Complementos & Fundações Aula 4

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COMPLEMENTOS DE 
MECÂNICA DOS SOLOS
E FUNDAÇÕES
PROF. BRUNO VENSON DE SOUZA
AULA 4
SOLOS ARENOSOS
RESISTÊNCIA DE SOLOS ARENOSOS
1) DEFINIÇÕES
De acordo com a classificação proposta pelo Prof° Casagrande,
Sistema de Classificação Unificado, para considerar os parâmetros
de comportamento de um solo como arenoso:
▪ A fração areia presente na caracterização do solo deve ser
superior a 50%;
▪ Areias com 20, 30 ou 40% de finos tem seu comportamento
influenciado pela fração da argila (solo argiloso).
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2) AREIAS FOFAS E COMPACTADAS
A caracterização dos solos arenosos quanto as tensões atuantes é
realizada da seguinte forma:
▪ Como as areias são muito permeáveis,
em situações de carregamento, a
tensão neutra geralmente se dissipa
rapidamente;
▪ Desta forma a resistência das areias,
diferentemente dos solos argilosos, é
definida de termos da tensão efetiva.
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AR
ÁGUA
2) AREIAS FOFAS E COMPACTADAS
A caracterização dos solos arenosos quanto as tensões atuantes é
realizada da seguinte forma:
▪ As areias fofas tem sua resistência
caracterizada pelo ângulo de atrito
interno do ∅;
▪ Desta forma as areias são definidas
como um solo não coesivo;
▪ Este fato pode ser comprovado devido
a impossibilidade de se moldar um
corpo de prova seco de solo arenoso
ou saturada.
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2) AREIAS FOFAS E COMPACTADAS
A caracterização dos solos arenosos quanto as tensões atuantes é
realizada da seguinte forma:
▪ Quando compactados, os solos
arenosos tem duas regiões de
comportamento tensão x deformação;
▪ A primeira região caracteriza a
resistência máxima ou resistência de
pico da areia;
▪ A segunda região chama-se de
resistência residual que apresenta
maior deformação do solo arenoso.
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2) AREIAS FOFAS E COMPACTADAS
A caracterização dos solos arenosos quanto as tensões atuantes é
realizada da seguinte forma:
▪ Nas areias fofas a relação tensão
deformação não apresenta a região de
tensão residual como pode ser visto no
resultado de um ensaio ao lado;
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2) AREIAS FOFAS E COMPACTADAS
Abaixo, idealiza-se os vazios para uma areia fofa e para uma areia
compactada:
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AR
ÁGUA
3) ESTUDO DO ÂNGULO DE ATRITO INTERNO
A partir da realização de ensaios de compressão em solos
arenosos, verifica-se que a resistência da areia sob pressões
confinante são diferentes.
▪ Ensaios demonstram que existem
diversos círculos de Morh na ruptura
que conduzem a uma variação do
ângulo de atrito interno da areia;
▪ Existe uma dispersão dos resultados
dos ensaios de resistência de solos
arenosos que dependem da pressão
confinante.
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3) ESTUDO DO ÂNGULO DE ATRITO INTERNO
Variação do ângulo de atrito interno de solos arenosos a partir da
pressão confinante:
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4) RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO
A seguir são apresentadas características que diferenciam as
diversas areias em relação a resistência ao cisalhamento:
▪ Distribuição granulométrica: a partir
da presença de partículas mais grossas
ou mais finas;
▪ Formato dos grãos: partículas
esféricas e arredondas tem ângulo de
atrito interno inferior;
▪ Resistência dos grãos: depende da
composição mineralógica, da pressão
confinante do tamanho das partículas.
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4) RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO
A seguir são apresentadas características que diferenciam as
diversas areias em relação a resistência ao cisalhamento:
▪ Presença de água: o ângulo de atrito
de uma areia saturada é aprox. igual ao
de uma areia seca;
▪ Envelhecimento das areias: um aterro
de areia apresenta, após alguns anos,
uma rigidez maior a época da
execução do aterro.
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5) Exercícios de Aplicação
O Muro de Arrimo mostrado ao lado deve
suportar o empuxo provocado pelo maciço
arenoso ao seu lado. No entanto, a
estrutura não suportou os empuxos e
passou a escorregar sobre uma argila dura
que era seu apoio. Admitindo que o ângulo
de atrito interno da areia seja ∅ = 36 .
Considere 𝛾𝑐𝑜𝑛𝑐 = 22𝑘𝑁/𝑚³ e determine:
▪ As tensões vertical e horizontal:
▪ O empuxo no repouso e no estado ativo;
▪ O coeficiente de atrito para evitar o
deslocamento da base.
Exercício 4.1 –
Solos arenosos
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ℎ = 3,00𝑚
NÍVEL DO 
TERRENO
b = 1,00m
0,20𝑚
Solo Arenoso
∅ = 36°
𝛾 = 18𝑘𝑁/𝑚³
Argila dura
AULA 4
SOLOS ARGILOSOS
ESTADOS DE CONSISTÊNCIA
1) DEFINIÇÕES
O comportamento físico dos solos finos (argilas e siltes) quanto aos
parâmetros de compressibilidade, plasticidade, resistência ao
cisalhamento e permeabilidade estão relacionados ao grau de
umidade e consistência da amostra.
▪ A consistência do solo refere-se a sua resistência e plasticidade,
assim como, as ligações internas entre as partículas do solo;
▪ A norma ABNT NBR 72.250/92 define plasticidade da seguinte
forma “Propriedade dos solos finos de se submeterem a grandes
deformações permanentes, sem sofrer ruptura, fissuramento ou
variação de volume, entre certos teores de umidade”.
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2) OS ESTADOS DE CONSISTÊNCIA
O Químico Sueco Albert Atterberg, apresentou estudos sobre o
estado da consistência do solo em função do teor de umidade. De
acordo com esse estudo o solo se comporta da seguinte forma:
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SÓLIDO
• Não apresenta 
retração ao 
secamento
SEMISSÓLIDO
• Aparência de 
um sólido mas 
apresenta 
retração ao 
secamento.
PLÁSTICO
• Possui 
comportamento 
plástico, 
deformável, 
sem sofrer 
ruptura.
LÍQUIDO
• Não possui 
forma definida, 
sem resistência 
ao 
cisalhamento.
2) OS ESTADOS DE CONSISTÊNCIA
Foram definidos três teores de umidade que indicam limites na
mudança de comportamento dos solos
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LIMITE DE LIQUIDEZ (LL)
• Define o limite entre o estado 
plástico e líquido;
LIMITE DE PLASTICIDADE 
(LP)
• Define o limite entre o estado 
semissólido e plástico;
LIMITE DE CONTRAÇÃO 
(LC)
• Define o limite entre o estado 
sólido e semissólido. 
2.1) LIMITE DE LIQUIDEZ
É o Teor de Umidade que separa o estado de consistência líquida
para a consistência plástica, sendo que o solo possui pequena
resistência ao cisalhamento.
▪ A Concha de Casagrande é um dos
ensaios que determina o Limite de
Liquidez (LL) de solos finos;
▪ No ensaio de Casagrande, mede-se a
resistência ao cisalhamento de um
solo para um dado teor de umidade;
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2.1) LIMITE DE LIQUIDEZ
▪ Com uma amostra de solo são
determinados valores de teor de
umidade x número de golpes;
▪ A repetição desse procedimento para
teores de umidade diversos levará a
elaboração de um gráfico;
▪ O teor de umidade correspondente a
25 golpes, necessários para fechar a
ranhura do equipamento, será o Limite
de Liquidez (LL).
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2.2) LIMITE DE PLASTICIDADE
Trata-se do limite inferior do teor de umidade do solo que
apresenta o comportamento plástico.▪ O ensaio de determinação do Limite de
Plasticidade (LP) é simples e exige
poucos equipamentos;
▪ Rola-se uma amostra de solo com
umidade próximo ao LP até que o
cilindro da amostra de solo atinja um
diâmetro igual a um cilindro padrão;
▪ Ao mesmo tempo, deve ser verificado
o aparecimento de fissuras no cilindro.
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LL e LP
2.2) LL e LP
Apresentação de um vídeo de realização de ensaio de
determinação do Limite de Liquidez (LL) e Limite de
Plasticidade (LP).
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2.3) LIMITE DE CONTRAÇÃO
É o limite que separa o solo fino entre os estados semissólido e
sólido. Apresenta as seguintes características:
▪ Uma argila inicialmente saturada e
com teor de umidade próximo ao LL,
ao perder água sofrerá diminuição de
seu volume;
▪ Existe um teor de umidade limite para
a redução do volume que é
denominada Limite de Contração (LC).
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𝐿𝐶 = 𝑤𝑜 −
𝛾𝑤 ∗ (𝑉𝑜 − 𝑉𝑓)
𝑃𝑠
4.1
𝑤𝑜=Teor de umidade 
do Corpo de Prova;
𝛾𝑤= Peso Específico da 
água;
𝑃𝑠 = Peso da amostra 
seca;
Vo e Vf: volume da 
amostra.
2.4) ÍNDICE DE PLASTICIDADE
O Índice de Plasticidade (IP) relaciona os limites de liquidez e
plasticidade.
▪ Representaria fisicamente a parcela de
água necessária para que o solo
passasse do estado plástico ao estado
líquido;
▪ É dado pela diferença entre o Limite
de Liquidez e o Limite de Plasticidade;
▪ Quanto maior o IP, mais plástico será o
solo.
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2.5) ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA
O Índice de Consistência (IC) classifica os solos quanto ao estado
de consistência para obras de civis e de infraestrutura.
▪ Avalia o teor de umidade para o
intervalo de utilização em obras, ou
seja, entre o Limite de Liquidez e o
Limite de Plasticidade;
▪ Dado para a relação abaixo:
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𝐼𝐶 =
𝐿𝐿 −𝑊
𝐼𝑃
4.2
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2.5) ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA
Classificação dos solos argiloso muito utilizada em projetos
geotécnicos conforme a norma ABNT NBR 6502/95:
▪ Muito moles: argilas que escorrem facilmente entre os dedos, se
apertadas com a mão;
▪ Moles: argilas que são facilmente moldadas pelos dedos;
▪ Médias: argilas que podem ser moldadas pelos dedos;
▪ Rijas: argilas que requerem grande esforço para serem moldadas
pelos dedos;
▪ Duras: argilas que não podem ser moldadas pelos dedos.
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3) Exercícios de Aplicação
Foi realizado um ensaio de
Casagrande para uma amostra
de um solo argiloso que obteve
os resultados da tabela ao
lado. Determine o valor do
Limite de Liquidez (LL).
Exercício 4.2 –
Limite de Liquidez
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