Mecanica dos solos 1

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MECANICA DOS SOLOS 1
Eng. Civil
Líbna Nogueira Fagundes
Campinas/2021
Trabalho apresentado como requisito para composição de nota da disciplina de MECÂNICA DOS SOLOS 1 da 
aluna de engenharia civil,
Líbna Nogueira Fagundes, RA: 2016010933
 Profº.: Marco Veiga
1) MECÂNICA DOS SOLOS I
1 - Mecânica dos Solos na Engenharia Ambiental. As partículas constituintes dos solos; Sistema solo/água; Identificação dos solos por meio de ensaios. 
2 - O Estado do Solo. Índices físicos sobre as três fases; Cálculo do índice de estado. Estado das areias - Compacidade; Estado das argilas - Consistência; Identificação tátil-visual dos solos. 
3 – Caracterização e Classificação Geotécnica dos Solos. Classificação textural dos solos e classificações genéticas;.Sistema Unificado de Classificação de Solos (SUCS); Classificação do High Research Board (HRB – Sistema Rodoviário de Classificação). 
4 - Tensões nos Solos. Conceitos de tensões num meio particulado; Tensões devidas ao próprio peso do solo; Pressão neutra e conceito de pressão efetiva; Ação da água capilar no solo. 
5 – Permeabilidade dos Solos. A água no solo; A permeabilidade dos solos; Cargas hidráulicas e força de percolação. 
6 – Compactação dos Solos. Métodos e ensaios de compactação; Influência da energia de compactação; Aterros experimentais; Estrutura de solos compactados; Compactação de solos granulares.
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 Todas as obras de Engenharia Civil se assentam sobre o terreno e 
inevitavelmente requerem que o comportamento do solo seja devidamente 
considerado. A Mecânica dos Solos, que estuda o comportamento dos solos quando tensões são aplicadas, como nas fundações, ou aliviadas, no caso de escavações, ou perante o escoamento de água nos vazios, constitui-se numa Ciência de Engenharia, na qual o engenheiro civil se baseia para desenvolver seus projetos. Este ramo da engenharia, chamado de engenharia Geotécnica ou engenharia de Solos, costuma empolgar os seus praticantes pela diversidade de suas atividades, pelas peculiaridades que o material apresenta em cada local e pela engenhosidade freqüentemente requerida para a solução de problemas reais. 
 Trabalhos marcantes sobre o comportamento dos solos já foram desenvolvidos 
em séculos passados, como os clássicos de Coulomb, 1773, Rankine, 1856 e Darcy, 1856. Entretanto, um acúmulo de insucessos em obras de engenharia civil no início deste século, dos quais se destacam as rupturas do Canal do Panamá e rompimentos de grandes taludes em estradas e canais em construção na Europa e nos Estados Unidos, mostrou a necessidade de revisão os procedimentos de cálculo. Como apontou Terzaghi em 1936, ficou evidente que não se podiam aplicar aos solos leis teóricas de uso corrente em projetos que envolviam materiais mais bem definidos, como o concreto e o aço. Não era suficiente determinar em laboratório parâmetros de resistência e deformidade em amostras de solos e aplicá-los a modelos teóricos adequados àqueles materiais. 
 O conhecimento do comportamento deste material, disposto pela natureza em 
depósitos heterogêneos e apresentando comportamento demasiadamente complicado para tratamentos teóricos rigorosos, deveu-se em grande parte aos trabalhos de Karl Terzaghi, engenheiro civil de larga experiência, sólido preparo científico e acurado espírito de investigação – internacionalmente conhecido como o fundador da Mecânica dos Solos. Seus trabalhos, identificando o papel das pressões da água no estudo nas tenções nos solos e a apresentação da solução matemática para a evolução dos recalques das argilas com o tempo após o carregamento, são conhecidos como o marco inicial desta nova ciência de engenharia. 
 Apesar de seu nome, hoje empregado internacionalmente, a Mecânica dos Solos 
não se restringe ao conhecimento das propriedades dos solos que a Mecânica pode 
esclarecer. A Química e a Física Coloidal, importantes para justificar aspectos do 
comportamento dos solos, são parte integrante da Mecânica dos Solos, enquanto que o conhecimento da Geologia é fundamental para o tratamento correto dos problemas de fundações.
 A Engenharia Geotécnica é uma arte que se aprimora pela experiência, pela 
observação e análise do comportamento das obras, para o que é imprescindível atentar para as peculiaridades dos solos com base no entendimento dos mecanismos de comportamento, que constituem a essência da Mecânica dos Solos. 
 Os solos são constituídos por um conjunto de partículas com água (ou outro 
líquido) e ar nos espaços intermediários. As partículas, de maneira geral encontram-se livres para deslocar entre si. Em alguns casos, uma pequena cimentação pode ocorrer entre elas, mas num grau extremamente mais baixo do que nos cristais de uma rocha ou de um metal, ou nos agregados de um concreto. O comportamento dos solos depende do movimento das partículas sólidas entre si e isto faz com que ele se afaste do mecanismo dos sólidos idealizados na Mecânica dos Sólidos Deformáveis, na qual se fundamenta a Mecânica das Estruturas geralmente consideradas na engenharia civil. 
 Mais que qualquer dos materiais tradicionalmente considerados nas estruturas, o 
comportamento dos solos diverge daquele de um sólido deformável. A Mecânica dos Solos poderia ser adequadamente incluída na Mecânica dos Sistemas Particulados (Lambe e Witman, 1969). As soluções da Mecânica dos Sólidos Deformáveis são freqüentemente empregadas para a representação do comportamento de maciços de solo, graças a sua simplicidade e por obterem comprovação aproximada de seus resultados com o comportamento real dos solos, quando verificada experimentalmente em obras de engenharia. Em diversas situações, entretanto, o comportamento do solo só pode ser entendido pela consideração das forças transmitidas diretamente nos contatos entre as 
partículas, embora estas forças não sejam utilizadas em cálculos e modelos. Não é raro, por exemplo, que as partículas do solo se quebrem quando este é solicitado, alterando-o, com conseqüente influência no seu desempenho. 
1 - Mecânica dos Solos na Engenharia Ambiental. 
As partículas constituintes dos solos; Sistema solo/água; Identificação dos solos por meio de ensaios.
 A Natureza dos Solos - Textura, Granulometria e Forma das Partículas.
 Os solos apresentam uma rede de complexos físicos de superfícies sólidas, poros e de interfaces que fornecem o ambiente para inúmeros processos químicos, biológicos e físicos. Estes, por sua vez, influenciam diretamente nos usos do solo pela Engenharia. 
 A natureza e propriedades das partículas individuais, a sua distribuição de tamanhos, e seu arranjo nos solos é que determinam o volume total do espaço poroso, e também o tamanho de poros, impactando desse modo nas relações de água e ar. O tamanho das partículas, a quantidade de água, e a plasticidade da fração coloidal ajudam a determinar a estabilidade do solo em resposta a força de carga do tráfego ou oriundas da superestrutura das construções.
 O material rochoso, próximo à superfície da crosta terrestre, sofre, de modo contínuo, processos de decomposição e de transporte. Dessa forma, acaba sofrendo profundas transformações. Dá-se o nome de Intemperismo à descrição do processo de decomposição das rochas por agentes atmosféricos e biológicos, segundo as mais variadas formas de ação; o transporte das rochas alteradas está associado à erosão pela chuva, rios, vento e gelo.
Solo é o nome dado ao produto final do Intemperismo e sua natureza depende, principalmente, dos seguintes fatores: 
· Tipo da rocha que lhe deu origem;
· clima, cobertura vegetal;
· topografia;
· tempo de intemperização.
 Em classificação, que leve em conta tão somente a formação original, os Solos podem ser divididos em dois grandes grupos: 
· solos residuais;
· solos transportados.
Solos residuais são aqueles provenientes da decomposição e alteração das rochas in-situ, em que o agente de transporte é reduzido a um mínimo. Quando as condições climáticas e topográficas são favoráveis, os produtos do intemperismo podem sofreros efeitos da erosão e de agentes transportadores que os removem para outros locais, tais como: terrenos baixos, rios ou oceanos.
 Incluem-se entre os principais agentes de transporte a ação da gravidade, que faz as massas de solo caírem ao longo de encostas, as águas superficiais de rios ou enxurradas e o vento. Os solos formados depois do transporte e deposição dos materiais chamam-se solos transportados.
 Há também os solos orgânicos que podem originar-se da impregnação de matéria orgânica em sedimentos pré-existentes (argilas orgânicas), da transformação carbonífera de materiais de origem vegetal contida no material sedimentado (turfas) e pela absorção no solo de carapaças de moluscos ou diatomáceas. Sob o ponto de vista da engenharia, apresentam características indesejáveis, destacando-se sua elevada compressibilidade e alta capacidade de absorção de água. São de grande importância técnica.
Composição dos solos
 Toda massa de solo é composta por um conjunto de partículas sólidas que se tocam entre si, deixando espaços vazios entre elas - os poros do solo. Essas partículas são pequenos grãos de diferentes minerais. Os vazios poderão estar preenchidos com água, ar ou parcialmente com ambos.
 Um solo é um sistema trifásico constituído das fases sólida (mineral), líquida (água) e gasosa (ar ou vapor d'água).
 As soluções dos problemas de Engenharia geotécnica requerem o conhecimento, não só das características de cada fase em separado, mas também da natureza das mútuas interações entre elas, responsáveis, juntamente com outros fatores, pela formação das estruturas dos solos.
As propriedades vinculadas à fase sólida são:
· Textura;
· Granulometria dos Solos;
· Forma das partículas.
Textura
 A textura de um solo é identificada pelo seu aspecto visual ou como ele se faz sentir. Segundo LEPSCH (2002), quando se separam os constituintes minerais unitários dos pequenos torrões, verifica-se que o solo é constituído de um conjunto de partículas individuais que estão, em condições naturais, ligadas umas às outras. Essas têm tamanhos bastante variados: algumas são suficientemente grandes para observação a olho nu, outras podem ser vistas com o auxílio de lentes de bolso ou microscópio comum, enquanto as restantes podem ser observadas com o auxílio de microscópio eletrônico.
 Depende do tamanho relativo e forma das partículas, bem como dos intervalos de distribuição de suas dimensões. Quanto a textura, os solos são classificados como solos de granulação grossa e solos de granulação fina. Uma linha divisória conveniente para distinguir essas categorias seria o menor diâmetro de grão visível a olho nú (cerca de 0,05 mm). Assim, solos com partículas de maiores dimensões como areias e pedregulhos são solos de granulação grossa. Os siltes e as argilas, compostos de partículas minerais muito finas, são solos de granulação fina.
 A resposta aos problemas de Engenharia dos solos de granulação grossa está relacionado à sua textura. Entretanto, nos solos de granulação fina, a presença da água responde muito mais por seu comportamento do que a textura e as dimensões dos grãos, considerados isoladamente. A água afeta a interação entre os grãos minerais e isto altera sua plasticidade e coesão.
Granulometria dos Solos
 Em decorrência, principalmente, do seu processo de formação, as dimensões das partículas de um solo variam bastante - desde partículas coloidais, extremamente finas, até pedregulhos com vários centímetros. 
 O intemperismo físico, que reduz a rocha a fragmentos menores, sem qualquer alteração química dos materiais, dá origem às partículas quartzosas que constituem as areias e pedregulhos. O intemperismo químico caracteriza-se pela ação de agentes que atacam a rocha, modificando sua constituição mineralógica ou química. Assim, minerais como feldspatos e algumas espécies de mica, presentes numa rocha submetida à intemperização química, vão transformar-se em argilas minerais (caolinitas, ilitas e montmorilonitas), partículas de dimensões muito pequenas (< 5 mícron), presentes nos solos argilosos e responsáveis por suas propriedades. A descrição quantitativa da textura de um solo é feita através da sua granulometria, ou seja, da determinação das dimensões de seus grãos e da distribuição percentual em peso dos grãos, em intervalos de dimensões, previamente estabelecidos nos métodos de classificação, baseados exclusivamente na granulometria dos solos.
 Esses intervalos denominam-se frações de solo e recebem designações que são utilizadas na descrição dos solos. Várias são as escalas utilizadas em diversos países, mas de acordo com a escala granulométrica brasileira (ABNT) as frações de solo possuem as denominações da tabela seguinte:
 Os solos arenosos são perfeitamente identificáveis pela sua composição granulométrica.
 Entretanto, isso não acontece com os solos finos. Nem todo solo, cuja composição granulométrica apresenta elevada porcentagem da fração argila, possui as propriedades características dos solos argilosos, destacando-se a plasticidade, coesão, baixa permeabilidade e compressibilidade. As partículas de poeira de rocha são de granulação muito fina mas não conferem ao solo propriedades coesivas. Por outro lado, a presença de uma pequena quantidade de argila mineral numa massa de solo afeta as propriedades daquela massa. Quanto maior a quantidade de argila mineral, mais o comportamento do solo será governado pelas propriedades da argila. Se o teor de argila atingir 50%, os grãos de areia e silte estarão flutuando numa matriz de argila e não terão efeito no comportamento do solo. A atividade das partículas de argila mineral decorre da sua composição mineralógica, da forma dos grãos e da interação das partículas com a água dos vazios.
 É preciso notar que o termo 'argila' é utilizado para designar diferentes materiais e conceitos: 
· argila pode referir-se às partículas de argilas minerais, muito ativas eletroquimicamente;
· fração de solo argila, presente na composição granulométrica de um solo;
· solos argilosos - ocorrências naturais que são misturas de partículas de diferentes tamanhos, cujo comportamento é fortemente afetado pela presença de argilas minerais.
Forma das partículas
 As areias e os pedregulhos são constituídos de partículas arredondadas ou, mais precisamente, de forma poliédrica. Suas dimensões são aproximadamente iguais nas três dimensões. A forma das partículas individuais dos solos granulares é pelo menos tão importante quanto a sua granulometria, na definição das suas propriedades de engenharia, em especial na sua resistência ao cisalhamento. Dependendo do grau do intemperismo e do processo de transporte que sofreram, podem se apresentar mais ou menos angulares e com a superfície rugosa. Para fins da Engenharia geotécnica, as partículas podem ser classificadas, qualitativamente, por uma análise visual, de acordo com as formas mostradas na figura abaixo:
 As partículas de argila, embora invisíveis a olho nu, apresentam uma forma lamelar, ou seja, semelhante a lamelas ou escamas, onde uma dimensão é muito pequena em relação às outras duas.
 A superfície da partícula de argila mineral possui uma  carga  elétrica  negativa,  cuja  intensidade depende principalmente de suas características mineralógicas; as atividades físicas e químicas decorrentes dessa carga superficial constituem a chamada atividade da superfície do mineral. Outra propriedade importante dessas partículas é a elevada superfície específica, isto é, a relação entre área superficial e a sua massa. Isto significa que, a quase totalidade da massa da partícula encontra-se próxima da superfície. Quanto menor o diâmetro do grão maior a superfície específica, atingindo nas montmorilonitas, a mais ativa das argilas minerais, o valor de 800 m2/g.
 Essas características são as responsáveis pela interação das partículas com a água e os íons existentes na água dos vazios e como consequência, pela estrutura ou arranjo das partículas, pela permeabilidade e pela plasticidadedos solos argilosos.
2 - O Estado do Solo. Índices físicos sobre as três fases; Cálculo do índice de estado. Estado das areias - Compacidade; Estado das argilas - Consistência; Identificação tátil-visual dos solos.
 Num solo, só parte do volume total é ocupado pelas partículas sólidas, que se 
acomodam formando uma estrutura. O volume restante costuma ser chamado de 
vazios, embora esteja ocupado por água ou ar. Deve-se reconhecer, portanto,que o 
solo é constituído de três fases: partículas sólidas,água e ar. 
 O comportamento de um solo depende da quantidade relativa de cada uma das 
três fases (sólido, água e ar). Diversas relações são empregadas para expressar as 
proporções entre elas. Na figura 2.1 (a), estão representadas, simplificadamente, as três fases que normalmente ocorrem nos solos, ainda que, em alguns casos, todos os vazios possam estar ocupados pela água. Na Figura 2.1 (b), as três fases estão separadas proporcionalmente aos volumes que ocupam, facilitando a definição e a determinação das relações entre elas. Os volumes de cada fase são apresentados à esquerda e os pesos à direita. 
 Em princípio, as quantidades de água e ar podem variar. A evaporação pode fazer diminuir a quantidade de água, substituindo-a por ar, e a compressão do solo pode provocar a saída de água e ar, reduzindo o volume de vazios. O solo, no que se refere às partículas que o constituem, permanece o mesmo, mas seu estado se altera. As diversas propriedades do solo dependem do estado em que se encontra. Quando diminui o volume de vazios, por exemplo, a resistência aumenta. 
 Para identificar o estado do solo, empregam-se índices que correlacionam os 
pesos e os volumes das três fases. Estes índices são os seguintes (vide esquema da Figura 2.1): 
Umidade – Relação entre o peso da água e o peso dos sólidos. É expresso pela 
letra h. Para sua determinação, pesa-se o solo no seu estado natural, seca-se em estufa a 105°C até constância e peso e pesa-se novamente. Tendo-se o peso das duas fases, a umidade é calculada. É a operação mais freqüente em um laboratório de solos. Os teores de umidade dependem do tipo de solo e situam-se geralmente entre 10 e 40%, podendo ocorrer valores muito baixos (solos secos) ou muito altos (150% ou mais). 
Índice de vazios – Relação entre o volume de vazios e o volume das partículas 
sólidas. É expresso pela letra e. Não pode ser determinado diretamente, mas é 
calculado a partir dos outros índices. Costuma se situar entre 0,5 e 1,5, mas argilas 
orgânicas podem ocorrer com índices de vazios superiores a 3 (volume de vazios, no caso com água, superior a 3 vezes o volume de partículas sólidas).
Porosidade – Relação entre o volume de vazios e o total. Indica a mesma coisa 
que o índice de vazios. É expresso pela letra n. Valores geralmente entre 30 e 70%.
Grau de saturação – Relação entre o volume de água e o volume de vazios. 
Expresso pela letra S. Não é determinado diretamente, mas calculado. Varia de zero (solo seco) a 100% (solo saturado). 
Peso específico dos sólidos (ou dos grãos) – É uma característica dos sólidos. 
Relação entre o peso das partículas sólidas e o seu volume. É expresso pelo símbolo γg. 
É determinado em laboratório. Coloca-se um peso seco conhecido do solo (Ps) 
num picnômetro e completa-se com água, determinando o peso total (Pp+Ps+Pa’). O peso do picnômetro completado só com água (Pp+Pa), mais o peso do solo, menos o peso do picnômetro com solo e água, é o peso da água que foi substituído pelo solo. Deste peso, calcula-se o volume de água que foi substituído pelo solo e que é o volume do solo. 
Com o peso e o volume, tem-se o peso específico.
 O peso específico dos grãos dos solos varia pouco de solo para solo e, por si, 
não permite identificar o solo em questão, mas é necessário para cálculos de outros 
índices. Os valores situam-se em torno de 27 kN/m³, sendo este valor adotado quando não se dispõe do valor específico para o solo em estudo. Grãos de quartzo (areia) costumam apresentar pesos específicos de 26,5 kN/m³ e argilas, em virtude da deposição de sais de ferro, valores até 30 kN/m³. 
Peso específico da água – Embora varie um pouco com a temperatura, adota-
se sempre como igual a 10kN/m³, a não ser em certos procedimentos de laboratório. É expresso pelo símbolo γa. 
Peso específico natural – Relação entre o peso total do solo e seu volume 
total. É expresso pelo símbolo γnat. 
Cálculo dos índices de estado 
 Dos índices vistos anteriormente, só três são determinados diretamente em 
laboratório: a umidade (h), o peso específico dos grãos (γg) e o peso específico natural(γnat). Um é adotado, o peso específico da água. Os outros são calculados a partir dos determinados. Algumas correlações resultam diretamente da definição dos índices: 
Outras resultam de fáceis deduções. A seqüência natural dos cálculos, a partir de 
valores determinados em laboratório, ou estimado, é a seguinte:
Massas específicas 
 Relações entre pesos e volumes são denominados pesos específicos, como 
acima definidos, e expressos geralmente em kN/m³. 
 Relações entre quantidade de matéria (massa) e volume são denominadas massa 
específicas, e expressas geralmente em ton/m³, kg/ dm³ ou g/cm³. 
 A relação entre valores numéricos que expressão as duas grandezas é constante 
Se um solo tem uma massa específica de 1,8 t/m³, seu peso específico é o produto 
deste valor pela aceleração da gravidade, que varia conforme a posição no globo 
terrestre e que vale em torno de 9,81 m/s² (em problemas de engenharia prática, adota-se, simplificadamente, 10m/s²). O peso específico é, portanto, de 18 kN/m³. 
 No laboratório, determina-se massas e as normas existentes indicam como se 
obter massas específicas. Entretanto, na prática da engenharia, é mais conveniente 
trabalhar com pesos específicos, razão pela qual se optou por apresentar os índices 
físicos nestes termos. 
 Deve ser notado, por outro lado, que no Sistema Técnico de unidades, que vem 
sendo paulatinamente substituído pelo Sistema Internacional, as unidades de peso tem denominação semelhante às das unidades de massa no Sistema Internacional. Por exemplo, um decímetro cúbico de água tem uma massa de um quilograma (1kg) e um peso de dez Newtons (10N) no Sistema Internacional e um peso de um quilograma força no Sistema Técnico (1kgf). 
 Assim, ainda é comum que se diga no meio técnico, por exemplo, que a “tensão” admissível aplicada numa sapata é de 5 t/m² (não é correto,mas se omite o complemento força). Na realidade, a pressão aplicada é de 50kN/m², resultante da 
ação da massa de 5 toneladas por metro quadrado.
 A expressão densidade se refere á massa específica e densidade relativa é a 
relação entre a densidade do material e a densidade da água a 4°C. Como esta é igual a 1 kg/dm³, resulta que a densidade relativa tem o mesmo valor que a massa específica (expressa em g/cm³, kg/dm³ ou ton/m³), mas é adimensional. Como a relação entre o peso específico de um material e o peso específico da água a 4°C é igual à relação das massas específicas, é comum se estender o conceito de densidade relativa à relação dos pesos e se adotar como peso específico a densidade relativa do material multiplicada pelo peso específico da água.
 Os índices de consistência têm se mostrado muito úteis para a identificação dos 
solos e suas classificações. Desta forma, com o seu conhecimento, pode-se prever 
muito do comportamento do solo, sob o ponto de vista da engenharia, com base em 
experiência anterior. Uma primeira correlação foi apresentada por Terzaghi, resultante 
de observação de que os solos são tanto masis compressíveis (sujeitos a recalques) 
quanto maior for o seu LL. Tendo-se a compressibilidade expressa pelo índice de 
compressão (Cc), estabeleceu-se a seguinte correlação. 
 De maneira análoga, diversas correlações empíricas vêm sendo apresentadas, muitas vezes com uso restrito para solos de uma mesma determinada região ou de uma certa formação geológica. 
 Deve ser notado que os Índices deAttemberg são uma indicação do tipo de 
partículas existentes no solo. Desta forma, eles representam bem os solos em que as partículas ocorrem isoladamente, como é o caso dos solos transportados. 
 Solos saprolíticos apresentam significativa influência da estrutura da rocha mater. Solos lateríticos, por sua vez, apresentam aglomeração de partículas envoltas por 
deposições de sais de ferro ou alumínio. Os ensaios de limites são feitos com a amostra previamente seca ao ar e destorroada e amassada energicamente com uma espátula durante a incorporação de água. Tais procedimentos alteram a estrutura original do solo. Desta maneira, é de se esperar que as correlações estabelecidas com base em comportamento de solos transportados não se apliquem adequadamente a solos saprolíticos e lateríticos, que ocorrem em regiões tropicais. Correlações específicas a estes solos devem ser estabelecidas. 
 
3 – Caracterização e Classificação Geotécnica dos Solos. Classificação textural dos solos e classificações genéticas;.Sistema Unificado de Classificação de Solos (SUCS); Classificação do High Research Board (HRB – Sistema Rodoviário de Classificação). 
 Você já deve ter ouvido falar sobre solo arenoargiloso ou argila siltoarenosa. Mas afinal, como nós classificamos os solos?
Bem, nesse post você aprenderá tudo sobre vários sistemas de classificação dos solos.
 Prometo que ao final desse post você entenderá a importância de uma correta classificação do solo, bem como, saberá classificar o solo nos sistemas mais utilizados aqui no Brasil. Por que classificar os solos?
 Você sabe que há uma diversidade incontáveis de tipos de solo, cada qual com suas características próprias.
 Então, surge a necessidade de separá-los em grupos de solos, de acordo com características geotécnicas semelhantes entre si.
 Além disso, essa classificação deve se dar a partir de ensaios e procedimentos simples, para que se torne algo automático e facilmente padronizado.
 De maneira geral, podemos dizer a classificação dos solos permite simplificar a resolução de alguns problemas, além de servir como base na seleção de determinado solo para certa função.
 Então, foram criados sistemas para classificar o solo a partir de determinadas características.
 Adiante, daremos ênfase em sistemas de classificações baseados no tamanho das partículas do solo, além de características visuais e tácteis e parâmetros geométricos do solo. A seguir, será apresentado o resumo dos seguintes sistemas de classificação dos solos:
· Classificação textural;
· Sistema unificado (S.U.C.S.)
· Classificação H.R.B.
· Sistema Trilinear
· 
Classificação textural
 O sistema de classificação textural é o mais simples, mas é muito utilizada na prática, justamente por tal facilidade.
 Tal sistema faz uso apenas da curva granulométrica do solo, que é obtida através do ensaio de granulometria.
 Para melhor entendimento, vamos considerar o exemplo do solo abaixo.
Perceba que podemos obter esses valores apenas coma curva granulométrica da amostra de solo. Agora, veja como é simples a classificação textural.
 Basta nos atentarmos que a amostra é predominante de areia (principalmente fina) e de silte.
 Logo, podemos dizer que se trata de uma areia fina siltosa.
 Ainda podemos ter a presença de duas frações de solo que não são predominantes, mas apresentam porcentagens bem parecidas na composição de solo, podemos citar ambas na classificação do solo.
 Por exemplo, se no exemplo apresentado acima, silte e argila apresentassem valores próximos a 17% da composição do solo, poderíamos denominar o mesmo como areia silto-argilosa ou areia argilo-siltosa.
Lembrando que os nomes que ficam a frente são sempre os das frações de solo que apresentam maior porcentagem na composição do mesmo.
Sistema unificado (S.U.C.S.)
 Esse sistema de classificação dos solos foi proposto pelo prof. Casagrande e atualmente é bastante utilizado principalmente na área de barragens de terra.
 Nesse sistema, os solos são denominados por duas letras. A primeira letra representa o principal tipo de solo e a segunda letra caracteriza tal tipo. Abaixo, apresentamos um quadro com a nomenclatura utilizada nesse sistema.
 
 Para a classificação de solo no S.U.C.S. você deve utilizar um pequeno fluxograma de verificações.
 Então, vamos apresentar o passo a passo dessas verificações e, por fim, apresentar o fluxograma resumo.
Solos granulares
 Como parâmetro para determinar se um solo será de granulometria grosseira ou fina, é utilizado o ensaio de granulometria.
 Caso mais de 50% da amostra passe pela peneira #200 (0,075 mm), o solo será considerado fino (M, C ou O). Porém, se mais de 50% da amostra não passar dessa peneira, teremos um solo de granulação grosseira, ou seja, granulares (G ou S).
 Para os solos granulares, primeiramente precisamos determinar qual deles tem a maior porcentagem na amostra: pedregulho ou areia? 
Respondida essa pergunta, já saberemos que se trata de um solo G (pedregulho) ou S (areia)!
 Agora precisamos determinar a característica secundária para classificar esse solo corretamente.
A partir daí, podemos ter três situações:
1. A amostra possui menos de 5% de finos na composição: nesse caso, como a porcentagem de finos é ínfima, devemos classificar o solo como mal graduado (P) o bem graduado (W). Para o solo ser considerado bem graduado, deve possuir coeficiente de uniformidade (Cu) maior que 4,0 para pedregulhos e maior que 6,0 para areias, além de apresentar coeficiente de curvatura (Cc) entre 1,0 e 3,0. Para relembrar esses conceitos, aconselho que você leia nosso post sobre análise granulométrica do solo.
2. A amostra possui mais que 12% de finos na composição: nesse caso, a classificação secundária será correlacionada com o posicionamento do solo na Carta de Plasticidade, que será a apresentada à frete. Por exemplo, para essa situação o solo pode ser SM (areia siltosa) ou GC (pedregulho argiloso), entre outros.
3. A amostra possui entre 5% e 12% de finos: nessa situação, o solo terá que ser classificado tanto de acordo com sua granulometria, como de acordo com a Carta de Plasticidade. Por exemplo, SW-SC (areia bem graduada argilosa).
Solos de granulação fina
 Então, como já comentamos anteriormente, caso mais de 50% da amostra passe pela peneira #200 (0,075 mm), o solo será considerado fino (M, C ou O).
Nessa situação, basta nos guiarmos pela Carta Casagrande, para classificarmos tal amostra de solo
.
 Você pode perceber que além da característica primária (silte, argila ou orgânico), o solo é caracterizado por ter alta compressibilidade (H) ou baixa compressibilidade (L). Tal característica é definida através do limite de liquidez (LL).
 Caso LL > 50%, o solo é dito de alta compressibilidade. Abaixo disso, de baixa compressibilidade.
 Você pode se perguntar também: como vou saber se o solo é um silte ou orgânico?
 Essa é basicamente uma constatação visual! Os solos orgânicos apresentam coloração mais escura e típica, às vezes até preta.
Pronto! Agora você já sabe classificar o solo através do Sistema Unificado!
Classificação H.R.B.
 O sistema de classificação dos solos Highway Research Board (H.R.B.) também se utiliza de dados da análise granulométrica, do limite de liquidez e do índice de plasticidade do solo.
 Esse sistema de classificação é muito utilizado em obras de estradas.
 Um parâmetro utilizado por esse sistema é o dito índice de grupo (IG). Tal parâmetro pode variar de valores entre 0,0 e 20,0.
 Quanto mais próximo de zero, melhor é o solo para sua utilização em obras rodoviárias. O cálculo de IG pode ser feito de acordo com a formulação a seguir:
 Entenda como “%P #X” a porcentagem de solo que passa pela peneira “X” no ensaio de granulometria!
Sistema trilinear
 Esse sistema de classificação dos solos também é utilizado na engenharia rodoviária e também em Pedologia.
 É tão simples quanto a classificação textural e também se utiliza apenas do ensaio granulométrico para a classificaçãodo solo.
 O diagrama está dividido em diversas zonas. Cada zona representa um tipo de solo.
 Para a correta utilização do diagrama, basta seguir se utilizar das porcentagens de areia, argila e silte presentes no solo. A partir dessas porcentagens, utilize a orientação da “chave”, como ilustrado na figura abaixo.
Pronto, agora você já sabe classificar o solo por quatro sistemas diferentes!
4 - Tensões nos Solos. Conceitos de tensões num meio particulado; Tensões devidas ao próprio peso do solo; Pressão neutra e conceito de pressão efetiva; Ação da água capilar no solo. 
Distribuição de tensões no solo
 As tensões no solo, de maneira simplificada, podem ser divididas em geostáticas e induzidas.
 As tensões geostáticas são aquelas decorrentes do próprio peso próprio do solo e da água presente em seus interstícios.
 Já as tensões induzidas são causadas por elementos externos, podendo ser sobrecarga de trânsito, fundações, etc.
De maneira geral, as tensões geostáticas serão mais elevadas quanto maior for a profundidade do ponto analisado, enquanto as tensões induzidas serão menores quanto maior a distância do ponto analisado ao ponto de aplicação na carga, como podemos ver na figura abaixo.
 As tensões em um ponto no interior do maciço de solo se desenvolvem no espaço, ou seja, em três dimensões, porém, podemos simplificar o problema, adotando-o como um plano, logo consideraremos as tensões atuantes apenas em dois eixos ortogonais entre si.
 Ainda com tal simplificação, o correto cálculo das tensões atuantes decorrentes do peso próprio do maciço e de sobrecargas é um problema complexo, pois dependem de muitas variáveis.
Tensões Geostáticas
 Como dito anteriormente, o cálculo do estado de tensões ocasionadas pelo peso próprio do maciço pode ser bastante complexo principalmente pela irregularidade de topografia ou heterogeneidade do material.
 Entretanto, em alguns casos, a distribuição de tensões pelo peso próprio é simplificada. Tal caso é chamado de geostático e é caracterizado por:
· Superfície horizontal do terreno;
· Baixa variação das propriedades do solo ao longo da profundidade;
· Caso existam subcamadas de solo, as mesmas também são horizontais;
· Se houver água no solo, a mesma encontra-se em condição estática;
 Tal idealização pode ser correlacionada com a análise do processo de deposição de um solo sedimentar, onde a deposição de camadas acarreta um acréscimo de tensões e geram deformações no solo, porém, sem deslocamentos horizontais, visto que há uma compensação na tendência de deslocamentos entre elementos adjacentes.
Deslocamento das partículas
Tensão geostática vertical
 A tensão vertical, em qualquer profundidade, é calculada simplesmente considerando o peso de solo acima daquela profundidade.
 Logo, se o peso específico do solo é constante em cada uma das camadas, a tensão vertical total pode ser calculada a partir da seguinte formulação:
Onde:
· σv​ : tensão vertical total em um determinado ponto do solo;
· γ : peso específico do solo;
· z: profundidade do ponto analisado.
 No caso em que há estratificação do terreno, ou seja, existam mais de uma camada de solo, deve ser calculado de maneira similar, porém levando em conta o peso de todas as camadas de solo, seguindo a seguinte formulação:
Para melhor entendimento da formulação, segue a imagem de um exemplo simples de solo estratificado.
Outro caso possível é a presença do nível d’água no solo.
Nesse caso, os vazios do solo são preenchidos por água. Para uma situação em que não há fluxo de água no interior do solo, ou seja, a água encontra-se em condição estática, o cálculo da pressão suportada pela água é feito simplesmente considerando o peso da coluna de água acima do ponto analisado:
Onde:
· u: pressão resistida pela coluna d’água (poropressão);
· γw​: peso específico da água;
· hw​: altura da coluna d’água.
Tensões totais, efetivas e poropressão
 Como já discutido, os solos são sistemas multifásicos, em que as partículas sólidas são distribuídas de maneira aleatória e apresentam espaços vazios entre elas, sendo estes contínuos e ocupados por ar e/ou água.
 Então, é preciso entender a natureza da distribuição de tensões ao longo de determinada seção, considerando tal heterogeneidade do material analisado.
 A tensão total, como falamos anteriormente, pode ser dividida em duas partes:
1. Parcela suportada pela água nos espaços vazios. A tal tensão daremos o nome de poropressão (ou pressão neutra);
2. Restante da tensão total suportado pelos sólidos em seus pontos de contato. A soma das componentes verticais das forças desenvolvidas em tais pontos por unidade de área de seção transversal é chamada de tensão efetiva.
 Então, a tensão total vertical no solo pode ser escrita como:
 tal conhecimento, de que apenas uma parcela da tensão total é transmitida aos grãos, possibilita um melhor entendimento do comportamento de solos saturados, principalmente a características como resistência e compressibilidade.
Propriedades relacionadas às tensões
A compressibilidade do solo é consequência direta do deslocamento relativo entre as partículas do mesmo, conforme figura abaixo. 
 O deslocamento das partículas depende das tensões transmitidas entre os grãos, ou seja, da tensão. Logo, sempre que houver uma variação na tensão efetiva ocorrerão variações volumétricas no solo, podendo ser recalque ou expansão.
 Tal variação pode ser gerada por um acréscimo de tensões totais devido a carregamentos externos ou mesmo por variações na poropressão, como no caso de elevação ou rebaixamento de lençol freático.
 Outra característica do solo que é intimamente ligada à tensão efetiva é a sua resistência. Uma maior tensão efetiva, ou seja, uma maior tensão normal entre as partículas, eleva a capacidade resistente a cisalhamento do solo.
 Vale ressaltar também, que para o cálculo da tensão efetiva em solos que se encontram em camadas submersas é necessário utilizar o peso do solo submerso, de forma que um acréscimo na pressão neutra sobre uma camada não tenha efeito nas propriedades mecânicas do solo.
5 – Permeabilidade dos Solos. A água no solo; A permeabilidade dos solos; Cargas hidráulicas e força de percolação. 
 Quanto aos parâmetros que envolvem a presença de água, o fator mais importante do solo para a Engenharia é a permeabilidade, que é a capacidade de um fluído atravessar um corpo poroso. 
 Conforme Das (2011) os solos são permeáveis em função da existência dos vazios que se interligam, permitindo com isso a passagem de água por entre eles. 
 Desta forma Cruz (1996 p. 258) diz que “a permeabilidade de um meio poroso pode ser interpretada como a facilidade (ou dificuldade) que o meio oferece à passagem de um fluído pelos seus poros ou vazios”. Esta característica basicamente define o solo quanto a questões hidráulicas. 
 Pinto et al. (1993) dizem que é a propriedade do solo mais difícil de obter em laboratório devido às amostras serem de pequenas dimensões, apresentando determinadas limitações. Também apresenta maior amplitude de variação para um mesmo depósito. 
 Para a obtenção da permeabilidade, Das (2011), Pinto (2006), dentre outros, citam a lei de Darcy (1856) como principal forma de cálculo.
Lei de Darcy 
 Proposta em 1856 pelo engenheiro francês Henry Darcy, a partir de experiência que consistiu em passar um determinado volume de água por uma quantidade conhecida de solo de areia pura utilizando um permeâmetro, (Figura 05), pode-se verificar os fatores geométricos que influenciavam na vazão da água e que serviram como parâmetros para a equação de Darcy (Equação 1).
Sendo, 
 Q a vazão do líquido; 
 k o coeficiente de permeabilidade do solo; 
 h/Lo gradiente hidráulico também expresso pela letra i; 
 A a área transversal do solo no permeâmetro. 
 Darcy reduziu sua fórmula até o ponto de obter a velocidade de percolação (v), como apresenta a Equação 2.
Lei de Bernoulli 
 A lei de Bernoulli aplicada na Mecânica dos Solos é basicamente a conservação deenergia em um escoamento de água por entre o solo. Das (2011) diz que “a carga total em um ponto na água em movimento pode ser dada pela soma das cargas piezométrica, cinética e altimétrica”, conforme a Equação 3.
UNIVERSIDADE BRASIL
FACULDADE POLITÉCNICA DE CAMPINAS -POLICAMP
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Coeficiente de permeabilidade 
 Atualmente, existem três formas básicas para determinar o coeficiente de permeabilidade (k). Segundo Caputo (2011), são elas: cálculo por métodos indiretos, ensaios in situ e ensaios com permeâmetros em laboratório. 
O coeficiente de permeabilidade pode ser calculado por meio de diversas fórmulas (indiretamente) como a de Hazen, que segundo Das (2011 p. 132), “propõe uma relação empírica para a condutividade hidráulica" conforme Equação 8.
 Esta equação diz que o coeficiente k de permeabilidade é igual à multiplicação do quadrado do diâmetro efetivo dos grãos do solo (De) por um coeficiente C que varia entre 90 e 120.
 Da mesma forma, existem muitos métodos de determinar o coeficiente para permeabilidade in loco, mas atualmente, o método mais difundido é o ensaio de permeabilidade em furos de sondagem, devido ao seu baixo custo. Porém o ensaio traz a grande desvantagem de depender de diversos fatores. Desta forma Pinto (2006 p. 117) diz que: “Os ensaios de campo são menos precisos do que os de laboratório. Entretanto, eles se realizam no solo em situação real. Os ensaios de laboratório são precisos no que se refere à amostra ensaiada, mas muitas vezes as amostras não são bem representativas do solo.”
Fatores de influência na permeabilidade dos solos 
 Conforme mencionado anteriormente, este é um dos mais difíceis parâmetros para se determinar no solo, devido aos vários fatores que influenciam nos resultados. Estes fatores são: 
 Índice de Vazios: devido a sua estrutura e arranjo das partículas, o solo se torna mais permeável quando seu índice de vazios aumenta. Caso contrário, com o decréscimo do índice de vazios o solo tende a diminuir a permeabilidade. 
 Grau de Saturação: considerando a existência das três fases do solo (solo, ar e água) uma determinada quantidade de ar fica aprisionada na camada do líquido, isto devido à força tensão superficial do mesmo, isso acaba dificultando a percolação da água. 
 Estrutura dos solos: é este fator que define todos os outros parâmetros, influentes na permeabilidade, pois, para Cruz (1996) o tamanho dos poros e o formato deles é que influencia diretamente na permeabilidade. Desta forma, o arranjo das partículas e o modo com que elas estão dispostas na estrutura são determinantes. Outro fator decisivo na permeabilidade é a anisotropia do solo, pois para Pinto (2006) em certos solos a permeabilidade horizontal poderá ser maior que a permeabilidade vertical. 
 Temperatura do fluído: de acordo com este parâmetro a variação de temperatura provoca alterações no peso específico e na viscosidade. Quanto maior a temperatura, menor a massa específica e a menor a viscosidade facilitando assim o movimento da água. Para padronização foi adotando a temperatura de 20°C para o fluído. O Anexo A apresenta valores com relação à viscosidade da água conforme as normas NBR13292 (ABNT, 1995) e NBR14545 (ABNT, 2000).
Percolação
 A Percolação pode ser definida como o movimento de um líquido no interior do solo. Este processo ocasiona uma perda de carga devido ao atrito viscoso da água com as partículas do solo. Esta perda de carga gera esforços na direção do fluxo conhecidos como força de percolação (PINTO, 2006). 
 A percolação é o fenômeno responsável pelo surgimento de areias movediças, de carreamento de finos (piping) e até ruptura hidráulica. (BUENO; VILAR, 1980).
 É a força causada pelo líquido devido a sua carga de fluxo. Representada pela letra j, pode ser interpretada como a força que o líquido causa no solo para manter seu trajeto com relação ao movimento vertical. Para calcular esta força, basta analisar a carga de água, a área e o volume de atuação da força, conforme as Equações12 e 13.
 Desta forma, tem-se j a força de percolação, o γw o peso específico, A e L a área e o comprimento da amostra, respectivamente. 
 Considerando que a percolação pode acontecer em duas direções (de cima para baixo ou, de baixo para cima) soma-se ou subtrai-se das forças gravitacionais.
 Para melhor entendimento a Figura 8 apresenta a força de percolação atuando no sentido contrário ao da aceleração da gravidade, ou seja, de baixo para cima.
 O sistema apresentado na Figura 8 consiste num permeâmetro, onde o nível de carga da água esta acima do orifício extravasor, e a amostra locada logo abaixo do mesmo. As setas destacadas representam o sentido da força de percolação que devido a sua carga é o oposto da aceleração da gravidade. 
 Quando a percolação for com o mesmo sentido da aceleração da gravidade o solo tende a descer e a força de percolação é somada com as demais forças gravitacionais, Figura 9.
Da mesma forma que a Figura 8, as setas destacadas representam o sentido da força de percolação que o líquido está exercendo sobre o solo na Figura 9.
6 – Compactação dos Solos. Métodos e ensaios de compactação; Influência da energia de compactação; Aterros experimentais; Estrutura de solos compactados; Compactação de solos granulares.
Ensaios de Compactação 
 A estrutura do solo obtida após o processo de compactação está diretamente relacionada com o equipamento utilizado para este fim (Mitchell et al., 1965; Hermann e Elsbury, 1987). 
 Segundo vários autores (Day e Daniel, 1985; Benson e Daniel, 1990; Houston e Randeni, 1992; Rowe et al., 1995; Benson et al., 1999) é possível conseguir uma permeabilidade baixa com a eliminação das estruturas floculadas no solo (grumos) onde geralmente existem macroporos que facilitam o fluxo.
 Para isto é necessário que a compactação seja feita no ramo úmido usando um equipamento que transmita uma energia de compactação elevada e que seja capaz de produzir grandes deformações, como é o caso dos compactadores do tipo pé de carneiro (Mitchell, 1993; Benson e Boutwell, 2000). 
 Em laboratório, o método mais utilizado para simular as condições de compactação em campo é o ensaio Proctor (Normal ou Modificado) que transmite uma energia dinâmica ao solo. No entanto, este pode não representar adequadamente o que acontece com o solo quando submetido a uma energia estática (pé de carneiro) que se acredita eliminar mais eficientemente os grumos no solo responsáveis pelo aumento da permeabilidade. 
 O compactador pneumático pretende simular o efeito produzido por tal equipamento no laboratório. 
 A reprodução adequada dos procedimentos de compactação realizados em campo é de extrema importância, pois resultados mais realistas podem ser obtidos a partir dos ensaios de laboratório. 
 O objetivo principal desta série de ensaios é simular a compactação do pé de carneiro por meio do ensaio de pisoteamento no laboratório, e por sua vez analisar se realmente ocorre uma mudança significativa na estrutura do material (com respeito à obtida com o ensaio Proctor Normal), que se veja refletida posteriormente nos ensaios de permeabilidade. 
 É importante ressaltar que neste trabalho não se pretende comparar energias de compactação diferentes, e sim, procurar uma equivalência entre ambas, para analisar o seu efeito na estrutura final do solo compactado.
Descrição do Equipamento 
 O equipamento básico consiste de um soquete de 2,5 kg, um molde cilíndrico metálico com diâmetro de 10 cm e altura de 12,73 cm e um anel complementar metálico que permite a compactação da terceira camada de material dentro do cilindro. São necessários alguns acessórios como régua de aço biselada, espátula de lâmina flexível, um extrator de amostra, etc. 
 A seguinte figura apresenta os acessórios básicos para executar o ensaio:
Figura 4.1-Instrumentos do ensaio Proctor Normal
Metodologia do Ensaio 
 Após secar o material em uma estufa a 35 ºC ou ao ar até se obter um teor o suficientemente baixo de umidade para destorroá-lo, passa-se pela peneira#4, segundo a norma NBR 6457/86 (preparação com secagem prévia até a umidade higroscópica). 
 Adiciona-se uma determinada quantidade de água destilada ao material, até que este fique com cerca de 5% de umidade abaixo da umidade ótima, que pode ser estimada à priori pelo conhecimento do limite de plasticidade, cujo valor é muito próximo à umidade ótima. Homogeneíza-se bem a mistura e uma porção dela coloca-se dentro do molde cilíndrico. Aplica-se 26 golpes com um soquete de massa de 2,5 kg que se deixa cair a uma altura de 30,5 cm na camada de solo. A porção do solo compactado deve ocupar cerca de um terço da altura total do molde. O material é escarificado para conseguir uma melhor aderência entre as camadas. A segunda camada é colocada e o procedimento é repetido. Quando se completam três camadas, atinge-se uma altura maior do que a do molde. Isto é possível porque o molde, cuja altura é de 12,73 cm, possui um anel complementar, que é removido ao final do ensaio, e permite então, retirar o excesso e acertar o volume com respeito à altura do molde.
 O cilindro é pesado junto com o solo. Assim, com o peso total do corpo de prova e o volume é possível calcular a sua massa específica. Tirando três amostras do seu interior (na parte média), determina-se sua umidade. Com estes dois valores, calcula-se a massa específica seca. 
 Para os ensaios de compactação com reuso, o corpo de prova obtido e pesado anteriormente, é destorroado e é acrescentada uma maior quantidade de água (para aumentar a sua umidade em uns 2% aproximadamente). Uma nova compactação é feita e um novo par de valores umidade-massa específica seca é obtido. O procedimento se repete até que a densidade seca máxima obtida nos ensaios prévios reduza duas ou três vezes. 
 Com todos os pontos obtidos, plota-se um gráfico de massa específica seca versus umidade, e com eles, desenha-se a curva de compactação. 
 No caso dos ensaios sem reuso de material, o procedimento é idêntico, só que para cada ponto, utilizam-se amostras virgens. 
 Numerosos autores afirmam que este último tipo de ensaio oferece um resultado mais fiel, pois no caso de solos que possuem partículas muito quebradiças, a discrepância que poderia existir entre um ponto e outro na tendência da curva de compactação é eliminada. No entanto, é pouco realizado, pois precisa de uma quantidade muito maior de material (cerca de 3,0 kg) para cada ponto (NBR 6457/86). 
 O procedimento acima descrito segue a norma NBR 7182/86 da ABNT, a qual tem algumas diferenças com respeito às normas internacionais (por exemplo, o número de golpes e as dimensões do molde). No presente trabalho foram realizados ensaios tanto sem reuso como com reuso. Verificou-se que não houve diferenças significativas entre eles, pois todos os pontos obtidos seguiram uma mesma tendência e definiram a curva satisfatoriamente.
Metodologia do Ensaio 
 A preparação da amostra é a mesma que nos ensaios de Proctor Normal, mas no caso do pisoteamento, todos os ensaios foram feitos sem reuso de material. Para cada ensaio de compactação são precisos aproximadamente 250 gramas de material (dependendo do seu peso especifico). A quantidade de água para atingir a umidade desejada é adicionada ao material, misturando-se até conseguir uma massa uniforme. Finalmente, se armazena em uma sacola plástica fechada por um tempo mínimo de 24 horas para que a umidade se equalize. Antes de executar o ensaio de compactação, a amostra é misturada novamente para garantir a homogeneidade. O molde é limpo, secado e lubrificado com vaselina para evitar o atrito entre o material e o molde, e facilitar a retirada do corpo de prova. O cilindro tripartido é montado na base e parafusado. Um anel metálico no meio e um outro no topo confinam o molde (Figura 4.4). Ambos os anéis são fixados com parafusos.
 Ajusta-se a pressão desejada no manômetro através de uma válvula reguladora (Figura 4.5A). 
 A primeira camada de material é colocada dentro do molde e nivelada com uma sapata de acrílico do mesmo diâmetro do cilindro (Figura 4.5B). Procede-se a compactar o material na pressão desejada, escarificar e colocar a seguinte camada de material. 
 A compactação é feita quando se aplica manualmente uma força por meio de uma alavanca que mobiliza uma haste. A pressão lida no manômetro é transmitida ao solo quando se dá o contato dele com a sapata da haste (Figura 4.5C). Uma luz acende no equipamento quando a pressão desejada é atingida (Figura 4.5D). Nesse momento, passa-se para a posição seguinte da seqüência de pisoteamento conforme a Figura 4.6.
 As primeiras quatro apisoadas devem ser aplicadas em quadrantes opostos, assegurando-se de que a haste esteja sempre em contato com as paredes do cilindro. Uma quinta apisoada deve ser dada no centro da amostra, e o resto, seguindo a padrão dos quadrantes opostos, espaçados dos primeiros quatro pontos, e sempre seguidos de uma aplicação de pressão no centro. A seguinte figura apresenta a seqüência de pisoteamento seguida durante todos os ensaios.
 O número de camadas e o número de golpes por camada podem variar segundo critério pessoal. Para definir isto, é importante analisar a uniformidade da energia de compactação aplicada a todo o volume do corpo de prova, a distribuição uniforme da energia de compactação na superfície de cada camada e a viabilidade de execução. Montenegro (1983), por exemplo, utilizou um equipamento similar ao compactador pneumático, mas o ensaio foi feito em 10 camadas, aplicando 27 golpes por camada e transmitindo ao solo 10 kgf por golpe. Sua escolha se baseou nos padrões de compactação por pisoteamento utilizados no Instituto de Engenharia, UNAM, México, onde foi desenvolvido o equipamento utilizado pela autora. Equipamentos alternativos para realizar os ensaios de pisoteamento, bem como diferentes distribuições de camadas, tamanho de molde, entre outros são propostos por Bell (1977) e Kouassi et al. (2000) entre outros. 
 Existem poucos exemplos na literatura que discutam aspectos quanto à compactação por pisoteamento. Cada um deles adota um padrão de ensaio, mas por enquanto não existe uma norma que unifique critérios quanto ao tamanho do corpo de prova, o numero de camadas a utilizar, o numero de golpes nem o diâmetro da sapata. O único critério que existe atualmente para responder se os parâmetros definidos para a realização do ensaio foram ou não adequados, é a partir da análise dos resultados experimentais. 
Relação Entre o Ensaio Proctor Normal e Pisoteamento
 Para poder comparar os efeitos dos distintos métodos de compactação na permeabilidade dos materiais em estudo, foi necessário determinar uma equivalência entre o método de compactação de Proctor Normal (energia dinâmica) e o método de compactação por pisoteamento (energia estática). 
 Para conseguir isto, foi realizado um ensaio de Proctor Normal para obter a curva de compactação e, por conseguinte, obter a umidade ótima e a massa específica seca máxima correspondente a cada um dos materiais, bem como as massas específicas secas correspondentes às umidades Wot+3%,e Wot-3%, com o objetivo de analisar os efeitos do método de compactação na condição ótima, no ramo úmido e no ramo seco da curva. 
 Posteriormente, foram feitos ensaios de pisoteamento para cada material, mantendo-se uma determinada umidade (Wot, Wot+3%,ou Wot-3%) e variando-se as pressões. Com esses dados, construíram-se gráficos de massa específica seca versus pressão. Com o objetivo de achar uma pressão equivalente, associou-se o valor da massa específica seca obtida no ensaio de Proctor para cada umidade, com um valor de pressão no gráfico do pisoteamento. Assim, foi achado um valor de pressão em libras por polegada quadrada (psi) a ser utilizado no equipamento para cada tipo de material com cada uma das umidades em estudo (Wot, Wot+3%, Wot-3%). Foram analisadas regressões lineares, exponenciais, potenciais e logarítmicas, sendo as últimas as que melhor se ajustaram ao comportamento dos materiais quando submetidos ao pisoteamento. 
 Com apressão equivalente já determinada, foram moldados corpos de prova com o compactador pneumático para atingir o mesmo grau de compactação que o conseguido com o Proctor Normal. Assim, os dados obtidos a partir dos ensaios de permeabilidade para corpos de prova moldados com os dois diferentes métodos de compactação poderão ser comparados.
A seguir, mostra-se um gráfico explicativo da definição de pressão equivalente:
REFERÊNCIAS:
LEPSCH, Igo F. Formação e Conservação dos Solos. Oficina de Textos. São Paulo. 2002.
 Mecânica dos Solos - Apostila de Laboratório – IME
BELLAIR, P. e POMEROL, C. (1968) Tratado de Geologia, Editorial Vicens - Vives 
CHIOSSI, N.J. (1975) Geologia Aplicada à Engenharia, Universidade de São Paulo-Escola Politécnica 
GERSCOVICH, D. M. S. Tensões em solos. Notas de aula. Rio de Janeiro, 2008.