ARQ_4380_MECS_2020611445

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MECÂNICA DOS 
SOLOS
SOLOS: Propriedades
AFINIDADE ÁGUA-ARGILOMINERAL 
Os argilominerais fazem parte da composição mineralógica dos solos, é
designada como minerais secundários, e ocorre quando as modificações das
rochas causadas pelo intemperismo. Com isso, adquirem a capacidade de
trocar íons, ou seja, têm íons fixados na superfície, entre as camadas e dentro
dos canais do reticulo cristalino. Esta capacidade de troca catiônica surge em
função do potencial elevado das argilas de reagirem com cátions presentes em
soluções por apresentarem cargas negativas em sua superfície externa (LUNA
& SCHUCHARDT, 1999).
AFINIDADE ÁGUA-ARGILOMINERAL 
Segundo Pinnavaia & Beall (2001) e Gomes (1988); os argilominerais são
silicatos de Al, Fe, Mg hidratados, com estruturas cristalinas em camadas
(filossilicatos) por folhas contínuas de tetraedros de SiO4, ordenados de forma
hexagonal, condensados com folhas octaédricas de hidróxidos de metais tri e
divalentes.
TETRAEDRO DE SILÍCIO 
OCTAEDRO DE ALUMÍNIO 
PREPARAÇÃO DE AMOSTRA
https://www.youtube.com/watch?v=AWv4KeMWhx4
https://www.youtube.com/watch?v=AWv4KeMWhx4
ESTRUTURA DE SOLOS 
• ESTRUTURA – Fábrica, textura e padrões de descontinuidades que formam
a unidade solo-rocha.
• FÁBRICA – arranjo espacial das partículas componentes do solo, ou seja, a
disposição relativa dos grãos e dos fluídos (ar e água) presentes no solo.
• TEXTURA – Forma, tipo e tamanho das partículas.
• DESCONTINUIDADES – Natureza e distribuição das superfícies que separam
os elementos constituintes do solo (fissuras, falhas, fraturas - É uma
deformação por ruptura, planos de acamamentos e juntas).
ESTRUTURA DAS ARGILAS 
• FLOCULADA – disposta em face e aresta
• DISPERSA – disposta em arranjo face-face
• AGREGADOS OU CLUSTERS – disposta em arco formando macro
poros, conforme o processo deposicional (quanto mais salino o meio
mais aberta a estrutura)
• CONCREÇÕES – desenvolvimento de precipitados que contribuem
para cimentar os agregados.
ESTRUTURA DAS AREIAS 
• FOFA – arranjo com menor densidade relativa.
• COMPACTA – arranjo com maior densidade relativa.
• INTERTRAVADA – com grãos de tamanho variado que preenchem os vazios e
conferem um contato maior entre os grãos.
• CONCREÇÕES – desenvolvimento de precipitados que contribuem para
cimentar os agregados.
Estrutura alveolar 
Propriedades dos solos: Aplicações para Eng. Civil 
• Os projetos e obras geotécnicas podem envolver até três questões 
básicas:
1. As deformações do solo;
2. A ruptura de uma massa de solo; e/ou
3. O fluxo de água através do solo. 
Propriedades mecânicas dos solos 
• Três propriedades mecânicas contribuem para o entendimento 
dessas questões básicas:
1. A deformabilidade do solo;
2. A resistência ao cisalhamento do solo; e
3. A permeabilidade do solo. 
DEFORMABILIDADE 
mudanças volumétricas na ruptura
Mudanças volumétricas por
esforços compressivos (recalques) 
Estrutura Alveolar e Estrutura fofa Estrutura compacta
COMPRESSIBILIDADE 
A compressibilidade é nada mais do
que uma propriedade dos solos que
não depende do tempo. Ela pode ser
entendida como uma relação entre a
compressão do solo (variação de
volume) e a tensão efetiva aplicada
no mesmo.
RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO 
• OS SOLOS NORMALMENTE NÃO RESISTEM À TRAÇÃO;
• A RUPTURA DOS SOLOS NORMALMENTE SE DÁ POR CISALHAMENTO;
• A FUNÇÃO DE PLASTIFICAÇÃO (OU FUNÇÃO DE RUPTURA) USUAL PARA
SOLOS É A ENVOLTÓRIA DE MOHR-COULOMB;
• NA MAIORIA DOS CASOS ADMITE-SE QUE O SOLO SE COMPORTE COMO
UM MEIO “CHILE” (CONTÍNUO, HOMOGÊNEO, ISOTRÓPICO, LINEAR E
ELÁSTICO), EMBORA SEJA UM MEIO PARTICULADO, COM RIGIDEZ
VARIÁVEL E COM DEFORMAÇÕES PLÁSTICAS.
A CURVA TENSÃO DEFORMAÇÃO e
A ENVOLTÓRIA DE MOHR-COULOMB 
Em engenharia geotécnica a
teoria é usada para
definir resistência ao
cisalhamento de solos e rochas
a diferentes tensões efetivas.
https://pt.wikipedia.org/wiki/Engenharia_geot%C3%A9cnica
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Resist%C3%AAncia_ao_cisalhamento_(solo)&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Tens%C3%A3o_efetiva&action=edit&redlink=1
SOLOS COLAPSÍVEIS 
• Solos argilosos têm forte
dependência da resistência com o
teor de água.
• Alguns solos podem exibir
resistência com baixo teor de água
e, quando esse teor de água
aumenta, entram em colapso.
PERMEABILIDADE 
• É a facilidade com que o fluido percola pelos poros do solo.
• A permeabilidade afeta alguns processos no solo como a transferência de 
massa, a infiltração, ou o adensamento. 
PERMEABILIDADE 
• A permeabilidade do solo permite avaliar a vazão de água que flui através do solo, a vazão que
pode ser extraída de um poço de abastecimento, ou o transporte de solutos nos solos.
SOLO ARENOSO > PERMEABILIDADE QUE O ARGILOSO
https://www.youtube.com/watch?v=VaB0EsZg7oo
ENSAIO DE PERMEABILIDADE
https://www.youtube.com/watch?v=VaB0EsZg7oo
Propriedades das areias e das argilas 
• Quando as areias predominam nos solos consideramos esses solos
granulares.
• Quando o teor de argila é predominante, consideramos esses solos como
finos.
• Teores de argila > 20% determinam um comportamento como solo fino.
• Os grãos de silte, apesar de não terem as propriedades do sistema água-
argila, são associadas a solos finos.
• Em relação ao estado, dizemos que solos granulares exibem compacidade.
Essa propriedade está relacionada com os vazios existentes entre os grãos do
solo.
COMPACIDADE relativa é um índice utilizado para determinar o grau de
compactação de um material granular, não coesivo, como as areias.
• Dizemos que solos finos exibem consistência. Essa propriedade está
relacionada com a resistência, que decorre do teor de água do solo.
Propriedades das areias e das argilas 
Solos granulares como areias, areias siltosas,
areias argilosas e siltes arenosos podem ser
classificados como: 
• Muito Fofo;
• Fofo;
• Medianamente Compacto;
• Compacto ; e
• Muito Compacto. 
Compacidade dos solos granulares como
areias e siltes arenosos 
• O estado de uma areia, pode ser expresso pela compacidade relativa;
• A compacidade relativa ou densidade relativa é dada pela expressão:
CR = (emáx – enat)/(emáx – emín).
• Areias com valores entre 0,33 e 0,66 são consideradas medianamente 
compactas.
• Areias abaixo de 0,33 são consideradas fofas e acima de 0,66 são 
compactas. 
Solos granulares 
• O comportamento é determinado pelo contato entre os grãos 
minerais (atrito);
• Quanto mais bem distribuído for o solo maior o entrosamento entre 
os grãos;
• Quanto mais irregulares forem os grãos maior o entrosamento 
entre eles; 
Solos finos como argilas, argilas siltosas,
argilas arenosas e siltes argilosos podem ser
classificados como: 
• Muito Mole;
• Mole;
• Média;
• Rija;
• Muito Rija; e
• Dura. 
A consistência de solos argilosos pode ser
expressa em função da resistência à
compressão simples 
• Muito Mole – até 25 kPa;
• Mole – de 25 a 50 kPa;
• Média – de 50 a 100 kPa;
• Rija – de 100 a 200 kPa;
• Muito Rija – de 200 a 400 kPa; e
• Dura – maior que 400 kPa. 
Solos argilosos 
• Os solos finos não são perfeitamente identificáveis apenas pela granulometria,
seu comportamento depende muito da mineralogia, da sua estrutura e da água
intersticial.
• Possuem coesão – um conjunto de forças que atuam nas partículas finas e
conferem uma resistência intrínseca à deformação; e
• Plasticidade – propriedade do material ser moldado sem variação de volume.
• Podem apresentar sensitividade – elevada perda de resistência no estado
amolgado;
Índices de Atterberg (de consistência) 
• Nas argilas, a plasticidade depende do teor de água
• O limite de plasticidade (LP) é o teor de água correspondente a
passagem do estado friável para o estado plástico.
• O limite de liquidez (LL) é o teor de água que marca a passagem
do estado plástico para o estado fluido viscoso.
Solos argilosos 
• A consistência de um solo argiloso pode ser determinada pela
expressão
:
• IC = (LL – w) / LL – LP
•O índice de consistência (IC) indica a posição relativa da umidade
(w) aos limites de estado (LL e LP).
• O índice de plasticidade (IP) é a diferença entre os dois limites de
Atterberg LL e LP, onde o material se apresenta plástico.
CARTA DE PLASTICIDADE DE CASAGRANDE 
Índice de plasticidade de alguns argilominerais
Solos argilosos 
• Superfície específica – é a relação entre a área do grão e sua massa ou
volume. Varia conforme o argilomineral de 800m2/g para montmorilonita a
15m2/g para caolinita.
• Índice de atividade (IA) de Skempton – é a relação entre o índice de
plasticidade (IP) e o percentual de argila do solo. Normal entre 0,75 e 1,25. Ativa
acima e inativa abaixo dessa faixa.
• O índice de atividade (IA) mede a maior ou menor influência da fração argila
(partículas coloidais) no comportamento do solo.
Muito Obrigado pela sua Atenção !