granulometria do solo - professora moema...

Universidade PaulistaInstituto de Ciências Exatas e Tecnologia

Departamento de Engenharia CivilProfessora Moema Castro, MSc.

C O M P L E M E N T O S D E M E C Â N I C A D O S S O L O S E F U N D A Ç Õ E S

G o i â n i a , 2 0 1 6 / 2 .

NATUREZA DOS SOLOSNATUREZA DOS SOLOSG R A N U L O M E R I A

A U L A 02

Material de apoio

� PINTO, C. de S. “Curso Básico de Mecânica dosSolos”, Editora Oficina de Textos, São Paulo, 2006.

� MASSAD, F. “Mecânica dos SolosExperimental”, Editora Oficina de Textos, 2016.

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Experimental”, Editora Oficina de Textos, 2016.

Notas de aula da Prof. MSc. Moema Castro

Granulometria do Solo3

� Primeira característica que diferencia o solo.

� Não é fácil identificar pelo simples manuseio.

� Recebe Denominações específicas para faixas de


� Recebe Denominações específicas para faixas de

tamanhos de grãos.


� Conceito:� A granulometria do solo representa uma de suas

características mais estáveis, sendo determinada por meio deanálise granulométrica.


� A granulometria do solo vem a ser a distribuição de suaspartículas constituintes, de natureza inorgânica ou mineral,em classes de tamanho.

� As classes de tamanho das partículas inorgânicas são tambémchamadas de frações granulométricas.


� Fração Granulométrica:

� Uma fração granulométrica representa uma classe de tamanhode partícula, que é definida por um limite superior e um limiteinferior de acordo com a escala adotada.


inferior de acordo com a escala adotada.

� As partículas de uma mesma classe ou fração podem variarquanto à forma, estrutura e composição granulométrica,podendo ser cristalinas ou amorfas.


� Fração fina do solo� Argila:

� inferior a 0,005mm

� (normalmente abaixo de 0,002mm)

� Silte:

� Fração grossa do solo� Areia:

� de 0,05mm a 4,8mm

� Pedregulho:� de 4,8mm a 7,6mm


� Silte:� de 0,005mm a 0,05mm

Pedregulho > Areia > Silte > Argila


Fração Limites definidos pela ABNT

Matacão De 25 cm a 1 m

Limites das frações de solo pelo tamanho dos grãos:


Pedra De 7,6 cm a 25 cm

Pedregulho De 4,8 mm a 7,6 cm

Areia grossa De 2 mm a 4,8 mm

Areia média De 0,42 mm a 2 mm

Areia fina De 0,05 mm a 0,42 mm

Silte De 0,005 mm a 0,05 mm

Argila Inferior a 0,005 mm

QuartzoQuartzo FeldspatosFeldspatos

� Resistente à desagregação

� Forma grãos de silte e areia

� Mais atacado pela natureza� Dão origem ao argilominerais� Apresentam um estrutura

complexa

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Constituição Mineralógica


� Forma grãos de silte e areia

� Composição química simples� SiO2

� Partículas equidimensionais� Cubos e esferas

� Baixa atividade superficial

complexa� Comportamento bem distintos� Exemplo:

� caulinita – firmemente empacotadas, comligações de hidrogênio que impedem suaseparação e a introdução de moléculas de águaentre elas.

� ilita - devido a presença de íons de potássio,não absorve água entre as camadas(comportamento intermediário).

� esmectita – superfície específica(1.000m²/g) e substituições isomórficas de umátomo de Al3+ por um de Si4+ ou Mg++ (carganegativa) que são neutralizados por cátions livresno solo (Ca++ ou Na+) cujas forças não impede aentrada de água entre as camadas.

Sistema Solo-Água9

� Sistema Solo Água� Solos saturados;� Origem da água no solos (ciclo hidrológico);� Formas de ocorrência da água nos solos;

� Água higroscópica� É fixada na superfície dos colóides, por absorção;


� É fixada na superfície dos colóides, por absorção;

� Água capilar� É sujeita a fenômenos de capilaridade no solo e desloca-se nos

espaços intersticiais;

� Água gravitacional� Não é retida no solo, deslocando-se apenas nos macroporos, por ação

da gravidade;

� Água de constituição� Integrante da estrutura química da fração sólida do solo.

Sistema Solo-Água10

� No sistema solo-água atuam tanto forças gravitacionais, decorrentes dopeso das partículas, como forças de natureza superficial, de atração erepulsão entre as partículas de solo, a água e os íons presentes.

� A interação físico-química entre as moléculas de água, as partículas de


� A interação físico-química entre as moléculas de água, as partículas desolo e os íons presentes, dão origem à formação da chamada “camadadupla”.

� Da combinação das forças de atração e de repulsão entre as partículasresulta a estrutura dos solos, que se refere à disposição das partículasna massa de solo e às forças entre elas.

Sistema Solo-Água11

� Lambe (1953) identificoudois tipos básicos deestrutura:

� Estrutura Floculada:

� Os contatos se fazem


� Os contatos se fazementre faces e arestas, aindaque através da águaadsorvida.

� Estrutura Dispersa:

� Quando as partículas seposicionamparalelamente, face a face.

Exemplo de estruturas de solossedimentares: (a) floculada em águasalgada, (b) floculada em água nãosalgada, (c) dispersa.

Sistema Solo-Água-Ar12

� Solos não saturados;

� Formas de ocorrência do ar nos solos: � Bolhas oclusas � Canalículos intercomunicados


� Formação de meniscos nos contatos ar-água

� Tensão de sucção;

� Fenômeno da capilaridade.

Análise Granulométrica13

� Seqüência de procedimentos de ensaiosnormatizados que visam determinar a distribuiçãogranulométrica dos solos.

� Ensaios (NBR 7181/84)


� Ensaios (NBR 7181/84)

� Peneiramento – se aplica a solos granulares, pois a malha maisfina exequível de fabricação é a da peneira 200.

� Sedimentação – solo com predominância de finos� Lei de Stokes (1850)


� Curva granulométrica (sedimentação e peneiramento)



� ENSAIO DE PENEIRAMENTO� Série padrão de peneiras.

Peneira n° Abertura (mm) Peneira n° Abertura (mm)4 4,75 30 0,6005 4,00 35 0,5006 3,35 40 0,425


6 3,35 40 0,4257 2,80 50 0,3558 2,36 60 0,250

10 2,00 70 0,21212 1,70 80 0,18014 1,40 100 0,15016 1,18 120 0,12518 1,000 140 0,10620 0,850 170 0,09025 0,710 200 0,075


� ENSAIO DE SEDIMENTAÇÃO� LEI DE STOKES (1850)

� Determina a velocidade limite de esferas em queda livre numfluido viscoso.


� Ao colocar-se uma certa quantidade de solo (uns 60g) emsuspensão em água (cerca de um litro), as partículas cairão comvelocidades proporcionais ao quadrado de seus diâmetros.


� ENSAIO DE SEDIMENTAÇÃO� LEI DE STOKES (1850)



� ENSAIO DE SEDIMENTAÇÃO� LEI DE STOKES (1850) – Expressão:

� =�� − ��

18�× 2


� Donde:

υ – é a velocidade limite

γs – peso específico do material

γw – peso específico do fluido

µ – viscosidade do fluido

D – diâmetro da esfera

� =�� − ��

18�× 2


� LEI DE STOKES� Exemplo 01: para grãos esféricos de solos (γs= 27,0 kN/m³)

com diâmetro de 0,074mm (peneira n.200) sedimentando emágua na temperatura de 20ºC, tem-se:


µ = 0,010009 dina s/cm² = 1,029 × 10-6kPa·s

γw= 9,982 kN/m³

Isto é, grãos de solos com diâmetros equivalentes aos da aberturas das malhas da peneira nº.200 caem com velocidade de 0,50 cm/s em água na temperatura de 20ºC.

� =27 − 9,98

18�1,029 × 10−6�× �7,4 × 10−5�2 = 0,50��/�


� LEI DE STOKES� Para Taylor (1948), para materiais com densidades próximas

às dos solos a lei de Stokes é aplicável desde que o diâmetrodas esferas esteja na faixa de 0,2 mm à 0,2 µm;


� Limite superior: Evitar turbulência provocada pela queda degrandes esferas;

� Limite inferior: Evitar um fenômeno chamado movimentoBrowniano.

Abaixo de 0,2 µm as forças de superfície da partícula passam a interagir com asforças de volume, gravitacionais, resultando no movimento aleatório destas nofluído, em conseqüência da colisão destas partículas suspensas com átomos emoléculas presentes na solução.

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