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COMPRESSIBILIDADE, ADENSAMENTO 
E RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO 
DOS SOLOS, COMPACIDADE DAS 
AREIAS E COMPACTAÇÃO DAS 
ARGILAS
Apresentação
A execução de grandes obras de terra, por exemplo, as barragens de terra, depende de uma série 
de informações sobre os solos que serão utilizados nesse projeto. Para isso, é necessário 
determinar a caracterização dos solos e qual a sua resistência à compressão, qual a sua resistência 
ao cisalhamento, se existe a possibilidade de ocorrer o adensamento das camadas inferiores do solo 
onde será apoiado o maciço de uma barragem ou de um aterro.
Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai estudar o comportamento dos solos em relação a sua 
resistência à compressão, ao cisalhamento e para o adensamento.
Bons estudos.
Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
Recapitular os tipos de solos existentes na natureza.•
Reconhecer, de forma introdutória, o comportamento mecânico dos solos.•
Explicar a aplicação de solos como uso de material de aterro.•
Desafio
Uma empresa de terraplenagem recebeu quatro amostras de solos para análise e caracterização. O 
objetivo é utilizar esses materiais em aterros compactados. Você é o responsável pelo laboratório 
de solos e deve apresentar um relatório referente aos tipos de solos apresentados nas amostras 
coletadas.
Veja o gráfico a seguir:
 
 
Considerando os resultados de compactação de quatro tipos de solos apresentados no gráfico 
densidade seca x umidade, pede-se:
1. Por meio das curvas de compactação, identifique quais solos estão representados no gráfico. 
2. Apresente um parecer de quais as principais diferenças entre os solos representados no gráfico.
Infográfico
Todos os materiais sofrem deformações quando estão sujeitos a esforços, e com o solo não é 
diferente. A deformação na maioria dos solos, mesmo sob pequenas cargas, é bem maior que a dos 
materiais estruturais (aço, concreto), podendo ser produzida imediatamente ou ao longo do tempo. 
No infográfico, veja os principias conceitos relacionados ao comportamento mecânico dos solos.
Conteúdo do livro
A análise do comportamento dos solos e da sua estrutura é fundamental para a aplicação em obras 
de terra e desenvolvimento de projetos de rodovias. O entendimento do comportamento de um 
determinado solo com base na sua caracterização possibilita desenvolver um projeto mais seguro. 
Na obra Mecânica dos Solos Aplicada, faça o estudo dos tópicos Compressibilidade, Adensamento 
e Resistência ao cisalhamento. Boa leitura!
Boa leitura.
MECÂNICA DOS 
SOLOS APLICADA
Douglas Andrini Edmundo
Compressibilidade dos 
solos, adensamento e 
resistência ao cisalhamento
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
  Analisar o comportamento dos solos com relação à compressão, 
adensamento e cisalhamento.
  Determinar o grau de compactação de um solo.
  Identifi car a compacidade das areias e a compactação das argilas.
Introdução
A execução de grandes obras de terra, por exemplo, barragens de terra, 
depende de uma série de informações sobre os solos que serão utilizados 
nesse projeto. Para isso, é necessário determinar a caracterização dos solos, 
sua resistência à compressão, resistência ao cisalhamento, e se existe a 
possibilidade de ocorrer o adensamento das camadas inferiores do solo 
onde será apoiado, como o maciço de uma barragem ou de um aterro.
Neste texto, você vai estudar o comportamento dos solos em relação 
à sua resistência à compressão, ao cisalhamento e para o adensamento. 
Compressibilidade
A deformação dos solos é um dos assuntos de maior interesse no estudo da 
mecânica dos solos devido à aplicação de cargas verticais sobre a superfície 
do terreno. Essa deformação ocorre devido à estrutura porosa dos solos que 
possuem partículas e vazios. A compressibilidade pode ocorrer por compac-
U N I D A D E 1 
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tação, através da redução do volume pela retirada do ar contido nos vazios e 
por adensamento, que é a redução do volume devido à retirada da água dos 
vazios contidos no solo.
As deformações dos grãos e da água são consideradas desprezadas por 
serem incompressíveis, o que se avalia é a variação do volume em função da 
alteração do índice de vazios que varia conforme as tensões efetivas atuantes 
no solo.
Compactação
A compactação dos solos é o processo de aumento da densidade do solo através 
da aplicação de cargas verticais por meios mecânicos, nos casos de aterros 
em rodovias, e de barragens, e tem como principais objetivos: aumentar a 
capacidade de suporte do solo, diminuir os recalques das estruturas, controlar 
a variação do volume, reduzir e controlar a permeabilidade do solo e aumentar 
a resistência dos solos para atender as necessidades de carga de projeto. 
Os principais fatores utilizados para controlar a compactação dos solos é a 
energia de compactação, tipo do solo e a sua distribuição granulométrica e o 
teor de umidade. Significa que a massa específica obtida através do processo 
de compactação pode variar conforme o teor de umidade do solo. Quando 
se compacta um solo, o atrito entre as partículas oferece uma resistência, o 
que impede que se consiga uma significativa redução do índice de vazios. A 
água de certa forma funciona como um lubrificante entre as partículas dos 
solos permitindo que ocorra uma acomodação mais compacta aumentando 
a densidade do solo e se dá pela redução do índice de vazios, devido a saída 
do ar contido nos vazios, e a acomodação mais compacta das partículas do 
solo. A adição de água ao solo aumenta o teor de umidade, e a partir de certa 
quantidade, a compactação não produz mais a retirada do ar dos vazios devido 
ao grau de saturação elevado do solo, tornando o ar envolvido pela água. 
Existe uma relação entre a energia de compactação e um teor de umidade ideal 
denominado de umidade ótima. Essa relação é o que produz o maior grau de 
compactação com a densidade seca máxima ou massa específica seca máxima.
Os fatores que influenciam a compactação do solo são determinados através 
de ensaios de laboratório denominado Ensaio de Proctor. O ensaio recebe 
o nome do engenheiro norte-americano Ralph Proctor que desenvolveu o 
método de ensaio em 1933, sendo normatizado pela A.A.S.H.O. – American 
Association of State Highway Officials nos Estados Unidos e pela ABNT 
NBR 7182:2016 no Brasil.
Mecânica dos solos aplicada14
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O ensaio normal de compactação segue os procedimentos definidos na 
norma ABNT NBR 7182:2016. 
A preparação da amostra requer que o solo seja seco e destorroado antes 
de iniciar o ensaio. A preparação do solo inicia com a secagem da amostra e 
pode ser feita utilizados um dos três processos: secagem ao ar até a umidade 
higroscópica; secagem prévia com 5% de umidade abaixo da umidade ótima 
presumível; e secagem prévia com 3% de umidade acima da umidade ótima 
presumível. Após a secagem, deve-se desmanchar os torrões sem quebrar os 
grãos tornando a amostra homogênea.
Utilizar o repartidor de amostras para obter uma porção representativa e 
passar pelas peneiras. Se a amostra passar totalmente pela peneira 4,8 mm, ou 
se o material retido nessa peneira for menor ou igual a 7%, pode ser utilizado 
molde pequeno ou grande para compactação, desprezando o material retido 
na peneira 4,8 mm. O ensaio pode ser feito com ou sem o reúso do material. 
O que varia é a quantidade de material da amostra que deve ser separado 
para os ensaios.
Se o ensaio for realizado com o reúso do material, a quantidade de amostra 
para moldar os corpos de prova em molde grande será de 7 kg. Porém, se o 
ensaio for realizado sem o reúso do material, a quantidade de amostra utilizando 
moldes grandes será de 35 kg.
Para complemento do ensaio de compactação, deve-se fazer a caracterizaçãodo material através dos ensaios de granulometria, Limites de Atterberg e de 
massa específica dos grãos.
Para os ensaios de compactação é necessário calcular a massa específica 
aparente seca do solo, utilizando a equação:
Onde:
Ph = peso úmido do solo compactado, em g;
V = volume útil do molde cilíndrico, em cm3;
w = teor de umidade do solo compactado, em %;
Também deve-se calcular a curva de saturação que é a relação entre a 
massa específica seca e o teor de umidade, para um grau de saturação de 
100%, através da equação:
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Onde:
S = grau de saturação igual a 100%;
w = teor de umidade arbitrado na faixa de interesse, em %;
O resultado do ensaio deve apresentar a curva de compactação (Fig. 1), a 
massa específica aparente seca máxima, umidade ótima, curva de saturação 
e características do ensaio.
Figura 1. Curva de compactação obtida em ensaio.
Através das curvas de compactação dos solos e com base nos valores típicos 
de densidade seca e umidade podemos estimar a caracterização dos solos. A 
Figura 2 apresenta os valores de diversos solos cujos valores servem apenas 
como ordem de grandeza. As curvas S 70%, S 80%, S 90% e S 100%, repre-
sentam as curvas de saturação para cada índice de saturação correspondente.
Mecânica dos solos aplicada16
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Figura 2. Curvas de compactação de vários solos.
O solo 1 apresenta uma densidade seca máxima muito alta entre 2,0 e 2,1 
g/cm³ e a umidade ótima muito baixa entre 6 e 9%, esses são valores repre-
sentativos de uma areia com pedregulho, bem graduada e pouco argilosa.
No caso dos solos 2 e 5 devido a característica da curva com um ramo as-
cendente nitidamente íngreme, que é próprio dos solos lateríticos, e em relação 
aos solos residuais e solos transportados não laterizados, essa particularidade 
da curva contribui para a identificação dos solos laterizados.
O solo 3 representa a curva de compactação de uma areia siltosa e o solo 4 
representa uma areia silto-argilosa. A densidade seca dos dois solos é bastante 
diferente devido a fração de argila no solo 4, mas a faixa de umidade ótima 
são bem próximas, entre 10 e 15%.
A curva do solo 6 representa um silte pouco argiloso com densidade seca 
entre 1,5 e 1,6 g/cm³ e umidade ótima entre 17 e 23%, essas características 
representam um solo residual de gnaisse.
Os solos 7 e 8 são argila siltosa e argila residual, respectivamente, onde 
podemos observar que a fração de silte do solo 7 provoca o aumento da den-
sidade seca e também a diminuição da umidade ótima.
A curva S100% representa a curva de saturação a 100%.
17Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
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A compactação de um solo tem objetivo de aumentar a densidade do solo 
e consequentemente aumentando a sua capacidade de carregamento, por 
exemplo, os aterros e as rodovias.
Os ensaios de compactação comumente conhecidos, como Ensaio Normal 
de Compactação ou Ensaio de Proctor Normal apresentam o comportamento 
de um solo em relação a sua densidade seca e a umidade que não podem ser 
atribuídos como índices físicos dos solos, mas são valores que dependem da 
energia de compactação aplicada. Os ensaios podem utilizar três níveis de ener-
gia de compactação que variam conforme o número de camadas compactadas 
e com o peso utilizado para a realização do ensaio. Os ensaios são classificados 
em Normal, que utiliza menor energia de compactação, intermediário, que 
utiliza energia de compactação maior que a Normal, e Modificado, que utiliza 
a maior energia de compactação. Quanto maior a energia de compactação, 
maior será a densidade seca do solo e a umidade será ligeiramente menor que 
a umidade ótima, o que provoca um deslocamento das curvas de compactação 
para esquerda e para cima no gráfico de densidade × umidade (Fig. 3). Veja 
a Tabela 1 para maior compreensão:
Cilindro
Características 
inerentes a 
cada energia de 
compactação
Energia
Normal Intermediária Modificada
Pequeno Soquete Pequeno Grande Grande
Número de camadas 3 3 5
Número de golpes 
por camada
26 21 27
Grande Soquete Grande Grande Grande
Número de camadas 5 5 5
Número de golpes 
por camada
12 26 55
Altura do disco 
espaçador (cm)
63,5 63,5 63,5
 Tabela 1. Energia de compactação segundo Norma NBR 7182. 
Mecânica dos solos aplicada18
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Figura 3. Curvas de compactação demonstrando várias energias de compactação.
Em um ensaio de compactação foram obtidos os resultados apresentados na tabela 
de ensaio. Completar as informações da tabela e traçar a curva de compactação 
apresentando a relação entre a densidade seca e o teor de umidade, e indicar as linhas 
de saturação para 100 e 90%.
Considere a densidade relativa dos grãos Gs igual a 2,67.
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Para que seja possível traçar a curva de compactação, primeiro devem ser calculados 
os dados faltantes na tabela:
Peso do solo: (Peso do solo + Molde) – (Peso do molde) = 4270 – 2416 = 1854 g
Densidade úmida: (Peso do solo) / (Volume do molde) = 1854 g / 1000 cm3 = 1,854 
g/cm3
Peso da água: (Cápsula + solo úmido) – (Cápsula + solo seco) = 101,20 – 97 = 4,20 g
Peso do solo seco: (Cápsula + solo seco) – (Peso da cápsula) = 97,0 – 37,23 = 59,77 g
Teor de umidade: (Peso da água) / (peso do solo seco) × 100 = (4,20 / 59,77) × 100 
= 7,03%
De maneira análoga, os valores para os demais corpos de prova podem ser facilmente 
determinados e a planilha completa apresentará os seguintes resultados:
Com os resultados da tabela pode ser traçada a curva da compactação.
Para traçar as curvas de saturação para 100 e 90%, deve ser calculada a densidade 
seca para cada nível de saturação:
Curva de saturação a 100%:
  Densidade seca é dada pela equação:
  Para o teor de umidade de 7,03%, a densidade seca será:
  Para o teor de umidade de 9,73%, a densidade seca será:
  Para o teor de umidade de 11,93%, a densidade seca será:
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  Para o teor de umidade de 13,20%, a densidade seca será:
  Para o teor de umidade de 15,12%, a densidade seca será:
  Para o teor de umidade de 17,74%, a densidade seca será:
Os resultados da densidade seca para a curva de saturação de 100% são apresentados 
na tabela:
O cálculo da densidade seca para a curva de saturação de 90% segue o mesmo 
roteiro e os resultados estão apresentados na tabela:
Para traçar a curva de compactação são utilizados os dados da tabela de ensaio 
referentes ao teor de umidade e a densidade seca do solo.
As curvas de saturação devem ser traçadas no mesmo gráfico e também são utilizados 
os dados obtidos do teor de umidade e da densidade seca para cada nível de saturação.
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O resultado do ensaio é a determinação da umidade ótima e da densidade seca 
máxima, que para a amostra do solo em análise será:
Adensamento
O adensamento é o fenômeno que provoca o recalque nos solos devido a expulsão 
da água dos vazios, provocando a variação de volume do solo, que é a mesma 
variação do volume de vazios. A variação de volume é provocada pelo aumento 
da tensão efetiva que por sua vez ocorre pela diminuição da poro-pressão.
Figura 4. Curva de adensamento.
Mecânica dos solos aplicada22MecanicaSolos_U1C01.indd 22MecanicaSolos_U1C01.indd 22 13/03/2017 16:42:2313/03/2017 16:42:23
A Figura 4 apresenta uma curva de adensamento que mostra a variação não 
linear do índice de vazios em relação ao aumento da tensão efetiva sobre o solo.
O engenheiro civil austro-húngaro Karl Von Terzaghi desenvolveu a teoria 
de adensamento unidimensional e fez um sistema mecânico (Fig. 5) com 
molas que representa de forma análoga a estrutura sólida do solo, em que a 
deformação da mola é proporcional ao carregamento imposto sobre a mola.
Figura 5. Analogia mecânica, segundo Terzaghi.
Fonte: Pinto (2006).
O sistema consiste em um pistão cheio de água com uma mola dentro. 
Na parte superior, o pistão está fechado e possui apenas um pequeno orifício 
para a saída lenta da água que visa reproduzir a baixa permeabilidade do solo.
No instante em que se aplica o carregamento sobre a mola, não se verifica 
nenhuma deformação, pois a saída da água causada pela carga ainda não 
ocorreu devido a compressibilidade da água ser muito menor que a da mola, o 
que demonstra que nesse instante a carga está sendo suportada integralmente 
pela água e a medida que a carga é exercida sobre a água, a tendência é que 
procure sair do pistão através do orifício, iniciando o processo de deformação 
da mola. Em um instante qualquer, se admitirmos que a quantidade de água 
que saiu do pistão tenha provocado uma deformação na mola, que corresponda 
a uma carga de 5N, significa que parte da carga de 15N está sendo suportada 
pela água e corresponde a 10N. Esse processo continua até que a mola esteja 
suportando totalmente a carga e a saída de água do pistão não mais ocorrerá.
No solo, o processo de adensamento ocorre de forma semelhante quando 
se aplica um carregamento sobre a superfície do terreno. Esse carregamento 
provocará o aumento de pressão nas camadas inferiores do solo que será 
suportada pela água existente nos vazios. Caso a pressão provocada pelo 
carregamento aumente a pressão neutra, sem que a tensão efetiva seja alterada, 
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o sistema estará em equilíbrio e a sobrepressão que surge será a parcela da 
pressão neutra pré-existente. As deformações no solo somente ocorrem quando 
a tensões efetivas variam. 
Mas se o carregamento provocar uma pressão neutra maior que a suportada 
pela água, o equilíbrio do sistema deixa de ser estável e a água deve percolar 
na direção das áreas com maior permeabilidade e porosidade. Esse processo 
de percolação da água no solo provocado pelo aumento da tensão efetiva causa 
a redução do índice de vazios e, consequentemente, a deformação da estrutura 
sólida do solo e parte da pressão será suportada pelo solo aumentando a tensão 
efetiva. Da mesma forma que na analogia mecânica de Terzaghi, o processo 
continua até que toda pressão provocada pelo carregamento se torne tensão 
efetiva e a sobrepressão neutra tenha se dissipado.
Com base nessas premissas é que Terzaghi desenvolveu a Teoria de Aden-
samento Unidimensional, que se baseia em algumas hipóteses que definem as 
condições de contorno para estudo do adensamento dos solos, são relacionadas 
a seguir:
1. O solo está totalmente saturado.
2. A compressão ocorre apenas de maneira unidimensional.
3. O fluxo da água também ocorre apenas de maneira unidimensional.
4. O solo é considerado homogêneo.
5. As partículas sólidas e a água são consideradas praticamente incom-
pressíveis em relação à compressibilidade do solo.
6. O estudo do solo pode ser feito utilizando um elemento infinitesimal.
7. O fluxo de água obedece a Lei de Darcy.
8. Durante o processo de adensamento, as propriedades dos solos não 
sofrem variação.
9. A variação do índice de vazios ocorre de forma linear em relação ao 
aumento da tensão efetiva.
O adensamento está diretamente relacionado com deformação ocorrida no 
solo em relação ao tempo ε, em uma determinada posição a uma profundidade 
z. Essa relação é chamada de grau de adensamento.
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O acréscimo de tensão no solo provocará uma deformação de tal forma 
que a deformação final será dada pela equação:
A deformação total corrida até determinado instante de tempo t está rela-
cionada ao índice de vazios e, nesse mesmo instante a deformação pode ser 
expressa pela equação:
Substituindo esta relação na equação do grau de adensamento, temos:
Simplificando esta relação, teremos:
A relação entre a tensão efetiva e o índice de vazios pode ser admitida como 
linear de tal forma que pode definir a inclinação da reta como um coeficiente 
de compressibilidade do solo, que é determinado pela equação:
A variação da pressão efetiva no solo corresponde diretamente a uma 
variação da pressão neutra de mesmo valor, porém de sentido contrário.
As características dos solos como permeabilidade, porosidade e com-
pressibilidade afetam diretamente o processo de adensamento. Para definir 
essas características dos solos adota-se um coeficiente como uma constante 
que corresponde a hipótese de que as propriedades dos solos permanecem as 
mesmas, ou seja, não sofrem variação devido ao processo de adensamento, 
conforme Terzaghi define em sua teoria. O coeficiente de adensamento cv, 
pode ser expresso pela equação:
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Onde:
av = coeficiente de compressibilidade, em kPa
-1;
O tempo em que o recalque ocorre em determinado solo devido às suas 
características é relacionado pela equação:
Onde:
T = fator tempo, (adimensional);
t = tempo estimado de recalque, em s;
Hd = distância de percolação da água, em cm;
Um terreno onde será construído um aterro de 4,0 m apresenta uma camada de 
9,0 m de argila mole sobre uma camada de areia. Devido a erosão nos arredores do 
terreno, uma camada de 1,20 m de areia foi depositada sobre a camada de argila mole 
provocando um pré-adensamento de 21,60 kPa, além da tensão efetiva atuante em 
qualquer ponto da camada de argila mole.
Considerando o índice de compressão de 1,82 e o índice de recompressão de 0,29, 
determine o recalque por adensamento provocado na camada de argila mole.
Com o valor do recalque obtido, podemos estudar sua evolução, para isso de-
terminamos o coeficiente de adensamento, cv. Também adotar o coeficiente de 
compressibilidade av = 0,06 kPa
-1, coeficiente de permeabilidade k=3x10-6 cm/s e o 
índice de vazios e, igual a 2,7.
Mecânica dos solos aplicada26
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Determinar o tempo em que deverá ocorrer 75% do recalque e qual o recalque 
ocorrido após 100 dias do término da construção do aterro. Adotar o fator tempo T 
para t75 igual a 0,477 e para t99, igual a 1,781.
Condição do terreno no término da construção:
Condição do terreno após algum tempo do término da construção do aterro:
 
Para determinar o recalque total que deverá ocorrer na camada de argila mole é 
preciso calcular as pressões efetivas atuantes nessa camada. O recalque total pode 
27Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
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ser obtido por meio da análise das tensões no centro da camada compressiva de 
argila mole e para isso deve-se calcular a tensão efetiva inicial, a tensão neutra e a 
tensão efetiva final.
A tensão efetiva inicial será a tensão efetiva da camada de argila subtraindo a pressão 
neutra, neste caso, a altura da camada será a metade da altura total da camada de argila.
A tensão de pré-adensamento será a soma da tensão efetiva inicial, com a tensão 
provocadapela camada de 1,20 m de areia, sobre a camada de argila mole.
A tensão final de adensamento será a soma da tensão efetiva inicial com a tensão 
provocada pelo aterro de 4,0 m.
  Com as tensões determinadas, pode-se calcular o valor do recalque:
  Cálculo do coeficiente de adensamento:
  Convertendo cv em m2/dia:
  Cálculo do tempo para ocorrer 75% do recalque:
Mecânica dos solos aplicada28
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Cisalhamento
A resistência à ruptura ao cisalhamento de um solo deve-se essencialmente 
pelo atrito entre as partículas e pela coesão, embora a coesão contribua com 
uma parcela pequena na resistência ao cisalhamento.
A ruptura por cisalhamento dos solos pode ocorrer, por exemplo, devido 
à carga sobre uma sapata de fundação, se for alta o bastante para ultrapassar 
o limite de ruptura do solo ou pela instabilidade de um talude ocasionando 
escorregamento.
Atrito
O atrito entre as partículas dos solos oferece a resistência contra a ruptura 
e podemos exemplifi car através do modelo de atrito usado na física básica. 
Um corpo apoiado sobre uma superfície plana horizontal transmite uma 
força vertical “N” ao plano devido ao peso próprio do corpo. Para que ocorra 
o deslizamento do corpo sobre a superfície, é necessário que uma força hori-
zontal “T” seja aplicada ao corpo e deve ser superior a força N.f, sendo “f” o 
coeficiente de atrito entre os materiais do corpo e da superfície (Figs. 6 e 7).
Figura 6. Atrito entre dois corpos.
  Cálculo do tempo para ocorrer 99% do recalque:
29Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
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Figura 7. Atrito entre dois corpos.
A proporcionalidade que existe entre as forças tangencial e normal permite 
escrever essa relação como:
T = N . tgφ
Sendo φ o ângulo de atrito formado pela força resultante das forças tangen-
cial e normal, e a força normal. O deslizamento do corpo sobre a superfície pode 
ser provocado pela inclinação do plano de contato alterando as componentes da 
força resultante e atinge a situação limite expressa pela equação de T acima.
Essa relação oferece um breve entendimento sobre o atrito entre um corpo 
e uma superfície, entretanto, nos solos, a situação se diferencia devido ao 
deslocamento dos solos ocorrer sobre um número muito grande de grãos 
que podem sofrer deslizamento entre si e até rolar uns sobre os outros e 
durante o deslocamento irão se acomodar em espaços vazios encontrados 
no caminho.
As forças de contato transmitidas entre os grãos de areia e argila se dife-
rem devido à dimensão e formato dos grãos. Na areia, as forças transmitidas 
entre os grãos são suficientes para expulsar a água da superfície dos grãos, 
provocando o contato direto entre eles. Por outro lado, devido o número de 
partículas da argila ser muito maior que as partículas de areia, a força que 
cada partícula transmite é muito pequena,e como as partículas de argilas são 
envolvidas por moléculas de água, elas são absorvidas quimicamente pelas 
partículas da argila (Fig. 9). E por serem reduzidas, as forças de contato não 
conseguem expulsar a água das partículas que se torna responsável pela 
transmissão das forças de contato.
Mecânica dos solos aplicada30
MecanicaSolos_U1C01.indd 30MecanicaSolos_U1C01.indd 30 13/03/2017 16:42:2313/03/2017 16:42:23
Figura 8. Grãos de quartzo em contato direto (dimensão aproximada de um grão de areia 
1,0 mm).
Figura 9. Partículas de Argilas ligadas pelas moléculas de água que envolvem as partículas 
(dimensão aproximada de uma partícula de argila 0,0001 mm).
Essa característica das argilas é responsável pela ocorrência de adensa-
mentos secundários o que também provoca o vínculo entre a resistência das 
argilas e a velocidade de carregamento.
31Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
MecanicaSolos_U1C01.indd 31MecanicaSolos_U1C01.indd 31 13/03/2017 16:42:2313/03/2017 16:42:23
Coesão
A coesão entre os solos ocorre devido a uma atração química entre as par-
tículas provocando uma resistência que não depende da tensão normal que 
pode atuar no plano devido ao carregamento. Essa atração química cria uma 
coesão real entre as partículas e funciona como as partículas estivessem 
coladas umas às outras. 
A coesão representa uma parcela da resistência dos solos ao cisalhamento; 
porém, a maior parcela de resistência se deve ao atrito entre as partículas.
A coesão pode ser definida como real ou aparente. A coesão real corres-
ponde a uma parcela da resistência ao cisalhamento em solos com umidade 
mais elevada, mas não saturados, isso ocorre devido à pressão capilar da água, 
que provoca uma tensão entre as partículas. A coesão aparente é consequência 
da tensão normal provocada pela pressão capilar causando atrito entre as 
partículas, caso o solo seja saturado, a parcela da resistência desaparece e por 
essa razão é chamada de aparente. A coesão real ou aparente não tem referência 
com a coesão determinada pela equação de resistência ao cisalhamento, elas 
possuem o mesmo nome, mas não têm o mesmo significado.
Resistência ao cisalhamento
O estudo da resistência ao cisalhamento se baseia na análise do estado de 
tensões que podem provocar a ruptura nos solos. A análise é feita através dos 
critérios que representem o comportamento dos materiais em relação às tensões 
de ruptura. Os critérios de ruptura que refl etem melhor o comportamento dos 
solos são os critérios de Coulomb e de Mohr.
O critério de Coulomb utiliza a hipótese de que não há ruptura se a tensão 
de cisalhamento não ultrapassar um valor dado pela expressão c + f ∙ σ, onde 
c e f são constantes do material e σ é a tensão normal existente no plano de 
cisalhamento.
Onde c é a coesão do material e f é o coeficiente de atrito interno, que é 
determinado pela tangente do ângulo de atrito interno do material.
Outro critério de análise foi desenvolvido por Mohr , ele adota a hipótese 
de que não ocorre a ruptura enquanto o círculo que representa o estado de 
tensões estiver abaixo da curva de envoltória dos círculos, que representam 
o estado de ruptura obtido em ensaios para o material.
As envoltórias de Mohr apresentam uma trajetória curva de difícil apli-
cação e substituídas por envoltórias com trajetória reta. Essa aproximação 
da envoltória reta torna o critério de Mohr análogo ao critério de Coulomb, 
Mecânica dos solos aplicada32
MecanicaSolos_U1C01.indd 32MecanicaSolos_U1C01.indd 32 13/03/2017 16:42:2313/03/2017 16:42:23
o que justifica a expressão adotada em Mecânica dos Solos como o critério 
de Mohr-Coulomb.
Ambos os critérios de análise não consideram que a tensão principal 
intermediária representa pequena contribuição na resistência ao cisalhamento.
Em ambos os critérios, a tensão normal no plano de ruptura dos solos é 
considerada de muita importância (Fig. 10).
Figura 10. Envoltória de ruptura obtida em ensaio de cisalhamento direto.
Leia a norma DNER-IE005/94, sobre ensaio de adensamento de solos e saiba mais 
sobre como determinar a tensão de adensamento e pré-adensamento dos solos 
(BRASIL, 1994). 
Resistência das areias e argilas
Na geotecnia um solo é considerado uma areia quando a porção de areia é 
maior ou igual a 50, e com percentual muito baixo de fi nos, menos que 12%, 
e o contato entre os grãos é que rege o comportamento e diâmetro dos grãos 
33Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
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maior que 0,05 mm. As areias cuja granulometria apresenta uma quantidade 
de fi nos entre 20 e 40% altera o comportamento das areias que tendem a se 
comportar como as argilas ao invés de se comportarem como areias puras.
Devido a grande permeabilidade das areias, quando submetidas a carre-
gamentos,as pressões neutras se dissipam com o tempo e a sua resistência 
geralmente é definida pelas pressões efetivas. A resistência ao cisalhamento das 
areias pode ser determinada através de ensaios em laboratório e basicamente 
são utilizados dois tipos de ensaios: ensaio de cisalhamento direto e ensaios 
de compressão triaxial.
A diferença das argilas em relação às areias é a sua baixa permeabilidade, 
o que torna a determinação dos valores da resistência considerando o carre-
gamento drenado e também do carregamento não drenado. 
A estrutura das partículas das argilas e das tensões aplicadas ao longo 
do tempo define o índice de vazios a qual depende a sua resistência. Quando 
aplicado um carregamento axial, o comportamento da argila em função da 
tensão X deformação, depende diretamente da tensão confinante em relação 
à tensão de pré-adensamento. A análise do comportamento das argilas é feita 
de forma separada, considerando as tensões confinadas com valores acima da 
tensão de pré-adensamento e com as tensões confinadas com valores abaixo 
dos valores da tensão de pré-adensamento.
A compressibilidade é uma das principais causas de recalques de solos, o que provoca 
a diminuição do volume causada pela aplicação de carregamentos e principalmente 
nas camadas de solos confinados lateralmente e saturados. Essas condições favorecem 
a ocorrência de recalques por adensamento, também chamada de recalque por 
consolidação. Na Figura 11 foi ilustrado o processo de adensamento do solo.
Figura 11. Processo de adensamento do solo.
Mecânica dos solos aplicada34
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Compacidade das areias 
O comportamento das areias depende da granulometria, forma dos grãos e 
da compacidade. É o índice de compacidade relativa que caracteriza a areia 
entre fofa, compacidade média e compacta, e é determinado em função do 
índice de vazios.
O índice de vazios indica o estado em que uma areia se encontra, porém 
somente esse dado não fornece informação suficiente com relação ao com-
portamento dessa areia. Para se conhecer melhor o comportamento de uma 
areia, é necessário comparar o índice de vazios natural da areia com o índice 
de vazio máximo e mínimo que esta areia pode assumir.
Uma areia no estado mais fofo possível permite determinar o seu índice 
de vazios máximo. E aplicando vibração a esta areia ela assumirá seu estado 
mais compacto possível e permite determinar o seu índice de vazios mínimo. 
Ambos os índices de vazios dependem das características dos grãos e podem 
ser descritos de acordo com a Tabela 2.
Descrição da areia emín. emáx
Areia uniforme de grãos angulares 0,70 1,10
Areia bem graduada de grãos angulares 0,45 0,75
Areia uniforme de grãos arredondados 0,45 0,75
Areia bem graduada de grãos arredondados 0,35 0,65
 Tabela 2. Valores típicos do índice de vazios das areias. 
O índice de compacidade relativa CR, é expresso por:
E quanto maior a compacidade relativa CR, maior será a compactação da 
areia e pode ser classificada, conforme sugeriu Terzaghi, por meio de uma 
35Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
MecanicaSolos_U1C01.indd 35MecanicaSolos_U1C01.indd 35 13/03/2017 16:42:2313/03/2017 16:42:23
terminologia definida com base no estado da areia. A Tabela 3 apresenta os 
limites de CR para a classificação das areias.
Classificação Valores
Areia fofa CR < 0,33
Areia de compacidade média 0,33 ≤ CR ≤ 0,66
Areia compacta CR > 0,66
 Tabela 3. Compacidade relativa das areias. 
A compacidade da areia representa um dado importante por classificar 
o estado da areia. Areias compactas com CR acima de 0,66 possuem maior 
resistência e menor deformabilidade, mas não são as únicas características, 
outros fatores também são significativos para a caracterização, como a gra-
nulometria e o formato dos grãos (Figs. 12 e 13).
Figura 12. Formato de grãos de areia.
Fonte: World Atlas of Sands (2009).
Mecânica dos solos aplicada36
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Figura 13. Grãos de areia de solos residuais e solos transportados.
Fonte: World Atlas of Sands (2009).
Consistência das argilas
A consistência de uma argila pode ser percebida através do manuseio e o 
seu estado é usualmente indicado pela sua resistência que pode ser medida 
através do ensaio de compressão simples, isto é, utilizando um corpo de prova 
cilíndrico não confi nado, e a resistência à compressão é determinada pela 
divisão da carga pela área do corpo de prova.
A consistência das argilas pode ser expressa pela resistência à compressão, 
que é classificada conforme apresentado na Tabela 3.
Consistência Resistência (kPa)
Muito mole < 0,25
Mole 25 a 50
Média 50 a 100
Rija 100 a 200
Muito rija 400
Dura > 400
 Tabela 3. Consistência das argilas. 
37Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
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As argilas quando manuseadas perdem sua estrutura natural dos grãos, 
e a consistência da amostra amolgada pode ser menor que a consistência da 
amostra indeformada, e conforme a formação da argila esse fenômeno pode 
ocorrer de maneiras diferentes e é chamado de sensitividade da argila.
A sensitividade da argila é determinada pelo ensaio de compressão simples 
de corpos de provas cilíndricos de amostras indeformadas e de corpos de prova 
moldados de amostras deformadas. E é a relação entre a resistência natural e 
a resistência da amostra amolgada que define a sensitividade da argila.
A classificação das argilas segundo a sua sensitividade é apresentada na 
Tabela 4.
Sensitividade Classificação
1 Insensitiva 
1 a 2 Baixa sensibilidade
2 a 4 Média sensibilidade
4 a 8 Sensitiva
> 8 Ultrassensitiva (quick Clay)
 Tabela 4. Sensitividade da argila. 
Durante o processo de sedimentação, as partículas se acomodam criando 
um arranjo estrutural que pode ser alterado ao longo do tempo devido às 
partículas possuírem uma inter-relação química e também pela percolação 
de águas límpidas, provocando a remoção de sais na água no momento da 
formação do solo. As partículas de argila possuem uma força eletroquímica 
que pode tornar a estrutura do solo frágil, e caso essa estrutura seja rompida 
faz com que a resistência se torne menor ainda, que não haja alteração no 
índice de vazios. 
Devido a essas características das partículas e formação do solo,a sensi-
tividade representa o índice de estrutura.
Mecânica dos solos aplicada38
MecanicaSolos_U1C01.indd 38MecanicaSolos_U1C01.indd 38 13/03/2017 16:42:2413/03/2017 16:42:24
A sensitividade da argila indica que quando uma argila sofre uma ruptura, 
sua resistência será menor que a resistência original. Em solos argilosos 
orgânicos a resistência pode ser muito baixa, de tal forma que sua capacidade 
de suportar um carregamento não seja maior que a carga de uma camada 
de 1,0 ou 1,5 m de aterro, e caso seja carregada com camadas acima desses 
valores, esse carregamento provocará a ruptura e a argila na superfície de 
ruptura estará amolgada não possuindo mais a estrutura original da forma-
ção do solo. A argila se deixada em repouso à área amolgada na seção de 
ruptura, volta a ganhar resistência, isso ocorre devido à inter-relação química 
das partículas, entretanto não atingirá novamente a resistência original do 
solo antes da ruptura. Uma argila com sensitividade de 3 ou 4 significa que 
sua resistência após a ruptura será equivalente a um terço ou um quarto da 
resistência original.
O estado de uma argila após ser remoldada pode ser expresso pelo ín-
dice de vazios, e no caso de argilas saturadas, o índice de vazios estará 
diretamente relacionado à umidade da argila e seu estado será expresso 
pelo teor de umidade. O índice de vazios pode ser determinado através da 
umidade da argila e varia linearmente. Assim como nas areias,o índice de 
vazios sozinho não pode indicar o estado das argilas e será preciso analisar 
juntamente com os limites de consistência, que são: o limite de liquidez e 
o limite de plasticidade.
Entre duas argilas diferentes, a umidade pode parecer a mesma; porém, o 
teor de umidade pode ser diferente, ou seja, uma argila pode estar com umi-
dade de 50%, enquanto a outra argila pode estar com uma umidade de 35%.
Terzaghi propôs uma expressão para indicar a mudança de estado em 
relação à umidade e chamou de índice de consistência.
Através dessa expressão podemos avaliar que quando o teor de umidade w 
for igual ao limite de liquidez LL o valor de IC será zero, indicando um solo 
mole, por outro lado, se o teor de umidade for menor que o limite de plastici-
dade LP, o valor de IC pode ser maior do que 1, indicando que a argila é dura. 
É importante ressaltar que os limites de consistência LL e LP, são de-
terminados através do material que passa na peneira 40 (malha 0,42 mm) e 
representa a umidade de todo o solo, isso significa que o índice de consistência 
só pode ser aplicado no solo cuja granulometria passe 100% pela peneira 40. 
Se houver material retido na peneira 40, será preciso considerar que os grãos 
retidos na peneira precisam de menos água para serem cobertos.
39Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
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A consistência das argilas é estimada através do índice de consistência IC, 
cujos valores estão apresentados na Tabela 5. Esses valores são aproximados 
e são aplicáveis a solos remoldados e saturados.
Consistência Índice de consistência
Mole < 0,5
Média 0,50 a 0,75
Rija 0,75 a 1
Dura > 1
 Tabela 5. Consistência da argila.
O estudo e análise do comportamento dos solos fornecem informações que definem 
a utilização de determinado solo e sua aplicabilidade.
Para a construção de uma rodovia, é realizado o estudo da compactação dos solos 
para conhecer sua resistência e determinar se atende às especificações de projeto em 
relação ao carregamento que devera suportar.
Mecânica dos solos aplicada40
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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 7182:2016. Solo – Ensaio 
e compactação. Rio de Janeiro: ABNT, 2016.
BRASIL. Ministério dos Transportes. Departamento Nacional de Infraestrutura de Trans-
portes. DNER-IE 005/94 – Solo – Adensamento – Instrução de Ensaio. Brasília: DNIT, 1994.
CAPUTO, H. P. Mecânica dos solos e suas aplicações. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1996. 
(Fundamentos, v. 1).
PINTO, C. S. Curso básico de mecânica dos solos em 16 aulas. 3. ed. São Paulo: Oficina 
dos Textos, 2006.
WORLD ATLAS OF SAND. Shape of sand grains. [S.l.]: World Atlas of Sand 2009. Dispo-
nível em: <http://www.sand-atlas.com/en/shape-of-sand-grains/>. Acesso em: 23 
fev. 2017.Leituras recomendadas
Mecânica dos solos aplicada41
MecanicaSolos_U1C01.indd 42MecanicaSolos_U1C01.indd 42 13/03/2017 16:42:2413/03/2017 16:42:24
 
Dica do professor
O vídeo a seguir aborda os conceitos de compressibilidade, adensamento e resistência ao 
cisalhamento dos solos. Assista!
Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar.
https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/5f5e6a84fcba1d8bc4178edb39763c4f
Exercícios
1) 
Solos moles argilosos são aqueles que:
A) a) Apresentam elevado teor de material retido na peneira de número 200.
B) b) Apresentam elevada compressibilidade e baixa permeabilidade.
C) c) Apresentam boa resistência mecânica, embora deve-se sempre ter cuidado com a baixa 
compressibilidade.
D) d) Apresentam-se em ambientes bem drenados com presença de nível freático bem abaixo da 
superfície.
E) e) Apresentam-se em ambientes eólicos secos onde as argilas se depositam com facilidade e 
se tornam muito plásticas.
2) 
Considerando que uma força de 100 kN, aplicada tangencialmente em um plano de área 
2,5m2 foi capaz de provocar ruptura de uma porção de solo. Qual deve ser a resistência 
última ao cisalhamento desta porção de solo?
A) a) 20 KPa.
B) b) 40 kPa.
C) c) 40 kNm2.
D) d) 80 kN/m2.
E) e) 400 kN/m2.
3) 
A compacidade relativa é determinante para identificação:
A) a) Qualidade das areias.
B) b) Dureza das argilas.
C) c) Da compactação das areias.
D) d) Da compactação das argilas.
E) e) Do índice de consistência das argilas.
4) 
Ao aumentarmos a energia de compactação de normal para modificada, para um mesmo 
solo, teremos:
A) a) Importante aumento de densidade da massa se a compactação for realizada com a umidade 
mais baixa.
B) b) Diminuição de densidade da massa se a compactação ocorre no ramo úmido.
C) c) A posição da umidade ótima é modificada, necessitando-se de maior teor de água para 
termos ganho de densidade.
D) d) A curva de saturação (100% umidade) modifica de posição, afastando-se da posição da 
umidade ótima. 
E) e) Nenhuma alteração, pois a energia de compactação não interfere na curva, pois trata-se do 
mesmo solo.
5) 
A compactação de dois solos, sendo um deles laterizado, apresentaram a mesma umidade 
ótima e a mesma densidade. Para elaborarmos uma especificação de controle tecnológico do 
aterro o que devemos prestar a atenção?
A) a) Na variação da curva de compactação, pois os solos lateríticos devem ser compactados 
com maior rigor.
B) b) No número de passadas de rolo, pois nestas circunstâncias não importa a umidade do 
material, visto que ambos são idênticos em comportamento mecânico.
C) c) Nas espessuras de camadas de compactação, pois nestas circunstâncias os solos lateriticos 
pedem espessuras de camadas maiores para o mesmo número de passadas. 
D) d) Na massa do rolo pé de carneiro, pois nos solos lateríticos exige-se maior carga.
E) e) Na vibração do rolo liso, pois o solo laterizado tem pouco argila presente.
Na prática
A empresa Brasil Construções, cujo foco é a construção de grandes obras, foi contratada para 
construir um trecho de rodovia que irá interligar duas cidades e aumentar o fluxo de escoamento 
da produção entre elas.
Para a execução da rodovia foi necessário conhecer o solo por onde seria feito o traçado da rota e 
analisar o seu comportamento, a fim de tomar as medidas executivas necessárias. O objetivo da 
análise também foi garantir a segurança da rodovia quanto a recalques por falta de compactação ou 
por adensamento do solo em alguma camada compressível que possa existir.
Veja o case:
Saiba +
Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor:
Segurança de Barragens - Perda de Estabilidade de Talude.
Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar.
Efeito solo.
Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar.
Análise de estabilidade e de compressibilidade de aterros sobre 
solos moles - caso dos aterros de encontro da ponte sobre o Rio 
dos Peixes (BR 381).
Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar.
https://www.youtube.com/embed/vRdTL9Tcv2w
http://techne.pini.com.br/engenharia-civil/51/artigo285197-1.aspx
http://repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/6429/1/DISSERTA%C3%87%C3%83O_An%C3%A1liseEstabilidadeCompressibilidade.pdf