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Mecânica dos Solos I CLASSIFICAÇÃO GEOTÉCNICA DOS SOLOS (Aula 6) Profa. Muriel B. de Oliveira 6 CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS 6.1 FORMAS DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS Como vimos, existem diversas formas de classificar os solos, como pela sua origem, pela sua evolução, pela presença ou não de matéria orgânica, pela estrutura, pela cor, pelo preenchimento dos vazios. Na engenharia de solos é de costume usarmos os sistemas baseados no tipo e no comportamento das partículas que constituem os solos. Nestes sistemas, os índices empregados são geralmente a composição granulométrica e os índices de Atterberg. Vamos abordar aqui os sistemas de classificação baseados nos índices, além dos dois principais sistemas empregados universalmente, o Sistema Unificado de Classificação de Casagrande (USC) e o Sistema de Classificação do HRB (Highway Research Board). 6.2 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO BASEADOS NOS ÍNDICES Classificação granulométrica dos solos Como vimos na aula 3, o ensaio de análise granulométrica do solo está normalizado pela ABNT/NBR 7181 (2016). A distribuição granulométrica dos materiais granulares, areias e pedregulhos, é obtida pelo processo de peneiramento de uma amostra de solo, enquanto que, para a fração fina do solo (siltes e argilas) utilizamos o processo de sedimentação. Para solos, que tem partículas tanto na fração grossa quanto na fração fina devemos fazer a análise granulométrica conjunta. 6.2 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO BASEADOS NOS ÍNDICES Classificação granulométrica dos solos 6.2 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO BASEADOS NOS ÍNDICES Sistema Trilinear de classificação dos solos Um diagrama trilinear (ou diagrama triangular de Faret) é usado para a classificação de solos em engenharia rodoviária e em pedologia, embora seu uso seja mais adequado a agronomia. Esse sistema permite classificar os solos segundo a sua textura, considerando as porcentagens das frações de areia, silte e argila, que são obtidas no ensaio de peneiramento. Sistema Trilinear de classificação dos solos EXEMPLO 1) Utilizando os gráficos trilineares para classificação texturais, classificar os seguintes solos (identificar os gráficos Empregados): • Solo A: 32% de argila, 60% de silte e 8% de areia; • Solo B: 30% de argila, 20% de silte e 50% de areia. 6.3 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO HRB A classificação HRB (Highway Research Board), é um sistema de classificação de solos de aplicação rodoviária baseado nos limites de Atterberg e na granulometria. Essa nova versão da classificação propôs a subdivisão de alguns dos grupos da classificação original e introduziu o conceito de Índice de Grupo (IG), número inteiro que fornece subsídios para o dimensionamento de pavimentos, calculados pela seguinte fórmula: IG=0,2.a +0,005.a.c+0,01.b.d (6.1) Descrição Índice de Grupo (IG) Onde: a = % do material que passa na peneira de n° 200, menos 35; caso esta % for >75, adota-se a = 40; caso esta % seja < 35, adota-se a = 0; b = % do material que passa na peneira de n° 200, menos 15; caso esta % for >55, adota-se b = 40; caso esta % seja < 15, adota-se b = 0; c= valor de limite de liquidez (LL) menos 40; caso o LL > 60%, adota-se c = 20; se o LL < 40%, adota-se c = 0; d = valor de índice de plasticidade (IP) menos 10; caso o IP > 30%, adota-se d = 20; se o IP< 10%, adota-se d = 0; Descrição Índice de Grupo (IG) O índice de grupo (IG) é indicado entre parênteses completando a classificação HRB. Os seus valores extremos representam solos ótimos (IG=0), e solos péssimos (IG=20) quanto a capacidade de suporte, os quais devem ser evitados (figura 6.3). Descrição Índice de Grupo (IG) A determinação do IG é baseada nos limites de Atterberg do solo e na porcentagem do material fino que passa na peneira de número 200. Seu valor pode ser obtido a partir dos gráficos da figura 6.4, onde será igual a soma das ordenadas obtidas nos dois gráficos (ou pela equação 6.1). Descrição Índice de Grupo (IG) 6.3 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO HRB São apresentados 7 grupos subdivididos em 11 subgrupos assim denominados: • A-1: mistura bem graduada de fragmentos de pedra e pedregulho, areia grossa, areia média, areia fina com ou sem material fino, não plástico ou fracamente plástico. É subdividido em A-1-a e A-1-b; • A-2: solos granulares variados, com granulação irregular e pouco material fino que não se enquadram nas classes A-1 e A-3. É subdividido em A-2-4, A-2-5, A- 2-6, e A-2-7; • A-3: areias finas de praia ou desertos, sem material siltoso ou argiloso ou com pequena quantidade de silte não plástico, e areia fina fluvial mal graduada com pouca areia grossa e pedregulho; Descrição dos Grupo e Subgrupos 6.3 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO HRB • A-4: Solos siltosos não plásticos ou moderadamente plásticos, com porcentagem passante na peneira 200 35%; • A-5: solos semelhantes ao A-4, com material diatomáceo ou micáceo, podendo ser altamente plástico (alto valor do limite de liquidez – LL ou WL); • A-6: solos argilosos com porcentagem passante na peneira 200 35%, podendo incluir misturas argilo- arenosas com até 64% de areia e pedregulho, sujeitos a grandes variações volumétricas; e, • A-7: semelhantes ao solo A-6, porém mais elásticos, com alto índice do limite do limite de liquidez (LL ou WL) e com grandes variações volumétricas. subdividido em A-7-5 e A-7-6. Descrição dos Grupo e Subgrupos 6.3 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO HRB Os grupos A-1, A-2 e A-3 tratam de materiais mais grossos, que apresentam de até no máximo de 35% de material retido na # 200 (0,075mm de abertura). Limitados em 15%, 25% e 10% para os subgrupos A- 1-a, A-1-b e A-3 respectivamente. Para os grupos A-1 e A-3 o índice de plasticidade (IP) é limitado em 6% o que caracteriza materiais com predominância de não plástico (pedra britada, pedregulho e areias). Já os subgrupos A-2-4 e A-2-5 o IP é limitado em 10%, os grupos A-2-6 e A-2-7 especifica um mínimo de 11% no IP. Para os grupos A-4, A-5, A-6 e A-7, tem-se no mínimo 35% de material passado na peneira acima e considera-se também tanto o IP como o LL. Descrição dos Grupo e Subgrupos 6.4 SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS (SUCS) Elaborado para obras de aeroporto. Hoje é utilizado principalmente em barragens de terra. Os solos são classificados, neste sistema, em três grandes grupos: a) Solos grossos: aqueles cujo diâmetro da maioria absoluta dos grãos é maior que 0,074mm (mais que 50% em peso, dos seus grãos, são retidos na peneira n. 200); sendo pedregulhos, areias, solos pedregulhosos ou arenosos com pouca quantidade de finos (silte e argila). b) Solos finos: aqueles cujo diâmetro <0,074mm; compreendem aos siltes e argilas c) Turfas: solos altamente orgânicos, compressíveis. 6.4 SUCS São identificados pelo conjunto de duas letras. A primeira letra indica o principal tipo de solo: G: Pedregulho (do inglês Gravel); S: Areia (do inglês Sand); M: Silte (do sueco Mo); C: Argila (do inglês Clay); O: Solo orgânico (do inglês Organic). A segunda letra indica as características complementares do solo: W: Bem graduado (do inglês Well graded); P: Mal graduado (do inglês Poorly); H: Alta compressibilidade (do inglês High compressibility); L: Baixa compressibilidade (do inglês Low compressibility); Pt: Turfas (do inglês Organic). Descrição dos Grupo e Classes de solos 6.4 SUCS Exemplos: CL – solo argiloso de baixa compressibilidade; SM – solo argiloso com certa quantidade de siltes (finos não plásticos); SW – solo arenoso, bem graduado; CH – solo argiloso, altamente compressível. Descrição dos Grupo e Classes de solos 6.4 SUCS O gráfico de Casagrande, também conhecido como Carta de Casagrande, é utilizado pelo Sistema Unificado como ilustra a Figura 6.6. Podemos observar no gráfico a linha A e a linha B. Linha A: Acima temos solos argilosos e abaixo temos solos siltosos. (Ip = 0,73 e LL-20) Linha B: À direita temos solos compressíveis e muito plásticos. À esquerda: solos de baixa compressibilidade e de baixa a média plasticidade. (LL = 50%). Gráfico de Plasticidadede Casagrande 6.4 SUCS Gráfico de Plasticidade de Casagrande ✓ LIMITAÇÃO DOS SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO CONVENCIONAIS As classificações vistas aqui foram desenvolvidas para solos de clima temperado, estando assim, os solos de clima tropical sujeitos a uma mal classificação, devido a incompatibilidades e limitações dos sistemas. São exemplos desses problemas: • Elevada dispersão dos resultados de ensaios referentes às propriedades e índices (limites de consistência e granulometria); ✓ LIMITAÇÃO DOS SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO CONVENCIONAIS • Materiais finos com comportamento diferenciado, mesmo apresentando limites de consistência aproximados; • Ocorrência de solos argilosos tanto acima quanto abaixo da linha A do gráfico de plasticidade; • Diferenças quantos às propriedades inferidas e o comportamento geotécnico real do solo (resistência, compressibilidade e propriedades hidráulicas). ✓ SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO GEOTÉCNICA NÃO CONVENCIONAIS Leia mais sobre Classificação MCT em: <http://coral.ufsm.br/engcivil/images/PDF/2_2015/TCC_JESSICA%2 0ANVERSA%20VENTURINI.pdf> REFERÊNCIAS • BASTOS, C.A.B. Mecânica dos Solos. Notas de Aula. [S.l.]: Departamento de Materiais e Construções da Fundação Universidade Federal do Rio Grande, 2002. • BODÓ, B.; JONES, C. Introdução à Mecânica dos Solos. 1° ed. Rio de Janeiro Ed. Livros Técnicos e Científicos, 2017. • CAPUTO, H. P. Mecânica dos Solos e suas Aplicações. vol. 1. 7° ed. Rio de Janeiro: Ed. Livros Técnicos e Científicos, 2016. • DNER. Manual de Pavimentação. 2° ed., Rio de Janeiro, Instituto de Pesquisas Rodoviárias, Departamento Nacional de Estradas de Rodagem, Ministério dos Transportes. 1996. • PINTO, C. S. Curso Básico de Mecânica dos Solos em 16 aulas. 3° ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2006.
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