Mecânica dos Solos AULA 3

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Propriedades e índices dos 
solos
Prof.ª Laís Oliveira
Engenheira Agrícola e Ambiental
Mestre e Doutora em Engenharia Civil
Exercício
• Para construir um aterro, dispõe-se de uma quantidade 
de terra, que é chamada de “área de empréstimo”, cujo 
volume foi estimado em 3.000 m3. Ensaios mostraram 
que o peso específico natural é da ordem de 17,8 kN/m3
e que a umidade é de cerca de 15,8%. O projeto prevê 
que no aterro o solo seja compactado com uma umidade
de 18%, ficando com um peso específico seco de 16,8 
kN/m3. Que volume de aterro é possível construir com o 
material disponível e que volume de água deve ser 
acrescentado?
Exercício
• Para construir um aterro, dispõe-se de uma quantidade de 
terra, que é chamada de “área de empréstimo”, cujo 
volume foi estimado em 3.000 m3. Ensaios mostraram que 
o peso específico natural é da ordem de 17,8 kN/m3 e que 
a umidade é de cerca de 15,8%. 
✓Material de empréstimo:
✓Peso da partículas sólidas:
ρd= 53.400÷(1+0,158)= 46.114 kN
17,8 kN/m3 x 3.000 m3 = 53.400 kN
Exercício
• O projeto prevê que no aterro o solo seja compactado com 
uma umidade de 18%, ficando com um peso específico 
seco de 16,8 kN/m3. Que volume de aterro é possível 
construir com o material disponível e que volume de água 
deve ser acrescentado?
✓Volume compactado:
✓Peso da água (compactado):
✓Peso da água (natural): 
✓Quantidade de água (acrescentar): 
46.114 kN ÷ 16,8 kN/m3 = 2.745 m3
0,18 x 46.114 kN = 8.300 kN
0,158 x 46.114 kN = 7.286 kN
8.300 - 7.286 = 1.104 kN
ou 101,4 m3
Granulometria
Exercício
Coeficiente de uniformidade: Cun = Cu = d60 / d10
Coeficiente de curvatura: Cc = (d30)
2 / (d60 . d10)
= 0,17/0,0035 = 48,57
✓ Cnu < 5 muito uniforme;
✓ 5 < Cnu < 15 
uniformidade média;
✓ Cnu > 15 não uniforme.
= 0,0312/(0,17 . 0,0035) = 1,61
✓ 1 < CC < 3 solo bem 
graduado;
✓ CC < 1 ou CC > 3 solo 
mal graduado.
Cor 
• Comparação com escalas padronizadas;
• Também é o indicativo da presença exacerbada de 
alguns componentes.
Teor elevado M.O. 
em decomposição 
Presença de óxidos de 
ferro/Solos bem drenados
Solos frequentemente 
encharcados
Identificação tátil-visual
Os solos quando úmidos podem ser 
reconhecidos da seguinte forma:
- Arenosos: ásperos e pouco pegajosos;
- Argilosos: suavidade e pegajosidade;
- Siltosos: sedosos/brilhosos.
Identificação tátil-visual
• Resistência a seco: 
umedecendo-se uma argila, 
moldando-se uma pequena 
pelota irregular (dimensões da 
ordem de 2 cm) e deixando-se 
secar ao ar, esta pelota ficará 
muito dura e, quando quebrada, 
se dividirá em pedaços bem 
distintos. Ao contrário, pelotas 
semelhantes de siltes são 
menos resistentes e se 
pulverizam quando quebradas.
Identificação tátil-visual
• Ductividade: tentando moldar 
um solo com umidade em torno 
do limite de plasticidade nas 
próprias mãos, nota-se que as 
argilas apresentam-se mais 
resistentes quando nesta 
umidade do que os siltes.
• Velocidade de secagem: secar
um solo na mão do LL até o LP, 
por exemplo, é tanto mais 
rápido quando menor o intervalo 
entre os dois limites, ou seja, o 
IP do solo. 
Identificação tátil-visual
• Shaking Test: formando-se 
uma pasta úmida (saturada) de 
silte na palma da mão, quando 
se bate esta mão contra a outra, 
nota-se o surgimento de água 
na superfície. Apertando-se o 
torrão com os dedos polegar e 
indicador da outra mão, a água 
reflui para o interior da pasta. 
No caso das argilas, impacto 
das mãos não provoca o 
aparecimento de água.
ESTRUTURA DOS SOLOS
4.1. Solos finos e solos granulares
4.2 Amolgamento e sensibilidade das argilas
4.3 Tixotropia
Estrutura do solo
• Modo pelo qual as 
partículas do solo se 
arranjam em agregados 
ou torrões;
• A estrutura explica a 
consistência do solo, ou 
seja, a capacidade de 
resistir a um esforço 
destinado a rompê-lo;
• A estrutura também 
determina a 
permeabilidade do solo.
Componentes 
• Mineralogia do solo;
• Tamanho das partículas;
• Arranjo físico das partículas;
• Proporções relativas das partículas (argila, silte, areia e 
pedregulho);
• Tamanho dos poros do solo;
• Ar contido nos poros do solo;
• Forças existentes entre as partículas do solo.
Solos grossos
• Na estrutura dos solos grossos, as 
partículas se apoiam diretamente uma 
sobre as outras.
• No caso de areias, a estrutura do solo 
varia de uma estrutura fofa até uma 
estrutura compacta.
• No processo de sedimentação (ou 
deposição das partículas) dos solos 
grossos a força que prevalece é a 
força da gravidade, ou o peso próprio 
dos grãos.
Solos grossos
• O comportamento dos solos grossos depende 
fundamentalmente da sua compacidade relativa, definida 
pela seguinte equação:
✓Dr = compacidade relativa;
✓emáx = índice de vazios correspondente ao estado mais fofo 
possível;
✓emín = índice de vazios correspondente ao estado mais compacto 
possível; 
✓enat = índice de vazios correspondente ao estado natural do solo.
Solos grossos
Solos finos
• Estrutura alveolar
✓Característica em solos com 
partículas da ordem de 0,02 
mm (ou siltes), onde as forças 
de gravidade e as forças de 
superfície quase se equivalem.
✓As partículas se unem para sedimentar na água, ou no ar, as 
partículas formam uma estrutura alveolar semelhante a favos 
de abelha (pequenas cavidades).
✓Os alvéolos são formados por poucas partículas de solo, 
portanto não existe formação grumos (aglomeração de várias 
partículas).
Solos finos
• Estrutura floculenta
✓Ocorre em partículas menores 
que 0,02 mm (siltes e argilas);
✓As partículas necessitam se unir 
e formar grumos para 
sedimentar. Então, após a 
sedimentação dos grumos de 
partículas é formada a estrutura 
floculenta;
✓Semelhante a estrutura alveolar, contudo, diferentemente, da estrutura 
alveolar onde os alvéolos são formados por poucas partículas de solo, 
na estrutura floculenta os alvéolos são formados por grumos de 
partículas (ou várias partículas);
✓Raramente, as estruturas alveolar e floculenta ocorrem 
isoladamente.
Estrutura esqueleto
• A estrutura esqueleto 
ocorre em solos 
formados por grãos 
finos e grãos grossos;
• Na estrutura esqueleto, 
os grãos grossos se 
dispõem de maneira tal 
que os interstícios (ou 
pequenos espaços) 
entre os grãos grossos 
são ocupados por uma 
estrutura de grãos mais 
finos.
Estrutura das argilas
Compressibilidade
• Capacidade que os solos têm de diminuírem de volume 
aos serem comprimidos por pressão;
• Os solos finos possuem um grande volume de vazios, o 
que confere a estes solos uma elevada 
compressibilidade;
• Assim sendo, acréscimos de cargas de fundações sobre 
solos finos pode provocar diminuição dos vazios do solo, 
e consequentemente, causar recalques (afundamentos) 
indesejáveis da fundação.
Amolgamento das argilas
• Amassamento da argila em todas as direções, sem que 
ocorra alteração do teor de umidade;
• Tende a destruir a estrutura original do solo, ou seja, o 
amolgamento elimina as ligações existentes no solo 
desde a sua formação;
• Provoca redução de resistência do solo.
Sensibilidade das argilas
• A um teor de umidade constante, a sensibilidade da argila 
quanto ao amolgamento é definida pela seguinte 
equação:
✓St = sensibilidade da argila;
✓RC = resistência à compressão da amostra de argila 
indeformada; 
✓R’C = resistência à compressão da amostra de argila 
amolgada.
Sensibilidade das argilas
• Quanto maiora sensibilidade da argila (St) quanto ao 
amolgamento, maior será a perda de resistência da 
argila, quando a argila for amolgada.
Tixotropia das argilas
• Recuperação da resistência perdida pela argila pelo 
efeito do amolgamento;
• Quando a argila permanece em repouso, a argila tende a 
recuperar a resistência inicial que foi perdida pelo 
amolgamento;
• No amolgamento da argila ocorre o desequilíbrio das 
forças interpartículas;
• Contudo, quando a argila está em repouso, os potenciais 
de atração e repulsão no interior da argila tende ao 
equilíbrio, de maneira a recuperar a resistência inicial.
Tixotropia das argilas
• A propriedade tixotropia é de 
grande utilidade prática, como 
por exemplo, para estabilizar 
furos de sondagem com uso de 
lamas de argila betonita (ou 
lamas betoníticas), pois, a lama 
evita desmoronamentos no furo 
de sondagem;
• A tixotropia é mais evidente nas 
argilas montmoriloníticas (a 
betonita é uma argila do grupo 
das montmorilonitas).
Atividade das argilas
• Indica o potencial de expansão da argila e a estabilidade 
estrutural da fração de argila.
✓Índice de atividade > 1,25 – Argila Ativa;
✓Índice de atividade < 0,75 – Argila Inativa;
✓Índice de atividade entre 0,75 e 1,25 – Argila considerada 
normal.
Í𝑛𝑑𝑖𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑎𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 =
𝐼𝑃
𝐹𝑟𝑎çã𝑜 𝑑𝑒 𝐴𝑟𝑔𝑖𝑙𝑎(< 0,002𝑚𝑚)
Atividade das argilas
IP = LL - LP
Exercício
• Na determinação do Limite de Liquidez de um solo, de 
acordo com o Método Brasileiro (NBR-6459), foram feitas 
cinco determinações do nº de golpes para que a ranhura 
se feche, com teores de umidade crescentes, tendo-se 
obtido os resultados apresentados a seguir. Qual o LL 
desde solo?
Tentativa Umidade Nº de golpes
1 51,3 36
2 52,8 29
3 54,5 22
4 55,5 19
5 56,7 16
Exercício
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
U
m
id
a
d
e
 (
%
)
Nº de golpes
Exercício
• Com a mesma amostra, foram feitas 4 determinações do 
Limite de Plasticidade, de acordo com o Método 
Brasileiro (NBR-7180), tendo-se obtido as seguintes 
umidades quando o cilindro com diâmetro de 3 mm se 
fragmentava ao ser moldado:
✓22,3%
✓24,2%
✓21,9%
✓22,5%
Qual o LP? E o IP?
Exercício
✓22,3%
✓24,2% 
✓21,9%
✓22,5%
✓ 24,2% se afasta da média mais do que 5%
→ (24,2 - 22,7)/22,7 = 6,6%, então deve ser desconsiderado!
✓22,3%
✓21,9%
✓22,5%
Média: 22,7%
Média: 22,2% IP= LL – LP = 54 – 22 = 32%
Atividade das argilas
oLimite de contração
• estado de consistência no qual mesmo que o solo perca 
umidade não ocorrerá perda de volume.
Ensaio de contração 
o Técnica: paquímetro manual;
o Utiliza-se chapa de acrílico p/ fixação dos locais das 
medições
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Unidade 5 - Classificação dos solos: 5.1. Genética; 
5.2. Granulométrica; 5.3 MCT/MCV (solos tropicais).