1 Fundamentos de Mecânica dos Solos

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08/03/2019
Geotécnica Viária
Professor: Rafael Aredes Couto
E-mail: rafaelcouto2111@gmail.com
Telefone (Wpp): (31) 99819-0687
1 – Fundamentos de Mecânica do 
Solos
A Geotecnia na Engenharia Civil
Conceito:
Geo: terra (solos e/ou rochas).
tecnia: técnicas de engenharia.
Geotecnia: técnicas de engenharia aplicadas aos solos e/ou
rochas.
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1 – Fundamentos de Mecânica do 
Solos
A Geotecnia na Engenharia Civil
A geotecnia é um ramo da Engenharia Civil que trata dos estudos do
comportamento dos solos e rochas, principalmente do
comportamento na presença de água sob ou sobre a superfície
terrestre.
Para o entendimento destes comportamentos, torna-se necessário o
conhecimento da Mecânica dos Solos, o conhecimento mais amplo
sobre a Mecânica das Rochas e de Geologia na Engenharia.
A Geotecnia na Engenharia Civil
A geotecnia tem a função de avaliar sob fundamentação científica o
comportamento dos materiais terrosos e/ou rochosos, sob o ponto de
vista de um tripé básico destes três comportamentos:
- Compressibilidade;
- Estabilidade;
- Permeabilidade.
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A Geotecnia na Engenharia Civil
Os estudos para o projeto e execução de fundações de estruturas
requerem prévias investigações geotécnicas. Um dos maiores
riscos que se pode correr no campo de Engenharia de Construções é
iniciar uma obra sem um conhecimento tão perfeito quanto possível
do terreno.
A Geotecnia na Engenharia Civil
O objetivo da geotécnica é o de determinar a interação terreno-
fundação-estrutura com o fim de prever e adotar medidas que
evitem recalques prejudiciais ou ruptura do terreno, com o
consequente colapso da construção.
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A Geotecnia na Engenharia Civil
As obras rodoviárias, linearmente extensas e interessando a
grandes áreas, onde se encontram terrenos com características
variadas, exigem um cuidadoso reconhecimento geotécnico da
região.
A Geotecnia na Engenharia Civil
O custo de uma investigação geotécnica é baixo em comparação a
custos de reparação ou até mesmo de colapso da obra devido à má
definição de um tipo de fundação e caracterização do solo.
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A Mecânica dos Solos na Engenharia Civil
Exemplos de Áreas da Geotecnia
•Geotecnia de Fundações
•Geotecnia de Taludes
•Geotecnia de Pavimentos
•Geotecnia de Barragens
•Geotecnia Ambiental
Síntese das Principais 
Propriedades dos Solos
Tipos Coesão Plasticidade Compressibilidade Resistência
Seca 
Permeabilidade
Areia Não 
existe
Não existe Insignificante Não existe Alta
Silte Baixa Baixa ou 
nenhuma
Alta Baixa Baixa
Argila Alta Alta Alta Alta Baixa
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1.2 Índices Físicos
O solo é um material constituído por um conjunto de partículas sólidas,
deixando entre si vazios que poderão estar parcialmente ou totalmente
preenchidos pela água. Em geral, o solo é constituído por três fases: sólida,
líquida e gasosa. O solo é constituído de uma fase fluida (água e/ou ar) e de
uma fase sólida. A fase fluida ocupa os vazios deixados pelas partículas
sólidas.
Fase sólida
Forma o esqueleto sólido do solo, e é caracterizado pelo tamanho,
forma e arranjo das partículas, de acordo com a distribuição e
composição granulométrica.
Fase gasosa
Fase composta geralmente pelo ar do solo em contato com a
atmosfera, podendo-se também apresentar na forma oclusa (bolhas
de ar no interior dos poros onde existe água).
A fase gasosa é muito importante nos problemas de deformação do
solo pois é bem mais compressível do que as fases sólida e líquida.
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Fase líquida
Fase fluida composta em sua maior parte pela água, podendo conter
solutos e outros fluidos imiscíveis. Pode-se dizer que a água se
apresenta de formas diferentes no solo, sendo, contudo,
extremamente difícil se isolar os estados em que ela se apresenta em
seu interior.
Fase líquida
A água contida no solo pode ser classificada em:
A)- Água de constituição: é a que faz parte da estrutura molecular
da partícula sólida. Não é removida utilizando-se processos de
secagem tradicionais.
B)- Água adsorvida ou de adesão: é aquela película de água que
envolve e adere fortemente a partículas sólidas muito finas, devido
a ação de forças elétricas desbalanceadas.
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Fase líquida
C)- Água livre: preenche os vazios do solo. Pode estar em equilíbrio
hidrostático ou fluir sob a ação da gravidade ou outros gradientes de
energia.
D)- Água higroscópica: é a que ainda se encontra em um solo
seco ao ar livre. Água que o solo possui quando está em equilíbrio
com a umidade atmosférica e a temperatura ambiente.
Fase líquida
E)- Água capilar: é aquela que nos solos de grãos finos sobe pelos
interstícios capilares deixados pelas partículas sólidas, além da superfície
livre da água. É a água que se encontra presa às partículas do solo por meio
de forças capilares. Esta se eleva pelos interstícios capilares formados pelas
partículas sólidas, devido às tensões superficiais nos contatos água-ar-
sólido, originados a partir da superfície livre da água.
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Fase líquida
Obs: As águas livre, higroscópica e capilar são as que podem ser totalmente
evaporadas pelo efeito do calor, a uma temperatura maior que 100 ºC.
O comportamento de um solo depende da quantidade relativa de cada uma
das suas três fases (sólido, líquido e gasoso). Diversas relações são
empregadas para expressar as proporções entre elas. No caso de solos
saturados, todos os vazios estarão preenchidos pela água, e a água pode
conter substâncias dissolvidas entre ela, em forma de soluto.
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Da figura podemos identificar as diversas situações que correlacionam a
interação destas 3 fases:
Vt = Volume total; Pt = Peso total;
Vv = Volume de vazios; Ps = Peso de sólidos;
Vs = Volume de sólido; Pa = Peso de água.
Va = Volume de água; * O peso do ar é desprezível.
Var = Volume de ar;
Relações entre pesos e volumes
a)- Teor de umidade de um solo;
b)- Peso específico aparente de um solo;
c)- Peso específico real dos grãos;
d)- Peso específico aparente de um solo seco;
e)- Índice de Vazios;
f)- Grau de Compacidade;
g)- Porosidade do solo;
h)- Grau de saturação de um solo;
i)- Grau de Aeração;
j)- Relações diversas;
k)- Peso específico de um solo saturado;
l)- Peso específico de um solo submerso.
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Relações entre pesos e volumes
A)- Teor de umidade de um solo (h)
Basta determinar o peso da amostra no seu estado natural e o peso após completa
secagem em estufa a 105ºC ou 110ºC.
Sendo P1 o peso origina da amostra mais a tara:
P1 = P+Ps+Pa
Onde P é o peso da tara e,
P2 = P+Ps
O peso da amostra seca, tem-se:
100(%) 
Ps
Pah
Ps
Pa
PP
PPh 


2
21
Observação: 
Outro meio para a 
determinação da 
umidade consiste 
no emprego do 
aparelho Speedy.
Relações entre pesos e volumes
B)- Peso específico aparente de um solo (γ)
Por definição:
Vt
Pt
Observação: No 
campo, a determinação 
pode ser feita pelo 
processo do frasco de 
areia.
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Relações entre pesos e volumes
C)- Peso específico real dos grãos (γg)
Por definição:
Vs
Psg 
Relações entre pesos e volumes
D)- Peso específico aparente de um solo seco (γs)
Por definição:
Dividindo por Pt ambos os termos da fração e notando que Pt = Ps+Pa, tem-
se:
Vt
Pss 
h
s
h
Pt
Vt
PaPs
Ps
s




11

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Relações entre pesos e volumes
E)- Índice de vazios (e)
É a razão entre o volume de vazios (Vv) e o volume da parte sólida (Vs) de
um solo:
Em laboratório, sua determinação é feita em função de γg (peso específico
real das partículas de solo) e γs (peso específico aparente do soloseco).
Vs
Vv
1111 
s
g
s
g
Ps
Vs
Ps
Vt
Vs
Vt
Vs
VsVt




Relações entre pesos e volumes
F)- Grau de compacidade (GC)
O estado natural de um solo não coesivo (areia, pedregulho) define-se pelo chamado
grau de compacidade.
No laboratório emáx é obtido vertendo-se simplesmente o material seco num
recipiente de volume conhecido e pesando-se:
mínmáx
natmáxGC




g
Ps
g
PsV
máx

 '
'

Onde:
V = Volume do recipiente;
Ps’ = Peso do material seco solto;
γg = Peso específico dos grãos.
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Relações entre pesos e volumes
F)- Grau de compacidade (GC)
Analogamente obtêm-se emín, compactando-se o material por vibração ou por
socamento dentro do mesmo recipiente:
Seguindo o critério usualmente aceito, as areias se classificam em:
Fofas (ou soltas) quando 0 < GC < 1/3.
Medianamente compactas quando: 1/3 < GC < 2/3.
Compactas quando: 2/3 < GC < 1.
g
Ps
g
PsV
mín

 "
"

Onde:
V = Volume do recipiente;
Ps” = Peso do material seco compactado;
γg = Peso específico dos grãos.
Relações entre pesos e volumes
G)- Porosidade do solo (n)
É a razão entre o volume de vazios e o volume total de uma amostra de solo:
Sua determinação é feita em função do índice de vazios, através da relação:
100% 
Vt
Vvn




1
n Obtida dividindo-se ambos os termos da fração por Vs, observando-se que: 
Vt = Vv+Vs
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Relações entre pesos e volumes
H)- Grau de saturação de um solo (S)
É a porcentagem de água contida nos vazios:
Sendo:
Temos: uma vez que:
como se obtém da equação:
Se o solo estiver saturado (S=100%):
100% 
Vv
VaS
n
nhhS )1(  







 S
Vsa
VvSa
gVs
aVa
Ps
Pah 




n
n 11





1
n
  h
Relações entre pesos e volumes
I)- Grau de Aeração
Por definição:
100% 
Vv
VarA
S
Vv
VaVvA  1
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Relações entre pesos e volumes
J)- Relações diversas
Temos:
onde:
ou:
)1(
)1(






Vs
hPs
VvVs
PaPs
)1(
)1(



 hg
sg
h


 


 11
Como e
Temos ainda:
Para um solo seco (S=0) esta relação nos 
dá:
ag     Sh
aS 

 


1
as 

 


)1(
Relações entre pesos e volumes
K)- Peso específico de um solo saturado
Nesse caso, S = 1 e a relação apresentada no slide anterior nos dá:
Em função da porosidade:
asat 

 


)1(
)(
anssat  
annsat   ])1([
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Relações entre pesos e volumes
L)- Peso específico de um solo submerso
Quando o solo é submerso, as partículas sólidas sofrem o empuxo da água e
então:
anansub   )1()1(
ansub   )1()1(
asub 

 


)1(
)1(
asatsub  
Relações entre pesos e volumes
Distinção entre solo saturado e submerso:
Solo Submerso: Solo Saturado:
Nota-se que um solo submerso é saturado porém um solo saturado
não é necessariamente submerso.
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Exercícios
1)- Uma amostra de solo pesa 30,2 kg e seu volume é de 0,0179 m³. Após a secagem
em estufa, o seu peso se reduz a 26,8 kg. A densidade das partículas é de 2,65 g/cm³.
Determinar todos os possíveis índices físicos do solo.
2)- Uma amostra de solo tem volume de 60 cm³ e peso de 92,5 g. Depois de
completamente seca seu peso é de 74,3 g. O peso específico real dos grãos sólidos é
2,62 g/cm³. Calcular sua umidade e grau de saturação.
3)- Um recipiente contendo solo saturado peso 113,27 gf antes de ser colocado em
estufa, e 100,06 gf após 24 horas de secagem. O peso do recipiente é de 49,31 gf e a
massa específica real é 2,80 g/cm³. Determinar o índice de vazios, porosidade,
umidade e o peso específico aparente da amostra.
Exercícios
4)- Uma amostra de areia foi colhida em tubo amostrador de aço, cujo volume é de 495
cm3. A amostra mais o amostrador pesa 1170 g. O peso do amostrador é 320 g.
Depois de seca em estufa o peso da amostra passou a ser 788 g. Determinar a partir
da definição de Índices Físicos o índice de vazios, a porosidade, o teor de umidade e o
grau de saturação da areia, admitindo que o peso específico dos grãos é de 2,75
g/cm3.
5)- Uma amostra de argila saturada (S=100%), tem volume de 200 cm3 e pesa 360 g,
admitindo que o peso específico dos grãos é de 2,67 g/cm3. Pede-se determinar: Peso
específico natural, Índices de vazios, Porosidade, Teor de umidade, Peso específico
seco.
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Exercícios
6)- Um aterro com 100.000 m3 deverá ser construído com as seguintes especificações: 
peso específico natural = 1,9 t/m3; umidade 20%. 
Para a construção dispõe-se de duas jazidas “A” e “B” que apresentam as seguintes 
características:
Sabendo-se que o custo de escavação e transporte do material da Jazida “A” é de R$ 
10,00/m3 e o da jazida “B” é de R$ 9,00/m3, pede-se:
a) Determinar a jazida de exploração mais econômica.
b) Estimar o volume d‘água a ser adicionado para execução do aterro no caso de se 
empregar o material da jazida “B”.
Jazida A B
Peso específico natural (t/m³) 1,6 1,5
Umidade (%) 15 12
Peso específico dos sólidos (t/m³) 2,7 2,7
Exercícios
7)- Uma amostra de argila saturada possui umidade de 60% e peso específico
aparente de 1,7 gf/cm³. Determinar a porosidade, índice de vazios e peso específico
aparente seco.
8)- Para a construção de uma barragem de terra é previsto um volume de 300000 m³
de terra, com um índice de vazios de 0,8. Dispõe-se de três jazidas, que designaremos
por A, B e C. O índice de vazios do solo de cada uma delas, bem como a estimativa do
custo do movimento de terra até o local da barragem são indicados no quadro a seguir:
Considerando o peso específico real dos grãos igual a 2,4 gf/cm³, qual a jazida
explorável economicamente?
Jazida Índice de Vazios Custo (R$/m³)
A 0,9 10,20
B 2,0 9,00
C 1,6 9,40
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Exercícios
9) Para se construir um aterro, dispõe-se de uma quantidade de terra, que é
chamada pelos engenheiros de “área de empréstimo”, cujo volume foi
estimado em 3.000m³. Ensaios mostraram que o peso específico natural é da
ordem de 17,8 kN/m³ e que o teor de umidade é cerca de 15,8%. O projeto
prevê que no aterro o solo seja compactado com um teor de umidade de
18%, ficando com um peso específico aparente seco igual a 16,8 kN/m³. Que
volume de aterro é possível construir com o material disponível e que volume
de água deve ser acrescentado?
10) Se 150.000 m3 de solo são escavados de um empréstimo, no qual o
índice de vazios médio é de 1,22, qual será o volume correspondente de
aterro se o índice de vazios médio obtido no mesmo é de 0,70? Sabendo-se
que o teor de umidade no empréstimo é de 8% e que o aterro depois de
pronto terá uma umidade de 12%, calcular o volume de água que deverá ser
adicionado ao material escavado. Estime os valores dos índices físicos
necessários. Observação: Adotar d = 2,67.
Exercícios
11)- Um solo de uma área de empréstimo tem n = 58% e gg = 2,70 g/cm3 .
Deseja-se utilizar esse solo para construção de um aterro com um volume de
100.000 m3 . Que volume deverá ser escavado se o aterro deverá ser
construído com g= 1,80 g/cm3 e h = 15%?
12)- Para construir um aterro dispõe-se de uma quantidade de terra, que é
chamada pelos engenheiros de área de empréstimo, cujo volume foi
estimado em 3000 m³. Ensaios mostraram que o peso específico natural (g)
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 uma peso especifico seco de 16,8 kN/m³. Pergunta-se:
a) Que volume de aterro é possível construir com o material disponível?
b) Que volumede água deve ser acrescentado?
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1.3 Plasticidade e Consistência dos Solos
Plasticidade
A plasticidade é normalmente definida como uma propriedade dos solos que
consiste na maior ou menor capacidade de serem moldados, sob certas
condições de umidade, sem variação de volume. Trata-se de uma das mais
importantes propriedades das argilas. As propriedades plásticas do solo
dependem do teor de umidade.
O-A = Fase Elástica
A-B = Fase Plástica
1.3 Plasticidade e Consistência dos solos
Limites de consistência do solo:
LC = Limite de contração.
LP = Limite de plasticidade.
LL = Limite de liquidez.
IP = Índice de plasticidade.
IP = LL – LP.
NP = Não Plástico IP < 0.
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1.3 Plasticidade e Consistência dos solos
Limites de consistência do solo:
Estado líquido: O solo apresenta as propriedades e a aparência de uma
suspensão. Se apresenta como um fluido denso, não possui forma própria e não
apresenta nenhuma resistência ao cisalhamento.
LL
Estado plástico: O solo apresenta propriedades de plasticidade, ou seja, pode
sofrer deformações rápidas, sem que ocorra variação volumétrica apreciável,
nem ruptura ou fissuramento. Ele perde a sua capacidade de fluir, porém pode
ser moldado facilmente e conservar sua forma.
LP
Estado semi-sólido: O solo tem aparência de um sólido, entretanto ainda passa
por variações de volume ao ser secado. O solo se desmancha ao ser trabalhado.
LC
Estado sólido: O solo não sofre mais variações de volume por secagem.
1.3 Plasticidade e Consistência dos Solos
Limite de liquidez
Definição teórica: é o teor de umidade em porcentagem em que o solo passa
do estado líquido para o estado plástico.
Definição física: é o teor de umidade em porcentagem em que uma massa de
solo na concha do aparelho de Casagrande fecha uma ranhura feita com o
cinzel quando são aplicados vinte e cinco golpes no aparelho.
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1.3 Plasticidade e Consistência dos Solos
Limite de plasticidade
Definição teórica: é o teor de umidade em porcentagem em que o solo passa
do estado plástico para o semi-sólido.
Definição física: é o teor de umidade em porcentagem em que um cilindro de
solo rolado em uma superfície lisa apresenta fissuras quando seu diâmetro é
de 3 mm.
1.3 Plasticidade e Consistência dos Solos
Índice de Plasticidade
Denomina-se índice de plasticidade a diferença entre os limites de liquidez e de
plasticidade:
IP = LL – LP
Mede a plasticidade dos solos e fisicamente representa a quantidade de água
necessária para que o solo passe do estado plástico ao líquido. Mede ainda a
tendência de expansão do solo.
Quando um material não tem plasticidade (areia, por exemplo), considera-se o índice
de plasticidade nulo e escreve-se IP = NP (não plástico).
É utilizado como um dos parâmetros para classificação do solo, seguindo os vários
métodos unificados de classificação do solo.
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1.3 Plasticidade e Consistência dos Solos
Limite de contração
É definido como a fronteira entre os estados semi-sólido e sólido.
Corresponde ao teor de umidade no momento em que o solo deixa de
apresentar redução de volume, quando submetida à secagem lenta.
1.4 Estruturas dos solos
Definições e tipos de estruturas
Chama-se estrutura ao arranjo ou disposição das partículas constituintes do
solo. Tradicionalmente consideram-se:
A)- Estrutura granular simples: é característica das areias e pedregulhos,
predominando as forças da gravidade na disposição das partículas, que se
apoiam diretamente umas sobre as outras.
De acordo com a maneira pela qual os grãos se agrupam, a estrutura pode
ser mais densa ou mais solta, o que é definido pelo grau de compacidade.
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Estrutura granular simples
1.4 Estruturas dos solos
B)- Estrutura alveolar ou em favo de abelha: é o tipo de estrutura comum
nos siltes mais finos e em algumas areias. Quando na formação de um solo
sedimentar, um grão cai sobre o sedimento já formado. Devido à
predominância da atração molecular sobre o seu peso, ele ficará na posição
em que se der o primeiro contato, dispondo-se assim em forma de arcos.
Esta estrutura é típica dos solos de grãos finos que se depositam em um
meio contínuo, normalmente água e em certas condições no ar. Nestas
partículas a gravidade exerce uma atração de modo a fazê-las sedimentar,
porém dada sua pequena massa, outras forças (como a atração
molecular) podem tornar-se em grandeza comparáveis a gravidade.
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Estrutura alveolar
1.4 Estruturas dos solos
C)- Estrutura flocular ou floculante: nesse tipo de estrutura, que só em
possível em solos cujas partículas componentes sejam todas muito
pequenas, as partículas, ao sedimentarem, dispõem-se em arcos, os quais,
por sua vez, formam outros arcos.
Na formação de tais estruturas, desempenham uma função importante as
ações elétricas que se desenvolvem entre as partículas, as quais, por sua
vez, são influenciadas pela natureza dos íons presentes no meio onde se
processa a sedimentação. Em geral, a estrutura molecular desses solos é
aberta, isto é, uma das moléculas tem uma carga elétrica ainda disponível,
possibilitando, assim, a formação dessas estruturas.
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Estrutura flocular
1.4 Estruturas dos solos
D)- Estrutura em esqueleto: nos solos onde, além de grãos finos, há grãos
mais grossos, estes dispõe-se de maneira tal a formar um esqueleto, cujos
interstícios são parcialmente ocupados por uma estrutura de grãos mais
finos. É o caso das complexas estruturas das argilas marinhas.
Na natureza as estruturas raramente se apresentam constituídas por
partículas de um único tamanho, sendo, portanto, na sua sedimentação
regidas por leis diferentes, dando origem a estruturas ditas compostas.
Nestas estruturas, encontramos partículas grossas formando como que um
esqueleto unido a estruturas de solos finos.
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Estrutura em esqueleto
1.5- Caracterização dos solos
Raramente se encontram na natureza as partículas do solo de modo
isolado. Então, a designação do solo baseia-se nas quantidades
percentuais (em peso) das frações presentes no solo, a partir de 10%,
possibilitando as seguintes combinações:
Areia
Areia siltosa
Areia argilosa
Areia silto-argilosa
Areia argilo-siltosa
Silte
Silte arenoso
Silte argiloso
Silte areno-argiloso
Silte argilo-arenoso
Argila
Argila arenosa
Argila siltosa
Argila areno-siltosa
Argila silto-arenosa
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Observações:
1)- Caso os percentuais sejam iguais, adota-se a seguinte ordenação:
1º)- Argila;
2º)- Areia;
3º)- Silte.
2)- Fração comparecer com menos de 5%: “com vestígios de...”.
3)- Fração entre 5 e 10%: “com pouco...”.
4)- Presença de pedregulho de 10 a 30%: “com pedregulho”.
5)- Presença de pedregulho acima de 30%: “com muito pedregulho”.
Exercício:
Argila Areia Silte Pedregulho Identificação
12% 61% 27% -
22% 22% 56% -
03% 39% 04% 54%
18% 42% 23% 17%
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Exercício:
Argila Areia Silte Pedregulho Identificação
12% 61% 27% - Areia silto-argilosa
22% 22% 56% - Silte argilo-arenoso
03% 39% 04% 54% Areia c/ vestígios de silte, 
argila e muito pedregulho
18% 42% 23% 17% Areia silto-argilosa com 
pedregulho
Granulometria:
São utilizadas peneiras
padronizadas pela ABNT.
Tamanho dos buracos da
peneira:
Maior: 3” ou 76 mm.
Menor: 0,075 mm (nº 200).
Peneiramento fino: Passa pela
peneira nº10 (2 mm).
Peneiramento grosso: Ocorre com
a fração de solo que fica retida na
peneira nº10 (2 mm).
∅ = diâmetro equivalente dos grãos
(no caso do peneiramento).
Abertura da malha mais fina pelo
qual o grão passa.
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Granulometria:
Frações constituintes dos solos de acordo 
com a NBR 6502:1995 da ABNT:
Escala granulométrica:
08/03/20191.6 - Classificação dos solos
O interesse da Mecânica dos Solos é mais focado no
comportamento dos solos perante as solicitações a que estarão
submetidos nas obras.
1)- Sistema Rodoviário de Classificação – TRB (ou
HRB/AASHTO).
2)- Sistema de Classificação Unificada – USC/ASTM – (Airfield
Classification System – AC).
Sistema Rodoviário de Classificação – TRB
(ou HRB/AASHTO)
O sistema divide os solos em grupos (A1 até A8). Esses grupos são
classificados a partir do P10, P40, P200 (Granulometria) e LL e IP (Plasticidade).
IP = Índice de plasticidade = LL – LP.
NP = Não plástico.
IG = Índice de Grupo – Elemento definidor da “capacidade de suporte” do terreno
de fundação do pavimento, representado por um número inteiro, que retrata o
duplo aspecto de plasticidade e graduação do solo. Em condições normais de
boa drenagem e forte compactação a capacidade suporte de um material para
subleito é inversamente proporcional ao seu IG, isto é, um IG baixo indica um
“bom” material e um IG alto indica um material “muito fraco” para subleito.
08/03/2019
Sistema Rodoviário de Classificação – TRB
(ou HRB/AASHTO)
Fórmula para cálculo do IG:
IG = (P200 – 35).[0,2 + 0,005.(LL – 40)] + 0,01.(P200 – 15) . (IP – 10)
Simplificando (D. J. Steele):
IG = 0,2a + 0,005a.c + 0,01b.d onde: 0 ≤ IG ≤ 20
a = P200 – 35 - (0 a 40) se a ≥ 40, adota-se 40.
b = P200 – 15 - (0 a 40) se b ≥ 40, adota-se 40.
c = LL – 40 - (0 a 20) se c ≥ 20, adota-se 20.
d = IP – 10 - (0 a 20) se d ≥ 20, adota-se 20.
OBS: 1)- Se o resultado de IG for negativo, adota-se 0 (zero).
2)- Observe que se P200 ≤ 15%, IG = 0.
Sistema Rodoviário de Classificação – TRB
(ou HRB/AASHTO)
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Exercício: Classifique pelo sistema TRB os 2 solos que
apresentaram os resultados de laboratório expostos a seguir.
1.7 Capilaridade, Permeabilidade e Compressibilidade
Capilaridade
Nos solos, por capilaridade, a água se eleva por entre os interstícios de
pequenas dimensões, deixados pelas partículas sólidas, além do nível do
lençol freático. A altura alcançada depende da natureza do solo.
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1.7 Capilaridade, Permeabilidade e Compressibilidade
Capilaridade
Os fenômenos capilares são muito importantes na construção de pavimentos
rodoviários. Assim, por exemplo, se o terreno de fundação de um pavimento
é constituído por um solo siltoso e o nível freático está pouco profundo, a fim
de evitar que a água capilar, que ascende muito em solos siltosos, venha a
prejudicar a estabilidade do pavimento a ser construído, tornam-se
necessárias certas precauções, por exemplo, substituir o material siltoso por
outro de menor grau de capilaridade ou construindo bases e sub-bases
adequadas.
1.7 Capilaridade, Permeabilidade e Compressibilidade
Permeabilidade
Todos os solos são materiais permeáveis, por ser um elemento particulado,
com poros interligados. Dessa forma, a água está livre para fluir através
destes poros existentes entre as partículas sólidas.
A permeabilidade é a propriedade que o solo apresenta de permitir o
escoamento da água através dele, sendo o seu grau de permeabilidade
expresso numericamente pelo "coeficiente de permeabilidade". O
conhecimento da permeabilidade de um solo é de importância em diversos
problemas práticos de engenharia, tais como: drenagem, rebaixamento do
nível d'água, recalques, etc.
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1.7 Capilaridade, Permeabilidade e Compressibilidade
Permeabilidade
A determinação do coeficiente de permeabilidade é feita tendo em vista a lei
experimental de Darcy (proposta em 1856 por esse engenheiro francês), de
acordo com a qual a velocidade de percolação é diretamente proporcional ao
gradiente hidráulico (i = h/L).
1.7 Capilaridade, Permeabilidade e Compressibilidade
Fatores que influenciam na permeabilidade:
O coeficiente de permeabilidade varia para os diferentes tipos de solo e, para
um mesmo solo. Ele depende essencialmente da temperatura e do índice
de vazios.
Quanto maior for a temperatura, menor é a viscosidade da água e,
portanto, mas facilmente ela se escoa pelos vazios do solo. Dessa maneira,
ocorre o aumento do coeficiente de permeabilidade k, pois é inversamente
proporcional à viscosidade da água.
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1.7 Capilaridade, Permeabilidade e Compressibilidade
Problemas onde se aplicam os conceitos de fluxo de água no
solo:
- Estimativa da vazão de água (perda de água do reservatório de uma
barragem), através da zona de fluxo.
- Instalação de poços de bombeamento para rebaixamento do lençol
freático.
- Problemas de expansão e colapso em solos não saturados.
- Dimensionamento de sistemas de drenagem.
- Previsão de recalques diferenciais com o tempo.
- Análise da influência da água na estabilização de taludes.
- Análise da possibilidade da infiltração da água produzir erosão interna,
através do arrastamento de partículas sólidas.
1.7 Capilaridade, Permeabilidade e Compressibilidade
Compressibilidade
Quando se comprime o solo, segue uma redução em seu volume, decorrente da
diminuição do volume de vazios, caso as partículas sólidas (grãos) sejam
consideradas incompressíveis, o que é perfeitamente válido na engenharia. Esta
propriedade do solo é designada por compressibilidade.
Uma das principais causas de recalques é a compressibilidade do solo, ou seja, a
diminuição do seu volume sob a ação das cargas aplicadas. Em particular, um caso de
grande importância prática é aquele que se refere à compressibilidade de uma camada
de solo, saturada e confinada lateralmente. Tal situação condiciona os chamados
recalques por adensamento, que alguns autores preferem denominar recalques por
consolidação.
08/03/2019
Exercícios
1)- Classificar os seguintes solos pelo sistema TRB.
Exercícios
1)- Classificar os seguintes solos pelo sistema TRB.
08/03/2019
Exercícios
1)- Classificar os seguintes solos pelo sistema TRB.
Utilizar LL = 40 e LP = 10 para o solo de cima e LL = 15 e LP = 10 para o solo de
baixo.