Caderno_Didático_ Mecânica dos Solos

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INSTITUTO FEDERAL DO SUDESTE DE MINAS GERAIS 
CAMPUS JUIZ DE FORA 
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA 
 
 
 
 
 
 
 
CURSO TÉCNICO EM EDIFICAÇÕES 
MECÂNICA DOS SOLOS 1 
2sem2020 
Caderno de Aulas Remotas 
 
 
 
Walcyr Duarte Nascimento 
Professor Titular 
 
 
 
 
 
 
 
Juiz de Fora - MG 
Versão Modular, 2020 
 
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Caderno de Aulas Remotas – Prof. Walcyr – Mecânica dos Solos 1 – Mód. II 
 
SUMÁRIO 
 
 
ETAPA 1: INTRODUÇÃO À MECÂNICA DOS SOLOS, 2 
 
1. Diferenciar solos residuais de solos sedimentares; 
2. Identificar uma obra de geotecnia (ou engenharia de solos); 
3. Conhecer as aplicações da Mecânica dos Solos; 
4. Identificar os perfis de terrenos para construção; 
5. Diferenciar solos moles de solos resistentes e reconhecer os tipos de fundações. 
 
ETAPA 2: TERMOS DA MECÂNICA DOS SOLOS, 7 
 
6. Entender a importância da visita ao terreno (local da construção) antes de se iniciar uma 
construção; 
7. Entender a importância da investigação do subsolo e da retirada de amostras (deformadas 
e indeformadas) e Identificar os processos de reconhecimento do subsolo: abertura de 
poços e sondagem SPT; 
8. Distinguir solos e rochas e entender a relevância da análise granulométrica (peneiramento 
e sedimentação); 
9. Identificar e utilizar as normas da ABNT relativas a terminologia e simbologia de solos e 
rochas (NBR 6502 Solos e Rochas - Terminologia; e NBR 13441 Solos e Rochas – 
Simbologia); 
10. Entender a influência da água nas características e resistência dos solos; e Reconhecer as 
propriedades das argilas e das areias; 
11. Entender o processo de movimento da água no solo: infiltração e capilaridade 
12. Entender o processo de Adensamento do solo (retirada de água do solo por compressão); 
13. Entender os processos de deformação, recalque e recalque diferencial de areias e argilas. 
 
ETAPA 3: TERMOS DA ENGENHARIA GEOTÉCNICA, 16 
 
14. Caracterizar a geotecnia e suas três sub-áreas; 
15. Identificar o sistema trifásico de um solo; 
16. Amostra cilíndrica e indeformada do solo 
17. Noções de geologia 
18. Caracterizar e classificar as rochas 
19. Caracterizar Intemperismo e sua classificação; 
20. Classificar o solo segundo sua origem; 
21. Estabelecer a porção líquida do solo; 
 
ETAPA 4: CARACTERIZAÇÃO DO SOLO, 28 
 
22. Desenhar o diagrama de fases de um solo com as relações de pesos e volumes; 
23. Relacionar os principais ensaios de caracterização de um solo; 
24. Estimar o teor de umidade de um solo; 
25. Estimar o peso específico dos grãos de uma amostra de solo; 
26. Distinguir os estados de um solo e os limites de consistência (LL e LP) de um solo. 
 
 
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Caderno de Aulas Remotas – Prof. Walcyr – Mecânica dos Solos 1 – Mód. II 
 
ETAPA 1: INTRODUÇÃO À MECÂNICA DOS SOLOS 
 
Ao final desta etapa, o aluno estará apto a: 
1. Diferenciar solos residuais de solos sedimentares; 
2. Identificar uma obra de geotecnia (ou engenharia de solos); 
3. Conhecer as aplicações da Mecânica dos Solos; 
4. Identificar os perfis de terrenos para construção; 
5. Diferenciar solos moles de solos resistentes e reconhecer os tipos de fundações. 
 
1. Diferenciar solos residuais de solos sedimentares 
 
O objetivo geral do curso é fazer com que o aluno entenda as particularidades dos solos segundo 
os conceitos da engenharia civil, desde sua composição até seu comportamento na presença da 
água. Ênfase será dada à reação do solo quando sujeito a cargas externas, pois o solo pode se 
deformar além de seu limite de resistência. 
 
A Figura 1 apresenta uma trincheira aberta nos fundos do Bloco H do Campus JF para retirada de 
amostras, na qual se observa a variação de cores das camadas. Esta variação é uma 
característica de solos residuais. Quanto à formação, os solos são classificados em dois tipos: 
residuais e sedimentares. Os solos residuais são aqueles que permanecem no local da 
intemperização. Os solos sedimentares são aqueles que são transportados para outros locais, 
como por exemplo, as dunas de areias, que são transportadas pelo vento. 
 
 Figura 1 - Trincheira para retirada de amostras 
 
 
- Bibliografia de Mecânica dos solos: 
1. CAPUTO, H.P.. Mecânica dos Solos e suas aplicações. Vol. 1, 2 e 3. RJ: LTC, 1983. 
2. PINTO, C.S.. Curso básico de mecânica dos solos. SP: Oficina de Textos, 2002. 
3. VARGAS, M. Introdução à Mecânica dos Solos, SP: McGraw-Hill, 1977. 
 
 
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2. Identificar uma obra de geotecnia (ou engenharia de solos) 
 
A Figura 2 apresenta as obras com as quais o técnico vai trabalhar na área geotécnica (mecânica 
dos solos, geologia de engenharia e mecânica das rochas). 
 
Figura 2 – Obras geotécnicas 
 
 
 
A Figura 3 apresenta as imagens de um talude natural (à esquerda) e de um talude artificial 
com corte em patamares de um trecho de estrada (à direita). 
 
Figura 3 - Talude natural e Talude artificial 
 
 
A Figura 4 apresenta a imagem de uma barragem para reservação de água. 
 
Figura 4 - Barragem 
 
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A Figura 5 apresenta a etapa de concretagem de uma fundação superficial (à esquerda) e um 
muro de contenção do tipo cortina-prancha (à direita). 
 
Figura 5 – Fundação e Muro de contenção 
 
 
A Figura 6 apresenta um trecho de um aterro rodoviário em construção (à esquerda) e túnel 
em plena atividade (à direita). 
 
Figura 6 – Aterro rodoviário e Túnel 
 
 
 
3. Conhecer as aplicações da Mecânica dos Solos 
 
O conhecimento da mecânica aplicada aos solos é importante para se projetar obras geotécnicas 
seguras, econômicas e, evidentemente, evitar desastres. A Figura 7 apresenta o problema 
causado pelo excesso de chuva em um muro contenção que se mostrou inadequado devido a um 
erro projeto (muro de bloco) e a um erro de execução (falta de drenagem). 
Figura 7 – Imagem de uma residência antes e depois de uma chuva 
 
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A Figura 8 apresenta a imagem de dois solos, um fofo e outro compacto. O solo fofo possui 
vazios entre os grãos. Ao se construir em cima de um solo fofo, ele tende a se deformar em 
excesso devido ao peso. Um solo compacto não sofrerá tais deformações excessivas quando 
comparado a um solo fofo. A deformação do solo em excesso pode levar uma obra à ruína. 
 
Figura 8 – Imagens de microscópio de um solo fofo e um solo compacto. 
 
 
 
4. Identificar os perfis de terrenos para construção 
 
A Figura 9 apresenta alguns perfis de terrenos típicos para a construção. 
 
Figura 9 – Terrenos de perfis suaves e severos 
 
 
 
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5. Diferenciar solos moles de solos resistentes e reconhecer os tipos de fundações 
 
As obras se apóiam nas fundações e estas se apóiam em solos resistentes (compactos). Se a 
camada resistente do solo está próximo da superfície, então se projeta fundações superficiais. 
Caso contrário, se o solo resistente está há muito metros abaixo da superfície, se projeta 
fundações profundas. A Figura 10 mostra um exemplo de fundação superficial do tipo sapata (à 
esquerda) e, ao lado, um exemplo de fundação profunda do tipo estaca. A Figura 11 apresenta os 
detalhes construtivos de uma sapata. 
 
Figura 10 – Fundações apoiadas em solos resistentes 
 
 
 
 
 
 
A Figura 11 - Detalhe de uma sapata isolada após a concretagem. 
 
 
 
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ETAPA 2: TERMOS DA MECÂNICA DOS SOLOS 
 
Ao final desta etapa, o aluno estará apto a: 
6. Entender a importância da visita ao terreno (local da construção) antes de se iniciar uma 
construção; 
7. Entender a importância da investigação do subsolo e da retirada de amostras (deformadas 
e indeformadas) e Identificar os processos de reconhecimentodo subsolo: abertura de 
poços e sondagem SPT; 
8. Distinguir solos e rochas e entender a relevância da análise granulométrica (peneiramento 
e sedimentação); 
9. Identificar e utilizar as normas da ABNT relativas a terminologia e simbologia de solos e 
rochas (NBR 6502 Solos e Rochas - Terminologia; e NBR 13441 Solos e Rochas – 
Simbologia); 
10. Entender a influência da água nas características e resistência dos solos; e Reconhecer as 
propriedades das argilas e das areias; 
11. Entender o processo de movimento da água no solo: infiltração e capilaridade 
12. Entender o processo de Adensamento do solo (retirada de água do solo por compressão); 
13. Entender os processos de deformação, recalque e recalque diferencial de areias e argilas. 
 
6. A importância da visita ao terreno (local da construção) antes de se iniciar uma 
construção 
 
 
 
Para fins de obras de engenharia, não adianta analisar as camadas superficiais do solo. É 
necessário pesquisar as camadas do subsolo através de sondagens com retiradas de amostras. 
 
7. A importância da investigação do subsolo e da retirada de amostras 
 
O reconhecimento do solo pode ser feito através de sondagem por meio de abertura de poços ou 
usando o método do SPT. A abertura de poços permite a descida de um trabalhador para 
reconhecer a natureza das várias camadas in loco até encontrar a camada resistente (“um solo 
bom”). 
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Exemplo de retirada de amostra no fundo de um poço. 
 
 
A seguir, apresenta-se o SPT (standard Penetration Test), processo mais praticado hoje em dia 
para a retirada de amostras de solo, que utiliza um tripé ou um bate-estaca para a cravação de 
hastes de ferro no solo e um aparelho cilíndrico na ponta denominado amostrador (onde o solo 
fica retido até ser levado à superfície). Neste caso as amostras são denominadas como amostras 
indeformadas. As amostras Indeformadas são aquelas retiradas com o mínimo de alterações na 
estrutura do solo. Caso contrário, se há alteração na estrutura da amostra, elas são denominadas 
de amostras deformadas. 
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8. Distinguir solos e rochas e entender a relevância da análise granulométrica 
 
O solo é formado por quatro tipos de grãos (em ordem crescente de tamanho): argilas, siltes, 
areia e pedregulho. A parte fina dos solos é composta por argilas e siltes. A parte grossa do solo 
é composta por areias e pedregulhos. Para as argilas e os siltes (parte fina do solo), emprega-se 
o processo de sedimentação (que é a decantação do material pesado). Para as areias e os 
pedregulhos (parte grossa do solo), emprega-se o processo de peneiramento. 
 
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- Peneiramento: 
 
 
- Sedimentação: 
 
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9. Identificar e utilizar as normas da ABNT relativas a terminologia e simbologia de solos e 
rochas (NBR 6502 Solos e Rochas - Terminologia; e NBR 13441 Solos e Rochas – 
Simbologia); 
 
 
 
Esta Norma define os termos relativos aos materiais da crosta terrestre, rochas e solos, para fins 
de engenharia geotécnica de fundações e obras de terra. 
 
ARGILA: Solo de granulação fina constituído por partículas com dimensões menores que 0,002 
mm, apresentando coesão e plasticidade. 
 
SILTE: Solo que apresenta baixa ou nenhuma plasticidade, e que exibe baixa resistência quando 
seco o ar. Suas propriedades dominantes são devidas à parte constituída pela fração silte. É 
formado por partículas com diâmetros compreendidos entre 0,002 mm e 0,06 mm. 
 
AREIA: Solo não coesivo e não plástico formado por minerais ou partículas de rochas com 
diâmetros compreendidos entre 0,06 mm e 2,0 mm. 
 
PEDREGULHO: Solos formados por minerais ou partículas de rocha, com diâmetro 
compreendido entre 2,0 mm e 60 mm. Quando arredondados ou semi-arredondados, são 
denominados cascalho ou seixo. 
 
 
 
 
- Legendas: 
 
 
 
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- Símbolos: 
 
 
 
- Sedimentos e Solos: 
 
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10. Para entender a influência da água nas características e resistência dos solos; e 
Reconhecer as propriedades das argilas e das areias; 
 
“Escavando massas de solo no seu estado natural e repositando-as sem cuidado especial, a 
porosidade média, a permeabilidade e a compressibilidade do solo aumentam e a capacidade 
para resistir à erosão interna, causada por veios d’água, fica muito reduzida.” (Terzaghi) 
 
Sabe-se que uma argila seca é dura, isto é, não se quebra com facilidade, e uma argila úmida é 
plástica e deformável. A argila é considerada impermeável, ao contrário da areia. 
 
 
 
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11. Entender o processo de movimento da água no solo: infiltração e capilaridade 
 
A água pode circular no solo de diferentes maneiras. 
 
 
 
 
Em habitações não servidas por 
rede de esgoto a água penetra no 
solo pelas fossas (vide Figura ao 
lado). Por meio delas, a água se 
dispersa lentamente através das 
camadas permeáveis. 
 
 
A água pode também subir por CAPILARIDADE (mesmo fenômemo que faz a seiva subir nas 
vegetações e árvores. 
 
 
 
 
 
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12. Entender o processo de Adensamento do solo (retirada de água do solo por 
compressão); 
 
13. Entender os processos de deformação, recalque e recalque diferencial de areias e 
argilas. 
 
Por esta razão, a Torre de Pisa está inclinada. Para evitar estes inconvenientes é necessário que 
se façam ensaios de laboratório que permitam o conhecimento das propriedades dos solos de 
fundação. 
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ETAPA 3: TERMOS DA ENGENHARIA GEOTÉCNICA 
 
Ao final desta 3ª Etapa, o aluno estará apto a: 
14. Caracterizar a geotecnia e suas três sub-áreas; 
15. Identificar o sistema trifásico de um solo; 
16. Amostra cilíndrica e indeformada do solo 
17. Noções de geologia 
18. Caracterizar e classificar as rochas 
19. Caracterizar Intemperismo e sua classificação; 
20. Classificar o solo segundo sua origem; 
21. Estabelecer a porção líquida do solo; 
 
14. CARACTERIZAR A GEOTECNIA E SUAS TRÊS SUB-ÁREAS 
 
A Geotecnia é a aplicação de métodos científicos e princípios de engenharia para a aquisição, 
interpretação e uso do conhecimento dos materiais da crosta terrestre e materiais terrestres para 
a solução de problemas de engenharia. É composta por três grandes áreas: 
 
1) Geologia de Engenharia: é um ramo das ciências geológicas que se dedica aos 
problemas e aplicações de conceitos geológicos no âmbito da engenharia. Fenômenos que 
já ocorreram e que ocorrem com o planeta Terra. 
2) Mecânica das Rochas: é a ciência teórica e aplicada do comportamento mecânico 
das rochas e maciços rochosos; é o ramo da mecânica que estuda a resposta das rochas 
e maciços rochosos perante os campos de forças a que estão sujeitos no seu ambiente 
físico. 
3) Mecânica dos Solos: é uma disciplina da Engenharia Civil que procura prever o 
comportamento de maciços terrosos quando sujeitos a solicitações provocadas, por 
exemplo, por obras de engenharia. A Mecânica dos solos se preocupa com: 
� Caracterização dos solos (ensaios físicos) 
� Água no solo 
� Deformação do solo (adensar e compactar) 
� Resistência do solo (ensaios mecânicos: coesão e atrito) 
� Fundações: 
� Superficiais (sapatas, blocos e radier) 
� Profundas (estacas, tubulões e caixões) 
� Obras de terra: 
� Muros de arrimo 
� Cortina 
� Estabilidade de taludes 
� Escavações e escoramentos 
� Aterros 
 
O Engenheiro Geotécnico (engenheiro civil com pós-graduação emgeotecnia) atua em projetos 
de escavação, túneis, compactação de aterros, tratamentos de fundações, instrumentação de 
obras, percolação de fluxos em solos e rochas, contenções entre outros. 
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Caderno de Aulas Remotas – Prof. Walcyr – Mecânica dos Solos 1 – Mód. II 
 
A Figura 1 apresenta os termos técnicos utilizados numa Seção Transversal de Rodovia. O 
terreno natural é denominado como sub-leito ou solo de fundação. Acima da camada de aterro 
compactado observa-se a sobreposição de subcamadas até chegar à capa de rolamento 
asfáltica. 
 
Figura 1 - Seção transversal de rodovia 
 
 
A Figura 2 apresenta diversos elementos estruturais de uma obra (laje, pilar, viga etc.) que 
descarregam todos eles na sapata de fundação, que por sua vez descarrega sua carga no solo. 
Se o solo romper, toda a estrutura rompe junto, levando a obra à ruína. 
 
Figura 2 – Elementos estruturais de uma obra 
 
 
Caderno de Aulas Remotas – Prof. Walcyr 
 
A Importância da Mecânica dos Solos
• O solo é utilizado como material de construção (aterro, bases para pavimentos, solo 
estabilizado, etc.) 
• O solo é utilizado para estabilizar encostas e cortes
• O solo é utilizado para retenção, filtragem e decomposição de resíduos
 
Dificuldades encontradas na Mecânica dos Solos
• Solo = material trifásico e heterogêneo
• Amostragem 
• Relação tensão-deformação (não linear)
• Comportamento do solo 
• Condições de contorno 
• modelo matemático ↔ problema real
 
 
15. IDENTIFICAR O SISTEMA TRIFÁSICO DE UM SOLO
 
 
 
 
 
Estado natural 
 
16. A AMOSTRA CILÍNDRICA E INDEFORMADA DO SOLO
 
Em matemática, um cilindro é o objeto tridimensional gerado pela
retângulo em torno de um de seus lados. De maneira mais prática, o cilindro é um corpo alongado 
e de aspecto roliço, com o mesmo diâmetro ao longo de todo o comprimento. 
 
 
Se o cilindro tem um raio r e uma altura 
concluímos que: 
 
• A área da sua base A = π r²
 
• O volume V é : A. h 
. Walcyr – Mecânica dos Solos 1 – Mód. II 
Mecânica dos Solos 
O solo é utilizado como material de construção (aterro, bases para pavimentos, solo 
O solo é utilizado para estabilizar encostas e cortes 
utilizado para retenção, filtragem e decomposição de resíduos
Dificuldades encontradas na Mecânica dos Solos 
Solo = material trifásico e heterogêneo 
deformação (não linear) 
 problema real 
O SISTEMA TRIFÁSICO DE UM SOLO 
Separada em volume 
 
A AMOSTRA CILÍNDRICA E INDEFORMADA DO SOLO 
é o objeto tridimensional gerado pela superfície de revolução
retângulo em torno de um de seus lados. De maneira mais prática, o cilindro é um corpo alongado 
e de aspecto roliço, com o mesmo diâmetro ao longo de todo o comprimento. 
e uma altura h 
π r² 
 
 
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O solo é utilizado como material de construção (aterro, bases para pavimentos, solo 
utilizado para retenção, filtragem e decomposição de resíduos 
 
superfície de revolução de um 
retângulo em torno de um de seus lados. De maneira mais prática, o cilindro é um corpo alongado 
e de aspecto roliço, com o mesmo diâmetro ao longo de todo o comprimento. 
 
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Caderno de Aulas Remotas – Prof. Walcyr – Mecânica dos Solos 1 – Mód. II 
 
Exemplo de cálculo: 
 
Qual o peso específico do solo (Gama) cujos dados físicos e geométricos de uma amostra 
cilíndrica deste solo são: 
• Peso da amostra = P = 3480 gf 
• Diâmetro da amostra = D = 10 cm 
• Altura da amostra = h = 20 cm 
Solução: Sugestão: 
- Calcular a área A da base: A = π.D²/4 ou A = π.r² 
- Calcular o volume V do cilindro: volume = A . h 
- Calcular o peso específico do solo (Gama): γ = Peso/volume 
 
A = 3,14 . 10 cm . 10 cm / 4 = 314 cm² / 4 = 78,5 cm² 
V = 78,5 cm² . 20 cm = 1570 cm³ 
γ = 3480 gf / 1570 cm³ = 2,22 gf/cm³ 
 
 
17. NOÇÕES DE GEOLOGIA 
 
Solos = solum (latim) = chão 
 
• São formados pela deterioração das rochas através do intemperismo. 
• São agregados de partículas minerais que juntas com o ar e a água nos seus vazios 
formam um sistema de três fases. 
• Todo material orgânico ou inorgânico encontrado na superfície da Terra tal que possa ser 
escavado com pá, picareta, escavadeiras, etc., sem necessidade de explosivos. 
 
• São materiais da crosta terrestre que servem de suporte, são arrimados, escavados (pá, 
picareta) ou perfurados e utilizados nas obras de engenharia civil 
• Constituem a camada mais superficial da crosta terrestre 
• O solo é função da rocha matriz e dos agentes de alteração (intemperismo). 
• 
 
 
- DIVISÃO INTERNA DA TERRA 
 
O planeta Terra apresenta forma aproximada de uma esfera, tendo cerca 6.370 km de raio na 
linha do Equador. 
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Caderno de Aulas Remotas – Prof. Walcyr – Mecânica dos Solos 1 – Mód. II 
 
Seu interior é dividido em esferas concêntricas, que possuem características de composição e 
parâmetros físicos diferentes. 
 
Essas esferas são separadas por descontinuidades, identificadas pela análise da propagação das 
ondas sísmicas naturais e artificiais, que se propagam tanto nos meios sólidos como nos líquidos. 
 
A partir dos estudos das ondas sísmicas foram estabelecidas as seguintes divisões: Litosfera; 
Astenosfera; Descontinuidade MO-HO; e Descontinuidade GUT-WIE. 
 
 
- Diâmetro equatorial = 12756 km; 
- Diâmetro polar = 12713 km; 
 
 
LITOSFERA: zona constituída na sua porção inferior por material mantélico e na superior pela 
crosta. Sua ductilidade aumenta com a profundidade, se deformando menos que Astenosfera. 
 
ASTENOSFERA: zona situada abaixo da litosfera, constituindo a parte do manto que se 
apresenta mais dúctil, possuindo baixa velocidade sísmica. As profundidades limites não são bem 
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definidas, mas estão entre 60-70 até 200kms (sob os oceanos) e de 80-120 a 300kms (sob os 
continentes). 
 
DESCONTINUIDADE DE MOHOROVICIC ou MOHO: denominação para descontinuidade que 
separa a crosta do manto, estando entre 30 a 40 kms da superfície dos continentes, chegando há 
70 kms em algumas cadeias de montanhas. 
 
DESCONTINUIDADE DE GUTENBERG-WIECHERT: denominação para a descontinuidade que 
separa o núcleo externo líquido do manto sólido. 
 
 
18. CARACTERIZAR E CLASSIFICAR AS ROCHAS 
 
As Rochas são agregados naturais de um ou diversos minerais. Na engenharia, rocha é todo o 
material que necessita de explosivo para seu desmonte. As rochas se classificam em três tipos: 
magmáticas, sedimentares e metamórficas 
 
- Rochas magmáticas (ígneas) 
 
Formadas pelo resfriamento do magma na crosta terrestre. Exemplos: 
 
Basalto 
 
(extrusiva ou 
vulcânica) 
 
 
Granito 
 
(intrusiva ou 
plutônica) 
 
 
 
 
- Rochas sedimentares 
 
Formadas em camadas a partir da sedimentação ou deposição de partículas de rochas. 
Exemplos: Rocha calcárea, Xisto e Arenito. 
 
 
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Caderno de Aulas Remotas – Prof. Walcyr – Mecânica dos Solos 1 – Mód. II 
 
Figura - Exemplos de rochas sedimentares:: 
Rocha calcárea 
 
 
Xisto 
 
Arenito 
 
 
- Rochas metamórficas 
 
Formadas pela alteração mineralógica, através do rearranjo dos cristais, devido ao extremo calor (ex.: 
mármore) ou extrema pressão (ex.: ardósia), no estado sólido, sem mudança de composição química. 
 
 
 
 
Observação: 
� 5 % do volume da crosta: rocha sedimentar 
� 75 % da superfície terrestre: rocha sedimentar 
 
 
19. INTEMPERISMO 
 
As rochas quando entram em contato com a atmosfera ou ficam próximas desta situação, sofrem 
a ação de um conjunto de processos físicos, químicos, físico-químicos e biológicos, que 
produzem sua destruição. 
 
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O intemperismo é o processo que transforma rochas maciças e tenazes em materiais plásticos e 
friáveis (solos). O intemperismo pode ser físico e químico. 
 
- Intemperismo físico: 
O intemperismo físico ou mecânico é o que causa a desintegração da rocha através dos 
seguintes processos: 
(a) variação de temperatura; 
(b) alívio de pressões; e 
(c)congelamento da água. 
 
- Intemperismo químico: 
O intemperismo físico provoca a desintegração da rocha, formando sedimentos de tamanhos 
diversos, porém, sendo mantida a composição mineralógica da rocha matriz. 
 
O intemperismo químico é o processo caracterizado por reações químicas entre os minerais 
constituintes de uma rocha e soluções aquosas de diferentes teores (há alterações químicas). É 
o tipo mais frequente em locais de clima quente e úmido (Brasil). 
Há uma agilização do processo do intemperismo químico se a rocha for fragmentada por um 
intemperismo físico, aumentando assim a superfície exposta às reações químicas. 
Os agentes do intemperismo químico, de acordo com a natureza da reação predominante no 
processo, são classificados: (a) hidratação (penetração da água nos minerais através das fissuras 
nas rochas); (b) oxidação (penetração de oxigênio); (c) carbonatação (o carbonato de cálcio em 
contato com a água carregada de ácido carbônico se transforma em bicarbonato de cálcio); (d) 
hidrólise (resulta na destruição dos silicatos). 
 
 
20. ORIGEM DOS SOLOS 
 
Todos os solos se originam da decomposição das rochas que constituíam inicialmente a crosta 
terrestre. A decomposição é decorrente de agentes físicos e químicos. 
 
Variações de temperatura provocam trincas, nas quais penetra a água, atacando quimicamente 
os minerais. 
 
O congelamento da água nas trincas, entre outros fatores, exerce elevadas tensões, do que 
decorre maior fragmentação dos blocos. 
 
A presença da fauna e flora promove o ataque químico, através de hidratação, hidrólise, 
oxidação, carbonatação, etc. 
 
O conjunto destes processos, que são muito mais atuantes em climas quentes do que em climas 
frios, leva à formação dos solos que, em conseqüência, são misturas de partículas pequenas que 
se diferenciam pelo tamanho e pela composição química. 
 
A maior ou menor concentração de cada tipo de partícula num solo depende da composição 
química da rocha que lhe deu origem. 
 
Com base na origem dos seus constituintes, os solos podem ser divididos em dois grandes 
grupos: solo residual, se os produtos da rocha intemperizada permanecem ainda no local em 
que se deu a transformação; solo transportado, quando os produtos de alteração foram 
transportados por um agente qualquer, para local diferente ao da transformação. 
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Classificação dos solos quanto à origem: 
 
 
 
SOLOS RESIDUAIS 
 
• Os solos residuais são bastante comuns no Brasil, em função do próprio clima. 
• Todos os tipos de rocha formam solo residual. Sua composição depende do tipo e da 
composição mineralógica da rocha original que lhe deu origem. 
• Por exemplo, a decomposição de basaltos forma um solo típico conhecido como terra-roxa, 
de cor marrom-chocolate e composição argilo-arenosa. 
 
 
Ref.: Manual de Pavimentação. 3.ed. RJ: IPR, 2006. 
 
• Não existe um contato ou limite direto e brusco entre o solo e a rocha que o originou. A 
passagem entre eles é gradativa 
• O solo residual é subdividido em maduro e jovem, segundo o grau de decomposição dos 
minerais. 
• O solo residual é um material que não mostra nenhuma relação com a rocha que lhe deu 
origem. Não se consegue observar restos da estrutura da rocha nem de seus minerais. 
• O solo de alteração de rocha já mostra alguns elementos da rocha-matriz, como linhas 
incipientes de estruturas ou minerais não decompostos. 
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• A rocha alterada é um material que lembra a rocha no aspecto, preservando parte da sua 
estrutura e de seus minerais, porém com um estágio de dureza ou resistência inferior ao 
da rocha. 
• A rocha-sã é a própria rocha inalterada. 
 
Figura – Perfil resultante da decomposição das rochas 
 
 
• Os solos residuais se apresentam em horizontes com grau de intemperização decrescente. 
O Professor Milton Vargas (1981) identifica as seguintes camadas, cujas transições são 
gradativas, conforme mostra a Figura a seguir: 
 
Figura 1.1 – Perfil de solo residual de decomposição de gnaisse (Milton Vargas, 1981) 
. 
SOLOS TRANSPORTADOS (ou Solos Sedimentares) 
 
• Os solos transportados formam geralmente depósitos mais inconsolidados e fofos que os 
residuais, e com profundidade variável. 
• O solo transportado, de acordo com a capacidade do agente transportador, pode exibir 
grandes variações laterais e verticais na sua composição. 
• Por exemplo: um riacho que carregue areia fina e argila para uma bacia poderá, em 
períodos de enxurrada, transportar também cascalho, provocando a presença desses 
materiais intercalados no depósito. A Figura a seguir ilustra um local de solos 
transportados 
 
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Figura – Local de solos transportados 
 
 
• Entre os solos transportados, é necessário destacar-se, de acordo com o agente 
transportador, os seguintes tipos ainda: coluviais, de aluvião, eólicos (dunas costeiras). 
• Não serão considerados os glaciais, tão comuns da Europa, América do Norte, etc. e a 
variação eólica (loess), uma vez que ambos não ocorrem no Brasil. 
• O solo residual é mais comum e de ocorrência generalizada, enquanto que o transportado 
ocorre somente em áreas mais restritas. 
 
SOLOS DE ALUVIÃO 
 
• Os materiais sólidos que são transportados e arrastados pelas águas e depositados nos 
momentos em que a corrente sofre uma diminuição na sua velocidade constituem os solos 
aluvionares ou aluviões. 
 
SOLOS ORGÂNICOS 
 
• Nos solos transportados, distingue-se uma variedade especial que é o solo orgânico, no 
qual o material transportado está misturado com quantidades variáveis de matéria orgânica 
decomposta, que em quantidades apreciáveis, forma as turfeiras. 
• São materiais extremamente deformáveis, mas muito permeáveis, permitindo que os 
recalques, devidos a carregamentos externos, ocorram rapidamente. 
SOLOS COLUVIAIS 
 
• Os depósitos de coluvião, também conhecidos por depósitos de tálus, são aqueles solos 
cujo transporte deve exclusivamente à ação da gravidade (vide Figura). 
• São de ocorrência localizada, situando-se, via de regra, ao pé de elevações e encostas, 
etc. 
• Os depósitos de tálus são comuns ao longo de rodovias na Serra do Mar, no Vale do 
Paraíba, etc. 
• A composição desses depósitos depende do tipo de rocha existente nas partes mais 
elevadas. 
• A existência desses solos normalmente é desvantajosa para projetos de engenharia, pois 
são materiais inconsolidados, permeáveis, sujeitos a escorregamentos, etc. 
 
Figura – Depósito de Tálus 
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21. A PORÇÃO LÍQUIDA DO SOLO 
 
A água contida no solo pode ser classificada em: 
 
a) água higroscópica � a que se encontra em um solo úmido ou seco ao ar livre, ocupando os 
vazios do solo, na região acima do lençol freático. Pode ser totalmente eliminada quando 
submetida a temperaturas acima de 100ºC. 
 
b) água adsorvida � também chamada de água adesiva, é aquela película de água que envolve 
e adere fortemente às partículas de solos muito finos (argila), devido a ação de forças elétricas 
desbalanceadas na superfície dos argilo-minerais sólida. 
 
c) água de constituição � é a que faz parte da estrutura molecular da partícula sólida. 
 
d) água capilar � é a que, nos solos finos, sobe pelos vazios entre as partículas, até pontos 
acima do lençol freático (ascensão capilar). Pode ser totalmente eliminada quando submetida a 
temperaturas acima de 100ºC. 
 
e) água livre � é aquela formada pelo excesso de água no solo, abaixo do lençol freático, e que 
preenche todos os vazios entre as partículas sólidas. Pode ser totalmente eliminada quando 
submetida a temperaturas acima de 100ºC 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ETAPA 4: CARACTERIZAÇÃODO SOLO 
 
Ao final desta aula, o aluno estará apto a: 
22. Desenhar o diagrama de fases de um solo com as relações de pesos e volumes; 
23. Relacionar os principais ensaios de caracterização de um solo; 
24. Estimar o teor de umidade de um solo; 
25. Estimar o peso específico dos grãos de uma amostra de solo; 
26. Distinguir os 4 estados de um solo e os 3 limites de consistência (LL e LP) de um solo. 
 
 
22. DIAGRAMA DE FASES DE UM SOLO E SUAS RELAÇÕES DE VOLUMES E PESOS 
 
A Figura a seguir ilustra o arcabouço do solo (esquema trifásico) contendo partículas sólidas(S) e 
vazios com ar (A) e água. 
 
 
 
 
 
 
Estado natural Separada em volume 
 
 
23. PRINCIPAIS ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DE UM SOLO 
 
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24. ESTIMAR O TEOR DE UMIDADE DE UM SOLO 
 
Calcule o teor de umidade (w) de uma amostra cujo peso úmido (Ptotal) é 100 gf e peso seco 
(Pseco) é 80 gf. 
(a) 25% 
(b) 50% 
(c) 75% 
(d) NRA 
 
Solução: w = (100 gf – 80 gf) / 80 gf = 20 / 80 = 1 /4 = 0,25 
Multiplicando por 100 para obter o percentual, tem-se que: w = 25% (letra a). 
 
25. ESTIMAR O PESO ESPECÍFICO DOS GRÃOS DE UMA AMOSTRA DE SOLO 
DOS GRÃOS 
 
 
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- ENSAIO DO PICNÔMETRO PARA DETERMINAÇÃO DO PESO ESPECÍFICO DOS GRÃOS: 
 
Para realizar o ensaio do picnômetro, mede-se, inicialmente, o peso do frasco com água até um 
determinado nível de referência e registra-se como sendo o peso do picnômetro com água (P1), 
conforme visto na Figura 1a. 
 
Em seguida, esvazia-se o frasco, colocando nele uma amostra de material seco de peso 
conhecido P2 (vide Figura 1b), cujo peso específico dos grãos será determinado. 
 
Deve-se então completar de água o picnômetro até o nível de referência e agitá-lo, de modo que 
se eliminem todas as bolhas de ar. Daí registra-se o peso do picnômetro com solo e água (P3), 
conforme visto na Figura 1c. 
 
 
 
Figura 1 – Ensaio do picnômetro: 
(a) peso do picnômetro com água = P1; 
(b) peso do solo seco = P2; 
(c) peso do picnômetro com solo e água no mesmo nível = P3. 
 
O peso específico dos grãos (ou peso específico dos sólidos) será obtido pela seguinte operação: 
e a resposta será em gf/cm³. 
 
 
26. DISTINGUIR OS 4 ESTADOS DE UM SOLO (LÍQUIDO, PLÁSTICO, SEMI-SÓLIDO E 
SÓLIDO); E DISTINGUIR OS LIMITES DE CONSISTÊNCIA LL E LP DE UM SOLO 
 
 
 
 
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