao longo do 
tempo. 
 
ÍNDICES FÍSICOS 
 
• Relação entre massas (pesos) 
• Teor de Umidade (W) 
 
• Relação entre volumes 
• Índice de vazios (e) 
• Porosidade (n) 
• Grau de Saturação (S) 
 
• Relações entre pesos e volumes 
• Peso específico do solo natural 
• Peso específico do solo seco 
• Peso específico do solo saturado 
• Peso específico dos grãos ou sólidos 
 
GRANULOMETRIA 
 
• Todos os solos, em sua fase sólida, contêm partículas de 
diferentes tamanhos em proporções das mais variadas; 
 
• A determinação do tamanho das partículas e suas respectivas 
porcentagens de ocorrência permitem obter a função 
distribuição de partículas do solo (distribuição granlométrica); 
 
• Os solos recebem designações segundo as dimensões das 
partículas compreendidas entre determinados limites 
convencionais. 
 
Pedregulho  Areia  Silte  Argila 
 
PLASTICIDADE 
 
• Propriedade dos solos finos que consiste na maior ou 
menor capacidade de serem moldados sob certas 
condições de umidade; 
 
• A plasticidade é definida através do índice de plasticidade 
(IP): 
 
IP = LL - LP 
 
ESTADOS DE CONSISTÊNCIA 
 
• LIMITE DE LIQUIDEZ: 
 
• É o teor de umidade que separa o estado de consistência líquido 
do plástico e para o qual o solo apresenta uma pequena 
resistência ao cisalhamento. 
 
• LIMITE DE PLASTICIDADE: 
 
• É o teor de umidade mínimo, no qual a coesão é pequena para 
permitir deformação, porém, suficientemente alta para garantir a 
manutenção da forma adquirida. 
 
PERMEABILIDADE 
 
• Propriedade que o solo apresenta de permitir o 
escoamento de água através dele; 
 
• O conhecimento do valor da permeabilidade é muito 
importante em algumas obras de engenharia, 
principalmente na estimativa da vazão que percolará 
através do maciço e da fundação de barragens de terra, 
em obras de drenagem, rebaixamento do nível d’água, 
adensamento, etc. 
 
• Os mais graves problemas de construção estão 
relacionados com a presença da água. 
 
PERMEABILIDADE 
 
• Os principais fatores que influenciam no coeficiente de 
permeabilidade são: 
 
• Granulometria 
• Índice de vazios 
• Composição mineralógica 
• Estrutura 
• Fluído 
• Macro-estrutura 
• Temperatura 
 
COMPACTAÇÃO 
 
• Ação mecânica por meio da qual se impõe ao solo uma 
redução de seu índice de vazios (Vv/Vs) 
 
• Qual a diferença da compactação e do adensamento? 
• Quanto ao meio 
• Adensamento  expulsão de água 
• Compactação  expulsão de ar 
 
• Quanto ao tempo 
• Adensamento  lento 
• Compactação  rápido 
 
 
Efeito da compactação no solo 
 
• Melhoria das propriedades mecânicas e hidráulicas do 
solo; 
 
• Redução da compressibilidade; 
 
• Redução permeabilidade; 
 
• Aumento da resistência. 
 
 
 
Emprego da compactação em: 
 
• Aterros de barragens (estanqueidade e 
estabilidade); 
 
• Pavimento rodoviários (estabilidade, 
ausência de recalques); 
 
• Melhoria da capacidade de suporte de 
solos superficiais. 
 
Compactação 
 
• O tipo de obra e de solo disponível vão ditar o processo 
de compactação a ser empregado, a umidade em que o 
solo deve se encontrar na ocasião e a densidade a ser 
atingida, tendo como objetivos reduzir futuros recalques, 
aumentar a rigidez e a resistência do solo, reduzir a 
permeabilidade e etc. 
Ensaio de Compactação e Relação d x w: 
 
• O ensaio consiste em se 
compactar uma porção 
de solo em um cilindro de 
1000 cm3 de volume, 
com um soquete de 2,5 
kg, caindo em queda livre 
de uma altura de 30 cm. 
• A amostra é utilizada em 
vários ensaios, sempre 
aumentando o teor de 
umidade. É obtido então 
a seguinte curva: 
TENSÕES 
 
• Tensões no solo é quando o mesmo sofre solicitações se 
deforma, modificando o seu volume e forma iniciais; 
 
• A magnitude das deformações depende das características do 
solo e do carregamento a ele imposto; 
 
• O conhecimento das tensões atuantes em um maciço de terra 
é de vital importância no entendimento do comportamento de 
praticamente todas as obras de Engenharia geotécnica; 
 
• Nos solos ocorrem tensões devidas ao seu peso próprio e a 
carregamentos externos. 
 
TENSÕES 
 
• Tensões Totais: aquelas decorrentes do seu peso próprio 
e/ou de cargas aplicadas; 
 
• Poropressão: parte da tensão aplicada a um solo que é 
suportada pela água situada nos vazios do solo. 
 
• Tensões Efetivas: é a parte da tensão que atua nos 
contatos interpartículas (ou seja, nas partículas do solo). 
É ela que responde pelo comportamento mecânico do 
solo: 
 
 
RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO 
 
• Os materiais se rompem quando sua resistência ao 
cisalhamento é superada pelas forças solicitantes: 
 
 
 
onde: 
t = resistência ao cisalhamento; 
c = coesão do material; 
sn = tensão normal ao plano; 
u = poro-pressão de água; 
f = ângulo de atrito interno do material. 
 
fst tan)( uc n 
RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO 
RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO 
 
• Num talude, a tensão cisalhante será: Psen i e a tensão normal Pcos 
i: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Um talude mais inclinado é mais instável, pois a componente 
cisalhante é maior que a componente normal ao plano. 
 
Adensamento de Solos 
 
• Adensamento é um processo lento e gradual de redução 
do índice de vazios de um solo por expulsão do fluido 
intersticial e transferência da pressão do fluido (água) 
para o esqueleto sólido, devido a cargas aplicadas ou ao 
peso próprio das camadas sobrejacentes. 
 
• A variação de volume dos solos por efeito de compressão 
é influenciada pela: granulometria, densidade, grau de 
saturação, permeabilidade e tempo de ação da carga de 
compressão. 
 
 
Recalque 
 
• É a deformação vertical da superfície do terreno, 
proveniente da aplicação de cargas ou devido ao peso 
próprio das camadas. 
 
• Tipos: 
• Imediatos: por deformação elástica (solos arenosos ou solos 
argilosos não saturados); 
• Por adensamento: devido à saída de água do solo (solos 
argilosos). 
 
Recalque 
 
• Causas: 
• Cargas estáticas (pressão transmitida pelas estruturas, peso 
próprio do solo, etc.); 
• Cargas dinâmicas (cravação de estacas, terremotos, etc.); 
• Erosão do subsolo; 
• Variações do nível d’água (rebaixamento). 
 
• Efeitos: Danos à estrutura (Aparência; Funcionalidade; 
Estabilidade). 
 
Determinação do Recalque Total 
 
• Quando uma camada de solo sofre o efeito de uma 
sobrecarga ela se deforma, em consequência da 
diminuição do valor de seu índice de vazios inicial (e0) 
para um valor final ef,motivada pela sua 
compressibilidade. 
 
• Sua espessura passa, portanto, de um valor inicial H0 
para um valor final Hf, cuja diferença (∆H = H0 - Hf) 
corresponde ao recalque total sofrido. 
 
Determinação do Recalque Total

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