UNIDADE 5 - CLASSIFICACÃO E IDENTIFICACÃO DOS SOLOS 5.1 Introdução

(1)

Notas de Aula - Mecânica dos Solos 57

UNIDADE 5 - CLASSIFICACÃO E IDENTIFICACÃO DOS SOLOS

5.1Introdução

Dada a infinidade de solos que existem na natureza é necessário um sistema de classificação que indique características geotécnicas comuns de um determinado grupo de solos a partir de ensaios simples de identificação.

Portanto, a elaboração de um sistema de classificação deve partir dos conhecimentos qualitativos e quantitativos existentes, ao longo do tempo ir acumulando informações e corrigindo distorções, até que em um mesmo grupo possam estar colocados solos com características semelhantes. No desenvolvimento de um sistema, se deve ter o cuidado para que o volume de informações requeridas ao usuário seja de fácil memorização, para que se torne prático. Estas informações poderão ser obtidas, tanto através da identificação visual e táctil como através de ensaios simples de laboratório. A identificação fornecerá dados para um conhecimento qualitativo, enquanto os ensaios de laboratório resultarão dados quantitativos sobre o solo.

Conclui-se que a classificação dos solos permite resolver alguns problemas simples e serve de apoio na seleção de um dado solo quando se podem escolher vários materiais a serem utilizados.

Apesar das inúmeras limitações a que estão sujeitas as diferentes classificações, estas constituem um meio prático para a caracterização e identificação dos solos. Existem diversos sistemas de classificação, podendo ser estes específicos ou não. Assim, tem-se um sistema com base na origem dos solos (solos residuais, solos transportados/sedimentares, solos orgânicos), um sistema de classificação pedológica (solos zonais, intrazonais e azonais), um sistema com base na textura (tamanho das partículas), um sistema de classificação visual e táctil, e sistemas que levam em consideração parâmetros do solo (Geotécnicos - SUCS, HRB/AASHO, MCT).

A seguir, serão descritos o Sistema de Classificação Textural, o Sistema Unificado de Classificação dos Solos, o Sistema H.R.B., o Sistema de Classificação dos Solos Tropicais (MCT) e Classificação Táctil e Visual.

5.2Classificação textural

O sistema de classificação dos solos, quanto à textura, utiliza-se da curva granulométrica do solo e uma escala de classificação proposta por uma associação. A curva granulométrica obtida como mostrado na Unidade 3, define a função distribuição do tamanho das partículas do solo enquanto a escala define a posição dos quatro grupos: pedregulhos, areias, siltes e argilas. Não há uma escala única, em face das divergências existentes, mas as diferenças entre elas não alteram, sensivelmente, o nome dado ao solo.

Para a classificação do solo, segundo a textura, a partir da sua curva granulométrica, obtida em laboratório, serão determinadas as porcentagens de cada fração do solo, que será adjetivado pela fração imediatamente abaixo, em termos percentuais.

Exemplo: Dado o solo residual das Minas de calcáreo – Caçapava do Sul, apresentado como

exemplo na Unidade 3, o qual apresentou as seguintes percentagens correspondentes a cada fração, segundo a escala da ABNT.

Fração Porcentagem (%) Pedregulho 3,0

Grossa 3,0 Média 6,0 Areia

Fina

55,0

46,0

(2)

A fração predominante é a areia, vindo a seguir a fração silte. Da observação dos valores, nota-se que o solo possui ainda pequena quantidades de argila, e pedregulhos. A subdivisão da fração arenosa mostrou uma predominância da parte fina sobre as demais. Em face dos valores obtidos e da escala adotada o solo será classificado como: areia fina siltosa.

Se duas frações, não predominantes, se equivalerem em termos percentuais, o nome do solo continua ser o da fração predominante adjetivado pelas duas outras, conforme exemplo. Se as frações silte e argila, do exemplo anterior, se equivalessem, com leve predominância da fração silte, o solo passaria a receber o seguinte nome: areia fina silto-argilosa.

A cor do solo quando seco (Munsell Soil Color Charts), e a compacidade das areias ou a consistência das argilas, são duas informações que normalmente acompanham a classificação textural.

5.3Classificação H.R.B (Highway Research Board) ou A.A.S.H.O. (American Association

State Highway Officials)

Esta classificação fundamenta-se na granulometria, limite de liquidez e índice de plasticidade dos solos, sendo proposta para ser utilizada na área de estradas. A Tabela 5.1 apresenta esta classificação, onde os solos estão reunidos por grupos e subgrupos.

Um parâmetro adicionado nesta classificação é o índice de grupo (IG), que é um número inteiro variando de 0 a 20. O índice de grupo define a capacidade de suporte do terreno de fundação de um pavimento. Os valores extremos do “IG” representam solos ótimos para IG = 0 e solos péssimos para IG = 20. Portanto, este índice estabelece uma ordenação dos solos dentro de um grupo, conforme suas aptidões, sendo pior o solo que apresentar maior “IG”.

A determinação do índice de grupo baseia-se nos limites de Atterberg (LL e IP) do solo e na porcentagem de material fino que passa na peneira número 200 (0,075mm). Seu valor é obtido utilizando a seguinte expressão:

IG = 0,2 . a + 0,005 . a . c + 0,01 . b . d

onde:

a = porcentagem do solo que passa na peneira nº 200 menos 35%. Se o valor de “a” for negativo adota-se zero, e se for superior 40, adota-se este valor como limite máximo.

a = Pp,200 - 35% (0 - 40).

b = porcentagem do solo que passa na peneira nº 200 menos 15%. %. Se o valor de “b” for negativo adota-se zero, e se for superior 40, adota-se este valor como limite máximo.

b = Pp,200 - 15% (0 - 40)

c = valor do limite de liquidez menos 40%. Se o valor de “c” for negativo adota-se zero, e se for superior a 20, adota-se este valor como limite máximo.

c = LL - 40% (0 - 20)

d = valor do índice de plasticidade menos 10%. Se o valor de “d” for negativo adota-se zero, e se for superior a 20, adota-se este valor como limite máximo.

d = IP - 10% (0 - 20)

Os solos são classificados em sete grupos, de acordo com a granulometria (peneiras de nº 10, 40, 200) e de conformidade com os intervalos de variação dos limites de consistência e índice de grupo.

(3)

No tas d e Au la - Mecânica dos Sol os 59

A7 - 6

36 mín.

41 mín. (LL - 30)

mín.

Contêm materiais com alto valor de IP em relação ao LL, estando sujeitos a grandes variações de volume. A7

A7 - 5

36 mín.

41 mín. (LL - 30)

máx.

20 máx.

Os solos deste grupo contêm material semelhante ao descrito no grupo A6, tendo,

porém alto LL, que é característico do grupo A5,

sendo plástico e sofrendo grande mudança de volume.

Contêm todos materiais com IP moderado em relação ao LL, podendo ser altamente elásticos e sofrem grandes variações de volume. A6 36 mín. 40 máx. 11 mín. 16 máx. O solo típico deste

grupo é a argila, tendo 75% ou mais que passa na peneira 200. Contêm também mistura de solo argi-loso e 61%

de areia e pedregulho Tem alta variação de volume entre o estado úmido e seco. A5 36 mín. 41 mín. 10 máx. 12 máx.

SOLOS SILTE - ARGILA

% QUE PASSAM NA PENEIRA Nº 200 > 35%

A4

36 mín.

40 máx. 10 máx.

8 máx.

Os solos do grupo A4 têm como material típico silte

não plástico ou moderadamente plástico, tendo em

geral 75 % que passam na peneira 200; podem conter

também uma mistura de silte e

64% de areia e pedregulho. Os solos do grupo A5

contêm materiais semelhantes ao do

grupo A4, sendo porém diatomáceos

ou micáceos, tem elevado LL, sendo portanto, altamente

elásticos.

Fraco a pobre A2 - 7

35 máx.

41 mín. 11 mín.

4 máx. A2 - 6

35 máx.

40 máx. 11 mín.

4 máx.

São semelhantes aos solos do grupo A2 - 4

e A2 - 5, a parte que passa na peneira 40

contêm argila plástica, tendo as

mesmas características dos solos do grupo A6 no caso do A2 - 6 ou A7 no caso de A2 - 7. A2 - 5

35 máx.

41 mín. 10 máx.

A2

A2 - 4

35 máx.

40 máx. 10 máx.

0

São solos que contém grande variedade de materiais granulares, os quais estão no limite

entre os solos do grupo A1 e A3 e materiais silte-argilosos do grupo A4, A5, A6 e A7.

Contêm materiais granulares com 35% ou menos, que passam na # 200 e com uma parte mínima que passa na # 40, que têm as mesmas

caraterísticas dos materiais do grupo A4 e

A5. Contêm também pedregulho com porcentagem de silte ou IP > que dos solos do grupo A1, e areia

fina com silte não plástico com % acima

do solo do grupo A3. A3 51 mín. 10 máx. NP 0 Areia fina de praia ou então de deserto sem ligante (argila ou silte) ou então pequena quantidade de silte sem plasticidade A1b 50 máx. 25 máx. Predomina areia média com ou sem ligante, bem graduado. A1 A1a 50 máx. 30 máx. 15 máx. 6 máx. 0

Solo constituído de uma mistura bem graduada de

pedra, pedregulho, areia grossa, média e fina e um material ligante não plástico

ou de pequena plasticidade.

Predomina pedra e pedregulho com ligante sem areia fina.

Excelente a bom SOLOS GRANULARES

% QUE PASSAM NA PENEIRA Nº 200 < 35%

GRUPO

% QUE PASSAM NAS PENEIRAS

Nº 10 Nº 40 Nº 200 A FRAÇÃO QUE PASSA NA PENEIRA

Nº 40 DEVE TER: LL IP IG COMPOSIÇÃO DO SOLO Funcionamento como sub-base

(4)

Verifica-se nesta tabela que:

a) Os solos grossos foram divididos em três grupos, A1, A2 e A3.

Grupo A1 - Solos granulares sem finos (pedregulho e areia grossa bem graduada, com pouca ou nenhuma plasticidade).

Grupo A2 - Solos granulares com finos (pedregulho e areia grossa bem graduados, com material cimentante de natureza friável ou plástico).

A-2-4 - finos siltosos de baixa compressibilidade A-2-5 - finos siltosos de alta compressibilidade A-2-6 - finos argilosos de média plasticidade A-2-7 - finos argilosos de alta plasticidade Grupo A3 - Areias finas

b) Os solos finos foram divididos em quatro grupos, A4, A5, A6 e A7

Grupo A4 - Solos siltosos com pequena quantidade de material grosso e de argila (baixa compressibilidade LL < 40%)

Grupo A5 - Solos siltosos com pequena quantidade de material grosso e argila, rico em mica e diatomita (alta compressibilidade LL > 40%)

Grupo A6 - Argilas siltosas medianamente plásticas com pouco ou nenhum material grosso (baixa compressibilidade)

Grupo A7 - Argilas plásticas com presença de matéria orgânica (alta compressibilidade). A7-5, IP ≤ LL - 30%

A7-6, IP > LL - 30%

Em geral os solos granulares tem índice de grupo compreendidos entre 0 e 4, os siltosos entre 1 e 12 e os argilosos entre 1 e 20.

5.4Sistema Unificado de Classificação dos Solos (S.U.C.S.)

Este sistema é oriundo do Airfield Classification System idealizado por Arthur Casagrande, e inicialmente utilizado para classificação de solos para construção de aeroportos, e depois expandido para outras aplicações, e normalizado pela American Society for Testing and Materials (ASTM).

Os solos neste sistema são classificados em solos grossos, solos finos e altamente orgânicos. Para a fração grossa, foram mantidas as características granulométricas como parâmetros mais representativos para a sua classificação, enquanto que para fração fina, Casagrande optou por usar os limites de consistência, por serem parâmetros mais importantes do que o tamanho das partículas.

Cada tipo de solo terá um símbolo e um nome. Os nomes dos grupos serão simbolizados por um par de letras. Onde o prefixo é uma das subdivisões ligada ao tipo de solo, e o sufixo, às características granulométricas e à plasticidade.

Na Tabela 5.2, nas duas últimas colunas, estão indicados os símbolos de cada grupo e seus respectivos nomes, bem como uma série de observações necessárias a classificação do solo.

Solos grossos

(5)

Para porcentagens de finos, maior do que 12%, e classificados como CL-ML resultará em um símbolo duplo para o solo grosso, GC-GM se for pedregulho ou SC-SM se for areia.

As Tabelas 5.3 e 5.4, mostram os fluxogramas necessários à classificação dos solos grossos.

Solos finos

Nesta divisão, foram colocados os solos que tem uma porcentagem maior ou igual a 50%, de partículas com tamanho menor do que 0,075mm (passando na # 200). Estes solos, siltes e argilas, foram inicialmente separados em função do limite de liquidez: menor que 50% e maior ou igual a 50%. Cada uma destas subdivisões leva em conta a origem inorgânica ou orgânica do solo. Para a definição de origem orgânica deverão ser realizados dois ensaios de limite de liquidez: um com o solo secado em estufa, (LL)s, e o outro nas condições naturais, (LL)n. Se a relação (LL)s/(LL)n < 0,75 o solo deverá ser considerado orgânico.

Quando da proposição inicial do sistema de classificação por Casagrande, foi introduzido o gráfico de plasticidade, montado a partir dos limites de consistência dos solos finos. Com a revisão do sistema foram introduzidas algumas modificações, resultando o gráfico mostrado na Figura 5.1.

Nele, os grupos estão distribuídos em cinco regiões, sendo a linha “A” separadora dos solos argilosos inorgânicos (CL, CH) dos siltosos inorgânicos (ML, MH). A linha vertical LL = 50% separa os solos de alta plasticidade (MH, CH) dos de baixa plasticidade (ML, CL). Os solos orgânicos podem se situar, tanto acima quanto abaixo da linha “A”; as argilas orgânicas serão representadas por pontos situados sobre ou acima dessa linha, enquanto, os siltes orgânicos estarão abaixo. A quinta região é a hachurada, onde o solo deverá ter o símbolo duplo, CL-ML, representando solos LL < 50% e 4 ≤ IP ≤ 7. O gráfico de plasticidade deverá ser usado na classificação, tanto dos solos finos quanto da fração fina dos solos grossos.

Na última revisão do SUCS foi introduzida, a linha “U” para ajudar na avaliação dos resultados dos ensaios de limites de consistência, visto que ela deve representar um limite superior empírico para os solos naturais. Qualquer ponto que venha se situar acima dessa linha deve ter os resultados dos ensaios verificados. A linha “U”, tanto quanto a linha “A”, é quebrada, iniciando-se na vertical para LL = 16% até IP = 7% e a partir desse ponto tem a equação: IP = 0,9 . (LL - 8).

0 10 20 30 40 50 60 70

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

LIMITE DE LIQUIDEZ - LL %

ÍNDICE DE PLASTICIDADE

IP %

LINHA “A” HORIZONTAL PARA

IP = 4 ATÉ LL = 25,5 IP = 0,73 (LL – 20) PARA CLASSIFICAR O

SOLOS FINOS E A FRAÇÃO FINA DOS

SOLOS GROSSOS

CL

CL - ML

LL =

50 LINHA “U”

VERTICAL PARA LL = 16 ATÉ IP = 7 IP = 0,9 (LL – 8)

ou

OL

ML ou OL

MH ou OH CH

ou

OH

Figura 5.1 - Gráfico de plasticidade

(6)

CRITÉRIOS DO SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS (ASTM, 1983)

CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS CRITÉRIOS PARA DETERMINAÇÃO DOS SUBGRUPOS E

NOMES DOS GRUPOS

USANDO ENSAIOS DE LABORATÓRIO

SÍMBOLO

GRUPO NOME DO GRUPO

Cu ≥ 4 e 1 ≤ Cc ≤ 3 GW Pedregulho bem graduado 5 Pedregulhos

limpos

Pp,200 < 5% Cu < 4 e/ou 1 > Cc > 3 GP Pedregulho mal graduado 5

ML

MH GM Pedregulho siltoso 5, 6, 7 Pedregulhos

mais que 50% da fração grossa retida na peneira 4,8mm (# 4)

Pedregulhos com finos Pp,200 > 12%

Finos classificados

como CL

CH GC Pedregulho argiloso 5, 6, 7 Cu ≥ 6 e 1 ≤ Cc ≤ 3 SW Areia bem graduada 8 Areias limpas

Pp,200 < 5% _{Cu < 6 e/ou 1 > Cc > 3} _SP _{Areia mal graduada 8}

ML

MH SM Areia siltosa 6, 7, 8 Solos

Grossos

Pr,200 > 50%

Areias mais que 50% da fração grossa passa na peneira 4,8mm (#4)

Areias com finos Pp,200 > 12%

Finos classificados

como CL

CH SC Areia argilosa 6, 7, 8 IP > 7, pontos sobre ou

acima da linha A CL Argila pouco plástica 10, 11, 12 Inorgânicos

IP < 4, pontos abaixo da

linha A ML Silte 10, 11, 12 Siltes e

argilas

LL < 50%

Orgânicos LLseco < 0,75 LLnatural OL

Argila orgânica 10, 11, 12, 13 Silte orgânico 10, 11, 12, 14 Pontos sobre ou acima da

linha A CH Argila muito plástica 10, 11, 12 Inorgânicos

Pontos abaixo da linha A MH Silte elástico 10, 11, 12 Solos

Finos

Pp,200≥ 50% Siltes e

argilas

LL ≥ 50%

Orgânicos LLseco < 0,75 LLnatural OH Argila orgânica 10, 11, 12, 15

Silte orgânico 10, 11, 12, 16

Solos altamente orgânicos Principalmente matéria orgânica, cor

escura e cheiro PT Turfa

1: Válido para material passando na peneira de 75mm abertura

2: Se a amostra contém seixos e matacões acrescentar “com seixos e matacões”, ao nome do grupo para Pp,200 entre 5

-12% exigem símbolo duplo. 3: Pedregulhos

GW – CH: Pedregulho bem graduado com silte GW – GC: Pedregulho bem graduado com argila GP – GH: Pedregulho mal graduado com silte GP – GC: Pedregulho mal graduado com argila 4: Areias

SW – SH: Areia bem graduada com silte SW – SC: Areia bem graduada com argila SP – SH: Areia mal graduada com silte SP – SC: Areia mal graduada com argila 5: Se % Areia ≥ 15, acrescentar “com areia”

6: Se finos: CL – ML, usar símbolo duplo: GC – GH; SC – SH 7: Se finos são orgânicos, acrescentar, “com finos orgânicos” 8: Se % Pedregulho ≥ 15%, acrescentar “com pedregulhos” 9: Se pontos estão na área hachurada, é CL – ML (argila-siltosa) 10: Se Pr,200: 15-29%, por “com areia” ou “com pedregulho”,

Se Pr,200≥ 30%: 11: % pedregulho < 15%, acrescentar arenoso

12: % areia < 15%, acrescentar pedregulho 13: Para IP > 4%, e pontos sobre ou acima da linha A

14: Para IP < 4% ou pontos abaixo da linha A 15: Para pontos sobre ou acima da linha A 16: Para pontos abaixo da linha A

Tabela 5.2 - Sistema de Classificação Unificada dos Solos (S.U.C.S)

Observação Cu = D60 / D10

( )

10 60

2 30

D D

D Cc

× =

G gravel Cascalho (pedregulho)

S sand areia

C clay argila

W well graded bem graduado P poor graded mal graduado F fines finos (pás. # 200) M mo mó ou limo (areia fina) O organic matéria orgânica L low liquid limit LL baixo

H high liquid limit LL alto Pt peat turfa

3

4

(7)

No

tas d

e Au

la

-

Mecânica dos

Sol

os

63

% Areia < 15% → Pedregulho bem graduado

% Areia ≥ 15% → Pedregulho bem graduado com areia

% Areia < 15% → Pedregulho mal graduado

% Areia ≥ 15% → Pedregulho mal graduada com areia

% Areia < 15% → Pedregulho bem graduado com silte % Areia ≥ 15% → Pedregulho bem graduado com silte e areia

% Areia < 15% → Pedregulho bem graduado com argila (ou argila siltosa)

% Areia ≥ 15% → Pedregulho bem graduado com argila e areia (ou argila siltosa)

% Areia < 15% → Pedregulho mal graduado com silte

% Areia ≥ 15% → Pedregulho mal graduado com silte e areia

% Areia < 15% → Pedregulho mal graduado com argila (ou argila siltosa)

% Areia ≥ 15% → Pedregulho mal graduado com argila e areia (ou argila siltosa) e areia

% Areia < 15% → Pedregulho siltoso

% Areia ≥ 15% → Pedregulho siltoso com areia

% Areia < 15% → Pedregulho argiloso

% Areia ≥ 15% → Pedregulho argiloso com areia

% Areia < 15% → Pedregulho argilo-siltoso

% Areia ≥ 15% → Pedregulho argilo-siltoso com areia GW

GP

GW – GH

GW – GC

GP – GH

GP – GC

GH

GC

GC – GH Finos

ML ou MH

Finos CL, CH ou (CL – ML)

Finos ML ou MH

Finos CL ou CH

Finos CL – ML Cu ≥ 4 ; 1 ≤ Cc ≤ 3

Cu < 4 , e/ou 1 > Cc > 3

Cu ≥ 4 ; 1 ≤ Cc ≤ 3

Cu < 4 , e/ou 1 > Cc > 3 Pp,200 < 5

5 < Pp,200 < 12

Pp,200 > 12 Pedregulho

% Ped. > % Areia

(8)

No

tas d

e Au

la

-

Mecânica dos

Sol

os

64

% Pedregulho < 15% → Areia bem graduada

% Pedregulho ≥ 15% → Areia bem graduada com Pedregulho

% Pedregulho < 15% → Areia mal graduada

% Pedregulho ≥ 15% → Areia mal graduada com Pedregulho

% Pedregulho < 15% → Areia bem graduada com Silte

% Pedregulho ≥ 15% → Areia bem graduada com Silte e Pedregulho

% Pedregulho < 15% → Areia bem graduada com argila (ou argilo-siltosa)

% Pedregulho ≥ 15% → Areia bem graduada com argila e Pedregulho (ou argilo-siltosa)

% Pedregulho < 15% → Areia mal graduada com Silte

% Pedregulho ≥ 15% → Areia mal graduada com Silte e Pedregulho

% Pedregulho < 15% → Areia mal graduada com argila (ou argila siltosa)

% Pedregulho ≥ 15% → Areia mal graduada com argila e Pedregulho (ou argilo-siltosa)

% Pedregulho < 15% → Areia siltosa

% Pedregulho ≥ 15% → Areia siltosa com Pedregulho

% Pedregulho < 15% → Areia argilosa

% Pedregulho ≥ 15% → Areia argilosa com Pedregulho

% Pedregulho < 15% → Areia argilo-siltosa

% Pedregulho ≥ 15% → Areia argilo-siltosa com Pedregulho SW

SP

SW – SH

SW – SC

SP – SH

SP – SC

SH

SC

SC – SH Finos

ML ou MH

Finos ML ou MH

Finos CL ou CH

Finos CL – ML Cu ≥ 6 ; 1 ≤ Cc ≤ 3

Cu < 6 , e/ou 1 > Cc > 3

Cu ≥ 6 ; 1 ≤ Cc ≤ 3

Cu < 6 , e/ou 1 > Cc > 3 Pp,200 < 5

5 < Pp,200 < 12

Pp,200 > 12 Areia

% Areia > % Ped

(9)

No

tas d

e Au

la

-

Mecânica dos

Sol

os

65

→ Argila pouco plástica

→ Argila pouco plástica com areia → Argila pouco plástica com pedregulho → Argila pouco plástica arenosa

→ Argila pouco plástica arenosa com pedregulho → Argila pouco plástica pedregulhosa

→ Argila pouco plástica pedregulhosa com areia → Argila siltosa

→ Argila siltosa com areia → Argila siltosa com pedregulho → Argila silto-arenosa

→ Argila silto-arenosa com pedregulho → Argila silto-pedregulhosa

→ Argila silto-pedregulhosa com areia → Silte

→ Silte com areia → Silte com pedregulho → Silte arenoso

→ Silte arenoso com pedregulho → Silte pedregulhoso

→ Silte pedregulhoso com areia → Argila orgânica

→ Argila orgânica com areia → Argila orgânica com pedregulho → Argila orgânica arenosa

→ Argila orgânica arenosa com pedregulho → Argila orgânica pedregulhosa

→ Argila orgânica pedregulhosa com areia → Silte orgânico

→ Silte orgânico com areia → Silte orgânico com pedregulho → Silte orgânico arenoso

→ Silte orgânico arenoso com pedregulho → Silte orgânico pedregulhoso

→ Silte orgânico pedregulhoso com areia % Areia > % Ped.

% Areia < % Ped.

% Ped. < 15 % % Ped. ≥ 15 %

% Areia < 15 % % Areia ≥ 15 %

% Areia > % Ped. % Areia < % Ped.

% Ped. < 15 % % Ped. ≥ 15 % % Areia < 15 % % Areia ≥ 15 %

% Areia > % Ped. % Areia < % Ped. % Ped. < 15 % % Ped. ≥ 15 % % Areia < 15 % % Areia ≥ 15 %

% Ped. < 15 % % Ped. ≥ 15 % % Areia < 15 % % Areia ≥ 15 %

% Areia > % Ped. % Areia < % Ped. % Ped. < 15 % % Ped. ≥ 15 % % Areia < 15 % % Areia ≥ 15 % Pr, 200 < 15

15 ≤ Pr, 200≤ 29

% Areia > % Ped

% Areia < % Ped.

Pr, 200 < 15

15 ≤ Pr, 200≤ 29

% Areia > % Ped

% Areia < % Ped.

Pr, 200 < 15

15 ≤ Pr, 200≤ 29

% Areia > % Ped

% Areia < % Ped.

Pr, 200 < 15

15 ≤ Pr, 200≤ 29

% Areia > % Ped

% Areia < % Ped.

Pr, 200 < 15

15 ≤ Pr, 200≤ 29

% Areia > % Ped

% Areia < % Ped. Pr, 200 < 30

Pr, 200 ≥ 30

Pr, 200 < 30

Pr, 200≥ 30

Pr, 200 < 30

Pr, 200≥ 30

Pr, 200 < 30

Pr, 200≥ 30

Pr, 200 < 30

Pr, 200≥ 30 CL

CL – ML

ML

IP ≥ 4 acima ou

sobre a linha A

IP < 4 abaixo da

linha A IP > 7

sobre ou acima da linha A

4 < IP < 7 sobre ou acima da linha A

IP < 4 abaixo da

linha A

CL

Tabela 5.5 - Fluxograma para classificação dos solos finos de baixa plasticidade.

Inorgânicos

Orgânicos

(10)

No

tas d

e Au

la

-

Mecânica dos

Sol

os

66

→ Argila muito plástica

→ Argila muito plástica com areia → Argila muito plástica com pedregulho → Argila muito plástica arenosa

→ Argila muito plástica arenosa com pedregulho → Argila muito plástica pedregulhosa

→ Argila muito plástica pedregulhosa com areia → Silte elástico

→ Silte elástico com areia → Silte elástico com pedregulho → Silte elástico arenoso

→ Silte elástico arenoso com pedregulho → Silte elástico pedregulhoso

→ Silte elástico pedregulhoso com areia → Argila orgânica

→ Argila orgânica com areia → Argila orgânica com pedregulho → Argila orgânica arenosa

→ Argila orgânica arenosa com pedregulho → Argila orgânica pedregulhosa

→ Argila orgânica pedregulhosa com areia → Silte orgânico

→ Silte orgânico com areia → Silte orgânico com pedregulho → Silte orgânico arenoso

→ Silte orgânico arenoso com pedregulho → Silte orgânico pedregulhoso

→ Silte orgânico pedregulhoso com areia % Areia > % Ped.

% Areia < % Ped.

% Ped. < 15 % % Ped. ≥ 15 %

% Areia < 15 % % Areia ≥ 15 %

% Ped. < 15 % % Ped. ≥ 15 %

% Areia < 15 % % Areia ≥ 15 %

% Ped. < 15 % % Ped. ≥ 15 %

% Areia < 15 % % Areia ≥ 15 %

% Ped. < 15 % % Ped. ≥ 15 %

% Areia < 15 % % Areia ≥ 15 % Pr, 200 < 15

15 ≤ Pr, 200≤ 29

% Areia > % Ped

% Areia < % Ped.

Pr, 200 < 15

15 ≤ Pr, 200 ≤ 29

% Areia > % Ped

% Areia < % Ped.

Pr, 200 < 15

15 ≤ Pr, 200 ≤ 29

% Areia > % Ped

% Areia < % Ped.

Pr, 200 < 15

15 ≤ Pr, 200≤ 29

% Areia > % Ped

% Areia < % Ped. Pr, 200 < 30

Pr, 200≥ 30

Pr, 200 < 30

Pr, 200≥ 30

Pr, 200 < 30

Pr, 200≥ 30

Pr, 200 < 30

Pr, 200≥ 30 CH

MH

Acima ou sobre a linha A

Abaixo da linha A Acima da

linha A

Abaixo da linha A

OH Inorgânicos

Orgânicos

(LL)S/(LL)N < 0,75 LL ≥ 50

(11)

Solos altamente orgânicos

São solos que apresentam características muito diferentes dos solos inorgânicos; são compostos de matéria vegetal em vários estágios de decomposição, geralmente com odor orgânico, cor marrom escura a preta, textura variando de fibrosa a amorfa, aparência esponjosa e saturada. São solos com alto índice de vazios, muito compressíveis e baixa resistência ao cisalhamento. Em condições normais, não são utilizados como fundação nem como material de empréstimo.

Os solos altamente orgânicos são, normalmente, designados por turfosos e simbolizados por Pt.

A Tabela 5.7 apresenta algumas características dos solos a partir do Sistema de Classificação relativa às fundações de pavimentos.

5.5Classificação Geotécnica M.C.T. para solos Tropicais

O Sistema Unificado de Classificação dos Solos não se tem mostrado satisfatório, quando usado em projeto de pavimentos para solos tropicais, em face do seu comportamento diferenciado, conforme tem mostrado diversos autores.

Uma classificação mais apropriada aos solos tropicais, com ênfase em projetos de estradas, foi proposta por Nogami e Villilbor (1981), separando-se os solos em dois grupos, um de comportamento laterítico e outro não laterítico. O resultado desse trabalho foi reunido no gráfico, mostrado na Figura 5.2, subdividido em sete regiões, onde os solos de comportamento não laterítico ocupam a parte superior e os de comportamento laterítico estão situados na parte inferior do gráfico. A cada uma das regiões foi associado um símbolo, duas letras, onde a primeira letra “N” ou “L” indica o comportamento não laterítico ou laterítico do solo e a segunda A, A’, G’, S’ completam a classificação conforme mostrado na figura. Há também referência ao tipo de mineral encontrado no solo. Neste gráfico os solos coesivos estão localizados à direita e os não coesivos à esquerda.

O gráfico foi montado utilizando-se de variáveis extraídas dos resultados do ensaio de Mini-MCV (Mini - Moisture Condition Value) de forma que todas as regiões tivessem a mesma área. A primeira variável usada como abscissa e simbolizada por C’ representa a inclinação do trecho reto da curva Mini - MCV para 10 golpes e em ordenadas estão colocadas os valores e’, calculados pela equação:

e’= (20/d’ + Pi/100) 1/3

onde d’ é a inclinação do ramo seco da curva de compactação para uma energia correspondente a 12 golpes (aproximadamente igual à do Proctor Normal - 6 kg/cm3 ) e Pi é a porcentagem de perda de material por imersão. A equação anterior é empírica, tendo-se chegado a ela através da imposição de áreas iguais para as diversas regiões do gráfico.

O procedimento utilizado, com a descrição dos ensaios necessários a classificação dos solos tropicais está descrito em Nogami e Villibor (1985).

5.6Classificação Táctil-Visual (A.S.T.M. - D2488-69)

Esta classificação é feita de tal forma que a maioria dos solos possam se enquadrar em três grupos (granulação grossa, granulação fina e altamente orgânica), através de um exame visual e alguns ensaios simples de campo.

(12)

No tas d e Au la - Mecânica dos Sol os 68 MÓDULO DO SUB-LEITO (13)

500 ou mais

300 ou mais

200 - 300

200 - 200

200 - 300

100 - 200

50 - 100

- CBR DE CAM-PO

(12)

60 - 80

35 - 60

25 - 50

40 - 80

20 - 40

15 - 25

10 - 20

20 - 40

10 - 20

5 - 15

4 - 8

3 - 5

- PESO

ESPECÍ-FICO SECO

(γs)

(11)

125 - 140

120 - 130

115 - 125

130 -145

120 - 140

110 - 130

105 -120

100 - 115

120 - 135

105 - 130

100 - 125

90 - 105

80 - 100

90 - 110

80 - 105

- EQUIPAMENTO DE COMPACTAÇÃO

(10)

Trator de esteira, equipamento de roda de borracha, rolo com roda de aço

-

Trator de esteira, equipamento de roda de borracha

Equipamento com roda de borracha

Equipamento de roda de borracha, rolo de pé de carneiro

Trator de esteira, equipamento de roda de borracha

-

Equipamento com roda de borracha, rolo pé de carneiro, controle rígido da umidade

Equipamento de roda de borracha, rolo de pé de carneiro

Equipamento de roda de borracha, rolo pé de carneiro, controle rígido da umidade Equipamento de roda de borracha, rolo de

pé de carneiro

-

Equipamento com roda de borracha, rolo pé de carneiro

-

Compactação não é prática CARACTE-RÍSTICAS DE DRENAGEM Excelente - - Moderado a insatisfatório Insatisfatório a praticamente impermeável Excelente - - Moderado a insatisfatório Insatisfatório a praticamente impermeável Moderado a insatisfatório Praticamente impermeável Insatisfatório Moderado a insatisfatório Praticamente impermeável - Moderado a insatisfatório COMPRES-SIBILIDADE E EXPANSÃO (8) Quase inexistente - - Muito escassa Escassa Quase inexistente - - Muito escassa Escassa a média Escassa a média Média

Média a alta

Alta Alta Alta Muito alta AÇÃO POTENCIAL DO GELO (7) Nenhuma a muito escassa - - Escassa a média Escassa a média Nenhuma a muito escassa - -

Escassa a alta

-

Média a muito alta

Média a alta

-

Média a muito alta Média - Escassa VALOR COMO BASE DIRETA-MENTE SOB A SUPERFÍCIE EM USO (6) Bom Insatisfatório a moderado Insatisfatório

Moderado a bom

Insatisfatório Insatisfatório Insatisfatório a inadequado Inadequado Insatisfatório Inadequado Inadequado - - Inadequado Inadequado - Inadequado VALOR COMO FUNDAÇÃO QUANDO NÃO SUJEITO

A AÇÃO DO GELO

(5)

Excelente

Bom a excelente

Bom

Bom a excelente

Bom Bom Moderado a bom Moderado a bom Bom Moderado a bom Moderado a insatisfatório - Insatisfatório Insatisfatório Insatisfatório a muito insatisfatório - Inadequado NOME (4)

Pedregulho ou pedregulho arenoso bem graduado Pedregulho ou pedregulho

arenoso mal graduado Pedregulho ou pedregulho are-noso, uniformemente graduado

Pedregulho siltoso ou pedregulho arenoso siltoso

Pedregulho argiloso ou pedregulho arenoso argiloso

Areia ou areia pedregulhosa, bem graduada Areia ou areia pedregulhosa,

mal graduada Areia ou areia pedregulhosa

uniformemente graduada Areia siltosa ou areia

pedregulhosa siltosa

Areia argilosa ou areia pedregulhosa argilosa

Siltes, siltes arenosos e pedre-gulhosos ou solos diatomáceos

Argilas magras, argilas arenosas ou pedregulhosas Siltes orgânicos ou argilas

orgânicas magras Argilas micâceas ou solos

diatomáceos

Argilas gordas

Argilas orgânicas gordas

Turfa, húmus e outros L E T R A (3) GW GP GU GM GC SW SP SU SM SC ML CL OL MH CH OH Pt (2) Pedregu-lhos e solos pedregu-lhosos Areias e solos arenosos Baixa compres-sibilidade

LL < 50

Alta compres-sibilidade

LL > 50 DIVISÕES PRINCIPAIS (1) SOLOS DE GRANU-LAÇÃO GROSSA SOLOS DE GRANU-LAÇÃO FINA

Turfa e outros solos orgânicos fibrosos

(13)

Notas de Aula - Mecânica dos Solos 69 1,15 0,70 1,40 1,75 0,45 0,27 1,70 0,5 1,0 1,5 2,0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

COEFICIENTE C'

ÍNDI

CE

e

'

A = AREIA A' = ARENOSO G' = ARGILOSO S' = SILTOSO

NS' NG' LG' LA' LA NA NA' GRANULOMETRIAS TÍPICAS

DESIGNAÇÕES DO MISSISSIPI RIVER COMISSION, USA

q = QUARTZOSO m = MICÁCEO

s = SERSÍTICO k = CAULINÍTICO AREIAS SILTES

(q, s) ARE IAS SIL T O SAS S ILTES (k, m) S ILTES AREN OS OS

ARGILAS ARGILAS ARENOSA

S ARGIL A S SIL T O SAS S ILTES ARGIL O S O S ARE IAS SIL T O SAS AREIAS ARGI LOSAS

ARGILAS ARGILAS ARENOSA

S ARGIL A S SIL T O SAS S ILTES ARGIL O S O S

COMPORTAMENTO N = NÃO LATERÍTICO L = LATERÍTICO

GRUPO MCT N A N A’ N S’ N G’ L A L A’ L G’

MINI CBR ( % )

SEM IMERSÃO PERDA POR IMERSÃO

M , E B , M

E B

M , E E

E E

E B

E , EE B

E B

EXPANSÃO B B E M , E B B B

CONTRAÇÃO B B , M M M , E B B , M M , E

COEF. PERMEABILIDADE (K) M , E B B , M B , M B , M B B

COEF. SORÇÃO (S) E B , M E M , E B B B

PROPRIE D A D E S

CORPOS DE PROVA COMPACTADOS NA MASSA ESPECÍFICA APARENTE SECA MÁXIMA DA ENERGIA NORMAL

EE = MUITO ELEVADO E = ELEVADO

M = MÉDIO (A) B = BAIXO (A)

VIDE QUADRO ABAIXO PARA

EQUIVALÊNCIANUMÉRICA

MINI-CBR (%)

EE – Muito elevado > 30 E – Elevado 12 a 30 M – Médio 4 a 12 B – Baixo < 4

PERDA DE SUPORTE MINI-CBR – POR

IMERSÃO (%)

E – Elevada > 70 M – Média 40 a 70 B – Baixa < 40

EXPANSÃO (%)

E – Elevada > 3 M – Média 0,5 a 3 B – Baixa < 0,5

CONTRAÇÃO (%)

E – Elevada > 3 M – Média 0,5 a 3 B – Baixa < 0,5

COEFICIENTE DE SORÇÃO – S log (cm/Vmín)

E – Elevada > (- 1) M – Média ( -1) a ( -2) B – Baixa < ( -2)

COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE K

log (cm/s)

E – Elevada > ( - 3) M – Média ( - 3) a ( - 6) B – Baixa < ( - 6)

CORRESPONDÊNCIA

APROXIMADA COM U S C E

SP SM SM SC ML SM, CL ML, MH MH CH SP

SC SC

MH ML CH

(14)

Para os solos finos, siltes e argilas, os principais ensaios de identificação no campo são: a) ensaio de dilatância;

b) ensaio de plasticidade;

c) determinação da resistência seca do solo;

d) observações quanto à cor e cheiro (solos orgânicos).

Os itens a, b e c são feitos com material que passa na peneira nº 40 (0,42mm). No campo, muitas vezes, separa-se o material retido na peneira nº 40 fazendo-se o possível para retirar o material entre a peneira nº 10 e nº 40.

O ensaio de dilatância consiste em adicionar água no material, tornando-o pegajoso. A massa formada deve ter um volume de 8 cm3 e é colocada na palma de uma das mãos em posição horizontal. Bate-se vigorosamente uma mão de encontro com a outra, várias vezes e espreme-se a massa entre os dedos. Segundo as reações ocorridas durante o ensaio de dilatância, os solos podem classificar-se em:

- solos não plásticos (siltes e areias) apresentam uma reação rápida (presença de água livre quando sacudido);

- solos altamente plásticos resultam em reação nula.

Portanto, dependendo da velocidade que a massa muda de consistência, definimos que a reação do teste é rápida, lenta ou nula.

Ensaio de plasticidade consiste em obter um cilindro de 3mm de diâmetro sobre uma superfície lisa ou entre as palmas da mão. À medida que o processo vai se desenvolvendo, o solo vem se tornando mais duro (perda de umidade). Os solos situados abaixo da linha “A” do gráfico de plasticidade formam cilindros frágeis e com exceção dos solos orgânicos. Estes solos resultam em cilindros muito moles e pegajosos quando estão próximos do limite de plasticidade. Quanto mais alta a posição do solo em relação à linha “A”, mais resistentes são os cilindros ao se aproximarem ao limite de plasticidade.

O ensaio de resistência seca consiste em moldar uma amostra de solo úmido e deixar secar em estufa ou no ar livre. Após a secagem tenta-se desagregar a amostra com pressão dos dedos. De acordo com o esforço aplicado na amostra podemos definir como:

- os solos de pouca resistência seca (desagregam-se imediatamente com pequeno esforço - solos siltosos);

- os solos de resistência seca razoável (desagregam-se com certo esforço - solos argilosos e orgânicos).

A cor serve para separar os horizontes de um perfil de solo e pode indicar a existência do nível do lençol freático. Utiliza-se em amostras de solos úmidos porque pode haver uma mudança razoável com a secagem. Adota-se a carta de cores de MUNSEEL preparado pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos.

Os solos de cor vermelha indicam a presença de óxidos de ferro e ausência do lençol freático próximo. Os solos de cor cinza ou manchados indicam que a variação do nível d’água.

Quanto ao cheiro, os solos orgânicos apresentam, em geral, odores característico, que pode ajudar na identificação.

Os métodos para estimar a porcentagem passante na peneira nº 200 são muitos e a escolha depende do tempo, habilidade do técnico e equipamento disponível. Entre eles podemos citar:

- decantação - consiste em misturar solo com água num recipiente e derramar a mistura turva de água e solo. Repete-se a operação várias vezes, até conseguir remover praticamente todos os finos. Por comparação do resíduo com o material primitivo tem-se idéia da quantidade de finos.

(15)

5.7Exercícios

1) Com os dados obtidos no laboratório em ensaios de granulometria e plasticidade para três amostras de solo (solo A, B e C), apresentados abaixo, determine:

a) diâmetro efetivo, b) coeficiente de curvatura, c) coeficiente de uniformidade, d) índice de plasticidade, e) atividade coloidal, f) classifique estas amostras de acordo com os sistemas textural, HRB/AASHO e SUCS.

Solo A Solo B Solo C

LL (%) 15 35 65

LP (%) - 20 35

Curva Granulométrica - ABNT - NBR 6502

C

B

A

Silte Areia Fina Areia Média Areia Grossa Pedregulho

Argila

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,001 0,01 0,1 1 10 100

Diâmetro dos Grãos (mm)

Po

rc

en

ta

g

em

R

eti

da

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Po

rc

en

ta

ge

m Pa

ssa

nt

e

2) Os dados obtidos no laboratório para determinação de umidade natural, do limite de liquidez e do limite de plasticidade de uma amostra de argila foram os seguintes:

Umidade natural

W (g): 7,782 5,041

Ws (g): 6,682 4,312

w (%):

Limite de liquidez

W (g): 2,803 2,215 2,296 2,663 Ws (g): 2,210 1,752 1,825 2,123

w (%):

Nº Golp: 13 20 29 36

Limite de Plasticidade W (g): 0,647 0,645 0,388 Ws (g): 0,557 0,566 0,337

(16)

Pede-se: a) qual a consistência dessa argila

3) O solo de uma jazida para uso de uma obra de terra tem as seguintes características: LL = 60% e LP = 27%. O teor de umidade natural do solo é de 32%. Determine: a) o índice de plasticidade, b) o índice de consistência, c) classifique o solo em função do valor obtido em (b).

4) As seguintes indicações são fornecidas para os solos A e B:

LL (%) LP (%) W (%) G S

Solo A 30 12 15 2,70 100

Solo B 9 6 6 2,68 100

Pede-se: a) qual o solo de maior teor de argila? b) qual o solo de maior índice de vazios?

5) Um solo argiloso apresenta as seguintes características: LL = 59%, LP = 23,1% e IC = 0,44. Pede-se, calcular a quantidade de água necessária a adicionar a 2Kg deste solo para reduzir o IC a 0,20.

Respostas:

1) a) D10 A = 0,07; D10 B = 0,007 e D10 C = 0,0 (zero)

b) D60 A = 0,38; D60 B = 0,10 e D60 C = 0,011 Cu A = 5,5; Cu B = 14,3 e Cu C = ∞ c) D30 A = 0,18; D30 B = 0,044 e D30 C = 0,0 (zero) Cc A = 1,2; Cc B = 2,8 e Cc C = 0 d) IP A = NP; IP B =15 e IP C = 30

e) Ac A = não possui finos; Ac B = 3,75 (Ac alta >1,25) e Ac C = 0,63 (Ac baixa < 0,75) f)