Unidade 1 Conceitos básicos de mecânica dos solos aplicados à geotecnia de estradas

Prévia do material em texto

Unidade 1 – Conceitos básicos de mecânica dos solos aplicados à geotecnia
de estradas
Apresentação
Seção 1 de 5
Desde a antiguidade o homem construiu caminhos para seu deslocamento e o
deslocamento de tropas e cargas. Os romanos construíram uma rede de estradas
ligando Roma às diversas províncias conquistadas, por onde transitavam suas
tropas. Existem registros da retomada de construção de estradas no século XIV,
local onde situam-se a França, Espanha e Inglaterra. Na França do século XVIII,
durante o governo de Luiz XIV, para buscar um objetivo de construir seis mil léguas
de estradas, foi criada a École Nationale des Ponts et Chaussées (Escola Nacional
de Pontes e Caminhos).
No Brasil, na época Imperial, foram construídas algumas estradas, com destaque
para a que liga São Paulo a Santos, hoje aberta para visitação turística, além de
estradas que ligam Petrópolis a Juiz de Fora, Magé a Petrópolis, dentre outras.
É visível a importância das estradas para transporte de cargas, para o escoamento
da produção de uma região e de um país, além de possibilitar o encontro de
pessoas, o acesso a outras regiões e “diminuir distâncias”.
A disponibilidade de uma boa infraestrutura de transportes em todos seus modais e
sua manutenção adequada é condição necessária para o bom desenvolvimento de
um país. No Brasil, a infraestrutura de transportes ainda é deficitária e sua
manutenção deixa muito a desejar. Dessa forma, o estudo e o conhecimento dos
conceitos e as metodologias para projeto e construção de estradas sempre terão um
lugar de destaque em qualquer momento histórico.
AUTOR
O professor Jorge Alberto Cecin é mestre (2012) em Habitação, Planejamento e
Tecnologia pelo Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (ITP) e
graduado (1984) em Engenharia Civil pela Escola Politécnica da Universidade de
São Paulo (Poli-USP).
Atua em empresas construtoras e de Engenharia, privadas e públicas, por mais de
35 anos e é docente em escolas técnicas e em universidades e faculdades de
Engenharia por mais de dez anos.
A ligação entre dois pontos que um caminho proporciona, além de transportar
riquezas, aproxima os corações. A todos aqueles que se dedicam à construção
dessas vias.
Jorge Alberto Cecin
Objetivos
Seção 2 de 5
UNIDADE 1.
Conceitos básicos de mecânica dos solos aplicados à geotecnia de estradas
Jorge Alberto Cecin
OBJETIVOS DA UNIDADE
bullet
Estudar o conceito, a formação do solo e os índices físicos;
bullet
Conhecer a classificação dos solos;
bullet
Conhecer a classificação dos solos para finalidades rodoviárias.
TÓPICOS DE ESTUDO
Clique nos botões para saber mais
Conceitos básicos de mecânica dos solos aplicados à geotecnia de estradas
–
// Índices físicos
// Resistência ao cisalhamento dos solos
Classificação dos solos
–
// Consistência e compacidade dos solos
// Regras práticas para classificação dos solos
Classificação de solos para finalidades rodoviárias
–
// Classificação HRB
// Classificação unificada
// Classificação MCT
Conceitos básicos de mecânica dos solos aplicados à geotecnia de estradas
Seção 3 de 5
O solo pode ser entendido como um conjunto de partículas com água (ou
eventualmente outro líquido) e ar preenchendo o espaço entre elas. De forma geral,
as partículas podem se deslocar, podendo, no entanto, haver um pequeno grau de
cimentação entre elas.
As propriedades dos solos dependem, em grande parte, da relação existente entre
as quantidades relativas de sólido, água e ar que o compõe. O tamanho das
partículas, sua forma e sua composição mineralógica também influenciam o
comportamento do solo.
Quanto à sua origem, os solos podem ser classificados como residuais,
transportados e orgânicos.
SOLOS RESIDUAIS
Os solos residuais são oriundos da decomposição de rochas e podem ter diferentes
graus de decomposição. O solo é considerado residual quando ele se mantém no
local e na posição da rocha que lhe deu origem, que de forma geral é subjacente a
ele.
https://sereduc.blackboard.com/bbcswebdav/library/Library%20Content/%28LMS%29%20-%20Do%20Not%20Delete/%28LMS%29%20DOL%20-%20Do%20Not%20Delete/SCORM/PROJETO%20DE%20ESTRADAS/UNIDADE%201/scormcontent/index.html#
TRANSPORTADOS
Quando o solo oriundo da decomposição das rochas é transportado para um local
diferente por enxurradas, cursos de água, vento, por gravidade ou outro fenômeno
natural, ele é classificado como transportado. Esse solo recebe uma
subclassificação em função dos tipos de transporte ocorridos.
Os solos transportados pelas águas são chamados solos aluvionares, os
transportados pelos ventos são os solos eólicos e os transportados por gravidade,
resultante, por exemplo, de quedas de grande volume de terra em taludes, são os
solos coluviais.
De particular interesse para o Brasil e regiões localizadas nas regiões tropicais, de
clima quente e chuvas intensas, destacam-se os solos lateríticos.
De acordo com Pinto, em “Propriedade dos solos”, publicado em 1998:
A denominação de lateríticos se incorporou na terminologia dos engenheiros,
embora não seja mais usada nas classificações pedológicas. Os solos lateríticos
tem sua fração argila constituída predominantemente de minerais cauliníticos e
apresentam elevada concentração de ferro e alumínio na forma de óxidos e
hidróxidos, donde sua peculiar coloração (p. 09).
Quando compactados, esses solos apresentam elevada capacidade de suporte e,
devido a essa característica, são muito utilizados em pavimentação.
ÍNDICES FÍSICOS
A composição relativa entre as fases do solo (sólidos, água e ar) definem os índices
físicos, que vão revelar importantes propriedades e serão determinantes para o
dimensionamento de um pavimento.
Umidade
A umidade é indicada em porcentagem e é expressa pelas letras h ou w. ela
demonstra a relação entre o peso da água e dos sólidos:
h ou w = PW/PS *100 (%)
Seus valores dependem do tipo de solo, mas situam-se normalmente entre 10 e
40%. Quando o solo é seco “ao ar”, ele apresenta geralmente uma umidade de 3 a
5%.
Índice de vazios
O índice de vazios, expresso pela letra e, é um número adimensional que indica a
relação entre o volume dos vazios e dos sólidos. O volume de vazios é a soma entre
o volume da água e do ar:
e = Vv/Vs
eus valores dependem do tipo de solo, mas se situam normalmente entre 0,5 e 1,5.
Nas argilas orgânicas, esse número pode chegar a quatro e nas turfas a nove.
https://sereduc.blackboard.com/bbcswebdav/library/Library%20Content/%28LMS%29%20-%20Do%20Not%20Delete/%28LMS%29%20DOL%20-%20Do%20Not%20Delete/SCORM/PROJETO%20DE%20ESTRADAS/UNIDADE%201/scormcontent/index.html#
Porosidade
A porosidade é indicada em porcentagem e expressa a relação entre o volume de
vazios e o volume total. Seus valores mais comuns situam-se entre 30 e 80%.
n = Vv/Vt * 100 (%)
Grau de saturação
O grau de saturação, representado pela letra S, é indicado em porcentagem e
expressa a relação entre o volume de água e o volume de vazios.
S = Vw/Vs * 100 (%)
Ele pode variar entre 0 (solo totalmente seco) e 100% (todos os vazios são
ocupados por água). Quando isso acontece, ou seja, S = 100%, o solo é dito
saturado.
Peso específico natural
O peso específico natural Yn é a relação entre o peso total e o volume total do solo,
na forma em que ele é encontrado na natureza. Sua unidade é expressa
normalmente em kN/m³ ou tf/m³. Seus valores situam-se geralmente entre 14 e 24
kN/m³.
Yn = Pt/Vt
Peso específico dos sólido
O peso específico dos sólidos Ys', é a relação entre o peso e o volume dos sólidos.
Sua unidade é representada por kN/m³ ou tf/m³ e seus valores situam-se geralmente
entre 25 e 30 kN/m³.
Ys = Ps/Vs
Peso específico aparente saturado
O peso específico aparente saturado, Ysat, é a relação entre o peso específico do
solo quando ele fica saturado. Sua unidade é expressa por kN/m³ ou tf/m³ e seus
valores situam-se em torno de 20 kN/m³.
Ysat = Psat/Vt
RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO DOS SOLOS
Em qualquer ponto de uma massa de solo, estão agindo tensões provenientes do
próprio peso e de ações externas aplicadas sobre ele. A ruptura ocorre quando as
tensões solicitantessão superiores às tensões resistentes. As tensões resistentes
do solo têm no atrito seu principal componente.
Ensaios de laboratório de cisalhamento direto e de compressão triaxial podem
fornecer o ângulo de atrito interno φ de um solo. A tensão de atrito resistente é a
tensão normal multiplicada pela tangente de φ.
DICA
Outro fator de importância na resistência ao cisalhamento é a coesão c, que está
relacionada à atração química entre as partículas e a cimentação entre elas.
A presença da água também interfere na capacidade de resistência ao
cisalhamento. A Figura 1 ilustra o fenômeno de forma simplificada.
Figura 1. Ruptura por cisalhamento, em que o carregamento p gera tensões normais
σ e tensões de cisalhamento ζ.
A tensão de cisalhamento resistente é dada por:
τ = c + σ ∙ tg (φ) (8)
Em que:
τ = máxima tensão de cisalhamento resistente;
c = coesão;
σ = tensão normal determinada por ações externas, peso próprio e presença de
água;
tg (φ) = tangente do ângulo de atrito interno do solo.
Classificação dos solos
Uma das formas de classificação dos solos é baseada no tamanho das partículas
que os compõem, determinada por meio da análise granulométrica, que também
fornece sua graduação e composição percentual para cada faixa de tamanho.
A análise granulométrica é feita em duas fases: peneiramento e sedimentação. A
Tabela 1 mostra a classificação dos solos em função do tamanho de seus grãos. Os
limites podem variar entre diversos órgãos.
Nesse sentido, é importante mencionar que a Tabela 1 apresenta os critérios da
Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).
Tabela 1. Classificação do solo segundo o tamanho de seus grãos. Fonte: ABNT,
1995, p. 8-17. (Adaptado).
Os pedregulhos e as areias são classificados como solos granulares; as argilas e os
siltes, como solos finos.
Ensaio de peneiramento
O ensaio de peneiramento consiste em passar o solo em diversas peneiras com
diferentes aberturas de malhas e verificar a porcentagem de material retido em cada
uma. Para as areias puras, o ensaio de peneiramento é suficiente para sua
caracterização.
Além disso, o peneiramento é limitado à malha de abertura com 0,075 mm. Para
determinação da proporção de partículas menores do que esse valor, é necessário
realizar o ensaio de sedimentação.
ASSISTA
Assista ao vídeo intitulado Agregados - Determinação da composição
granulométrica - PARTE 2 (Peneiramento) para entender na prática como pode ser
executada a técnica.
As peneiras utilizadas para realização desse ensaio estão apresentadas na Tabela
2, podendo ser agrupadas em peneiras grossas e peneiras finas.
Ensaio de sedimentação
O ensaio de sedimentação permite a determinação da porcentagem de partículas
menores do que 0,075 mm. Ele consiste na medição indireta do diâmetro das
partículas considerando a velocidade de sua queda em um meio líquido, segundo a
Lei de Stokes, cuja equação é dada por:
Em que:
D = diâmetro equivalente (mm);
μ = viscosidade da água (gf/cm²);
= peso específico dos grãos (gf/m³);
Ya = peso específico da água (gf/m³);
t = tempo (s);
Z = altura de queda (cm).
O material não retido na peneira de 2 mm é dispersado em uma proveta com
solução aquosa. Em seguida, é medida a porcentagem do material sedimentado em
intervalos de tempo. As leituras para verificação da velocidade de sedimentação
devem ser feitas aos 0,5; 1; 2; 4; 8; 15 e 30 minutos e a 1; 2; 4; 8 e 24 horas do
início do ensaio. Os procedimentos para o ensaio estão detalhados na NBR n. 7181
de 2018, que fala sobre a análise granulométrica.
Os resultados dos ensaios de peneiramento e sedimentação fornecem a
composição do solo em função do tamanho dos seus grãos. Esses dados são
lançados em um gráfico com escala logarítmica no eixo das abcissas, indicando o
tamanho das partículas; no eixo das ordenadas, calcula-se a porcentagem de cada
parcela, indicada em escala decimal.
O gráfico gerado é a curva granulométrica do solo e possibilita uma visualização da
distribuição percentual do tamanho das partículas, fornecendo características
importantes do solo.
As curvas granulométricas podem fornecer várias informações sobre o solo,
tais como:
bullet
A curva A é de um solo predominantemente argiloso, pois 65% do material
encontra-se na faixa da argila;
bullet
A curva B representa um material com granulometria muito uniforme, pois todo
material está em uma estreita faixa de diâmetros. A curva está “em pé”,
característica dessa composição granulométrica;
bullet
A curva C é de um solo granular predominantemente arenoso, pois 80% do material
está na faixa das areias;
bullet
A curva D é de um material com granulometria bem distribuída. Esse solo possui
material de praticamente todos os tamanhos. A curva está “deitada”, característica
dessa composição granulométrica.
CONSISTÊNCIA E COMPACIDADE DOS SOLOS
Para caracterizar o padrão de resistência, utiliza-se o parâmetro de consistência
para os solos predominantemente finos (argilosos e siltosos) e de compacidade
relativa para os solos predominantemente granulares (arenosos e pedregulhos).
A consistência é baseada nos padrões de umidade para aquele determinado solo,
bem como a compacidade relativa no índice de vazios.
Consistência – Índices físicos – Limites de Atterberg
A consistência indica o estado em que o solo se encontra em uma situação natural
ou de campo, estando relacionada com sua resistência.
Ela pode variar com o teor de umidade:
Além disso, o solo pode estar nos seguintes estados:
Sólido
–
Não há variação de volume com a secagem;
Semissólido
–
Há variação de volume com a secagem, ocorrendo uma pequena retração do
volume com a perda de água;
Plástico
–
O material é moldável, ou seja, é semelhante a uma massa de modelar;
Líquido
–
Fluido denso.
Com o aumento da umidade, o solo passa do estado sólido para o semissólido, para
o plástico e para o fluido, conforme demonstrado no Gráfico 2.
Gráfico 2. Variação da consistência do solo com a umidade. Fonte: FUTAI;
GONÇALVES; MARINHO, 2014, p. 9.
A padronização dessa classificação é dada pelos Limites de Atterberg. O limite de
liquidez (LL) representa a umidade limite entre o estado líquido e o estado sólido; o
limite de plasticidade (LP), a umidade limite entre o estado plástico e o estado
semissólido; por fim, o limite de contração (LC) é a umidade limite entre o estado
semissólido e sólido.
É definido também o índice de plasticidade (IP), que é a diferença entre o limite de
liquidez e o limite de plasticidade.
Figura 2. Limites de Atterberg. Fonte: BRASIL, 2006, p. 35.
A partir dos Limites de Atterberg, pode-se obter o índice de consistência (IC) do solo
pela relação a seguir:
O IC permite caracterizar a consistência da argila, classificando-a como mole,
média, rija e dura, conforme mostra a Tabela 3.
Tabela 3. Resistência à compressão segundo a consistência. Fonte: FUTAI;
GONÇALVES; MARINHO, 2014, p. 16. (Adaptado).
A partir da caracterização de sua consistência, pode-se estimar a resistência do solo
à compressão, conforme indicado na Tabela 4.
O valor mais preciso da resistência à compressão simples é o resultado de um
ensaio realizado em laboratório, no qual se aumentam os incrementos de carga em
um corpo de prova de argila até que ocorra a ruptura. As cargas resistidas pela
argila divididas pela área do corpo de prova fornecem os valores de tensão
aplicados.
Tabela 4. Relação entre consistência e resistência à compressão. Fonte: PINTO,
1998, p. 26. (Adaptado).
Compacidade relativa
A compacidade relativa representa o estado dos solos granulares no campo,
comparada com sua condição mais fofa ou mais compacta. O índice físico de
referência para a compacidade é o índice de vazios.
Os limites são definidos pelo índice de vazios máximo e mínimo.
Clique nos botões para saber mais
Índice de vazios máximo
–
O índice de vazios máximo emáx é obtido após a colocação cuidadosa do solo em
um recipiente. Para isso, é necessário verter a areia seca com um funil em um
recipiente com volume e peso previamente conhecidos e, em seguida, pesar esse
recipiente com a areiadepositada. A partir disso, têm-se a densidade aparente e,
consequentemente, é possível obter o índice de vazios máximo.
Índice de vazios mínimo
–
O índice de vazios mínimo emín é obtido após a compactação do solo por vibração.
Primeiramente, coloca-se a areia seca em um recipiente com volume e peso
conhecidos. A vibração adequada vai rearranjar os grãos, levando à situação com
menor índice de vazios mínimos. Ao pesar esse recipiente com a areia depositada,
têm-se a densidade aparente e, a partir daí, o índice de vazios mínimo.
A compacidade relativa, portanto, é uma indicação quantitativa do estado da areia
no campo e é definida como:
Em que:
CR = compacidade relativa;
e = índice de vazios do solo na sua condição natural;
emáx = índice de vazios máximo;
emín = índice de vazios mínimo.
O índice de vazios sofre influência do formato dos grãos e da boa ou má graduação
do solo, informações obtidas por meio da curva granulométrica.
Solos bem graduados e com grãos de diversos tamanhos apresentam maior
compacidade, pois os grãos menores acomodam-se entre os maiores, diminuindo o
vazio entre eles.
Em um solo mal graduado e com os grãos praticamente do mesmo tamanho, há
maior quantidade de vazios. A Tabela 5 apresenta valores típicos para os índices de
vazios máximos e mínimos de alguns materiais característicos.
Tabela 5. Valores típicos de emáx e emín . Fonte: PINTO, 1998, [n.p.]. (Adaptado).
Quanto à compacidade das areias, elas podem ser classificadas como fofas ou
compactas, conforme indicado na Tabela 6.
Tabela 6. Classificação das areias pela compacidade. Fonte: FUTAI; GONÇALVES;
MARINHO, 2014, p. 15.
A resistência das areias ao cisalhamento depende de vários fatores, como tamanho
e formato dos grãos, composição mineralógica e ângulo de atrito interno. O ângulo
de atrito apresenta valores típicos em função da compacidade relativa,
apresentados na Tabela 7.
Tabela 7. Valores típicos de ângulo de atrito interno das areias. Fonte: PINTO, 1998,
[n.p.]. (Adaptado).
REGRAS PRÁTICAS PARA CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS
Na natureza dificilmente serão encontrados solos que possam ser considerados
argila, silte ou areia pura. Tendo isso em mente, é possível, por meio de uma regra
prática, denominar o solo pela sua fração predominante e adjetivá-lo com frações
obtidas acima de 10%.
Por exemplo: um solo com predominância de uma argila com 20% de areia pode ser
identificado como argila arenosa. Se tiver predominância de areia, 20% de argila e,
ainda, 10% de silte, pode ser identificado como areia argilo-siltosa. O termo argilo
vem antes de siltosa porque a porcentagem de argila é maior do que a de silte.
Seguindo essa lógica, para porcentagens entre 5 e 10%, acrescenta-se “com um
pouco de... “; abaixo de 5%, utiliza-se “com vestígios de... “. No caso de
pedregulhos com porcentagem acima de 30%, indica-se: “... com muito pedregulho”;
entre 10 e 29%; “... com pedregulho”.
Acompanhando a caracterização granulométrica, adiciona-se ao nome sua
consistência ou compacidade. Dessa forma, para as argilas e siltes, utiliza-se
adjetivos como mole, média, rija, dura ou muito dura; para os materiais granulares,
fofa, média ou compacta.
Classificação de solos para finalidades rodoviárias
Seção 5 de 5
A geotecnia de estradas tem especificidades e padronizações que se baseiam em
determinados ensaios, como os ensaios Proctor e o California Bearing Ratio (CBR),
ou índice de suporte califórnia (ISC).
A umidade do solo no momento da compactação é determinante para um bom
resultado. A operação de compactação tem como finalidade diminuir os vazios
existentes no solo, aproximando mecanicamente as partículas sólidas. A presença
de água em quantidades adequadas lubrifica essa ação mecânica, facilitando o
procedimento.
O excesso da água, por sua vez, dificulta o procedimento, pois a água contida nos
vazios é pressionada e, no momento seguinte, se expande, provocando o que se
chama de borrachudo.
O ensaio Proctor, executado em laboratório, determina a umidade ótima para que
cada solo obtenha a melhor compactação possível. O ensaio foi desenvolvido pelo
engenheiro Ralph Proctor em 1933, tendo sido padronizado pela American
Association of State Highway Officials (AASHO). No Brasil, segue a NBR n. 7182 de
2016, que trata dos ensaios de compactação.
O ensaio é realizado da seguinte maneira: toma-se uma porção de solo seco ao ar e
nele certa quantidade de água. O solo é, então, homogeneizado e compactado em
três camadas em um cilindro padronizado com volume de 1.000 cm³.
A compactação é feita por meio de um peso padrão com massa de 2,5 kg, que cai
de uma altura também padronizada, de 30,5 cm, 26 vezes.
O corpo de prova compactado é pesado e é determinada a umidade do solo. Em
seguida, o corpo de prova é destorroado, mais água é adicionada e o procedimento
é repetido algumas vezes. Os dados obtidos são lançados em um gráfico, chamado
curva de compactação, para que se obtenha a curva de variação do peso específico
aparente seco em função da umidade de compactação, como mostra o Gráfico 3.
Esse gráfico fornece a umidade ótima de compactação.
EXPLICANDO
O maior peso específico aparentemente seco indica que, proporcionalmente, em um
mesmo volume, existe mais matéria sólida e, portanto, menor volume de vazios.
Como o objetivo da compactação é diminuir o volume de vazios, a umidade que
proporciona essa condição é chamada de umidade ótima.
Gráfico 3. Curva de compactação. Fonte: BRASIL, 2006, p. 42.
Outro fator que influencia esse ensaio é a energia de compactação. Quando o
ensaio foi concebido, na década de 1930, o peso dos soquetes, a altura de queda e
o número de camada tinha como objetivo simular a energia dos equipamentos de
compactação existentes na época. Com o avanço da indústria mecânica, foram
desenvolvidos equipamentos muito mais potentes e a energia simulada não
representava mais os equipamentos existentes.
Dessa forma, foram desenvolvidos os ensaios Proctor modificado e Proctor
intermediário, que simulam a energia de compactação que os equipamentos mais
modernos transmitem ao solo. O Gráfico 4 compara as curvas de compactação
obtidas nos ensaios Proctor normal, intermediário e modificado.
Gráfico 4. Influência da energia de compactação na determinação da umidade
ótima. Fonte: BRASIL, 2006, p. 43.
Índice de suporte Califórnia: CBR/ ISC
Os ensaios de compactação, CBR (Califórnia Bearing Ratio) e ISC (Índice de
suporte Califórnia) fornecem elementos de resistência e expansibilidade do solo,
principais instrumentos para atestar a adequabilidade para sua utilização.
O ensaio CBR foi concebido pelo Departamento de Estradas de Rodagem da
Califórnia (USA) e foi padronizado no Brasil pela NBR n. 9895 de 2016. Ele é
composto por três etapas:
Após a determinação da umidade ótima, o solo é colocado em um molde composto
por um tanque de água e, utilizando um deflectômetro, sua expansão é medida a
cada 24 horas por quatro dias. Após as medidas de expansão, o corpo de prova tem
sua água escoada por 15 minutos e procede-se ao ensaio de penetração.
No ensaio de CBR, é medida a resistência à penetração na amostra do solo por
meio de um pistão com seção transversal de três polegadas, que penetra na
amostra a uma velocidade de 0,05 pol/min. O valor da resistência à penetração é
computado em porcentagem, sendo que 100% é o valor correspondente à
penetração em uma amostra de brita graduada de elevada qualidade, de acordo
com padrão de referência, e a resistência imposta pela amostra do solo é
comparada com a amostra padrão, em porcentagem.
CLASSIFICAÇÃO HRB
A classificação de solos para fins rodoviários HBR (Highway Research Board) é
produto de uma revisão feita em 1945 e ainda é muito empregada em todo mundo.
Ela se baseia no limite de liquidez, de plasticidade e em um índice chamado Índice
de grupo (IG).
O IG é um parâmetro que estima a capacidade de suporte do solo e é calculado de
acordo com a granulometria do solo e seus índices físicos (Limites de Atterberg).
Ele pode ser calculado pela seguinte expressão:
IG = (F-35)∙ (0,2+0,005) ∙ (LL-40) + 0,01∙ (F-15) ∙ (IP-10) (14)
Em que:
F = porcentagem que passa na peneira # 200;
LL = limite de liquidez;
IP = índice de plasticidade = LL – LP.
Ainda, é necessário considerar que:
1
1
Se IG < 0, considera-se IG = O;
2
2
O IG deve ser arredondado para o número inteiro mais próximo;
3
3
Para os solos A-1-a, A-1-b, A-2-4, A-2-5 e A-3, IG = 0;
4
4
Para os solos A-2-6 e A-2-7, 𝘐𝘎 = 0,01∙(𝘍-15)∙(𝘐𝘗-10).
A Tabela 8 mostra a classificação do solo segundo o método HBR.
Tabela 8. Sistema classificatório de solos HBR. Fonte: BRASIL, 2006, p. 56.
O sistema HBR apresenta um IG muito elevado para solos argilosos e verifica-se
que, para solos tropicais, tipo lateríticos podem apresentar CBR razoáveis,
indicando bom comportamento. Esse sistema foi parametrizado para solos de clima
temperado e apresenta limitações para aplicação em solos de climas tropicais.
CLASSIFICAÇÃO UNIFICADA
O Sistema de Classificação Unificada de Solos (SUCS) foi criado pelo professor
Arthur Casagrande e se baseia na granulometria e nos índices físicos do solo. É
conhecido também como método de classificação para aeroportos (BALBO, 2007).
O Quadro 1 mostra a classificação dos solos segundo o SUCS, conforme sua
granulometria.
Quadro 1. Sistema unificado de classificação de solos. Fonte: BRASIL, 2006, p. 59.
Desenvolvido também pelo professor Arthur Casagrande, o gráfico de plasticidade,
mostrado no Gráfico 5, possui IP nas ordenadas e LL nas abcissas, localizando os
solos finos conforme sua plasticidade.
Gráfico 5. Plasticidade. Fonte: BRASIL, 2006, p. 60.
CLASSIFICAÇÃO MCT
O sistema classificatório MCT (miniatura, compactado e tropical) foi desenvolvido
por Nogami e Villibor para caracterizar os solos tropicais. Devido às suas
propriedades, apresentam capacidade de suporte adequado quando compactados,
observado em trechos experimentais. Esse método, apesar de não ter grande
impacto internacional, pode ser aplicado em países de clima tropical úmido, onde
ocorrem de forma abundante os solos finos lateríticos e não lateríticos (BALBO,
2007).
Essa classificação é baseada em diversos ensaios. O ensaio de resistência é
chamado de mini-CBR, sendo muito semelhante ao CBR, a menos pela dimensão
dos moldes. O ensaio de contração é outro ensaio no qual o corpo de prova é
exposto à atmosfera e a variação do comprimento axial é medida.
O ensaio de infiltrabilidade mede a capacidade do solo compactado em absorver
água quando em contato prolongado com ela. O ensaio de permeabilidade mede o
potencial drenante do solo. Esses ensaios são feitos com corpos de prova
compactados na umidade ótima, utilizando-se o material que não fica retido na
peneira # 10 (2 mm), com energia de compactação normal.
O Quadro 2 apresenta os grupos de classificação da metodologia MCT e as
propriedades típicas do solo.
(1) q QUARTZO / m – MICAS / k – CAULINITA / (2) CORPOS-DE-PROVA
COMPACTADOS NA UMIDADE ÓTIMA, ENERGIA NORMAL, COM SOBRECARGA
PADRÃO QUANDO PERTINENTE
Quadro 2. Classificação MCT. Fonte: BRASIL, 2006, p. 6.
Agora é a hora de sintetizar tudo o que aprendemos nessa unidade. Vamos lá?!
SINTETIZANDO
O conhecimento do solo sobre o qual uma estrada vai ser construída é condição
necessária para o seu bom desempenho. O solo é formado por partículas sólidas e
entre elas existem vazios preenchidos ou não por água. O tamanho e a forma
dessas partículas, a proporção de vazios e a quantidade de água que se encontra
nesses vazios são os fatores mais importantes que definem as características desse
solo.
A proporção de água presente no solo é dada pelo índice físico umidade e a
proporção de vazios é calculada pelo índice de vazios. Os Limites de Atterberg
relacionam a consistência do solo: plástico, líquido ou sólido, com a sua umidade.
Partículas sólidas de maior dimensão formam os solos granulares, como areias e
pedregulhos, e os chamados solos finos, argilas e siltes são formados por partículas
de menor dimensão. As argilas e siltes no seu estado natural tendem a ser mais
plásticos do que as areias.
Classificar um solo significa enquadrá-lo em um grupo com propriedades
semelhantes. Existem várias classificações que são adequadas ao uso, momento
histórico e uso desse solo. Para fins rodoviários, são utilizadas as classificações
HBR e Universal.
Os solos de locais com clima tropical úmido apresentam características diferentes
dos que estão em locais de clima temperado (onde foram desenvolvidas as
metodologias HBR e Universal). Para esses locais, como no Brasil, deve-se utilizar
também a metodologia MCT.