UNIDADE 6 - GRANULOMETRIA E ÍNDICES DE COMPACIDADE

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MECÂNICA DOS SOLOS I
Aula 06 – Unidade 02: Forma e tamanho dos 
grãos, Análise granulométrica e índices de 
Consistência
Professora Msc. Helena Paula Nierwinski
Introdução 
• Os solos são resultado de processos naturais complexos que
resultam na formação de um material heterogêneo com
características distintas, variando de local para local;
• Nos problemas ideais, as grandes massas de solo são
consideradas homogêneas de forma que as propriedades físicasconsideradas homogêneas de forma que as propriedades físicas
em qualquer ponto dessa massa sejam idênticas àquelas
determinadas em laboratório com algumas amostras
representativas do terreno. Para tanto, deve-se avaliar
conscientemente as propriedades de uma extensa massa de solo
a partir de ensaios laboratoriais executados com um número
limitado de amostras, buscando compreender o seu
comportamento.
Forma das partículas
• Solos granulares
• Originam-se à partir de agentes físicos, apresentando
forma equidimensional (três dimensões da partícula
possuem magnitude semelhante);
• Segundo a intensidade e o tempo em que os agentes
mecânicos tenham atuado, se produzem variedades namecânicos tenham atuado, se produzem variedades na
forma equidimensional, das quais podem ser
arredondadas, sub-arredondadas, sub-angulares, ou
angulares, em escala decrescente dos efeitos do ataque dos
agentes mecânicos;
• A forma arredondada é praticamente esférica, enquanto
que angulares é a que apresenta arestas e vértices
pontiagudos (por exemplo, pedra britada).
Forma das partículas
• Solos granulares
Forma das partículas
• Solos finos
Nos solos finos a forma das partículas tende a ser achatada
porque as minerais argilas, em sua maior parte adotam a forma
laminar, com exceção de alguns minerais que possuem forma
fibrosa.fibrosa.
laminar
fibrosa
Tamanho das partículas
• A primeira característica que diferencia os solos é o tamanho das
partículas que os compõem. Pode-se identificar solos com grãos
perceptíveis a olho nu (pedregulho e areia do mar) e outros tão
finos que, quando molhados, se transformam numa pasta, cujas
partículas não podem ser visualizadas individualmente.
Areia e pedregulhos
Argila
Tamanho das partículas
Fração
Limites definidos pela NBR 
6502
Matacão De 25 cm a 1m
Pedra De 7,6 cm a 25 cm
Pedregulho De 4,8 mm a 7,6 cm
Areia Grossa De 2,0 mm a 4,8 mm
Areia Média De 0,042 mm a 2,0 mm 
Areia Fina De 0,05 mm a 0,042 mm
Silte De 0,005 mm a 0,05 mm
Argila Inferior a 0,005 mm
Análise granulométrica
• Para reconhecimento do tamanho dos grãos de
um solo, realiza-se a análise granulométrica.
- Peneiramento: para partículas > 0,075 mm- Peneiramento: para partículas > 0,075 mm
- Sedimentação: para partículas < 0,075 mm
Procedimentos de ensaio ditados pela NBR
7181/84.
Análise granulométrica
• Matacões, pedras e pedregulhos – podem afetar o
comportamento do solo, mas não constituem a parte de
solo fino, cuja textura deve ser analisada (facilmente
verificada a olho nu);
• Areias – Dá sensação de aspereza entre os dedos. Como as• Areias – Dá sensação de aspereza entre os dedos. Como as
partículas de areia são relativamente grandes, os poros
entre elas também possuem um diâmetro relativamente
grande. Os poros largos em solos arenosos não conseguem
reter água e, assim, drenam rapidamente e promovem
entrada de ar no solo. Devido ao seu maior tamanho,
partículas de areia têm superfície específica baixa (área
superficial para uma dada massa de partículas).
Análise granulométrica
Superfície específica
Análise granulométrica
• Siltes - Embora similares a areia na forma e composição
mineral, as partículas individuais de silte são tão pequenas
que não são visíveis a olho nu. Ao invés de apresentar
sensação de aspereza quando esfregadas entre os dedos, o
silte se apresenta suave e sedoso ao toque, como a farinha.
• Os poros entre as partículas no material siltoso são bem
menores (e muito mais numerosos) que os poros presentes
entre as partículas de areia, deste modo, o silte retém água
e permite uma menor taxa de drenagem. Entretanto,
mesmo quando úmido, o silte por si só não exibe muita
pegajosidade ou plasticidade (maleabilidade).
Análise granulométrica
• Argilas - Partículas de argila possuem uma grande
área superficial específica, apresentando uma
enorme capacidade de adsorção de água e outras
substâncias. Uma colherada de argila pode
possuir uma área superficial do tamanho de um
campo de futebol americano. Esta grande
possuir uma área superficial do tamanho de um
campo de futebol americano. Esta grande
superfície de adsorção faz com que partículas de
argila mantenham-se unidas em uma massa dura
e coesa depois de seca. Quando úmida, a argila é
pegajosa e pode ser facilmente moldada (exibe
alta plasticidade).
Análise granulométrica
• Análise tátil-visual
Aspereza e ruído – típico de areias
Sedosidade – siltes
Pegajoso e elástico – possível fazer uma esfera
entre os dedos sem se quebrar - argilas
Análise granulométrica
• Peneiramento - para partículas > 0,075 mm
•
# Peneira Abertura (mm)
2” 50
½” 38
1” 25
P
e
n
e
i
r
a
m
e
n
t
o
g
r
o
s
s
o
¾” 19
3/8” 9,5
4 4,8
10 2,0
16 1,2
30 0,6
40 0,42
60 0,25
100 0,15
200 0,075
P
e
n
e
i
r
a
m
e
n
t
o
P
e
n
e
i
r
a
m
e
n
t
o
f
i
n
o
O peso do material que passa
em cada peneira, referido ao
peso seco da amostra, é 
considerada como a 
porcentagem que passa e, é 
representada graficamente, em
função da abertura da peneira, 
em escala logarítmica.
Análise granulométrica
• Sedimentação
Método utilizado quando há interesse no conhecimento da
distribuição granulométrica da porção mais fina dos solos.
Baseia-se na Lei de Stokes onde a velocidade de queda das
partículas esféricas num fluido atinge um valor limite que
depende do peso específico do material e do diâmetro dadepende do peso específico do material e do diâmetro da
esfera e do peso específico e viscosidade do fluido.
Ao colocar-se uma certa quantidade de solo em suspensão
em água (cerca de 1 litro), as partículas cairão com
velocidades proporcionais ao quadrado de seus diâmetros.
Análise granulométrica
• Sedimentação
Densímetro Proveta 1000 ml
Ensaio em andamento
Análise granulométrica
• Sedimentação
Análise granulométrica
• Sedimentação
Análise granulométrica
• Curva granulométrica
A curva granulométrica é a representação gráfica das
dimensões das partículas que contém um determinado solo e
das proporções em que se encontra.
Análise granulométrica
• Curva granulométrica
Análise granulométrica
• Curva granulométrica
- Identificação do solo
Pedregulho, areia, silte ou argila
- Para areias e pedregulhos importa conhecer a sua- Para areias e pedregulhos importa conhecer a sua
característica secundária (superfície específica baixa):
Solos “bem graduados” – neste material existem grãos
ao longo de toda a faixa de diâmetros,
Solos “mal graduados” – neste material há
predominância ou falta de um determinado diâmetro de
partícula.
Análise granulométrica
• Curva granulométrica – areias e pedregulhos
- A expressão “bem graduado” expressa o fato da existência de
grãos com diversos tamanhos o que melhora o comportamento
sob ponto de vista de engenharia. As partículas menoressob ponto de vista de engenharia. As partículas menores
ocupam os vazios correspondentes às maiores, criando um
entrosamento, do qual resulta menores compressibilidade e
maior resistência.
Análise granulométrica
• Curva granulométrica – areias e pedregulhos
10
60
D
DCU =Coeficiente de NãoUniformidade
6010
2
30
10.DD
DC
D
C =
Coeficiente de 
Curvatura
D60 = diâmetro abaixo do qual se situam 60% das partículas em peso
D30 = diâmetro abaixo do qual se situam 30% das partículas em peso
D10 = diâmetro abaixo do qual se situam 10% das partículas em peso
Análise granulométrica
• Curva granulométrica – areias e pedregulhos
Quanto maior o coeficiente de não uniformidade , mais
bem graduada é a areia. Areias com CNU menores do
que 2 são chamadas de areias uniformes.
Cc – coeficiente de curvatura – detecta o formato da
curva granulométrica e permite identificar eventuais
descontinuidades ou concentração muito elevada muito
elevada de grãos mais grossos no conjunto. Areias bem
graduadas apresentam CC entre 1 e 3.
Análise granulométrica
• Curva granulométrica
Análise granulométrica
• Curva granulométrica
Areia mal graduada
Areia mal graduada
Areia bem graduada
Plasticidade e limites de consistência
• O comportamento do solos granulares pode ser de certa forma
identificados através da sua curva granulométrica.
• Esta abordagem já não poderá ser feita para solos finos. É possível
encontrar um solo fino, silte ou argila, com a mesma granulometria,encontrar um solo fino, silte ou argila, com a mesma granulometria,
mas comportamento distinto (SUPERFÍCIE ESPECÍFICA MAIOR)
• O tipo de argilomineral irá condicionar o comportamento do solo.
• Análise do comportamento do solo na presença de água - limites
de consistência também conhecidos como os limites de ATTERBERG
Plasticidade e limites de consistência
• É a propriedade de certos solos serem
moldados sem variação de volume, sob certas
condições de umidade.
• A plasticidade é função do argilomineral, e do
teor de umidade.
• A caulinita é menos plástica do que a
montmorilonita.
Plasticidade e limites de consistência
LC – Limite de Contração
Corresponde ao teor de umidade além do qual o solo
deixa de estar saturado.
LL – Limite de LiquidezLL – Limite de Liquidez
Teor de umidade quando o solo está entre os estados
líquido e plástico.
LP – Limite de Plasticidade
Teor de umidade quando o solo está entre o estado
semi-sólido e plástico.
Plasticidade e limites de consistência
umidade
ESTADO LIMITE
Líquido
LL = Limite de liquidez
umidade
Plástico
Quebradiço
IP = Índice de Plasticidade
LP = Limite de Plasticidade
Plasticidade e limites de consistência
Limite de Liquidez – teor de umidade do solo com o qual
uma ranhura nele feita requer 25 golpes para se fechar numa
concha.
Plasticidade e limites de consistência
Limite de Liquidez – Diversas tentativas são realizadas com o
solo em diferentes umidades (NBR 6459)
Plasticidade e limites de consistência
Limite de Plasticidade – menor teor de umidade com
o qual se consegue moldar um cilindro com 3 mm de
diâmetro, rolando-se o solo com a palma da mão.
Plasticidade e limites de consistência
Limite de Plasticidade
Plasticidade e limites de consistência
ÍNDICE DE PLASTICIDADE
• IP = LL – LP
• Definidos por Atterberg
Plasticidade e limites de consistência
ÍNDICE DE PLASTICIDADE
Argilo Mineral LL LP
Montmorilonita 500 - 700 50 - 80
Ilita 80 - 120 45 – 60
Caulinita 45 - 50 30
Plasticidade e limites de consistência
ÍNDICE DE PLASTICIDADE
Solos LL (%) IP (%)
Residuais de arenito (arenosos finos) 29 – 44 11 – 20
Residual de gnaisse 45 – 55 20 – 25
Residual de basalto 45 – 70 20 – 30Residual de basalto 45 – 70 20 – 30
Residual de granito 45 – 55 14 – 18
Argilas orgânicas de várzeas quaternárias 70 30
Argilas orgânicas de baixadas litorâneas 120 80
Argilas porosas vermelha de São Paulo 65 – 85 25 – 40
Argila variegada de São Paulo 40 – 80 15 – 45
Areias argilosas variegadas de São Paulo 20 – 40 5 – 15
Argilas duras, cinzas, de São Paulo 64 42
Plasticidade e limites de consistência
ÍNDICE DE PLASTICIDADE
Atividade das argilas
Baseado nos limites de Atterberg podemos definir a
atividade das argilas (Skempton, 1953).
mm
IPA
002,0% <
=
A atividade dá uma indicação da maior ou menor influência das 
propriedades químicas da fração argila nas propriedades geotécnicas.
A Atividade
< 0,75 Inativa
0,75 a 1,25 Normal
> 1,25 Ativa
Estrutura dos solos
É a forma como as partículas estão armazenadas em
uma massa de solo. É um fator importante na sua
resistência.
Solos Granulares (areias) – Fofo ou denso
Solos Finos (siltes e areias finas) – Aveolar
Solos Finos (argilas) – Dispersa ou floculada
Estrutura dos solos
Solos Granulares
Estrutura dos solos
Solos Finos (Siltes e areias finas)
As partículas são atraídas entre si através de forças 
elétricas que predominam sobre as forças de massa.
Estrutura dos solos
Solos Finos (argilas)
A estrutura é regida pelas forças elétricas de atração e
repulsão, que predominam sobre as forças de gravidade.