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1 1 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS ENGENHARIA CIVIL CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS Aula 10 RENATO CABRAL GUIMARÃES MECÂNICA DOS SOLOS I 2 2 1. Introdução Os diversos ramos da ciência e tecnologia como a agronomia, geologia e a engenharia desenvolveram sistemas de classificação dos solos com finalidade de uso diferentes, sendo que cada uma dessas áreas utiliza classificações diferentes. A diversidade e a enorme diferença de comportamento apresentada pelos diversos solos perante as solicitações de interesse de Engenharia levou ao seu natural agrupamento em conjuntos distintos, aos quais podem ser atribuídas algumas propriedades. A importância da classificação dos solos, sob o ponto de vista de engenharia, é o de poder estimar o provável comportamento do solo ou, pelo menos, orientar o programa de investigação necessário para permitir a adequada análise do problema. 3 3 1. Introdução A classificação de solos em grupos com comportamento similar, em termos de índices simples, pode fornecer aos engenheiros geotécnicos indicativos sobre as propriedades de engenharia dos solos a partir da experiência acumulada. Índices simples Granulometria wL, IP Sistema de Classificação (Linguagem) Estimativa de propriedades de engenharia Alcançar objetivos de engenharia Uso da experiência acumulada Comunicação entre engenheiros 4 4 1. Introdução Os sistemas de classificação comumente adotados em geotecnia classificam os solos levando-se em consideração: A origem do solo: transportado, residual e orgânico; O grau de evolução do solo: residual jovem e residual maduro; A composição química do solo: laterítico e não laterítico; As características do solo: fino e granular; As propriedades do solo: argila plástica e solo ativo. 5 5 1. Introdução Os sistemas de classificação existentes são empíricos (baseados na experiência acumulada). Os sistemas de classificação mais utilizados no Brasil são: Sistema Unificado de Classificação dos Solos – SUCS (classificação Casagrande); American Association of State Highway and Transportation Officials – AASHTO (TRB ou HRB); MCT (corpos de prova Miniatura, Compactados e constituídos de solos Tropicais). 6 6 2. Sistema Unificado de Classificação dos Solos - SUCS O sistema foi desenvolvido pelo Professor A. Casagrande em 1942 visando a construção de pistas de pouso e decolagem de aviões durante a 2ª Guerra Mundial. Posteriormente, em 1952, foi revisto em cooperação com o U.S. Bureau of Reclamation e o U.S. Army Corps of Engineers para estender seu emprego a barragens, fundações e outras construções. É o sistema mais usado na geotecnia em geral. Divide os solos em três grandes grupos: Solos grossos: menos de 50% em peso dos grãos passado pela peneira Nº 200 (0,075 mm); Solos finos: 50% ou mais em peso dos grãos passa na # 200; Turfas: solos essencialmente orgânicos. 7 7 2. Sistema Unificado de Classificação dos Solos - SUCS Solos grossos: Pedregulho Areia Solos finos: Silte Argila # 200 0,075 mm • Granulometria • Cu • Cc • Gráfico de plasticidade 50% # 4 4,75 mm Ensaios necessários: Peneiramento Limites de Atterberg 50% 8 8 2. Sistema Unificado de Classificação dos Solos - SUCS • Símbolos de solos: G: Gravel - Pedregulho S: Sand - Areia M: Silt - Silte C: Clay - Argila O: Organic - Orgânico Pt: Peat - Turfa • Símbolos do wL: H: High (Alto) (wL>50) L: Low (Baixo) (wL<50) • Símbolos de graduação: W: Well-graded (Bem-graduado) P: Poorly-graded (Mal-graduado) 9 9 2. Sistema Unificado de Classificação dos Solos - SUCS Solos Grossos: Pedregulhos ou solos pedregulhosos = GW, GP, GC e GM; Areia ou solos arenosos = SW, SP, SC e SM. Pode haver casos de símbolos duplos: solos granulares com finos entre 5% e 12%. Ex: GW-GC, GM-GC. Solos Finos: Argila = CL e CH; Silte = ML e MH; Solos orgânicos: OL e OH. Turfas São solos essencialmente orgânicos – PT (peat). 10 10 2. Sistema Unificado de Classificação dos Solos - SUCS 11 11 2. Sistema Unificado de Classificação dos Solos - SUCS 12 12 2. Sistema Unificado de Classificação dos Solos - SUCS Exemplo: 30% passa peneira 200 70% passa peneira 4 wL = 33% e IP = 12% SC – Areia argilosa 13 13 3. American Association of State Highway and Transportation Officials – AASHTO O sistema foi originalmente desenvolvido por Hogentogler e Terzaghi em 1929 como sendo o Public Roads Classification System. Posteriormente sofreu várias revisões. O sistema atual AASHTO (1978) baseia- se na versão de 1945. Sistema de classificação muito usado pelos engenheiros de estrada (qualificação do subleito). Neste sistema, também se inicia a classificação pela constatação da porcentagem de material que passa na peneira 200 (solos grossos têm menos de 35% passado). Os solos seguem uma ordem decrescente de qualidade de A1 a A8: A1 = ótimo A8 = péssimo 14 14 3. American Association of State Highway and Transportation Officials – AASHTO 8 grupos principais: A1 a A7 (com vários sub-grupos) e solos orgânicos A8. Ensaios necessários: peneiramento e limites de Atterberg. O índice de grupo, equação empírica, é usado para avaliar solos dentro de um grupo (sub-grupos). A4 a A7 A1 a A3 Materiais Granulares 35% passa na peneira 200 Materiais Finos (silte e argila) 36% passa na peneira 200 15 15 3. American Association of State Highway and Transportation Officials – AASHTO 16 16 3. American Association of State Highway and Transportation Officials – AASHTO IP – Índice de Plasticidade O índice de grupo é um número inteiro, que varia de 0 a 20 e define a capacidade de suporte de um solo quando é utilizado como fundação de um pavimento. O valor 0 indica um solo bastante resistente (ótimo) e maior que 20 um solo mole (péssimo). Obs: - Se a equação produzir um valor negativo, este é considerado 0; - O IG calculado é arredondado para o número inteiro mais próximo. 17 17 3. American Association of State Highway and Transportation Officials – AASHTO Exemplo: 86% passa peneira 200 wL = 70% IP = 32% wL – 30 = 40% IG = 33,47 = 33 A-7-5 (33) 18 18 4. MINIATURA COMPACTADA TROPICAL - MCT A classificação MCT (Miniatura, Compactado, Tropical), proposta por Nogami e Villibor (1981), se baseia em ensaios de compactação e perda de massa por imersão de corpos-de-prova. É a classificação de maior aceitação e uso no meio técnico rodoviário brasileiro. Sua metodologia de classificação envolve, basicamente, ensaios de compactação com corpos-de- prova de 50 mm de diâmetro, denominados Mini-MCV, ou de 26 mm de diâmetro, denominados subminiatura; e ensaios de perda de massa por imersão. 19 19 4. MINIATURA COMPACTADA TROPICAL - MCT Ensaio de Compactação Mini-Proctor Metodologia MCT GRUPO DE ENSAIOS Mini-CBR e Associados GRUPO DE ENSAIOS Mini-MCV e Associados Ensaio de Compactação Mini-MCV ENSAIOS ASSOCIADOS Capacidade de Suporte Mini-CBR, Expansão Contração, Infiltrabilidade, Permeabilidade Ensaio de Perda de Massapor Imersão 20 20 4. MINIATURA COMPACTADA TROPICAL - MCT 1) Ensaio Mini-MCV Equipamento utilizado Metodologia de execução 21 21 4. MINIATURA COMPACTADA TROPICAL - MCT 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Número de Golpes a n (m m ) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 2 3 4 6 8 12 16 24 32 48 641 Mini-MCV 300,00 275,00 250,00 225,00 200,00 Pi (%) 73 72 70 65 68 Coeficiente c’ Coeficiente d’ 1,65 1,70 1,75 1,80 1,85 1,90 1,95 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0 Teor de umidade (%) M as sa e sp ec ífi ca s ec a (g /c m3 ) 6 golpes 8 golpes 12 golpes 16 golpes 22 22 4. MINIATURA COMPACTADA TROPICAL - MCT 2) Perda de Massa por Imersão Metodologia de execução Parâmetro obtido Índice Pi 100 w s m m Pi 23 23 4. MINIATURA COMPACTADA TROPICAL - MCT 1) Classificação MCT Tradicional Índice e’ 3 100' 20 ' Pi d e Carta de classificação 0,5 1,0 1,5 2,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Coeficiente c' Ín di ce e ' NG' LG' NS' NA' LA' LA NA 1,15 0,27 0,7 1,7 0,7 1,7 b) Determinação da Classificação 24 24 4. MINIATURA COMPACTADA TROPICAL - MCT A classificação MCT agrupa os solos tropicais em duas grandes classes quanto ao comportamento: lateríticos (L) e não-lateríticos (N). Estas duas grandes classes se subdividem em grupos, de acordo com seu comportamento, designados pelas suas características granulométricas. De acordo com os ensaios é possível classificar os solos em um dos sete grupos, podendo-se com isto prever suas propriedades mecânicas e hidráulicas dos solos quando compactados para fins de obras viárias. 25 25 4. MINIATURA COMPACTADA TROPICAL - MCT LG’: argilas lateríticas e argilas lateríticas arenosas; LA’: areias argilosas lateríticas; LA: areias com pouca argila laterítica; NG’: argilas, argilas siltosas e argilas arenosas não- lateríticas; NS’: siltes caolínicos e micáceos, siltes arenosos e siltes argilosos não-lateríticos; NA’: areias siltosas e areias argilosas não-lateríticas; NA: areias siltosas com siltes quartzosos e siltes argilosos não-lateríticos.
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