UFS - Mecânica dos Solos 1

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
Mecânica Mecânica 
dos Solos Idos Solos I 
– Notas de Aula – 
 
 
 
Profa. MSc. Patrícia Oliveira Américo Pessôa 
(home: br.geocities.com/poapessoa) 
 
 
Aracaju – SE, Março de 2003. 
 
 
 
 
 
 
Sumário 
. 
1. INTRODUÇÃO...........................................................................................................................1 
1.1. Problemas de Engenharia Civil Associados à Mecânica dos Solos .........................................1 
2. FORMAÇÃO DOS SOLOS .........................................................................................................3 
2.1. Conceito de Solo para a Engenharia Civil .............................................................................3 
2.2. Rochas ...............................................................................................................................3 
2.3. Origem e Formação dos Solos .............................................................................................3 
2.3.1. Intemperismo Físico......................................................................................................3 
2.3.1.1. Processos de Intemperismo Físico..........................................................................3 
2.3.2. Intemperismo Químico ..................................................................................................4 
2.3.2.1. Processos de Intemperismo Químico ......................................................................4 
2.3.3. Fatores que Influenciam na Formação dos Solos ............................................................4 
2.4. Classificação dos Solos quanto à Origem .............................................................................4 
2.5. Composição Mineralógica ....................................................................................................5 
2.5.1. Fração Grossa (areias e pedregulhos) ...........................................................................5 
2.5.2. Fração Fina (argilas e siltes)..........................................................................................5 
3. PROPRIEDADES FÍSICAS DOS SOLOS ....................................................................................7 
3.1. Forma dos Grãos ................................................................................................................7 
3.2. Granulometria .....................................................................................................................7 
3.2.1. Tamanho dos Grãos .....................................................................................................7 
3.2.2. Curva Granulométrica...................................................................................................8 
3.2.2.1. Parâmetros da Curva Granulométrica .....................................................................8 
3.2.2.2. Fatores que Condicionam a Curva Granulométrica ..................................................9 
4. PLASTICIDADE E CONSISTÊNCIA .......................................................................................... 10 
4.1. Plasticidade ...................................................................................................................... 10 
4.2. Limites de Consistência ..................................................................................................... 10 
4.2.1. Limite de Liquidez (LL) ................................................................................................ 10 
4.2.2. Limite de Plasticidade (LP).......................................................................................... 11 
4.2.3. Limite de Contração (LC) ............................................................................................ 11 
4.3. Índice de Plasticidade (IP).................................................................................................. 11 
MECÂNICA DOS SOLOS I – Notas de Aula 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL 
 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 
4.4. Índice de Consistência (IC) ................................................................................................ 11 
4.5. Propriedades da Fração Argilosa dos Solos ........................................................................ 12 
4.5.1. Natureza Mineralógica................................................................................................ 12 
4.5.2. Água Adsorvida .......................................................................................................... 12 
4.5.3. Atividade .................................................................................................................... 12 
4.5.4. Coesão ...................................................................................................................... 13 
4.5.5. Grau de Sensibilidade ................................................................................................. 13 
5. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS ................................................................................................ 14 
5.1. Sistema Unificado de Classificação .................................................................................... 14 
5.1.1. Solos Grossos ............................................................................................................ 14 
5.1.1.1. Pedregulhos ou Solos Pedregulhosos ................................................................... 14 
5.1.2. Areias ou Solos Arenosos ........................................................................................... 15 
5.1.3. Solos Finos ................................................................................................................ 15 
5.1.3.1. Siltes................................................................................................................... 15 
5.1.3.2. Argilas ................................................................................................................. 15 
5.1.4. Solos Orgânicos ......................................................................................................... 16 
5.2. Sistema H.R.B. de Classificação ........................................................................................ 17 
5.2.1. Classes ...................................................................................................................... 17 
5.2.2. Grupos ....................................................................................................................... 17 
5.2.3. Subgrupos ................................................................................................................. 17 
6. ÍNDICES FÍSICOS ................................................................................................................... 19 
6.1. Teor de Umidade (h).......................................................................................................... 19 
6.2. Peso Específico dos Grãos (γγ g) .......................................................................................... 19 
6.3. Densidade Real (δδ) ............................................................................................................ 20 
6.4. Peso Específico Aparente de um Solo Úmido ( tγ )............................................................... 20 
6.5. Peso Específico Aparente de um Solo Seco ( sγ )................................................................ 20 
6.6. Índice de Vazios (e) ........................................................................................................... 20 
6.7. Porosidade (ηη ) .................................................................................................................. 20 
6.8. Grau de Saturação (S) .......................................................................................................21 
6.9. Grau de Aeração (A).......................................................................................................... 21 
6.10. Peso Específico Aparente de um Solo Saturado (γγ sat ) ........................................................ 21 
6.11. Peso específico Aparente de um Solo Submerso (γγ sub)....................................................... 22 
6.12. Grau de Compacidade (GC) ............................................................................................. 22 
7. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS ................................................................................................ 23 
7.1. Definição .......................................................................................................................... 23 
7.2. Ensaio de Compactação .................................................................................................... 23 
7.3. Curva de Resistência......................................................................................................... 25 
7.4. Técnicas e Equipamentos de Compactação de Aterros........................................................ 26 
7.4.1. Etapas do Processo de Compactação.......................................................................... 26 
 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 
7.4.2. Equipamentos de Compactação .................................................................................. 26 
7.5. Controle de Compactação.................................................................................................. 27 
7.5.1. Determinação da Umidade de Campo.......................................................................... 27 
7.5.2. Determinação do Grau de Compactação...................................................................... 27 
7.6. Ensaio CBR (California Bearing Ratio) ou ISC (Índice Suporte Califórnia) ............................. 27 
8. INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO ............................................................................................... 29 
8.1. Objetivos .......................................................................................................................... 29 
8.2. Métodos de Exploração do Subsolo.................................................................................... 29 
8.3. Amostra ............................................................................................................................ 30 
8.4. Sondagem ........................................................................................................................ 30 
8.4.1. Sondagem à Percussão ou de Simples Reconhecimento ou SPT (Standard Penetration 
Test) ................................................................................................................................... 30 
9. TENSÕES GEOSTÁTICAS....................................................................................................... 31 
9.1. Tensões Geostáticas ......................................................................................................... 31 
10. EXERCÍCIOS......................................................................................................................... 34 
10.1. Exercícios sobre Granulometria ........................................................................................ 34 
10.2. Exercícios sobre Plasticidade........................................................................................... 34 
10.3. Exercícios sobre Classificação dos Solos .......................................................................... 35 
10.4. Exercícios sobre Índices Físicos ....................................................................................... 37 
10.5. Exercícios sobre Compactação ........................................................................................ 38 
10.6. Exercícios sobre Tensões Geostáticas.............................................................................. 39 
11. QUESTIONÁRIO.................................................................................................................... 40 
12. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................................... 41 
13. ANEXO 1 - LISTAS DE EXERCÍCIOS PARA O ALUNO ........................................................... 42 
14. ANEXO 2 – AVALIAÇÕES ...................................................................................................... 43 
15. ANEXO 3 – TRANSPARÊNCIAS............................................................................................. 44 
Introdução Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 1
1. INTRODUÇÃO 
1.1. PROBLEMAS DE ENGENHARIA CIVIL ASSOCIADOS À MECÂNICA DOS SOLOS 
Todas as obras de Engenharia Civil se assentam sobre o terreno e inevitavelmente requerem que o 
comportamento do solo seja devidamente considerado. 
§ Fundações: 
 
§ Estabilidade de Taludes: 
 
§ Estruturas de Contenção: 
Ferro
Cortina 
Atirantada
Terreno
Terreno Muro de 
Arrimo
Ferro
Cortina 
Atirantada
Ferro
Cortina 
Atirantada
Terreno
Terreno Muro de 
Arrimo
Terreno
Terreno Muro de 
Arrimo 
§ Barragens de Terra: 
RIORIO
 
§ Barragens de Concreto: 
RIO
Fluxo de Água pelo terreno
Rocha
Barragem 
de Concreto
RIO
Fluxo de Água pelo terreno
Rocha
Barragem 
de Concreto
 
§ Aterros 
Formação dos Solos Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 3
2. FORMAÇÃO DOS SOLOS 
2.1. CONCEITO DE SOLO PARA A ENGENHARIA CIVIL 
Material proveniente da decomposição das rochas que pode ser escavado com facilidade, sem o uso 
de explosivos. 
2.2. ROCHAS 
§ Magmáticas: formadas a partir do resfriamento e consolidação do magma1. Ex.: granito, basalto, etc. 
§ Sedimentares: formadas pela deposição e solidificação de sedimentos oriundos da desagregação 
de rochas pré-existentes, pela acumulação de substâncias orgânicas, animais e vegetais, ou pela 
precipitação de sais dissolvidos em águas de rios, lagos e mares. Pelo peso das camadas superiores 
ou pela ação cimentante de águas subterrâneas, consolidam-se, formando uma rocha sedimentar. 
Ex.: calcário, arenito, etc. 
§ Metamórficas: formadas pela ação da temperatura e pressão sobre rochas magmáticas ou 
sedimentares. Recristalização dos minerais. Ex.: Mármore (recristalização do calcário), etc. 
2.3. ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS 
Todo solo tem sua origem imediata ou remota na decomposição das rochas que constituem 
inicialmente a crosta terrestre por ação das intempéries. Ou seja, a formação dos solos é parte do 
ciclo geológico. 
Intemperismo das rochas ⇒ Transporte ou acúmulo no local ⇒ Deposição ⇒ Alteração posterior. 
Intemperismo: conjunto de mudanças que ocorrem nas rochas, à medida que interagem com a 
atmosfera, hidrosfera e biosfera. O intemperismo desintegra a rocha em pedaços cada vez menores 
originando minerais mais estáveis. 
2.3.1. INTEMPERISMO FÍSICO 
Desintegração da rocha-mãe em pedaços menores, sem mudança na estrutura ou composição dos 
minerais (origina pedregulhos, areias e siltes). 
2.3.1.1. PROCESSOS DE INTEMPERISMO FÍSICO 
- Congelamento de água: a água ao se congelar aumenta seu volume, se as fendas e 
aberturas de uma rocha estiverem com água, esta ao se congelar forçará suas paredes; 
- Chuva / vento; 
- Cristalização de sais nas fendas; 
 
1 Magma é uma rocha em estado de fusão. 
Formação dos Solos Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 4
- Expansão / Contração térmica: variação da temperatura; 
- Ação física dos vegetais: crescimento de raízes nas fendas. 
2.3.2. INTEMPERISMO QUÍMICO 
Decomposição da rocha-mãe em novos minerais (Dá origem às argilas). 
2.3.2.1. PROCESSOS DE INTEMPERISMO QUÍMICO 
- Carbonatação: decomposição de minerais por reação com o ácido carbônico (H2CO3); 
- Hidrólise: combinação dos íons H+ e OH- da água com minerais; A água penetra em 
finíssimos capilares dos mineraise combina-se com os íons do mineral formando novas 
substâncias. 
- Oxidação: combinação dos minerais que contém ferro (Fe) com o oxigênio do ar. 
O intemperismo físico e o químico podem ocorrer simultaneamente, um aumenta a intensidade do 
outro. Ex.: chuva ácida. 
2.3.3. FATORES QUE INFLUENCIAM NA FORMAÇÃO DOS SOLOS 
§ Materiais de Origem: (rocha-mãe): influência na mineralogia do solo a ser formado; 
§ Clima: a temperatura e a umidade controlam a velocidade das reações; 
§ Topografia: solos que se desenvolvem em inclinações têm geralmente menor quantidade de 
matéria orgânica e partículas maiores; 
§ Tempo: a decomposição das partículas e o desenvolvimento dos horizontes aumentam com o 
tempo; 
§ Vegetação: pode fixar o solo com suas raízes e retardar sua remoção, protegendo a rocha 
subjacente. 
2.4. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS QUANTO À ORIGEM 
a) Solos Residuais: provenientes da decomposição da rocha e não são submetidos à ação de 
agentes de transporte mantendo-se no local de origem. 
b) Solos Transportados: após a decomposição da rocha há ação de agentes de transporte. Em 
função do agente de transporte predominante tem-se: 
§ Solos de aluvião: cujo agente é a água. Ocorre ao longo de um curso qualquer; 
§ Solos eólicos (dunas): cujo agente é o vento; 
§ Solos coluviais (solos de encosta): cujo agente é a gravidade. Materiais escorregados de 
encostas e depositados no pé de serras. 
c) Solos Orgânicos: 
Formação dos Solos Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 5
§ Terras diatomáceas: formados por carapaças de animais; 
§ Argilas e siltes orgânicos: impregnados por matéria orgânica vegetal; 
§ Turfas: compostas por fragmentos de vegetais em decomposição. 
2.5. COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA 
2.5.1. FRAÇÃO GROSSA (AREIAS E PEDREGULHOS) 
Formada por fragmentos de minerais primários mais resistentes ao intemperismo, como quartzo, 
feldspato e micas. 
2.5.2. FRAÇÃO FINA (ARGILAS E SILTES) 
Formada por fragmentos minúsculos de quartzo, feldspato e mica (siltes) e silicatos hidratados de 
alumínio, magnésio e ferro (argilas). 
Propriedades Físicas dos Solos Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 7
3. PROPRIEDADES FÍSICAS DOS SOLOS 
FORMA E GRANULOMETRIA: 
No solo há três fases constituintes: sólida, líquida e gasosa. 
- Forma: a forma das partículas tem grande influência sobre suas propriedades. 
- Granulometria: é a medida do tamanho dos grãos. 
3.1. FORMA DOS GRÃOS 
§ Partículas arredondadas: são as que predominam os pedregulhos, areias e siltes; 
§ Partículas lamelares: são as que se encontram nas argilas; 
§ Partículas fibrilares: característicos dos solos turfosos (orgânicos), presença de fibras vegetais. 
3.2. GRANULOMETRIA 
Análise granulométrica: é a determinação das dimensões das partículas e das proporções relativas 
em que se encontram. As partículas do solo não são esféricas, mas usa-se a expressão “diâmetro 
equivalente” (φ) quando se faz referência ao seu tamanho. “φ” é o diâmetro da menor esfera que 
circunscreve ao seu tamanho. 
O ensaio de granulometria é feito em duas etapas: 
SEDIMENTAÇÃO PENEIRAMENTO
φ (mm)
0,074 #200
SEDIMENTAÇÃO PENEIRAMENTO
φ (mm)
0,074 #200 
Obs.: A indicação da peneira refere-se a abertura da malha ou ao número de furos por polegada 
linear. 
§ Peneiramento: identifica a distribuição da fração grossa (pedregulho, areia grossa, areia média e 
areia fina). Forma-se uma amostra de peso ‘P’ e faz-se peneiramentos sucessivos até a #200 
(abertura de 0,074mm). 
§ Sedimentação: utilizado para as frações do solo com φ < 0,074 mm. A fração fina é misturada 
com defloculante e colocada para repousar, permitindo a sedimentação. 
3.2.1. TAMANHO DOS GRÃOS 
Ø Escala ABNT: 
Argila
φ (mm)
0,005
Silte Areia 
fina
Areia 
média
Areia 
grossa
Pedregulho
0,05 0,4 2,0 4,8
Argila
φ (mm)
0,005
Silte Areia 
fina
Areia 
média
Areia 
grossa
Pedregulho
0,05 0,4 2,0 4,8
 
Segundo a ABNT, a fração entre 4,8mm e 7,6cm é denominada pedregulho, entre 7,6cm e 25cm é 
denominada pedra e entre 25cm a 1m matacão. 
Propriedades Físicas dos Solos Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 8
Ø Escala da AASHO (American Association of State Highway Officialls): 
Argila
φ (mm)
0,005
Silte Areia média 
e fina
Areia 
grossa
Pedregulho
0,074 0,42 2,0
Argila
φ (mm)
0,005
Silte Areia média 
e fina
Areia 
grossa
Pedregulho
0,074 0,42 2,0
 
3.2.2. CURVA GRANULOMÉTRICA 
É a representação gráfica dos resultados da análise granulométrica. O gráfico tem a forma semi-
logarítmica do diâmetro x % que passa acumulada. 
Po
rc
en
ta
ge
m
 q
ue
 p
as
sa
φ (mm) – escala log
Po
rc
en
ta
ge
m
 q
ue
 p
as
sa
φ (mm) – escala log
 
Solo mal graduado
Solo bem graduado
Solo com graduação descontínua
Solo mal graduadoSolo mal graduado
Solo bem graduadoSolo bem graduado
Solo com graduação descontínuaSolo com graduação descontínua
 
%
 q
u
e
 p
a
ss
a
φ (mm) – log
bem 
graduado
mal 
graduado
%
 q
u
e
 p
a
ss
a
φ (mm) – log
bem 
graduado
mal 
graduado
 
* Solo bem graduado: as partículas menores ocupam os vazios correspondentes às maiores, 
resultando menor compressibilidade e maior resistência. 
3.2.2.1. PARÂMETROS DA CURVA GRANULOMÉTRICA 
Ø Diâmetro efetivo: é o diâmetro correspondente a porcentagem de 10% que passa (a 
porcentagem dos grãos inferiores a ele). Dá uma noção da quantidade de finos. 
%
 q
ue
 p
as
sa
φ (mm) – logdef
10
%
 q
ue
 p
as
sa
φ (mm) – logdef
10
 
Ø Grau de desuniformidade: é a razão entre os diâmetros correspondentes a 60% e 
10%. Indica a falta de uniformidade do material. 
Propriedades Físicas dos Solos Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 9
10
60
φ
φ
=dG 
Gd ≤ 5 – granulometria muito uniforme; 
5 < Gd ≤ 15 – uniformidade média; 
Gd > 15 – granulometria desuniforme. 
% que 
passa
φ (mm) – logd10
10
60
d60
% que 
passa
φ (mm) – logd10
10
60
d60 
Ø Coeficiente de curvatura: 
( )
6010
2
30
φφ
φ
⋅
=CC 
Solo bem graduado: 1 ≤ CC ≤ 3. 
3.2.2.2. FATORES QUE CONDICIONAM A CURVA GRANULOMÉTRICA 
- procedimento de secagem; 
- destorroamento provoca quebra de grãos; 
- tipo de defloculante utilizado no ensaio de sedimentação (o defloculante a ser 
utilizado depende da acidez do solo). 
Plasticidade e Consistência Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 10 
4. PLASTICIDADE E CONSISTÊNCIA 
4.1. PLASTICIDADE 
É uma propriedade apresentada pela fração fina dos solos devido às características dos 
argilominerais. É a capacidade que tem alguns materiais de serem moldados, sob certas condições 
de umidade, sem variação de volume. 
4.2. LIMITES DE CONSISTÊNCIA 
São os teores de umidade que delimitam as fronteiras entre os diversos estados de consistência. 
( ) 100% ×=
S
a
P
P
h 
h (%) = umidade natural do solo; 
Pa = peso de água contida no solo; 
PS = peso das partículas sólidas do solo. 
h (%) 
crescenteLP LL
Estado 
semi-sólido
Estado 
plástico
Estado 
líquido
LC
Estado 
sólido
h (%) 
crescenteLP LL
Estado 
semi-sólido
Estado 
plástico
Estado 
líquido
LC
Estado 
sólido
 
Sendo a umidade de um solo muito elevada, ele se apresenta como um fluido denso e se diz no 
estado líquido. 
4.2.1. LIMITE DE LIQUIDEZ (LL) 
Teor de umidade abaixo da qual o solo perde a capacidade de fluir, podendo ser moldado facilmente 
e conservar sua forma, o que caracteriza o estado plástico. Pode ser determinado em laboratório pelo 
aparelho de Casagrande. 
 
 
Antes do ensaio 
 
Depois do ensaio 
 
Imprime-se quedas de 1 cm. Define-se o “LL” 
como o teor de umidade para o qual o sulco se 
fecha a 25 golpes. 
Umidade (%)h(%)
nº de golpes
25
Umidade (%)h(%)
nº de golpes
25
nº de golpes
25
 
Plasticidade e Consistência Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 11 
4.2.2. LIMITE DE PLASTICIDADE (LP) 
Teor de umidade abaixo da qual o solo se desmancha ao tentar moldá-lo. É determinado pelo teor de 
umidade no qual o solo começa a sefraturar quando se tenta moldar um cilindro com 3 mm de 
diâmetro. 
 
4.2.3. LIMITE DE CONTRAÇÃO (LC) 
Teor de umidade abaixo do qual não se observa redução do volume do solo apesar de continuar o 
processo de secagem (perda de umidade). 
4.3. ÍNDICE DE PLASTICIDADE (IP) 
Define o intervalo em que o solo se encontra no estado plástico. 
LPLLIP −= 
Os solos podem ser classificados como: 
- Fracamente plástico: 1 ≤ IP ≤ 7; 
- Medianamente plástico: 7 < IP ≤ 15; 
- Altamente plástico: IP>15. 
4.4. ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA (IC) 
Caracteriza o estado de consistência de um solo argiloso. 
( )
IP
hLL
IC
%−= 
Podem ser classificadas como: 
- Argilas muito moles: IC < 0; 
- Argilas moles: 0 < IC ≤ 0,5; 
- Argila média: 0,5 < IC ≤ 0,75; 
- Argila rija: 0,75 < IC ≤ 1; 
- Argila dura: IC > 1; 
Plasticidade e Consistência Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 12 
4.5. PROPRIEDADES DA FRAÇÃO ARGILOSA DOS SOLOS 
A fração argilosa é constituída por argilo-minerais, sílica coloidal, microgrãos de óxido de ferro, 
cristais de quartzo e matéria orgânica. 
4.5.1. NATUREZA MINERALÓGICA 
De forma geral a plasticidade e a coesão de uma amostra de solo dependem não só da umidade, 
mas também dos argilo-minerais presentes. 
As espécies que ocorrem com mais freqüência são: 
§ Caolinitas (Al2O3 . 2SiO2 . 2H2O ou H4Al2Si2O9) – são relativamente estáveis em presença de 
água; 
§ Montmorilonitas [(OH)4Si8Al4O20nH2O] – muito expansivas e instáveis em presença de água. 
§ Ilitas [(OH)4Ky(Si8 – y . Aly )(Al4Fe4Mg4Mg6)O20] – análogas as montmorilonitas, porém menos 
expansivas; (y geralmente 1,5) 
4.5.2. ÁGUA ADSORVIDA 
As partículas de argila (carga negativa) atraem os íons H+ da água, formando uma película de água 
adsorvida. Não é evaporada pelo calor da estufa a 105ºC. 
 
4.5.3. ATIVIDADE 
A superfície da partícula sólida possui uma carga elétrica negativa. As atividades físicas e químicas 
decorrentes dessa carga superficial constituem a atividade superficial. Atividade é a capacidade que 
tem uma determinada argila de transmitir ao solo determinado comportamento argiloso. A atividade 
da fração argilosa de um solo é definido por: 
mm
IP
I a 002,0% <
= 
- Argilas inativas: Ia < 0,75; 
- Argilas normais: 0,75 < Ia ≤ 1,25; 
- Argilas ativas: Ia > 1,25; 
% < 0,002 mm – porcentagem em peso de partículas menores que 0,002 mm; 
IP = índice de plasticidade. 
Plasticidade e Consistência Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 13 
4.5.4. COESÃO 
É a resistência que a fração argilosa confere ao solo com a qual ele torna-se capaz de se manter 
coeso em forma de torrões ou blocos. 
Esta resistência pode ter 3 origens: 
- Por efeito de um cimento natural (grãos extremamente finos coagulados entre os grãos maiores) 
aglutinando os grãos do solo entre si; 
- Por efeito da eventual ligação entre os grãos mais próximos uns dos outros, exercido pelo 
potencial atrativo. Essa dá origem a chamada coesão verdadeira; 
- Por efeito da pressão capilar na água intersticial presente no solo. No caso de solos finos, o 
espaço entre os grãos é pequeno e a pressão capilar é elevada, tais solos serão coesivos. No caso 
de areias puras e pedregulhos os espaços entre os grãos são grandes e as forças capilares 
desprezíveis, é o caso de solos não coesivos. 
4.5.5. GRAU DE SENSIBILIDADE 
É dado pela relação entre a resistência a compressão simples da amostra indeformada (RI) e a 
resistência a compressão simples da amostra amolgada2 (RA). 
A
I
S R
R
G = 
- Argilas insensíveis: GS < 1 (→ não houve efeito do amolgamento); 
- Argilas com baixa sensibilidade: 1 < GS ≤ 2; 
- Argilas com média sensibilidade: 2 < GS ≤ 4; 
- Argilas sensíveis: 4 < GS ≤ 8; 
- Argilas ultra-sensíveis: GS > 8; 
 
2 Amassada, mantendo-se o teor de umidade. Uma amostra se diz amolgada quando há destruição de sua 
estrutura, com conseqüente perda de sua resistência. Quanto maior o efeito do amolgamento: destruição dos 
grandes vazios e destruição da floculação 
Classificação dos Solos Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 14 
5. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS 
O objetivo da classificação dos solos é o de poder estimar o comportamento do solo ou o de orientar 
o programa de investigação para permitir a análise de um problema. 
Os principais sistemas de classificação são: 
- Sistema Unificado de Classificação 
- Sistema H.R.B. (Highway Research Board) 
5.1. SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO 
Mais utilizado pelos projetistas de barragens de terra. 
§ Solos grossos: mais de 50% em peso retido na #200; 
§ Solos finos: mais de 50% em peso passa na #200; 
§ Turfas: solos altamente orgânicos, geralmente fibrosos e altamente compressíveis. 
PREFIXOS (indicam o tipo principal do solo): 
- G (gravel) – pedregulho 
- S (sand) – areia 
- C (clay) – argila 
- M (mo) – silte 
- O (organic) – solo orgânico 
SUFIXOS (correspondem a dados 
complementares do solo): 
- W (well graded) – bem graduado 
- P (poorly graded) – mal graduado 
- H (high) – alta compressibilidade 
- L (low) – baixa compressibilidade 
5.1.1. SOLOS GROSSOS 
5.1.1.1. PEDREGULHOS OU SOLOS PEDREGULHOSOS 
- Se a % que passa na #200 < 5% o solo pode ser do tipo: 
a) GW (pedregulho bem graduado): 
- Grau de desuniformidade – Gd > 4 
- Coeficiente de curvatura – 1 < CC < 3 
b) GP (pedregulho mal graduado): quando não enquadra todas as características do 
grupo GW, ou seja, Gd < 4 ou 1 > CC > 3 
- Se a porcentagem que passa na #200 > 12% o solo pode ser do tipo: 
a) GM (pedregulho siltoso): 
- Abaixo da linha “A” e IP < 4 
b) GC (pedregulho argiloso): Acima da linha “A” e IP > 7 
Classificação dos Solos Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 15 
c) GM-GC: 
- Acima da Linha “A” e 4 ≤ IP ≤ 7 
- Se a % que passa na #200 for ≥ 5% e ≤ 12% o sistema recomenda que se apresente 
as duas características secundárias, uniformidade da granulometria e propriedades 
dos finos, ou seja, uma dupla simbologia: 
GP-GC, GP-GM, GW-GC, GW-GM. 
5.1.2. AREIAS OU SOLOS ARENOSOS 
- Areia com poucos finos → % que passa na #200 < 5%: 
a) SW (areia bem graduada): 
- Gd ≥ 6 e 1 ≤ CC ≤ 3. 
b) SP (areia mal graduada): 
- Gd < 6 e CC < 1 ou CC > 3. 
- Areia com muitos finos → % que passa na #200 > 12%: 
a) SM (areia siltosa): 
- Abaixo da linha “A” ou IP < 4 
b) SC (areia argilosa): 
- Acima da linha “A” e IP > 7 
c) SM-SC (areia silto argilosa): 
- Acima da linha “A” ou 4 ≤ IP ≤ 7 
- Se a % que passa na #200 for ≥ 5% e ≤ 12% o solo exige uma dupla simbologia: 
SW-SM, SW-SC, etc. 
5.1.3. SOLOS FINOS 
5.1.3.1. SILTES 
a) ML (silte com baixa compressibilidade): 
- LL < 50, abaixo da linha “A” e IP < 4 
b) MH (silte com alta compressibilidade): 
- LL > 50 e abaixo da linha “A”. 
5.1.3.2. ARGILAS 
a) CL (argila com baixa compressibilidade): LL < 50, acima da linha “A” e IP > 7 
Classificação dos Solos Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 16 
b) CH (argila com alta compressibilidade): LL > 50 e acima da linha “A” e IP > 7 
5.1.4. SOLOS ORGÂNICOS 
a) OL (solo orgânico com baixa compressibilidade) → LL < 50 
b) OH (solo orgânico com alta compressibilidade) → LL > 50 
c) Pt = turfas (solos altamente orgânicos, compressíveis e fibrosos). 
GRÁFICO DE PLASTICIDADE DE CASAGRANDE 
 
 
- Acima da linha “A”: solo muito plástico; 
- Abaixo da linha “A”: solo pouco plástico; 
- LL > 50: alta compressibilidade; 
- LL < 50: baixa compressibilidade. 
QUADRO RESUMO 
Classificação dos Solos Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 17 
 
5.2. SISTEMA H.R.B. DE CLASSIFICAÇÃO 
Mais utilizado pelos projetistas de estradas. 
5.2.1. CLASSES 
a) Solos grossos: solos granulares, menos de 35% em peso passando na #200. 
b) Solos finos: solos siltosos ou argilosos, mais de 35% passando na #200. 
c) Turfas. 
5.2.2. GRUPOS 
a) Solos grossos: A1, A2 e A3; 
b) Solos finos: A4, A5, A6 e A7; 
c) Turfas: A8. 
5.2.3.SUBGRUPOS 
a) A1-a e A1-b; 
b) A2-4, A2-6 e A2-7; 
c) A7-5 e A7-6. 
Classificação dos Solos Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 18 
Classificação 
Geral
Grupos A3 A4 A5 A6 A7
Subgrupos A1-a A1-b A2-4 A2-5 A2-6 A2-7
A7-5; 
A7-6
P10 < 50 - - - - - - - - - -
P40 < 30 < 50 < 50 - - - - - - - -
P200 < 15 < 25 < 10 < 35 < 35 < 35 < 35 > 35 > 35 > 35 > 35
LL - - - < 40 > 40 < 40 > 40 < 40 > 40 < 40 > 40
IP < 6 < 6 NP < 10 < 10 > 10 > 10 < 10 < 10 > 10 > 10
Índice de 
Grupo (IG)
0 0 0 0 0 < 4 < 4 < 8 < 12 < 16 < 20
Tipos de 
Material
Areia 
fina
Classificação 
como subleito
Excelente a bom Regular a mau
Sistema de Classificação H.R.B.
Fragmentos de 
pedra, 
pedregulho e 
areia
Pedregulhos e areias siltosas 
ou argilosas
Solos siltosos Solos argilosos
Solos Granulares (P200 < 35%) Solos Silto-Argilosos (P200 > 
35%)
A1 A2
 
Notas: 
1) P10, P40 e P200 indicam, respectivamente, as porcentagens que passam nas peneiras nº 10 
(2mm), 40 (0,42mm) e 200 (0,074mm); 
2) LL e IP referem-se à fração passando na #40; 
3) Para o subgrupo A7-5: IP < LL - 30 e para o A7-6: IP > LL - 30; 
4) A identificação é feita da esquerda para a direita, razão por que o A3 é colocado antes do A2, 
sem que isto signifique superioridade daquele sobre este. 
Índice de Grupo (IG): é um número inteiro, variando de 0 a 20, que define a capacidade de suporte 
de um solo quando este é utilizado como subleito de um pavimento. 
dbcaaIG ⋅⋅+⋅⋅+⋅= 01,0005,02,0 
a = (% passa #200) – 35 
- Se a > 40, adota-se a = 40; 
- Se a < 0, adota-se a = 0. 
b = (% passa #200) – 15 
- Se b > 40, adota-se b = 40; 
- Se b < 0, adota-se b = 0. 
c = LL - 40 
- Se c > 20, adota-se c = 20; 
- Se c < 0, adota-se c = 0. 
d = IP - 10 
- Se d > 20, adota-se d = 20; 
- Se d < 0, adota-se d = 0. 
* a, b, c e d são números inteiros. 
Índices Físicos Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 19 
6. ÍNDICES FÍSICOS 
O solo é constituído por um conjunto de partículas sólidas, deixando entre si vazios que podem estar 
parcialmente ou totalmente preenchidos pela água. A água contida no solo pode apresentar-se sob 
as seguintes formas: 
a) Água de constituição: faz parte da estrutura molecular da 
partícula sólida. Ex.: montmorilonita → (OH)4Si8Al4O20nH2O; 
b) Água adsorvida ou adesiva: encontra-se fortemente ligada às 
partículas sólidas por forças elétricas; 
c) Água livre: é a que se encontra em uma determinada zona do 
terreno, preenchendo vazios (lençol freático); 
d) Água higroscópica: é a que se encontra em um solo seco ao ar 
livre; 
e) Água capilar: é aquela que nos solos finos sobe pelos tubos capilares, além do nível do lençol 
freático. 
ÍNDICES FÍSICOS: são relações entre as fases do solo que caracterizam o estado do conjunto das 
partículas. 
Ar
Água
Sólidos
Var
Va
VS
Vt
Vv Pa
PS
Pt
Ar
Água
Sólidos
Var
Va
VS
Vt
Vv Pa
PS
Pt
 
t s a
t s a ar
V a ar
t s v
P P P
V V V V
V V V
V V V
= +
= + +
= +
= +
 
6.1. TEOR DE UMIDADE (h) 
É a relação entre o peso de água contida num certo volume de solo e o peso da parte sólida existente 
no mesmo volume. 
% 100a
s
P
h
P
= × 1
1
−= = − ⇒ =
+
t s t t
s
s s
P P P P
h P
P P h 
6.2. PESO ESPECÍFICO DOS GRÃOS (γg) 
É a relação entre o peso das partículas sólidas e o seu volume. 
s
g
s
P
V
γ =
 
Índices Físicos Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 20 
6.3. DENSIDADE REAL (δ) 
É a razão entre o peso da parte sólida e o peso de igual volume de água a 4ºC. 
γ
δ δ
γ
= ⇒ = gs s
a a a
P V
P V 
6.4. PESO ESPECÍFICO APARENTE DE UM SOLO ÚMIDO ( tγ ) 
É a relação entre o peso total do solo e seu volume total. 
t
t
t
P
V
γ =
 
No campo a determinação pode ser feita pelo Ensaio do 
Frasco de Areia. 
 
6.5. PESO ESPECÍFICO APARENTE DE UM SOLO SECO ( sγ ) 
É a relação entre o peso de sólidos e o volume total. Corresponde ao peso 
específico em que o solo teria se viesse a ficar seco, se isto pudesse ocorrer 
sem que houvesse variação de volume. 
γ = ss
t
P
V 
( )t1 V 1 1
γγ γ= ⇒ = ⇒ =
+ ⋅ + +
t t t
s s s
P P
P
h h h 
6.6. ÍNDICE DE VAZIOS (e) 
É a relação entre o volume de vazios e o volume das partículas sólidas de um 
solo. Não pode ser determinado diretamente, mas calculado a partir de outros 
índices. 
V
s
V
e
V
=
 
1 1 1
V
γ
γ
−
= = − ⇒ = ⋅ − ⇒ = −gt s t t s
s s s s s
V V V V P
e e e
V V P 
6.7. POROSIDADE (η) 
É a relação entre o volume de vazios e volume total de uma amostra de solo. 
Índices Físicos Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 21 
η = V
t
V
V 11
η η∴ = = = ⇒ =
+ ++ +
V V
V s s
V s VV s
s s s
V V
V V V e
V V VV V e
V V V
 
6.8. GRAU DE SATURAÇÃO (S) 
É a porcentagem de água contida nos vazios de um solo. 
a
V
V
S
V
=
 
- Solo saturado (S = 100%): Va = VV 
- Solo seco (S = 0): Va = 0; 
γγ γ δ
γ
⋅
⋅ ⋅= = = ⇒ =
⋅ ⋅ ⋅
s
ga a a
s s a
h P
hP h
S S
e V e V e e 
6.9. GRAU DE AERAÇÃO (A) 
É a porcentagem de ar contida nos vazios de um solo. 
ar
V
V
A
V
=
 
1 1
−
∴ = = − ⇒ = −V a a
V v
V V V
A A S
V V 
6.10. PESO ESPECÍFICO APARENTE DE UM SOLO SATURADO (γSAT) 
É o peso específico do solo se viesse a ficar saturado e se isto ocorresse sem variação de volume. 
( )
( )
( )
( )
1 1
1 1
st a s s s
t g
t V s s s s
P h hP P P h P P
V V V e V V V e e
γ γ
+ ++ ⋅ +
= = = = = ⋅
+ ⋅ + + + 
h S e
S h
e
δ
δ
⋅ ⋅
= ⇒ = 
( )
( )
( ) ( )1
1 1 1
g
t g a
S e S e S e
e e e
γ δ δδγ γ γ
δ
⋅+ + ⋅ + ⋅
= ⋅ = ⋅ = ⋅
+ + + 
Para S = 1: 
( )
( )1sat a
e
e
δ
γ γ
+
= ⋅
+
 
Índices Físicos Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 22 
6.11. PESO ESPECÍFICO APARENTE DE UM SOLO SUBMERSO (γSUB) 
Quando o solo é submerso as partículas sólidas sofrem o empuxo da água. Portanto: 
sub sat aγ γ γ= − 
6.12. GRAU DE COMPACIDADE (GC) 
Define o estado natural de um solo não coesivo (areia, pedregulho). 
max
max min
e e
GC
e e
−
=
− 
0 < GC < 0,3 → areia fofa; 
0,3 ≤ GC < 0,7 → areia de compacidade média; 
GC ≥ 0,7 → areia densa. 
e = índice de vazios no estado natural; 
emáx = índice de vazios máximo (estado fofo). É obtido vertendo-se uma certa quantidade de material 
seco, lentamente, em um recipiente de volume conhecido; 
emin = índice de vazios mínimo (estado denso). É obtido compactando-se o material dentro do mesmo 
recipiente. 
Compactação Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 23 
7. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
7.1. DEFINIÇÃO 
É o processo manual ou mecânico que visa reduzir o volume de vazios do solo aumentando seu peso 
específico e resistência, bem como sua estabilidade. A estabilidade é a manutenção de uma 
resistência que embora não seja a mais alta que o solo possa oferecer, mantém-se 
permanentemente, independente das estações do ano e condições atmosféricas. 
A compactação também melhora as seguintes características: reduz a permeabilidade, a 
compressibilidade e a absorção de água. 
Um solo, quando transportado e depositado para a construção de um aterro, fica no estado fofo e 
heterogêneo e, portanto, pouco resistente e muito deformável. A compactação tem em vista aumentar 
a intimidade de contato entre os grãos e tornar o aterro mais homogêneo. 
A compactação é empregada em diversas obras de engenharia, como os aterros, as camadas 
constitutivas dos pavimentos, a construção de barragens, entre outros. 
7.2. ENSAIO DE COMPACTAÇÃO 
Este ensaio está baseado na relação entre o peso específico do solo compactado sob uma certa 
energia de compactação e o teor de umidade do mesmo no momento da compactação. 
Para a compactação de um solo sob diferentes condições de umidade e uma mesma energia de 
compactação, obtém-se uma curva com o seguinte aspecto: 
Curva de Compactação 
γs
h (%)hot
γmáx
γs
h (%)hot
γmáx
 
100
100 %s t h
γ γ  = ⋅ +  
Esta curva mostra que para um determinado valor de umidade denominada de umidade ótima (hot) o 
valor do peso específico aparente seco atinge um valor máximo.Nota: 
Quando se compacta com umidade baixa, o atrito entre as partículas é muito alto e não 
consegue uma significativa redução dos vazios. Para umidades mais elevadas, a água provoca 
um certo efeito de lubrificação entre as partículas, que deslizam entre si, acomodando-se num 
arranjo mais compacto. 
Na compactação, as quantidades de partículas e de água permanecem constantes. O aumento 
Compactação Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 24 
da massa específica corresponde à eliminação de ar dos vazios. A saída de ar é facilitada 
porque, quando a umidade não é muito elevada, o ar se encontra em forma de canalículos 
interconectados. A redução do atrito pela água e os canalículos de ar permitem uma massa 
específica maior quando o teor de umidade é maior. A partir de um certo teor de umidade, 
entretanto, a compactação não consegue mais expulsar o ar dos vazios, pois o grau de 
saturação já é elevado e o ar está ocluso (envolvido pela água). 
Para cada solo sob a mesma energia de compactação existe um par (%hot, γs máx). 
Aumentando a energia de compactação para um mesmo tipo de solo, observa-se um crescimento do 
“γsmáx” e uma ligeira diminuição da umidade ótima %hot: 
γs
h (%)
E1
E2
E3
γs
h (%)
E1
E2
E3
 
1 2 3E E E> > 
O ensaio de compactação original para a determinação da %hot e do γs máx é conhecido como “Ensaio 
Proctor Normal” padronizado pela ABNT como “Ensaio Normal de Compactação”. 
O ensaio, segundo a ABNT (NBR 7182/86), consiste em compactar uma amostra dentro de um 
recipiente cilíndrico de volume igual a 1,0 litro, em 3 camadas sucessivas, sob a ação de 26 golpes 
de um soquete pesando 2,5 kg a uma altura de 30,5 cm. O ensaio é repetido para diferentes teores 
de umidade, determinando-se para cada um deles um peso específico aparente seco. Com os 
valores obtidos traça-se a curva γs x %h. 
É conveniente a determinação de pelo menos 5 pontos. 
A energia de compactação desse ensaio é de aproximadamente 6 Kg.cm/cm3, calculada pela 
seguinte fórmula: 
P H N n
E
V
⋅ ⋅ ⋅= 
Onde: 
E = energia específica de compactação por 
unidade de volume; 
P = peso do soquete; 
H = altura de queda do soquete; 
N = número de camadas; 
n = número de golpes por camada; 
V = volume do solo compactado. 
Compactação Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 25 
Observações: 
1 – Quando o solo contiver pedregulhos (partículas maiores que 4,8mm), a norma NBR 7182/86 
indica que a compactação seja feita num cilindro maior, com 2,085 litros. Neste caso, o solo é 
compactado em cinco camadas, aplicando-se 12 golpes por camada, com um soquete pesando 4,536 
kg e altura de queda de 45,7 cm. Nota-se que a energia aplicada por volume de solo compactado é a 
mesma. 
2 - O Ensaio de Proctor Normal foi desenvolvido em 1933. Com o desenvolvimento dos equipamentos 
surgiu o Ensaio de Proctor Modificado. Neste ensaio, a amostra de solo é compactada no mesmo 
molde (1,0 litro), com 5 camadas, sob a ação de 27 golpes de um peso de 4,536 kg caindo de uma 
altura de 45,7 cm. A energia de compactação deste ensaio é da ordem de 27 kg.cm/cm3. Se o solo 
contiver pedregulhos, a compactação deverá ser feita em um cilindro maior, com 2,085 litros. Neste 
caso, a compactação é feita em 5 camadas e 55 golpes por camada de um peso de 4,536 kg e altura 
de queda de 45,7 cm. 
Posteriormente os órgãos rodoviários começaram a realizar ensaios com uma energia intermediária a 
dos ensaios de Proctor Normal e Proctor Modificado, surgindo assim o ensaio de Proctor 
Intermediário. 
7.3. CURVA DE RESISTÊNCIA 
É o gráfico que apresenta a variação da 
resistência do solo compactado em função da 
umidade. Esta resistência é com relação à 
penetração de uma agulha padrão, em geral 
com a agulha de Proctor. Este aparelho 
permite, por meio de um dinamômetro, medir o 
esforço necessário para cravar no solo ou no 
corpo-de-prova uma agulha de dimensões 
padronizadas. 
γs
h (%)hot
γmáx
Resistência à Penetração
h (%)hot
h1 h2
h1 h2
Curva de Resistência
Curva de 
Compactação
γs
h (%)hot
γmáx
Resistência à Penetração
h (%)hot
h1 h2
h1 h2
Curva de Resistência
Curva de 
Compactação
 
Observação: 
A primeira vista parece mais conveniente compactar o solo com uma umidade h1 < hot, pois sua 
resistência seria elevada. Porém, o solo compactado com uma umidade h < hot teria um maior volume 
de vazios, o que levaria a um aumento do teor de umidade quando o solo fosse submetido à 
saturação. Este aumento de umidade devido à saturação estará relacionado com uma significativa 
Compactação Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 26 
redução da resistência. Já um solo compactado na umidade ótima, quando submerso teria um 
pequeno aumento no teor de umidade e, conseqüentemente, uma pequena redução na resistência. 
7.4. TÉCNICAS E EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO DE ATERROS 
7.4.1. ETAPAS DO PROCESSO DE COMPACTAÇÃO 
- Seleção da jazida de material de empréstimo através da retirada de amostras de solo e 
realização de ensaios de caracterização (granulometria e limites de consistência), compactação 
e CBR; 
- Transporte do material da jazida (ou área de estoque) para a área de aplicação; 
- Espalhamento do material em camadas de 25 a 30 cm; 
- Verificação da umidade de campo e eventual secagem por aeração (gradeamento) ou 
umedecimento com o uso de carro pipa; 
- Compactação do solo (geralmente mecânica); 
- Verificação do grau de compactação. 
7.4.2. EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO 
Os solos são compactados pelo efeito individual ou combinado de um dos seguintes esforços: 
pressão, impacto e vibração. De acordo com o tipo de esforço transmitido ao solo, os rolos são 
classificados nas seguintes categorias: 
a) Compressores: rolo liso, rolo pneumático e rolo pé-de-carneiro; 
b) Aparelhos de impacto: soquetes pneumáticos (a ar comprimido) ou de combustão interna ou 
grandes pesos caindo de grandes alturas (compactação dinâmica); 
c) Vibradores: dispositivos que transmitem vibração ao solo através de uma placa vibratória ou 
rolo compressor vibratório. 
Observações: 
1) O rolo liso é indicado para a compactação de pedregulhos, areias e pedra britada, lançados em 
camadas de espessura menor ou igual a 15 cm; 
2) O rolo pneumático é indicado para solos de granulometria arenosa fina; 
3) O rolo pé-de-carneiro é indicado para materiais argilosos; 
4) Vibradores são indicados para aumentar a eficiência da compactação de solos granulares. 
5) Compactadores de impacto: são os soquetes, manuais a ar comprimido e os “sapos” com motor à 
explosão, são utilizados para a compactação de áreas que não podem ser atingidas pelos 
compressores. 
6) A quantidade de água a ser adicionada ao solo é calculada em função da descarga da barra de 
Compactação Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 27 
distribuição e velocidade do carro pipa. A espessura das camadas de solo e o número de passadas 
do equipamento de compactação podem ser determinados controlando-se os resultados em um 
trecho experimental. 
7.5. CONTROLE DE COMPACTAÇÃO 
Para comprovar se a compactação está sendo executada de forma adequada, deve-se determinar 
sistematicamente a umidade e o grau de compactação do material. 
7.5.1. DETERMINAÇÃO DA UMIDADE DE CAMPO 
Um meio simples e rápido se determinar a umidade de campo, consiste no emprego do aparelho 
Speedy. Ele é constituído de um recipiente metálico fechado que se comunica com um manômetro 
destinado a medir a pressão interna. 
Dentro da garrafa do Speedy são colocados em contato uma certa quantidade de solo úmido e uma 
determinada fração de carbureto de cálcio (CaC2). 
A água contida no solo reage com o carbureto gerando gás acetileno, de acordo com a seguinte 
equação: 
( )2 2 2 22CaC H O Ca OH C H+ → + ↑ 
A presença do gás acetileno provoca aumento da pressão interna que é medida pelo manômetro e 
relacionada com o teor de umidade através da curva de calibração do aparelho. 
7.5.2.DETERMINAÇÃO DO GRAU DE COMPACTAÇÃO 
Chama-se grau de compactação a relação entre o peso 
específico aparente seco alcançado após a 
compactação no campo e o peso específico aparente 
seco máximo obtido no ensaio de compactação: 
( )
( )
max
100s
s
campo
GC
laboratorio
γ
γ
= × 
Não sendo atingido o grau de compactação específico para a obra, o material deverá ser revolvido e 
recompactado. O GC deve ser no mínimo 95%, a não ser que seja especificado. 
7.6. ENSAIO CBR (CALIFORNIA BEARING RATIO) OU ISC (ÍNDICE SUPORTE CALIFÓRNIA) 
É utilizado no dimensionamento de pavimentos. A seqüência de ensaio é: 
§ Determina-se a hot e o γs max; 
§ Moldagem de um corpo-de-prova com h = hot; 
§ Submersão do corpo-de-prova por 4 dias; 
§ Medição da expansão com extensômetro a cada 24 horas; 
Compactação Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 28 
No dimensionamento de pavimentos são permitidas as seguintes expansões: 
Sub-leitos → expansões ≤ 3 %; 
Sub-base → expansões ≤ 2 %; 
Bases → expansões ≤ 1 %. 
Para cada amostra mede-se, mede-se a resistência à penetração mediante o puncionamento com um 
pistão com φ = 5 cm sob a velocidade de penetração 1,25 mm/min. As tensões são medidas através 
do anel dinamométrico e expressas em porcentagem das pressões padrão. Estas pressões padrão 
correspondem à resistência que apresenta a pedra britada. 
Penetração
Pressão Padrão 
(kgf/cm2)
0,1" 70
0,2" 105
0,3" 133
0,4" 161 
O ISC corresponde a relação percentual entre: 
/ 0,1"
70
pressao pISC = ou 
/ 0,2"
105
= pressao pISC 
sendo adotado o maior valor. 
Investigação do Subsolo Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 29 
8. INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO 
8.1. OBJETIVOS 
Determinação da extensão, profundidade e espessura de cada horizonte, profundidade da superfície 
da rocha, profundidade do NA, propriedades físicas e mecânicas dos solos. 
O tipo de investigação depende: 
§ Da finalidade da obra (túneis, barragens, edificações, etc.); 
§ Das características do terreno; 
§ Condições geológicas da área; 
§ Da observação do comportamento de estruturas próximas; 
§ Dos dados disponíveis de investigações anteriores. 
8.2. MÉTODOS DE EXPLORAÇÃO DO SUBSOLO 
a) Métodos indiretos: a determinação das propriedades do solo é feita indiretamente, através de 
correlações com a resistividade elétrica ou velocidade de propagação de ondas. 
b) Métodos semi-diretos: fornecem informações sem possibilidade de coleta de amostras. 
§ Ensaio de palheta ou VANE TEST: Consiste na cravação de uma palheta na camada em 
estudo e na medição do torque necessário para girar a palheta; 
H
D
H
D 
u
T
C
k
= 
2:
2 6
H D
Onde k Dπ  = ⋅ +  
 
Cu = coesão não drenada da argila; 
T = torque máximo; 
k = constante geométrica da palheta. 
c) Métodos diretos: fornecem amostras. 
§ Abertura de poços, trincheiras; Permite a observação in loco das diferentes camadas, como 
também, a extração de boas amostras. Porém o custo é muito elevado. 
§ Trado: a perfuração com trado é 
mantida até ser atingido o nível d’água no 
interior da perfuração. 
À medida que o furo vai aprofundando, o 
material recolhido vai sendo classificado 
quanto a sua composição. 
Trado cavadeira 
 
Trado espiral 
§ Sondagem à percussão (SPT); 
Investigação do Subsolo Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 30 
8.3. AMOSTRA 
Massa de solo representativa, destinada a ensaios. 
§ Deformada: destina-se à identificação e classificação do solo. Não mantém a estrutura original. 
§ Indeformada: mantém a umidade, a textura e estrutura originais. Destinada à execução de 
ensaios para a determinação das propriedades físicas e mecânicas do solo. (Neste caso deve haver 
cuidado no acondicionamento da amostra, a qual não deve sofrer alterações de umidade, nem 
perturbações durante o transporte. 
8.4. SONDAGEM 
É a técnica mais comum de reconhecimento do subsolo. Consiste em introduzir um tubo no terreno, 
mediante golpes de uma massa, com peso e altura de queda constantes, registrando-se a penetração 
e o número de golpes. 
8.4.1. SONDAGEM À PERCUSSÃO OU DE SIMPLES RECONHECIMENTO OU SPT (STANDARD 
PENETRATION TEST) 
Fornece amostras deformadas e a resistência do solo à penetração dinâmica. 
A sondagem à percussão consiste na cravação de 45 cm 
de um tubo amostrador padrão através de golpes 
provocados pela queda de um peso de 65 kg caindo de 
uma altura de 75cm. 
Vantagens: baixo custo, facilidade de execução, permite 
identificação das camadas e posição do NA, correlações de 
N (nº de golpes para os últimos 30 cm do tubo amostrador) 
com outras propriedades do solo. 
Limitações: suscetível a erros (procedimentos, 
equipamentos). 
Classificação das areias e argilas de acordo com N (nº de 
golpes para os últimos 30 cm): 
Argila
nº de golpes 
N (SPT)
Areia
nº de golpes 
N (SPT)
muito mole < 2 muito fofa < 4
mole 2 - 4 fofa 4 - 10
média 4 - 8 média 10 - 30
rija 8 - 15 compacta 30 - 50
muito rija 15 - 30 muito compacta > 50
dura > 30 
 
Tensões Geostáticas Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 31 
9. TENSÕES GEOSTÁTICAS 
Os solos são constituídos de partículas e forças aplicadas a eles são transmitidas de partícula a 
partícula, além das que são suportadas pela água dos vazios. Nos solos, ocorrem tensões devidas ao 
peso próprio e às cargas aplicadas. 
9.1. TENSÕES GEOSTÁTICAS 
São tensões devido ao peso do próprio solo. 
§ Tensão efetiva (σ’): é a tensão suportada pelos grãos do solo, ou seja, é a tensão transmitida 
pelos contatos entre as partículas; 
§ Pressão neutra (µ): é a pressão da água, também denominada de poro-pressão é originada pelo 
peso da coluna d’água no ponto considerado (µ = γa.H); 
§ Tensão total (σ): é a soma algébrica da tensão efetiva (σ’) e da pressão neutra (µ). 
Princípio das Tensões Efetivas de Terzaghi: 
a) A tensão efetiva, para solos saturados, pode ser expressa por: 
'σ σ µ= −
 
b) Todos os efeitos mensuráveis resultantes de variações de tensões nos solos, como compressão 
e resistência ao cisalhamento são devido a variações de tensões efetivas. 
Exemplo 1: Pressões devidas ao peso próprio do solo sem a influência do nível d’água. 
γ1
h1
h2
h3
γ2
γ3
σ
σ’= γ1.h1
σ’= γ1.h1 + γ2.h2
σ’= σ
µ = 0
γ1
h1
h2
h3
γ2
γ3
σ
σ’= γ1.h1
σ’= γ1.h1 + γ2.h2
σ’= σ
µ = 0
 
Sendo γ (ou γt)o peso específico aparente = Pt / Vt (determinado pelo frasco de areia). 
Exemplo 2: Pressões devidas ao peso próprio do solo com a influência do nível d’água. 
γt h1
h2
γsat
NA
A
B
C
γt h1
h2
γsat
NA
A
B
C
 
( ) ( )
1 1
2 1 2
1 2 2
1 2
0; 0; ' 0
0; ; '
; ;
'
'
µ σ σ
µ σ γ σ γ
µ γ σ γ γ
σ σ µ γ γ γ
σ γ γ
→ = = =
→ = = ⋅ = ⋅
→ = ⋅ = ⋅ + ⋅
= − = ⋅ + ⋅ − ⋅
= ⋅ + ⋅
t t
a t sat
t sat a
t sub
Ponto A
Ponto B h h
Ponto C h h h
h h h
h h
 
Tensões Geostáticas Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 32 
Exemplo 3: Determinar as tensões totais, tensões neutras e tensões efetivas nos pontos A, B, C e D 
para o perfil de solo da figura abaixo e traçar os diagramas. Adotar γa = 1,0 tf/m
3. 
Perfil do Solo: Diagrama de Tensões 
γt = 1,7tf/m31,5 m
3,0 m
3,6 m
γsat = 2,1tf/m3
NA
γsub = 1,0tf/m3
Areia úmida
Areia saturada
Argila
A
B
C
D
NT
γt = 1,7tf/m31,5 m
3,0 m
3,6 m
γsat = 2,1tf/m3
NA
γsub = 1,0tf/m3
Areia úmida
Areia saturada
Argila
A
B
C
D
NT
 
σ
Pressões totais
µ
z Pressões 
efetivas
16,05
9,45
2,55
8,855,85
σ
Pressões totais
µ
z Pressões 
efetivas
16,05
9,45
2,55
8,855,85
 
Resposta: 
Ponto A Ponto B Ponto C Ponto D 
0
0
' 0
σ
µ
σ
=
=
=
 
1,7 1,5 2,55
0
' 2,55
σ
µ
σ σ µ
= × =
=
= − =
 
2,55 2,1 3 8,85
1,0 3 3,0
' 8,85 3,0 5,85
σ
µ
σ
= + × =
= × =
= − =
 
2
2
2
8,85 2 3,6 16,05
1,0 6,6 6,6
' 16,05 6,6 9,45
σ
µ
σ
= + × =
= × =
= − =
tf m
tf m
tf m
 
*Pressões em tf/m2. 
Exemplo 4: Resolver o exercício 1 considerando que a 
camada de areia acima do NA está 
saturada devido à ascensão capilar.Adotar γsat = 2,1 tf/m
3 para a areia. 
γsat = 2,1tf/m3
γsat = 2,1tf/m3
NA
γsub = 1,0tf/m3
A
B
C
D
1,5 m
3,0 m
3,6 m
γsat = 2,1tf/m3
γsat = 2,1tf/m3
NA
γsub = 1,0tf/m3
A
B
C
D
1,5 m
3,0 m
3,6 m
 
Resposta: 
Ponto A Ponto B Ponto C Ponto D 
( )
0
1,5 1,0 1,5
' 0 1,5 1,5
σ
µ
σ
=
= − × = −
= − − =
 
1,5 2,1 3,15
0
' 3,15
σ
µ
σ
= × =
=
=
 
3,15 2,1 3 9,45
1,0 3 3,0
' 9,45 3,0 6,45
σ
µ
σ
= + × =
= × =
= − =
 
9,45 2,0 3,6 16,65
1,0 6,6 6,6
' 16,65 6,6 10,05
σ
µ
σ
= + × =
= × =
= − =
 
*Pressões em tf/m2. 
OBS.: A sucção do solo provoca um fluxo em direção contrária a gravidade provocando aumento na 
pressão efetiva. 
Exemplo 5: Resolver o exercício 2 considerando: 
a) Inundação (NA = NT); 
b) O nível d’água está 2,0m acima do NT. 
Respostas: 
Tensões Geostáticas Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 33 
Item a: 
Ponto A Ponto B Ponto C Ponto D 
0
0
' 0
σ
µ
σ
=
=
=
 
1,5 2,1 3,15
1,0 1,5 1,5
' 3,15 1,5 1,65
σ
µ
σ
= × =
= × =
= − =
 
3,15 2,1 3 9,45
1,0 4,5 4,5
' 9,45 4,5 4,95
σ
µ
σ
= + × =
= × =
= − =
 
9,45 2,0 3,6 16,65
1,0 8,1 8,1
' 16,65 8,1 8,55
σ
µ
σ
= + × =
= × =
= − =
 
Item b: 
Ponto A Ponto B Ponto C Ponto D 
2 , 0
2 , 0
' 0
µ
σ
σ
=
=
= 
1,0 3,5 3,5
2 1,5 2,1 5,15
' 5,15 3,5 1,65
µ
σ
σ
= × =
= + × =
= − = 
1,0 6,5 6,5
5,15 2,1 3 11,45
' 11,45 6,5 4,95
µ
σ
σ
= × =
= + × =
= − = 
1,0 10,1 10,1
11,45 2,0 3,6 18,65
' 18,65 10,1 8,55
µ
σ
σ
= × =
= + × =
= − = 
*Pressões em tf/m2. 
 
 
 
 
Exercícios Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 34 
10. EXERCÍCIOS 
10.1. EXERCÍCIOS SOBRE GRANULOMETRIA 
Exercício 1: A análise granulométrica de um solo forneceu o seguinte resultado: 
Peneiras Aberturas (mm) %passa
1" 25,4 100
3/8" 9,5 80
4 4,8 72
10 2,0 67
40 0,42 56
60 0,25 44
200 0,074 24
21
9
0,05 (mm)
0,005 (mm) 
Determinar as porcentagens de pedregulho, 
areia, silte e argila, de acordo com a AASHO, o 
diâmetro efetivo e o grau de desuniformidade. 
Resposta: 
100 67 33%
67 24 43%
24 9 15%
9%
Pedregulho
Areia
Silte
Argila
= − =
= − =
= − =
=
 
10.2. EXERCÍCIOS SOBRE PLASTICIDADE 
Exercício 2: Um solo argiloso apresenta LL = 60%, LP = 40% e IC = 0,5. Calcule a quantidade de 
água a retirar de 180g deste solo para que o IC aumente para 2,0. Qual a máxima 
consistência para este solo? 
Resposta: 
1
1
0,6
0,5
0,6 0,4
0,6 0,1 0,5 50%
1
180
120
1 0,5 1
0,5 120 60
a h s h
s s s
h
s s s
a s a
LL h h
IC
IP
h h ou
P P P P
h
P P P
P
P P P g
h
P h P P g
− −= ⇒ =
−
= − ⇒ =
−= = = −
= ∴ = ∴ =
+ +
= × = × ∴ =
 
( )
2
2 2 2
max max
0,6
2,0
0,6 0,4
0,2 20%
0,2 120 24
60 24 36
0,6 0
0 3,0
0,6 0,4
a s a
a
LL h h
IC
LL LP
h ou
P h P P g
P g aretirar
h IC IC
− −
= ⇒ =
− −
∴ =
= × = × ∴ =
∆ = − =
−
= ⇒ = ∴ =
−
 
Exercício 3: (Exercício 1.17- Caputo) Uma amostra de solo pesa 200g e o seu teor de umidade é 
32,5%. Calcule: 
a) A quantidade de água que se deve retirar da amostra para que o teor de umidade fique 
reduzido a 24,8%; 
b) A quantidade de água que se deve adicionar a amostra para que o teor de umidade 
aumente para 41%. 
Resposta: 
Exercícios Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 35 
( )
1 1
2 2
1
200
150,9
1 0,325 1
0,325 150,9 49,1
0,248 150,9 37,4
49,1 37,4 11,7
) a h s h
s s s
h
s s s
a s
a s
a a
P P P P
h
P P P
P
P P P g
h
P h P g
P h P g
P P g aretira
a
r
−
= = = −
= ∴ = ∴ =
+ +
= × = × =
= × = × =
∆ = − ∴ ∆ =
 
b) 
( )
2 2
1
0,41 150,9 61,9
49,1
61,9 49,1 12,8
a s
a
a a
P h P g
P g
P P g aadicionar
= × = × =
=
∆ = − ∴ ∆ =
 
Exercício 4: Ensaios de caracterização de dois solos, para uso em uma obra de terra, indicaram que 
o Solo A tinha LL = 70 e LP = 40, enquanto que o Solo B tinha LL = 55 e LP = 30. 
Amostras destes dois solos foram amolgadas e água foi adicionada de forma que os 
dois ficassem com teor de umidade de 45%. Qual dos dois solos ficará mais 
consistente neste teor de umidade? 
Resposta: 
Solo A 
70 45
0,83
30
LL h
IC
IP
− −= = = 
Solo B 
55 45
0,4
25
LL h
IC
IP
− −
= = = 
Na mesma umidade, o solo A é bem mais consistente que o solo B. 
Exercício 5: Resolver os seguintes exercícios do livro do Caputo – Volume 3: 1.2; 1.4; 1.5; 1.6; 1.7; 
1.17; 1.48; 1.50; 1.51; 1.52; 1.53; 1.54; 1.55; 1.56; 1.57; 1.58 e 1.60. 
10.3. EXERCÍCIOS SOBRE CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS 
Exercício 6: A partir dos dados a seguir, classifique o solo nos sistemas Unificado de Classificação e 
H.R.B: % que passa na #200: P200 = 70%; Limite de Liquidez (LL) = 44% e Limite de 
Plasticidade (LP) = 20%. 
Resposta: 
Sistema Unificado: através dos gráficos de plasticidade e da classificação, o solo é do tipo CL (argila 
com baixa compressibilidade; 
H.R.B.: O solo é do tipo A7-6. 
Exercício 7: Na figura a seguir estão as curvas granulométricas de diversos solos, cujos índices de 
consistência são indicados na tabela abaixo. Determine a classificação desses solos, 
tanto pela Classificação Unificada, como pelo H.R.B.. Para os solos argilosos, 
determine o índice de atividade da argila, e para os solos arenosos, o grau de 
desuniformidade (Gd) e o coeficiente de curvatura (CC). 
Exercícios Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 36 
Solo Descrição do Solo LL IP
a Argila orgânica de Santos 120 75
b Argila porosa laterítica 80 35
c Solo residual de basalto 70 42
d Solo residual de granito 55 25
e areia variegada de São Paulo 38 20
f Solo residual de arenito 32 12
g Solo residual de migmatito 44 18
h Solo estabilizado para pavimentação 24 3
i Areia fluvial fina NP NP
j Areia fluvial média NP NP
k Areia fluvial média NP NP 
 
Figura: Curvas granulométricas de diversos solos brasileiros. 
Resposta: 
Exercícios Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 37 
 
 
10.4. EXERCÍCIOS SOBRE ÍNDICES FÍSICOS 
Exercício 8: Em uma área de empréstimo, são escavados 150000 m3 de solo, que tem índice de 
vazios 1,5. Dados: δ = 2,67; γa = 1,0 tf/m
3. 
a) Qual será o volume correspondente de aterro compactado, se o índice de vazios 
especificado para o mesmo é 0,75? 
b) Sabendo-se que o teor de umidade no local de empréstimo é 2% e que o aterro 
compactado deve ter h = 8%, calcule o volume de água a ser adicionado na obra. 
Resposta: a) Vt = 105000 m
3 e b) Va = 9612 m
3. 
Exercício 9: Para a construção de uma barragem de terra, é previsto um volume de terra de 360000 
m3, com índices de vazios 0,8. Dispõe-se de três jazidas A, B e C. Qual a jazida 
explorável economicamente? 
Jazida Índice de Vazios
Custo do Movimento 
de Terra / m3 (R$)
A 0,9 10,00
B 2,0 8,00
C 1,6 9,00 
Resposta: A jazida A é a mais econômica (Custo = R$ 3.800.000,00). 
Exercício 10: Uma quantidade de solo ocupa Vt = 12,2 l e tem um peso Pt = 22 kgf. De uma amostra 
deste solo encontrou-se: Peso úmido = 70 g; Peso seco = 58 g; δ = 2,67. 
Determinar h, e, S, n. Adotar γa = 1,0 tf/m
3. 
Resposta: h = 20,7%; e = 0,79; S = 70% e n = 44,2%. 
Exercícios Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 38 
Exercício 11: Partindo das definições, demonstrar a seguinte relação: sat s aγ γ η γ= + ⋅ 
Exercício 12: Dados δ = 2,5, η = 0,5 e γa = 1,0 tf/m
3, encontrar γsat e γsub. 
Resposta: e = 1,0; γsat = 1,75 tf/m3 e γsub = 0,77tf/m3. 
10.5. EXERCÍCIOS SOBRE COMPACTAÇÃO 
Exercício 13: Em um ensaio de compactação obtiveram-se os seguintes valores para a umidade e o 
peso específico aparente do solo seco: 
h (%) 7,0 12,0 14,0 15,5 18,0 19,5 
γγ s (tf/m3) 1,75 1,86 1,93 1,98 1,98 1,98 
A partir desses dados determine a umidade ótima (hot) e o peso específico aparente seco máximo (γs max). 
Resposta: hot = 16,8% e γs max = 2,00 tf/m3. 
Exercício 14: Compactando-se esse solo (questão anterior) com rolo pé-de-carneiro com camadas 
de 25 cm, foi executada a determinação da densidade “in situ” obtendo-se os seguintes 
resultados: hcampo = 15,0% e γcampo = 1,70 tf/m
3. A partir destes dados determine o grau 
de compactação.Resposta: GC = 74%. 
Exercício 15: Um ensaio de compactação forneceu o seguinte resultado: 
h (%) 9,8 12,6 15,6 18,1 22,4 
γγ s (tf/m3) 1,59 1,88 1,85 1,75 1,56 
a) Encontrar γs max e hot. 
b) Calcular o teor de umidade necessário para saturar cada amostra. 
c) Calcular o grau de compactação, sabendo que o ensaio do frasco de areia forneceu γt = 1,98 tf/m
3 
e o speedy forneceu h = 17% para o pavimento compactado. 
Dados: δ = 2,75; γa = 1,0 tf/m
3. 
Resposta: 
a) hot = 13,5 e γs max = 1,92 tf/m3 ; b) h1 = 25,86; h2 = 16,15; h3 = 17,02; h4 = 20,11%; h5 = 27,07% e GC = 89%. 
Exercício 16: Em uma série de cinco ensaios de compactação (Proctor) foram obtidos os seguintes 
resultados: 
Teor de umidade (%) 20,2 21,4 22,5 23,4 25,6 
Cilindro + solo úmido (g) 5037 5115 5162 5173 5160 
O volume e o peso do cilindro são, respectivamente, 0,942 litros e 3375 g. 
Traçar a curva de compactação, determinando a hot e γs max . 
Resposta: hot = 22,8% e γs max = 1560 kg/m3. 
Exercícios Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 39 
Exercício 17: Em um ensaio CBR, a carga 825 kgf foi obtida para a penetração 0,1”. Qual o CBR 
desta amostra? Dados: φ = 4,97 cm. 
Resposta: CBR ≅ 61%. 
10.6. EXERCÍCIOS SOBRE TENSÕES GEOSTÁTICAS 
Exercício 18: Determinar as tensões totais, tensões 
neutras e tensões efetivas nos pontos 
A, B, C, D e E para o perfil de solo da 
figura abaixo e traçar os diagramas. 
Adotar γa = 10 kN/m
3. 
Resposta: Tensão efetiva em D = 9,45 tf/m2. 
γt = 1,7tf/m31,5 m
3,0 m
3,6 m
γsat = 21kN/m3
NA1
γsat = 2,0tf/m3
Areia úmida
Areia saturada
Argila
A
B
C
D
NT
γt = 1,7tf/m31,5 m
3,0 m
3,6 m
γsat = 21kN/m3
NA1
γsat = 2,0tf/m3
Areia úmida
Areia saturada
Argila
A
B
C
D
NT
 
Exercício 19: Para o perfil de solo da figura determine as tensões neutras, totais e efetivas em cada 
ponto especificado. 
γsat = 1,7tf/m32,0 m
2,5 m
1,0 m
γsat = 1,8tf/m3
NA
1
γsat = 2,0tf/m 3
Silte Argiloso
Argila
B
C
D
E
NT
Areia Siltosa
A
1,0 m
Areia fofa
3,0 m
F
γsat = 1,7tf/m 3
G2,0 m Areia com Pedregulhoγsat = 1,8tf/m 3
Rocha Sã
γsat = 1,7tf/m32,0 m
2,5 m
1,0 m
γsat = 1,8tf/m3
NA
1
γsat = 2,0tf/m 3
Silte Argiloso
Argila
B
C
D
E
NT
Areia Siltosa
A
1,0 m
Areia fofa
3,0 m
F
γsat = 1,7tf/m 3
G2,0 m Areia com Pedregulhoγsat = 1,8tf/m 3
Rocha Sã 
Resposta: Tensão efetiva em G = 8,1 tf/m2. 
Exercício 20: Um terreno é formado por uma camada de areia com 4,50m de espessura, 
sobrejacentes a um espesso leito argiloso. O NA está a 2m abaixo do topo da camada 
de areia. A areia tem um e = 0,52 e δ = 2,65 e, acima do NA, um S = 37%. A argila tem 
um h = 42% e δ = 2,65. Calcular as pressões total, efetiva e neutra sobre um plano 
horizontal a 9m abaixo da superfície do terreno. 
Resposta: σ = 17,0 tf/m2; µ = 7,0 tf/m2 e σ' = 10,0 tf/m2. 
Exercício 21: Calcular a pressão efetiva no ponto 
D. Adotar: γa = 10 kN/m
3. 
Resposta: σ' = 6,47 tf/m2. 1,0 m
2,0 m
NT
Argila
B
C
D
NA
A
2,0 m
Areia saturada
Areia úmida
e=0,6; S = 50%
δ = 2,6
e=1,0; n = 0,5
δ = 2,7
e=0,5
δ = 2,5
1,0 m
2,0 m
NT
Argila
B
C
D
NA
A
2,0 m
Areia saturada
Areia úmida
e=0,6; S = 50%
δ = 2,6
e=1,0; n = 0,5
δ = 2,7
e=0,5
δ = 2,5
 
 
Questionário Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 40 
11. QUESTIONÁRIO 
Questão 1: Qual a definição de solo, para o engenheiro civil? 
Questão 2: Definir intemperismo físico e intemperismo químico. 
Questão 3: Quais os principais processos de intemperismo físico e intemperismo químico? 
Questão 4: Quais os principais fatores de formação dos solos? 
Questão 5: Como são classificados os solos quanto à origem? Descrever cada item. 
Questão 6: O que é análise granulométrica de um solo? 
Questão 7: Definir diâmetro efetivo e grau de desuniformidade de uma curva granulométrica? 
Questão 8: O que é teor de umidade do solo? 
Questão 9: O que é plasticidade de um solo? 
Questão 10: Descrever os quatro estados de consistência dos solos. 
Questão 11: Definir Limite de Liquidez (LL), Limite de Plasticidade (LP) e Limite de Contração (LC). 
Questão 12: Descrever sucintamente os procedimentos para a determinação do LL e LP em 
laboratório. 
Questão 13: O que é Índice de Plasticidade de um solo? 
Questão 14: O que é coesão? Quais os três principais fatores responsáveis pela coesão dos solos? 
Questão 15: Quais os principais minerais argílicos que entram na composição dos solos? Fale sobre 
cada um deles. 
Questão 16: O que é uma amostra de solo amolgada? 
Questão 17: O que é grau de sensibilidade de uma argila? 
Referências Bibliográficas Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 41 
12. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
CAPUTO, H. P. (1987). “Mecânica dos Solos e suas Aplicações - Exercícios e Problemas 
Resolvidos”. Volume 3, Livros Técnicos e Científicos Editora S. A., Rio de Janeiro. 
CAPUTO, H. P. (1983). “Mecânica dos Solos e suas Aplicações”. Volume 1, Livros Técnicos e 
Científicos Editora S. A., Rio de Janeiro. 
CAPUTO, H. P. (1975). “Mecânica dos Solos e suas Aplicações”. Volume 2, Livros Técnicos e 
Científicos Editora S. A., Rio de Janeiro. 
CAVALCANTI JÚNIOR, D. A. (1992). “Notas de Aula de Mecânica dos Solos I”. Aracaju – 
Universidade Federal de Sergipe. 
ORTIGÃO, J. A. R. (1995). “Introdução à Mecânica dos Solos dos Estados Críticos”. Livros Técnicos 
e Científicos Editora S. A., Rio de Janeiro. 
PINTO, C. S. (2000). “Curso Básico de Mecânica dos Solos em 16 Aulas”. Oficina de Textos, São 
Paulo. 
PINTO, C. S. (2001). “Curso Básico de Mecânica dos Solos – Exercícios Resolvidos”. Oficina de 
Textos, São Paulo. 
VARGAS, M. (1977). “Introdução à Mecânica dos Solos”. Volume Único, Editora da Universidade de 
São Paulo, São Paulo. 
Anexo 1 – Listas de Exercícios Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 42 
13. ANEXO 1 - LISTAS DE EXERCÍCIOS PARA O ALUNO
Lista de Exercícios Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 1
LISTA DE EXERCÍCIOS 
1) Em uma área de empréstimo, são escavados 150000 m3 de solo, que tem índice de vazios 1,5. 
a) Qual será o volume correspondente de aterro compactado, se o índice de vazios especificado para 
o mesmo é 0,75? 
b) Sabendo-se que o teor de umidade no local de empréstimo é 2% e que o aterro compactado deve 
ter h = 8%, calcule o volume de água a ser adicionado na obra. 
Dados: δ = 2,67; γa = 1,0 tf/m
3. 
2) Para a construção de uma barragem de terra, é previsto um volume de terra de 360000 m3, com 
índices de vazios 0,8. Dispõe-se de três jazidas A, B e C. Qual a jazida explorável economicamente? 
Jazida Índice de Vazios
Custo do Movimento 
de Terra / m
3
 (R$)
A 0,9 10,00
B 2,0 8,00
C 1,6 9,00 
Resposta: A jazida A é a mais econômica. 
3) Uma quantidade de solo ocupa Vt = 12,2 l e tem um peso Pt = 22 kgf. De uma amostra deste solo 
encontrou-se: Peso úmido = 70 g; Peso seco = 58 g; δ = 2,67. 
Determinar h, e, S, γsat. Adotar γa = 1,0 tf/m
3. 
4) Partindo das definições, demonstrar a seguinte relação: sat s aγ γ η γ= + ⋅ 
5) Dados δ = 2,5, η = 0,5 e γa = 1,0 tf/m
3, encontrar γsat e γsub. 
6) Em um ensaio de compactação obtiveram-se os seguintes valores para a umidade e o peso 
específico aparente do solo úmido: 
h (%) 7,0 12,0 14,0 15,5 18,0 19,5 
γγ s (tf/m3) 1,75 1,86 1,93 1,98 1,98 1,98 
A partir desses dados determine a umidade ótima (hot) e o peso específico aparente seco máximo (γs max). 
Resposta: hot = 16,8% e γs max = 2,00 tf/m3. 
7) Compactando-se esse solo (questão anterior) com rolo pé-de-carneiro com camadas de 25 cm, foi 
executada a determinação da densidade “in situ” obtendo-se os seguintes resultados: hcampo = 15,0% 
e γcampo = 1,70 tf/m
3. A partir destes dados determine o grau de compactação. 
Resposta: GC = 74%. 
8) Um ensaio de compactação forneceu o seguinte resultado: 
h (%) 9,8 12,6 15,6 18,1 22,4 
γγ s (tf/m3) 1,59 1,88 1,85 1,75 1,56 
a) Encontrar γs max e hot. 
b) Calcular o teor de umidade necessário para saturar cada amostra. 
c)Calcular o grau de compactação, sabendo que o ensaio do frasco de areia forneceu γt = 1,98 tf/m
3 
Lista de Exercícios Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 2
e o speedy forneceu h = 17% para o pavimento compactado. 
Dados: δ = 2,75; γa = 1,0 tf/m
3. 
Resposta: a) hot = 13,5 e γs max = 1,92 tf/m3 ; b) h1 = 25,86; h2 = 16,15; h3 = 17,02; h4 = 20,11%; h5 = 27,07% e GC = 89%. 
9) Em uma série de cinco ensaios de compactação (Proctor) foram obtidos os seguintes resultados: 
Teor de umidade (%) 20,2 21,4 22,5 23,4 25,6 
Cilindro + solo úmido (g) 5037 5115 5162 5173 5160 
O volume e o peso do cilindro são, respectivamente, 0,942 litros e 3375 g. 
Traçar a curva de compactação, determinando a hot e γs max . Resposta: hot = 22,8% e γs max = 1560 kg/m3. 
10) Em um ensaio CBR, a carga 825 kgf foi obtida para a penetração 0,1”. Qual o CBR desta 
amostra? Dados: φ = 4,97 cm. Resposta: CBR ≅ 61%. 
11) Determinar as tensões totais, tensões 
neutras e tensões efetivas nos pontos A, B, C, D 
e E para o perfil de solo da figura abaixo e traçar 
os diagramas. Adotar γa = 10 kN/m
3. 
Resposta: Tensão efetiva em D = 9,45 tf/m2. 
γ t = 1,7tf/m31,5 m
3,0 m
3,6 m
γsat = 21kN/m3
NA1
γsat = 2,0tf/m3
Areia úmida
Areia saturada
Argila
A
B
C
D
NT
γ t = 1,7tf/m31,5 m
3,0 m
3,6 m
γsat = 21kN/m3
NA1
γsat = 2,0tf/m3
Areia úmida
Areia saturada
Argila
A
B
C
D
NT
 
12) Para o perfil de solo da figura determine as tensões neutras, totais e efetivas em cada ponto. 
γsat = 1,7tf/m32,0 m
2,5 m
1,0 m
γsat = 1,8tf/m3
NA
1
γsat = 2,0tf/m 3
Silte Argiloso
Argila
B
C
D
E
NT
Areia Siltosa
A
1,0 m
Areia fofa
3,0 m
F γsat = 1,7tf/m
3
G2,0 m Areia com Pedregulhoγsat = 1,8tf/m 3
Rocha Sã
γsat = 1,7tf/m32,0 m
2,5 m
1,0 m
γsat = 1,8tf/m3
NA
1
γsat = 2,0tf/m 3
Silte Argiloso
Argila
B
C
D
E
NT
Areia Siltosa
A
1,0 m
Areia fofa
3,0 m
F γsat = 1,7tf/m
3
G2,0 m Areia com Pedregulhoγsat = 1,8tf/m 3
Rocha Sã 
13) Um terreno é formado por uma camada de areia com 4,50m de espessura, sobrejacentes a um 
espesso leito argiloso. O NA está a 2m abaixo do topo da camada de areia. A areia tem um e = 0,52 
e δ = 2,65 e, acima do NA, um S = 37%. A argila tem um h = 42% e δ = 2,65. Calcular as pressões 
total, efetiva e neutra sobre um plano horizontal a 9m abaixo da superfície do terreno. 
Resposta: σ = 17,0 tf/m2; µ = 7,0 tf/m2 e σ' = 10,0 tf/m2. 
14) Calcular a pressão efetiva no ponto D. Adotar: 
γa = 10 kN/m
3. 
Resposta: σ' = 6,47 tf/m2. 
1,0 m
2,0 m
NT
Argila
B
C
D
NA
A
2,0 m
Areia saturada
Areia úmida
e=0,6; S = 50%
δ = 2,6
e=1,0; n = 0,5
δ = 2,7
e=0,5
δ = 2,5
1,0 m
2,0 m
NT
Argila
B
C
D
NA
A
2,0 m
Areia saturada
Areia úmida
e=0,6; S = 50%
δ = 2,6
e=1,0; n = 0,5
δ = 2,7
e=0,5
δ = 2,5
 
Anexo 2 – Avaliações Mecânica dos Solos I 
Profa. MSc. Patrícia Pessôa 43 
14. ANEXO 2 – AVALIAÇÕES 
 
Boa Sorte! 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL 
 
1ª AVALIAÇÃO DE MECÂNICA DOS SOLOS I 
Profa. MSc.: Patrícia Pessôa 
Aluno: ___________________________________________________ Turma: __________ Data: 24/01/2003 
Questões 
1) Como os solos são formados? Qual a diferença entre 
intemperismo físico e intemperismo químico? Cite três 
tipos de cada. (1,0 ponto) 
2) Como se classificam os solos quanto à origem? Definir 
cada item. (0,5 ponto) 
3) A análise granulométrica de um solo forneceu os 
seguintes resultados: 
Peneiras Aberturas (mm) % que passa
10 2,0 100
40 0,42 92
60 0,25 76
100 0,15 62
200 0,074 45
- 0,05 37
- 0,005 17
- 0,001 6 
a) Traçar a curva granulométrica; 
b) Determinar as porcentagens de pedregulho, areia 
grossa, areia média e fina, silte e argila de acordo com 
a escala granulométrica da AASHO. 
c) Determinar o diâmetro efetivo (def) e o grau de 
desuniformidade (Gd). (2,0 pontos) 
4) O que são e como são determinados o Limite de 
Liquidez (LL) e o Limite de Plasticidade (LP) de um solo, 
também conhecidos como limites de Atterberg? (1,0 ponto) 
5) O que é plasticidade de um solo? O que proporciona 
esta característica? (0,5 ponto) 
6) Uma amostra de solo pesa 180g e o seu teor de 
umidade é 35,5%. 
a) Calcule a quantidade de água que se deve adicionar a 
amostra para que o teor de umidade aumente para 
43,5%. (Resposta em ml) 
b) Ensaios de caracterização deste solo indicaram que o 
LL=65% e o LP=37%. Qual o Índice de Consistência 
(IC) deste solo no estado inicial e após a adição de 
água? (2,0 pontos) 
7) Os dados obtidos no laboratório para a determinação da 
umidade natural, do limite de liquidez e do limite de 
plasticidade de uma amostra de solo foram os seguintes: 
Umidade: 
Peso do solo úmido (g) 7,782 5,041 6,416
Peso do solo seco (g) 6,682 4,312 5,493 
Limite de Liquidez: 
Nº de golpes 12 18 23 31 35
Peso do solo úmido (g) 3,750 3,314 3,898 4,176 3,234
Peso do solo seco (g) 2,517 2,321 2,794 3,093 2,430 
Limite de Plasticidade: 
Peso do solo úmido (g) 0,647 0,645 0,388
Peso do solo seco (g) 0,557 0,566 0,337 
Pergunta-se: 
a) Qual a umidade natural desse solo? Qual o estado de 
consistência em que o solo se encontra com esta 
umidade natural e com o LL e o LP obtidos a seguir? 
b) Qual o seu Limite de Liquidez (LL) e o Limite de 
Plasticidade? 
c) Qual o seu Índice de Consistência (IC)? 
d) Qual a classificação desse solo segundo o sistema HRB? 
Considere que o resultado da análise granulométrica é o 
mesmo da questão 3. (3,0 pontos) 
Classif. 
Geral
Grupos A3 A4 A5 A6 A7
Subgrupos A1-a A1-b A2-4 A2-5 A2-6 A2-7
A7-5; 
A7-6
P10 < 50 - - - - - - - - - -
P40 < 30 < 50 < 50 - - - - - - - -
P200 < 15 < 25 < 10 < 35 < 35 < 35 < 35 > 35 > 35 > 35 > 35
LL - - - < 40 > 40 < 40 > 40 < 40 > 40 < 40 > 40
IP < 6 < 6 NP < 10 < 10 > 10 > 10 < 10 < 10 > 10 > 10
Índice de 
Grupo (IG) 0 0 0 0 0 < 4 < 4 < 8 < 12 < 16 < 20
Tipos de 
Material
Areia 
fina
Classif. como 
subleito
Excelente a bom Regular a mau
Fragm. de 
pedra, pedreg. 
e areia
Pedregulhos e areias 
siltosas ou argilosas
Solos 
siltosos
Solos 
argilosos
Sistema de Classificação H.R.B.
Solos Granulares (P200 < 35%)
Solos Silto-Argilosos 
(P200 > 35%)
A1 A2
 
*Para o subgrupo A7-5: IP < LL - 30 e para o A7-6: IP > LL – 30. 
 
10
15
20
25
30
35
40
N
úm
er
o 
de
 G
ol
pe
s
Umidade (%)
30 35 40 45 50
10
15
20
25
30
35
40
N
úm
er
o 
de
 G
ol
pe
s
Umidade (%)
30 35 40 45 50
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL 
 
RESPOSTAS DA 1ª AVALIAÇÃO DE MECÂNICA DOS SOLOS I (24/01/2003) 
Professora: Patrícia Pessoa 
1) Todo solo tem sua origem imediata ou remota na decomposição das rochas que constituem inicialmente 
a crosta terrestre por ação das intempéries. 
Intemperismo físico: Desintegração da rocha-mãe em pedaços menores, sem mudança na estrutura ou 
composição dos minerais (origina pedregulhos, areias e siltes). Tipos: Congelamento de água; Chuva / 
vento; Cristalização de sais nas fendas; Expansão / Contração térmica: variação da temperatura; Ação física 
dos vegetais: crescimento de raízes nas fendas. 
Intemperismo químico: Decomposição da rocha-mãe em novos minerais (Dá origem às argilas). Tipos: 
Carbonatação; Hidrólise e Oxidação. 
2) Solos Residuais: provenientes da decomposição da rocha e não são submetidos à ação de agentes de 
transporte mantendo-se no local de origem. 
Solos Transportados: após a decomposição da rocha há ação de agentes de transporte. 
Solos Orgânicos: provenientes de matéria orgânica vegetal. 
3) a) Curva granulométrica; 
 b) Pedregulho: 0%; 
 Areia grossa: 100 – 92 = 8% 
 Areia média e fina: 92 – 45 = 47% 
 Silte: 45 - 17 = 18% 
 Argila: 17% 
 c) def = 0,0018 mm e Gd = (0,14 / 0,0018) = 77,8 (granulometria desuniforme). 
4) Limite de Liquidez (LL): teor de umidade abaixo da qual o solo perde a capacidade de fluir, podendo ser 
moldado facilmente e conservar sua forma,