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LIMITES DE ATTERBERG Os solos cuja textura há uma considerável porcentagem de finos, não basta apenas a granulometria para caracterizá-los, pois suas propriedades são bastante influenciadas pelo teor de umidade (w), formato das partículas e composição mineralógica. Portanto, utiliza-se também os limites de atterberg para a identificação da consistência desses solos e a caraterização de seu comportamento. Os limites de atterberg se baseiam na constatação de que em um solo argiloso ou siltoso o comportamento tem aspectos distintos conforme o valor do teor de umidade (w). Por exemplo, quando esses solos se encontram muito úmido se comportam como um líquido, quando perde parte da água, fica plástico, e quando mais seco, torna- se quebradiço (Pinto, 2006). A Figura 1 explica o processo de variação de umidade e como isso afeta a consistência do solo (estado). Vamos analisar as características gerais de cada estado de consistência: • Líquido: O solo se comporta como um fluido, a resistência ao cisalhamento é quase nula. Ex.: Lama • Plástico: O solo está em uma consistência moldável, mantém a forma como facilidade quando trabalhado. Ex.: Mistura para fazer telha, tijolo ou um vaso. • Semissólido: O solo está quebradiço e desmancha ao ser trabalhado. Ex.: Craqueamento. • Sólido: O solo está solto, diminui de volume. Ex.: Pó. Figura 1 – Limites de atterberg (Pinto, 2016). Os teores de umidade correspondentes às mudanças de estado são definidos como: Limite de Liquidez (LL) e Limite de Plasticidade (LP). Onde o Índice de plasticidade (IP), é definido como: IP = LL – LP Quanto maior o valor do Índice Plasticidade, mais compressível e plástico é o solo. 1.1 Limite de liquidez (LL) O limite de liquidez (LL) está normatizado na NBR 6459 (ABNT, 2016) e é definido como o teor de umidade (w) para que com 25 golpes no aparelho de Casagrande a ranhura feita no solo se feche (Figura 2). Figura 2 - Aparelho de Casagrande (Adaptado de: Pinto, 2006) A Norma requer que no mínimo 3 tentativas sejam realizadas no solo, em diferentes umidades, sempre contabilizando o número de golpes para fechar a ranhura. Obtém-se o resultado graficamente ou por interpolação. Na Figura 3 é apresentado um exemplo de resultado do ensaio de Limite de Liquidez, onde no Eixo y tem-se o teor de umidade em % e no Eixo x tem-se o número de golpes necessário para fechar a ranhura em escala logarítmica. Percebe-se na Figura 3 que foram realizadas 5 tentativas, sendo essas ligadas por meio de uma linha de tendência. Com 25 golpes, a umidade é igual a 53,4%. Deste modo, o LL é igual a 53,4%. Figura 3 – Exemplo de resultado de LL 1.2 Limite de Plasticidade (LP) O limite de plasticidade (LP) está normatizado na NBR 7180 (ABNT, 2016) e é definido como o teor de umidade (w) necessário para moldar, rolando coma mão, um cilindro de 3mm de diâmetro com comprimento de 10cm com a aparecimento de fissuras (Figura 4). Figura 4 – Rolagem dos cilindros A Norma requer que no mínimo 5 tentativas, onde o resultado do limite de plasticidade (LP) é a média aritmética entre as tentativas, até que se tenha três valores que não se afastem da média em 5%. Na Tabela 1 tem-se o resultado de cinco tentativas. Inicialmente faz-se a média aritmética das umidades. Tabela 1 – Resultados de LP Cilindro Umidade (%) Umidade (%) 1 16,5 16,5 2 16,9 16,9 3 17,3 Desprezado 4 15,3 Desprezado 5 15,8 15,8 Média 16,36 16,40 Média 1 = 16,5+17,3+16,9+15,3+15,8 5 = 16,36% A partir da Média 1, é necessário verificar se todas as umidades não se afastam em 5%. Para isso, vamos calcular o limite superior da Média 1 (+ 5%) e o limite inferior da Média 1 (-5%). Limite Superior = 1,05 × 16,36 = 17,178% Limite Inferior = 0,95 × 16,36 = 15,542% O Cilindro 3 ultrapassou o Limite Superior e o Cilindro 4 ficou aquém do Limite Inferior, portanto ambos serão descartados por se afastarem da Média 1 em ± 5%. O próximo passo é recalcular a média das umidades, desconsiderando os Cilindros 3 e 4. Média 2 = 16,5+16,9+15,8 3 = 16,40% A partir da Média 2, é necessário verificar novamente se todas as três umidades não se afastam em 5%. Para isso, vamos recalcular o limite superior da Média 1 (+ 5%) e o limite inferior da Média 1 (-5%). Limite Superior = 1,05 × 16,40 = 17,22% Limite Inferior = 0,95 × 16,40 = 15,58% As umidades dos três Cilindros restantes (1, 2 e 5) ficaram dentro da faixa de 15,58 e 17,22, logo a Média 2 é o valor do Limite de Plasticidade. LP = 16,40% 1.3 Sistema de Classificação Unificado do Solos (SUCS) É um sistema de identificação elaborado pelo Professor Casagrande para obra de aeroportos, sendo atualmente bastante utilizado em barragens de terra. Nesse sistema, todos os solos são classificados por um conjunto de duas letras, sendo a primeira o tipo principal de solo e a segunda dados complementares (adjetivo). Tabela 2 – Classificação SUCS TIPO DE SOLO Siglas ADJETIVO Siglas Pedregulho G Bem Graduado W Areia S Mal Graduado P Silte M Alta Compressibilidade H Argila C Baixa Compressibilidade L Orgânico O Por exemplo, a sigla SW identifica uma areia bem graduada e CL idêntica uma argila de baixa compressibilidade. O Gráfico de Casagrande (Figura 5) é utilizado na identificação e caracterização expedita de solo finos. Basta entrar com os valores de limite de liquidez (LL) e índice de plasticidade (IP). Figura 5 – Gráfico de Casagrande A Linha A divide os tipos de solo. Acima da Linha A tem-se os solos argilosos (C) e abaixo, os solos siltosos (M). A Linha B, que passa em LL=50, divide a compressibilidade dos solos. Do lado direto da Linha B, tem-se os solos de alta compressibilidade (H) e do lado esquerdo, os solos de baixa compressibilidade (L). 1.4 Exercícios complementares QUESTÃO ÚNICA: De acordo com a NBR 6459 foram feitas quatro determinações de número de golpes para que a ranhura se feche, os resultado são apresentados na Tabela a seguir. Umidade (%) Nº de Golpes 50 13 44,5 20 38 31 25 41 Com a mesma amostra foram feitas cinco determinação de limite de plasticidade, de acordo com a NBR 7180. Obtive-se as seguintes umidades: 22.3; 24.2; 21.9; 22.5; 23.5. Calcule: a. O Limite de Liquidez (graficamente e por interpolação) b. O Limite de Plasticidade c. O Índice de Plasticidade d. Classifique a amostra pelo Gráfico de Casagrande L in h a B