MSF - Aula 03

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MECÂNICA DOS SOLOS E FUNDAÇÕES 
Aula 03 
ÍNDICES FÍSICOS 
Generalidades 
• O comportamento de um solo depende da quantidade 
relativa de cada uma de suas três fases (sólidos, água e ar). 
• Diversas relações são empregadas para expressar as 
proporções entre elas. 
Relações entre volumes 
Porosidade (η) 
• A porosidade é definida como a relação entre o volume de 
vazios e o volume total. O intervalo de variação da 
porosidade está compreendido entre 0 e 1. 
 
𝛈 =
𝐕𝐕
𝐕𝐓
 
Relações entre volumes 
Grau de saturação (S%) 
• Os vazios do solo podem estar apenas parcialmente 
ocupados por água. A relação entre o volume de água e o 
volume dos vazios é definida como o grau de saturação, 
expresso em percentagem e com variação de 0 a 100% 
(solo saturado). 
𝑺% =
𝐕𝐚
𝐕𝐕
× 𝟏𝟎𝟎 
Relações entre volumes 
Índice de vazios (e) 
• O índice de vazios é definido como a relação entre o 
volume de vazios e o volume das partículas sólidas, 
expresso em termos absolutos, podendo ser maior do que a 
unidade. Sua variação é de 0 a ∞. 
 
𝒆 =
𝐕𝐒
𝐕𝐕
 
Relações entre pesos e volumes 
Peso específico (γ) e massa específica (ρ) do solo 
• O peso específico de um solo é a relação entre o seu peso 
total e o seu volume total, incluindo−se aí o peso da água 
existente em seus vazios e o volume de vazios do solo. A 
massa específica do solo possui definição semelhante ao 
peso específico, considerando-se agora a sua massa. 
 
𝜸 =
𝐏𝐓
𝐕𝐓
, ρ =
𝑴𝑻
𝑽𝑻
 onde γ = ρ . g 
Relações entre pesos e volumes 
Peso específico das partículas sólidas (γS) 
• O peso específico das partículas sólidas é obtido 
dividindo−se o peso das partículas sólidas (não 
considerando−se o peso da água) pelo volume ocupado 
pelas partículas sólidas (sem a consideração do volume 
ocupado pelos vazios do solo). É o maior valor de peso 
específico que um solo pode ter. 
 
𝜸𝒔 =
𝐏𝐒
𝐕𝐒
 
Relações entre pesos e volumes 
Peso específico do solo seco (γd) 
• Corresponde a um caso particular do peso específico do 
solo, obtido para S% = 0. 
 
𝜸𝒅 =
𝐏𝐒
𝐕𝐓
 
Relações entre pesos e volumes 
Peso específico do solo saturado (γsat) 
• É o peso específico do solo quando todos os seus vazios 
estão ocupados pela água. 
 
𝜸𝒔𝒂𝒕 =
𝐏𝐓
𝐕𝐓
 , quando S% = 1 
Diagrama de fases 
Relações entre pesos e volumes 
Relação entre os índice 
η =
𝑒
1+𝑒
 ou 𝑒 =
η
1−η
 
Porosidade e índice de vazios 
Relações que envolvem o peso específico 
𝛾𝑑 =
𝛾
1+𝑤
 
 
𝛾𝑆 ∙ 𝑤 = 𝛾𝑤 ∙ 𝑆% ∙ 𝑒 
 
𝛾 =
𝛾𝑆+𝑆%∙𝑒∙𝛾𝑤
1+𝑒
 
𝑤 =
𝑃𝑎
𝑃𝑆
=
𝛾𝑤 ∙ 𝑆% ∙ 𝑒
𝛾𝑠
 
Umidade 
Relação entre os índice 
η =
𝑒
1+𝑒
 ou 𝑒 =
η
1−η
 
Porosidade e índice de vazios 
Relações que envolvem o peso específico 
𝛾𝑑 =
𝛾
1+𝑤
 
 
𝛾𝑆 ∙ 𝑤 = 𝛾𝑤 ∙ 𝑆% ∙ 𝑒 
 
𝛾 =
𝛾𝑆+𝑆%∙𝑒∙𝛾𝑤
1+𝑒
 
Densidade relativa 
• Por possuírem arranjos estruturais bastante simplificados, 
os solos grossos (areias e pedregulhos com nenhuma ou 
pouca presença de finos) podem ter o seu comportamento 
avaliado conforme a curva característica e a sua densidade 
relativa Dr. 
• Há uma variedade grande de ensaios para a determinação 
de emin e γdmáx; todos eles envolvem alguma forma de 
vibração. Para emax e γdmin, geralmente se adota a 
colocação do solo secado previamente, em um recipiente, 
tomando-se todo cuidado para evitar qualquer tipo de 
vibração. 
Densidade relativa 
• Os procedimentos para a execução de tais ensaios são 
padronizados em nosso País pelas normas NBR 12004 e 
12051. 
• A densidade relativa é um índice adotado apenas na 
caracterização dos SOLOS NÃO COESIVOS. 
 
Densidade relativa 
Classificação da compacidade dos solos grossos utilizando-
se o conceito de densidade relativa 
 
 
 
 
Notas importantes: 
a) A densidade relativa é o fator preponderante, tanto na 
deformabilidade quanto na resistência ao cisalhamento de solos 
grossos, influindo até na sua permeabilidade. 
b) Estimativa preliminar de regiões sujeitas à liquefação. 
c) Controle de compactação de solos não coesivos. 
Ensaios necessários para a determinação 
dos Índices Físicos 
Para estimativa de todos os índices físicos efetuam−se as 
seguintes determinações: 
• Umidade 
• Peso específico do solo (γ) 
• Peso específico das partículas sólidas (γS)