ARQ_4380_MECS_202061811512

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MECÂNICA DOS 
SOLOS
SOLOS: Indíces Físicos
DEFINIÇÕES 
Cada uma das três fases têm seus respectivos pesos (P) ou massas (M) e
volumes (V). Assim, definem-se os subscritos (s) sólidos; (a) água; (v) vazios; e
(ar) ar. Considera-se que a massa de ar (Mar) ou peso de ar (Par) seja nula.
Valem as seguintes relações: Vt = Vs + Vv = Vs + Va + 
Var.
DEFINIÇÕES 
• UMIDADE GRAVIMÉTRICA ou TEOR DE ÁGUA ou simplesmente
UMIDADE:
• Denotada pela letra w ou h
• Apresentada em valores decimais ou percentuais
• É a relação entre a massa de água do solo e sua massa seca ou a massa das
partículas sólidas.
• w = Ma/Ms
• Pode variar de 0% a valores bem acima de 100%
DEFINIÇÕES 
• UMIDADE VOLUMÉTRICA:
• Denotada pela letra θ
• Apresentada em valores decimais ou percentuais
• É a relação entre o volume de água do solo e o volume do solo.
• θ = Va/V (Volume total) 
• Pode variar de 0% (solo seco) a valores abaixo de 100% (água) 
DEFINIÇÕES 
• GRAU DE SATURAÇÃO:
• Denotada pela letra S
• Apresentada em valores decimais ou percentuais
• É a relação entre o volume de água do solo e o volume de vazios do solo.
• S = Va/Vv
• Pode variar de 0% (solo seco) a 100% (solo saturado) 
DEFINIÇÕES 
• POROSIDADE:
• Denotada pela letra n
• Apresentada em valores decimais ou percentuais
• É a relação entre o volume de vazios do solo e o volume do solo.
• n = Vv/V (Volume Total)
• Pode assumir valores acima de 0% (sem vazios) a valores abaixo de 100% 
(espaço vazio) 
DEFINIÇÕES
• ÍNDICE DE VAZIOS:
• Denotada pela letra e
• Apresentado apenas em valores decimais
• É a relação entre o volume de vazios do solo e o volume das partículas sólidas 
do solo.
• e = Vv/Vs
• Pode assumir valores acima de zero (um sólido sem vazios) a valores acima 
de 5 (argilas muito moles e muito porosas) 
RELAÇÕES ENTRE ÍNDICES 
• Demonstra-se que n(Porosidade) = e (índice de 
vazios) / (1 + e)
• E que e = n / (1 - n)
• Demonstra-se, ainda que θ (Umidade 
volumétrica) = n.S
DEFINIÇÕES
• MASSA ESPECÍFICA DOS GRÃOS:
• Denotada pela letra δ
• Apresentado apenas em valores decimais na unidade [g/cm3]
• É a relação entre a massa das partículas sólidas do solo e o volume dessas partículas 
sólidas.
• δ = Ms/Vs
• Obtida por meio do ensaio com o picnômetro, apresenta para solos valores acima de 2 
g/cm3
PICNÔMETRO
• O picnômetro é uma vidraria especial esmerilhada utilizada na picnometria
e que possui baixo coeficiente de dilatação. A água à temperatura ambiente 
(24 °C) é utilizada como substância padrão na picnometria.
DEFINIÇÕES
• PESO ESPECÍFICO DOS GRÃOS:
• Denotada pela letra γg
• Apresentado apenas em valores decimais na unidade [kN/m3]
• É a relação entre o peso das partículas sólidas do solo e o volume dessas 
partículas sólidas.
• γg = Ps/Vs
• Obtido pela conversão de unidades a partir da massa específica dos grãos. 
DEFINIÇÕES
• DENSIDADE RELATIVA DOS GRÃOS:
• Denotada pela letra G ou Gs
• Apresentado apenas em valores decimais [adimensional]
• É a relação entre a massa específica dos grãos e a massa específica da água (δw), 
normalmente considerada como 1 g/cm3.
• G = δ/δw
• Pode ser obtida também pela relação entre os pesos específicos dos grãos e da água 
DEFINIÇÕES
• PESO ESPECÍFICO APARENTE:
• Denotada pela letra γ
• Apresentado apenas em valores decimais na unidade [kN/m3]
• É a relação entre o peso do solo e seu volume in situ (como se apresenta na 
natureza).
• γ = P/V
• Obtido pela conversão de unidades a partir de ensaios de massa específica aparente 
do solo. 
PESO ESPECÍFICO APARENTE SECO 
• Denotada pela letra γseco
• É a relação entre o peso do solo seco e seu volume in situ (admitindo w = 0 ou 
S = 0).
• γ = Ps/V
• Note que o peso do solo seco é o peso das partículas sólidas uma vez que não 
há água no solo e o peso do ar é considerado nulo. 
PESO ESPECÍFICO APARENTE SATURADO 
• Denotada pela letra γsat
• É a relação entre o peso do solo saturado e seu volume in situ (admitindo S = 1).
• γsat = P/V
• Note que o peso do solo saturado é o peso das partículas sólidas mais o peso da 
água que preenche todos os vazios do solo, ou seja, o peso total do solo. 
PESO ESPECÍFICO APARENTE SUBMERSO 
• Denotada pela letra γ’ ou γsub
• É o peso específico aparente do solo que está saturado e totalmente
submerso, portanto, a parcela de empuxo decorrente da submersão deve ser
subtraída.
• γsub = γsat – γw
• γw é o peso específico da água, considerado como sendo de 10 kN/m3.
RELAÇÕES ENTRE ÍNDICES 
• Demonstra-se que γ = γw.(G + S.e)/(1 + e)
• Assim, para solos secos (onde S=0) a expressão fica reduzida a γseco = (γw.G) / (1 + e)
• Para solos saturados (onde S=1) a expressão fica γsat = γw.(G + e)/(1 + e)
• Demonstra-se que G.w = S.e
• Assim, combinando-se as duas expressões principais, temos: γnat = γw.(G + Gw)/(1 + 
e) ou γnat = γw.G(1 + w)/(1 + e)
RELAÇÕES ENTRE MASSA SECA E ÚMIDA 
• Considerando que w = Ma / Ms
• Que a massa úmida do solo é M
• Que a massa de água no solo Ma é obtida pela diferença entre a massa úmida e a 
massa seca.
• Por operações elementares tem-se:
w = (M – Ms)/Ms
w.Ms = M – Ms
Ms = M/(1+w) e ainda
M = Ms.(1+w)
RELAÇÕES ENTRE PESO SECO E ÚMIDO 
• Aplicando-se o mesmo raciocínio para o peso específico aparente temos que:
γseco = γnat/(1+w) e ainda γnat = γseco .(1+w)
• Onde γnat é o peso específico aparente natural do solo na umidade em que 
ele se apresentava no campo quando feita a determinação.
• Se o solo se apresentar na natureza na condição saturada (S=1), γnat = γsat
e wsat é a umidade de saturação. 
Muito Obrigado pela sua Atenção !