O documento aborda a mecânica dos solos, focando em sua estrutura, classificação e propriedades. Discute a influência da forma e do tamanho das partículas na compacidade, permeabilidade e plasticidade dos solos, além de apresentar métodos de análise granulométrica. Também é abordada a consistência e plasticidade dos solos finos e grossos, com definições e índices apropriados para sua caracterização.

1. Professora: Larissa Santana Batista
MECÂNICA DOS SOLOS I

2. 2
MECÂNICA DOS SOLOS I

3. ESTRUTURA DOS SOLOS
O solo é um conjunto de partículas dispostas de
forma organizada, seguindo leis fixas e segundo a ação
de forças naturais.
Define-se como Estrutura, o arranjo das partículas
que compõem o solo. A estrutura do solo influencia o seu
comportamento como material de engenharia.
Nos solos grossos (areias e pedregulhos) a
massa de cada partícula é grande, não há forças
elétricas entre elas, a gravidade é o principal fator
agindo na formação de sua estrutura. Há a deposição
individual das partículas, formando uma estrutura
SIMPLES ou UNIGRANULAR.

4. Do ponto de vista da engenharia o comportamento
mecânico e hidráulico de um solo com estrutura simples,
fica definido principalmente por duas características:
COMPACIDADE E ORIENTAÇÃO DAS PARTÍCULAS.
A orientação das partículas produz, como efeito
principal, diferentes permeabilidades do solo, conforme o
fluxo seja normal ou paralelo à direção de deposição do
material.

5. Nos solos finos (siltes e argilas), a massa de cada
partícula é muito pequena, quando comparada com as
forças intermoleculares existentes. A existência dessas
forças de atração faz com que nos solos finos, as
partículas não se depositem individualmente, mas sim em
grupos, originando estruturas dos tipos: Alveolar,
Floculenta e Mista.
Estrutura
floculada
Estrutura
dispersa
Placas individuais

6. CARACTERÍSTICAS DAS PARTÍCULAS
Nos solos grossos, as forças gravitacionais
predominam sobre qualquer outra força, por isso, todas as
partículas grossas têm um comportamento similar. O
comportamento MECÂNICO e HIDRÁULICO de tais solos
está definido por suas características circunstanciais, tais
como, a compacidade do depósito e a orientação das
partículas individuais.
Nos solos de grãos muito finos, entretanto, forças
de outros tipos exercem ação importante, provocando
uma relação área/volume de valores elevados. As forças
eletromagnéticas desenvolvidas nas superfícies dos
compostos minerais exercem grande influência no seu
comportamento.

7. FORMA DOS GRÃOS
Nos solos grossos a forma característica é a
EQUIDIMENSIONAL, em função da ação dos agentes
mecânicos desintegradores. Raramente corresponde à
partículas que tenham sofrido ataque químico.
A forma equidimensional divide-se em
ANGULAR e ARREDONDADA.
As formas angulares são típicas das areias
residuais e areias vulcânicas. As formas arredondadas
são freqüentes nas areias de rios e algumas formações de
praias (areias eólicas).

8. Nos solos finos, devido ao seu processo de
formação, a forma das partículas tende a ser achatada,
por causa dos minerais de argila, predominando a forma
lamelar ou laminar.
Como exceção, alguns minerais possuem a forma
fibrilar (haloisita), caso mais comum nos solos orgânicos.
Durante muitos anos acreditou-se que o tamanho
das partículas era o fator determinante em algumas
propriedades mecânicas importantes, mais
particularmente, na compressibilidade.
Hoje, considera-se que a forma das partículas
exerce um papel muito mais importante nesta
propriedade.

9. TAMANHO DAS PARTÍCULAS
Os solos são formados por partículas de diferentes
tamanhos, em proporções variadas. O tamanho relativo
dos grãos que formam a fase sólida dos solos é chamado
TEXTURA. A medida da textura é feita pela análise
granulométrica.
De acordo com a textura os solos são classificados
como GROSSOS E FINOS. São solos grossos os
Pedregulhos e as Areias, e são solos finos, os Siltes e as
“Argilas”.
Escala Granulométrica:( ABNT 6502/95)
Argila silte areia pedregulho
0,002 mm 0,06 mm 2,0 mm 60 mm

10. A distribuição granulométrica de um solo é
representada pela curva que indica para cada tamanho
de partícula (diâmetro equivalente), a percentagem em
peso do solo que possui diâmetros maiores ou menores
que esta partícula.
Diâmetro Equivalente: É o diâmetro da menor esfera que
circunscreve a partícula.
DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA
A curva granulométrica permite distinguir tipos de
textura diferentes, definindo aquelas que predominam
em cada tipo de material.

11. Conceito de diâmetro equivalente:

12. A distribuição granulométrica do solo é obtida
através da análise do material por dois processos:
 Método do Peneiramento
 Método da Sedimentação.

13. Método do Peneiramento
Procedimento feito com o auxílio de peneiras de
malhas metálicas, quadradas. É utilizado para solos com
diâmetros de partículas maiores que 0,074 mm. Esta
limitação é física, função do material usado na fabricação
da peneira.

14. Método da Sedimentação
Ensaio realizado com o auxílio do densímetro
baseado na lei de Stokes que estabelece:
“Supondo uma esfera caindo através de uma massa
líquida de extensão infinita, após os primeiros instantes
da queda, a esfera atinge uma velocidade constante,
que é função do quadrado do diâmetro da esfera”.
Relaciona o diâmetro equivalente das partículas
(D) com a velocidade de sedimentação (v) em meio
líquido de viscosidade (μ) e peso específico ()
conhecidos.
 
w
s
D





1800

15. O ensaio de sedimentação é empregado para solos com
diâmetros de partículas menores que 0,074 mm e maiores que 0,2
m.

16. Para auxiliar a identificação das características
de uniformidade e graduação dos solos, são definidos
os seguintes índices, obtidos diretamente do gráfico:
DIÂMETRO EFETIVO (D10 ou De): É o diâmetro
correspondente a 10% em peso total de todas as
partículas menores que ele.
O valor de D10 fornece uma das informações
necessárias para o cálculo da permeabilidade, utilizado
no dimensionamento de filtros e drenos.
D30 e D60: diâmetros correspondentes a 30% e 60% em
peso total das partículas menores que eles.

17. d10 d30
d60

18. Coeficiente de Uniformidade.
onde:
Cu < 5  Solo muito uniforme
5 < Cu < 15  Solo de uniformidade média
Cu >15 Solo Desuniforme (bem graduado)
Dois solos com coeficientes de uniformidade iguais
apresentam curvas granulométricas paralelas, embora
possam apresentar texturas diferentes.
Coeficiente de Curvatura:
solo bem graduado: 1 < Cc < 3
10
60
D
D
Cu 
10
60
2
30
D
D
)
D
(
Cc



19. 19
MECÂNICA DOS SOLOS I

20. CONSISTÊNCIA E PLASTICIDADE
De um modo geral, os solos grossos são
perfeitamente identificáveis por meio de suas curvas
granulométricas, isto é, areias ou pedregulhos de iguais
curvas granulométricas comportam-se, na prática, de
maneira semelhante.
Com relação aos solos finos, a experiência mostra
que este comportamento não se repete. Eles possuem
propriedades que dependem não só do tamanho dos
grãos, mas também de sua forma, do teor de umidade e
da composição mineralógica dos mesmos.

21. Certos solos, ao serem manipulados, fazendo-se
variar o seu teor de umidade, adotam uma consistência
característica, que desde épocas antigas tem sido
denominada PLÁSTICA.
O conceito de PLASTICIDADE foi introduzido por
ceramistas, e depois adotado pelos engenheiros.
Entende-se por PLASTICIDADE, a propriedade do
solo de submeter-se a grandes deformações sem sofrer
fissuras ou apresentar ruptura, ou ainda sem apresentar
variação de volume, sob certas condições de umidade

22. LIMITES DE CONSISTÊNCIA
O comportamento de um solo argiloso varia
enormemente com seu teor de umidade, podendo
passar de um estado de consistência quase líquido ao
estado sólido, passando por vários estados
intermediários.
Os teores de umidade limites, entre os estados
de consistência são chamados LIMITES DE
CONSISTÊNCIA. A passagem de um estado para
outro ocorre de forma gradual de acordo com a variação
do teor de água do solo (teor de umidade).
LC LP LL
h%
SEMI-SÓLIDO
SÓLIDO PLÁSTICO LÍQUIDO

23. À diferença entre os teores de umidade
correspondentes ao limite de liquidez e limite de
plasticidade, chama-se ÍNDICE DE PLASTICIDADE:
IP (%) = LL – LP
O índice de plasticidade indica a faixa de
umidade, na qual um solo coesivo tem as propriedades
de um material pástico (moldável).
De acordo com Atterberg:
IP ‹ 7  solos de baixa plasticidade
7  IP  17  solos de plasticidade média
IP > 17  solos de alta plasticidade

24. Os conceitos de consistência são largamente
empregados em engenharia de solos, para identificação,
classificação e caracterização dos solos finos como
material de construção.
DETERMINAÇÃO DOS LIMITES DE CONSISTÊNCIA
Os procedimentos de rotina e os aparelhos
usados nos ensaios para determinar os limites de
consistência dos solos são padronizados e especificados
nos Métodos de Ensaios. Das descrições destes ensaios,
percebe-se que eles são bastante dependentes do
operador.

25. LIMITE DE LIQUIDEZ
O limite de liquidez de um solo, é determinado em
laboratório utilizando-se o aparelho de Casagrande,
conforme o método NBR – 6459 (ABNT).

26. A umidade correspondente a 25 golpes,
necessários para fechar a ranhura aberta na amostra, é o
limite de liquidez.

27. Com os valores de umidade e número de golpes
para fechar a ranhura, traça-se o gráfico onde será
determinada a umidade correspondente aos 25 golpes,
ou seja, o Limite de Liquidez.

28. O Limite de Plasticidade é o teor de umidade no
qual o solo começa a fraturar, quando tenta-se moldar com
ele um cilindro de dimensões padronizadas. Usa-se o
método NBR – 7180 (ABNT).

29. Determinação da Plasticidade do solo:

30. Inicialmente considerava-se que quanto maior fosse o
IP, tanto mais plástico seria o solo. Entretanto, sabe-se que
somente o IP não é suficiente para julgar a plasticidade dos
solos.
Entre os diversos métodos possíveis para representar
e comparar as propriedades de plasticidade dos solos, o
mais utilizado é a Carta de Plasticidade, desenvolvida por
Arthur Casagrande.
Linha A
IP = 0,73 (LL – 20)
Linha B
22
20
50
LL
IP

31. Solo acima da linha A  muito plástico
Solo abaixo da linha A  pouco plástico
Solo à direita da linha B  muito compressível
Solo à esquerda da linha B  pouco compressível
Conhecendo-se a granulometria e a posição na
carta de plasticidade do ponto correspondente aos IP e LL
do solo, pode-se inferir, com certa aproximação, todas as
outras propriedades do solo e, portanto, classificá-lo
convenientemente.

32. LIMITE DE CONTRAÇÃO
É o teor de umidade a partir do qual o solo não
mais se contrai, embora continue perdendo peso.
ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA
Mede a consistência do solo em função da sua
umidade natural.
IP
h
LL
Ic


Ic < 0 argila muito mole
0 < Ic < 0,50 argila mole
0,5 < Ic < 0,75 argila média
0,75<Ic < 1,0 argila rija
Ic >1,0 argila dura

33. A consistência refere-se sempre aos solos coesivos
e é definida como “a maior ou menor dureza em que uma
argila é encontrada na natureza”.
É possível também definir a consistência de uma
argila a partir do seu grau de coesão.
Coesão: É a maior ou menor resistência que um torrão de
argila apresenta ao se tentar deformá-lo.
Tendo como base o valor da coesão, pode-se
conhecer a consistência de uma argila através do ensaio
de compressão simples.
Rc = P / A
P

34. ATIVIDADE DAS ARGILAS
É a propriedade através da qual, uma dada
fração argilosa presente no solo, transmite ao mesmo,
em maior ou menor grau, um determinado
comportamento argiloso.
Segundo Skempton: IA = IP / (% < 2µm)
Solo Inativo: IA < 0,75
Atividade Normal: 0,75 < IA < 1,25
Solo Ativo IA > 1,25