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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DAU / Instituto de Tecnologia IT 822 - Mecânica dos solos Prof. Dr. Fabrício de Menezes Telo Sampaio Classificação UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO Introdução Geral Diversidade de solos e comportamentos diferentes perante a esforços de interesse da Engenharia. Classificação: agrupamento em conjuntos distintos. Objetivo: prever o comportamento de um solo. Forma de classificação: parâmetros físicos. Experiência: extremamente importante. Engenharia � classificação baseada no potencial de um solo para uso em bases de pavimentos e fundações ou como material de construção. Introdução Prof. Fabricio Sampaio UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO Introdução Diversas classificações � qual adotar? Finalidade da obra (rodovia, aterro, fundação, ...). Introdução BUENO & VILAR (1998): sistema de classificação deve ser simples, memorizável e flexível. UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO Introdução Tipos de classificação: a) Classificação genética dos solos (origem): solos residuais e sedimentares. Pode ter subdivisões (ex. solo residual jovem, solo sedimentar eólico, etc.). b) Classificação NBR 6502: designa os solos de acordo com as suas frações granulométricas. c) Classificação pela estrutura: agregada e isolada, subdivididas em floculada, dispersa, orientada, etc. Meio geotécnico: Sistema Unificado de Classificação do Solo e a classificação da AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials). Introdução UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO Classificação Táctil Visual Análises simples e diretas por manuseio em campo ou em laboratório (análise primária). Classificação Visual Prof. Fabricio Sampaio UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO Classificação Táctil Visual Sempre deve ser acompanhada por ensaios específicos para ter amparo técnico. Classificação Visual Prof. Fabricio Sampaio UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO Classificação Táctil Visual Teste visual e táctil: misturar o solo com água. Areia: ásperas ao tacto, partículas visíveis a olho nu e permitem individualização; silte: menos áspero (mais sedoso); argilas: úmida � pasta moldável e pegajosa, seca � farinha, forma estruturas muito coesas. Teste de sujar as mãos: pasta (solo + água) na palma da mão. Colocar sob água corrente observando a lavagem do solo. Arenoso: lava-se facilmente. Solo siltoso: só se limpa depois de um certo tempo com fricção. Argiloso: dificuldade de se soltarem das mãos. Obs.: agregados de silte+argila � pseudo-areia. Classificação Visual UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO Classificação Táctil Visual Teste de desagregação: torrão de solo imerso em recipiente com água, verificando a desagregação. Rápida, para solos siltosos e lenta para os argilosos. Teste de resistência dos solos secos: torrão seco sob pressão entre os dedos. Argila: resistência elevada, siltes e areias baixa resistência. Teste de dispersão em água: pequena quantidade de solo numa proveta com água. Agita-se e procura-se verificar o tempo para a deposição das partículas. Arenosos: rápido (30 a 60 segundos); siltosos: médio (15 a 60 minutos): e, argilosos: podem levar horas. Classificação Visual UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO Tipos de classificação Classificação genética Residual ou sedimentar. Classificação granulométrica Várias classes. Classificação Proporção de Areia, Silte e Argila. UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO Classificação Unificada (SUCS) Sistema Unificado de Classificação de Solos: Arthur Casagrande (1942), para a construção de aeroportos. Posteriormente: barragens, fundações, entre outras. Adota a curva granulométrica e os limites de consistência do solo. Solos com poucos finos: classificação feita de acordo com a sua curva granulométrica; solos que finos afetam o seu comportamento: classificação feita de acordo com suas características de plasticidade. Classificação Unificada Prof. Fabricio Sampaio UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO Classificação Unificada (SUCS) Classifica-se com duas letras (origem inglesa): prefixo - tipo, sufixo - granulometria e plasticidade. Quatro maiores divisões do SUCS: (1) - Solos grossos (pedregulho - G, e areia - S), (2) - Solos finos (silte - M, e argila - C), (3) - Solos orgânicos (O), (4) - Turfa (Pt). A classificação é realizada na fração de solo que passa na peneira 75mm, anotando-se a quantidade de material eventualmente retida nesta peneira. Classificação Unificada Prof. Fabricio Sampaio UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO SUCS � Solos Grossos Pedregulhos: > 50% da fração grossa retida na peneira 4 (4,75mm). Areias: < 50% retido na peneira 4. Grupos: dividido em 4 subgrupos (depende da curva granulométrica ou da natureza da fração fina). 1) Limpo de finos, bem graduado w, (SW e GW); 2) Limpo de finos, mal graduado P, (SP e GP); 3) Quantidades apreciáveis de finos, não plásticos, M, (GM e SM); 4) Finos presentes, plásticos C, (GC ou SC). Obs.: finos entre 5 e 12% � nomenclaturas duplas, como GW-GM, SP-SC. Classificação Unificada UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO SUCS � Solos Grossos Solos SW e GW: Altos valores de γ, baixa porosidade, maior resistência, menos deformável. Pedregulhos: CNU > 4. Areias: CNU > 6. Cc: entre 1 e 3. Solos GD e SD: máximo de 5 % de finos. Sedimentares. Solos GM e SM: finos presentes (> 12 % *) afetam as propriedades de engenharia: deformabilidade, resistência cisalhamento, e permeabilidade. Solos GC e SC: mais que 12% de finos com comportamento predominante de argila. Classificação Unificada UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO SUCS � Solos Grossos Classificação Unificada UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO SUCS � Solos Finos Finos: mais de 50 % passa da peneira #200 (0,075 mm). Classificação: baseada apenas os limites de plasticidade e liquidez do solo, plotados na forma da carta de plasticidade de Casagrande. Carta � agrupa os solos finos em diversos subgrupos (função de características de plasticidade). Possui três divisores principais: A linha A (equação: IP = 0,73.(wL - 20)), a linha B (wL = 50%) e a linha U (IP=0,9.(wL - 8). Subgrupos (CL, CH, ML e MH) são classificados de acordo com a sua posição em relação às linhas A e B. Classificação Unificada UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO SUCS � Solos Finos Carta de plasticidade. Classificação Unificada Prof. Fabricio Sampaio UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO Classificação da AASHTO Bureau of Public Roads (1920): vias secundárias. Estabilidade dos solos para pista ou em conjunto com uma fina capa asfáltica. Pode ser usada para aterros, subleitos, bases e subbases de pavimentos flexíveis, etc. O sistema da AASHTOclassifica o solo em oito diferentes grupos: de A1 a A8 e diversos subgrupos. Os solos dentro de cada grupo ou subgrupo são ainda avaliados de acordo com o seu índice de grupo, o qual é calculado por intermédio de uma fórmula empírica. Classificação AASHTO UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO Solos dos grupos A1 ao A3 Solos grossos. A1 � bem graduados. A3 � areias mal graduadas, muito pouco finos. A2 � granulares (máx. 35% passando na peneira 200), possuem uma quantia significativa de finos. Classificação AASHTO Prof. Fabricio Sampaio UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO Solos dos grupos A4 ao A8 Solos finos, materiais silto-argilosos. Diferenciação entre grupos � limites de Atterberg. Solos altamente orgânicos (incluindo-se aí a turfa) devem ser colocados no grupo A8. Como no SUCS: classificação do A8 é visualmente. O índice de grupo é utilizado para auxiliar na classificação do solo. Ele é baseado na performance de diversos solos, especialmente quando utilizados como subleitos. O índice de grupo é determinado utilizando-se a equação apresentada adiante: Classificação AASHTO UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO Solos dos grupos A4 ao A7 F: percentagem de solo passando na peneira 200. Grupos A-2-6 e A-2-7: índice de grupo determinado utilizando-se somente o índice de plasticidade. Índices de grupo negativos: adotar um índice nulo. Classificação da AASHTO: com os dados necessários, seguir os passos indicados da figura, da esquerda para a direita, e encontrar o grupo correto por um processo de eliminação. A classificação completa inclui o índice de grupo. Classificação AASHTO UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO Tabela AASHTO Classificação AASHTO UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO Tabela AASHTO Classificação AASHTO Prof. Fabricio Sampaio UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO Standart Penetration Test (SPT) Avalia os estados de compacidade e consistência. Areias e siltes arenosos: f (compacidade). Argilas e siltes argilosos: f (consistência). Classificação SPT UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO Classificação para os solos tropicais (MCT) SUCS: não satisfatório para solos tropicais. (Nogami e Vollibor,1961) � Classificação MCT, mais apropriada, com ênfase em projetos de estradas. 2 grupos: comportamento laterítico e não laterítico. MCT (Mini-Compacto-Tropical): ensaios realizados com corpos de prova de dimensões reduzidas, compactados dinamicamente e considerando também a granulometria e propriedades pedológicas. Parâmetros principais: ensaio mini-CBR (esforço de penetração, absorção, expansão/contração, permeabilidade, perda de massa por imersão, granulometria entre 2,00 e 0,075 mm). Classificação MCT UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO Classificação para os solos tropicais (MCT) Classificação MCT Gráfico para a classificação MCT. Sete regiões. Solos comportamento não Laterítico: parte superior. Cada região tem duas letras: N ou L indica o comportamento não laterítico ou laterítico. Segunda letra (A,A',S',G') indica a fração granulométrica dominante. Prof. Fabricio Sampaio UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO Classificação para os solos tropicais (MCT) 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 colocados os valores e' calculados pela equação empírica: Classificação MCT d' : inclinação do ramo seco da curva de compactação para uma energia correspondente a 12 golpes (aproximadamente igual à do Proctor Normal, 560 kJ/m³); Pi : percentagem de perda de material por imersão. Prof. Fabricio Sampaio UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO Classificação para os solos tropicais (MCT) Cálculo do c’: Classificação MCT O coeficiente c’ é a inclinação da curva de afundamento correspondente ao valor de Mini-MCV = 10 (hipotética). Para tal, seguindo-se as inclinações das outras curvas, interpola-se uma curva que passe pelo ponto de abscissa = 10 golpes e ordenada 2,0 mm. Prof. Fabricio Sampaio UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO Outras classificações Na literatura, observamos várias classificações, como: Classificação pedológica; Classificação da movimentação de sedimentos; Classificação TRB. Classificação do solo Prof. Fabricio Sampaio UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO Bibliografia 1. CAPUTO, H. P. Mecânica dos solos e suas aplicações. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1978. 219 p. 2. NOGUEIRA, J. B. BUENO. Mecânica dos solos. Gráfica EESC/USP. São Carlos, 1988. 3. PINTO, C. S. Curso básico de mecânica dos solos. São Paulo: Oficina de Textos, 2002. 355p. 4. Apostilas didáticas. Bibliografia
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