UNIDADE 5 - CLASSIFICACÃO E IDENTIFICACÃO DOS SOLOS

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1 Notas de Aula Mecânica dos Solos 57 UNIDADE 5 CLASSIFICACÃO E IDENTIFICACÃO DOS SOLOS 5.1 Introdução Dada a infinidade de solos que existem na natureza é necessário um sistema de classificação que indique características geotécnicas comuns de um determinado grupo de solos a partir de ensaios simples de identificação. Portanto, a elaboração de um sistema de classificação deve partir dos conhecimentos qualitativos e quantitativos existentes, ao longo do tempo ir acumulando informações e corrigindo distorções, até que em um mesmo grupo possam estar colocados solos com características semelhantes. No desenvolvimento de um sistema, se deve ter o cuidado para que o volume de informações requeridas ao usuário seja de fácil memorização, para que se torne prático. Estas informações poderão ser obtidas, tanto através da identificação visual e táctil como através de ensaios simples de laboratório. A identificação fornecerá dados para um conhecimento qualitativo, enquanto os ensaios de laboratório resultarão dados quantitativos sobre o solo. Concluise que a classificação dos solos permite resolver alguns problemas simples e serve de apoio na seleção de um dado solo quando se podem escolher vários materiais a serem utilizados. Apesar das inúmeras limitações a que estão sujeitas as diferentes classificações, estas constituem um meio prático para a caracterização e identificação dos solos. Existem diversos sistemas de classificação, podendo ser estes específicos ou não. Assim, temse um sistema com base na origem dos solos (solos residuais, solos transportados/sedimentares, solos orgânicos), um sistema de classificação pedológica (solos zonais, intrazonais e azonais), um sistema com base na textura (tamanho das partículas), um sistema de classificação visual e táctil, e sistemas que levam em consideração parâmetros do solo (Geotécnicos SUCS, HRB/AASHO, MCT). A seguir, serão descritos o Sistema de Classificação Textural, o Sistema Unificado de Classificação dos Solos, o Sistema H.R.B., o Sistema de Classificação dos Solos Tropicais (MCT) e Classificação Táctil e Visual. 5.2 Classificação textural O sistema de classificação dos solos, quanto à textura, utilizase da curva granulométrica do solo e uma escala de classificação proposta por uma associação. A curva granulométrica obtida como mostrado na Unidade 3, define a função distribuição do tamanho das partículas do solo enquanto a escala define a posição dos quatro grupos: pedregulhos, areias, siltes e argilas. Não há uma escala única, em face das divergências existentes, mas as diferenças entre elas não alteram, sensivelmente, o nome dado ao solo. Para a classificação do solo, segundo a textura, a partir da sua curva granulométrica, obtida em laboratório, serão determinadas as porcentagens de cada fração do solo, que será adjetivado pela fração imediatamente abaixo, em termos percentuais. Exemplo: Dado o solo residual das Minas de calcáreo Caçapava do Sul, apresentado como exemplo na Unidade 3, o qual apresentou as seguintes percentagens correspondentes a cada fração, segundo a escala da ABNT. Fração Porcentagem (%) Pedregulho 3,0 Grossa 3,0 Areia Média 55,0 6,0 Fina 46,0 Silte 40,0 Argila 2,0

2 Notas de Aula Mecânica dos Solos 58 A fração predominante é a areia, vindo a seguir a fração silte. Da observação dos valores, notase que o solo possui ainda pequena quantidades de argila, e pedregulhos. A subdivisão da fração arenosa mostrou uma predominância da parte fina sobre as demais. Em face dos valores obtidos e da escala adotada o solo será classificado como: areia fina siltosa. Se duas frações, não predominantes, se equivalerem em termos percentuais, o nome do solo continua ser o da fração predominante adjetivado pelas duas outras, conforme exemplo. Se as frações silte e argila, do exemplo anterior, se equivalessem, com leve predominância da fração silte, o solo passaria a receber o seguinte nome: areia fina siltoargilosa. A cor do solo quando seco (Munsell Soil Color Charts), e a compacidade das areias ou a consistência das argilas, são duas informações que normalmente acompanham a classificação textural. 5.3 Classificação H.R.B (Highway Research Board) ou A.A.S.H.O. (American Association State Highway Officials) Esta classificação fundamentase na granulometria, limite de liquidez e índice de plasticidade dos solos, sendo proposta para ser utilizada na área de estradas. A Tabela 5.1 apresenta esta classificação, onde os solos estão reunidos por grupos e subgrupos. Um parâmetro adicionado nesta classificação é o índice de grupo (IG), que é um número inteiro variando de 0 a 20. O índice de grupo define a capacidade de suporte do terreno de fundação de um pavimento. Os valores extremos do IG representam solos ótimos para IG = 0 e solos péssimos para IG = 20. Portanto, este índice estabelece uma ordenação dos solos dentro de um grupo, conforme suas aptidões, sendo pior o solo que apresentar maior IG. A determinação do índice de grupo baseiase nos limites de Atterberg (LL e IP) do solo e na porcentagem de material fino que passa na peneira número 200 (0,075mm). Seu valor é obtido utilizando a seguinte expressão: IG = 0,2. a + 0,005. a. c + 0,01. b. d onde: a = porcentagem do solo que passa na peneira nº 200 menos 35%. Se o valor de a for negativo adotase zero, e se for superior 40, adotase este valor como limite máximo. a = Pp,200 35% (0 40). b = porcentagem do solo que passa na peneira nº 200 menos 15%. %. Se o valor de b for negativo adotase zero, e se for superior 40, adotase este valor como limite máximo. b = Pp,200 15% (0 40) c = valor do limite de liquidez menos 40%. Se o valor de c for negativo adotase zero, e se for superior a 20, adotase este valor como limite máximo. c = LL 40% (0 20) d = valor do índice de plasticidade menos 10%. Se o valor de d for negativo adotase zero, e se for superior a 20, adotase este valor como limite máximo. d = IP 10% (0 20) Os solos são classificados em sete grupos, de acordo com a granulometria (peneiras de nº 10, 40, 200) e de conformidade com os intervalos de variação dos limites de consistência e índice de grupo. De acordo com a Tabela 5.1 os solos se dividem em dois grupos: solos grossos (quando a % passante na peneira nº 200 é inferior a 35%) e solos finos (quando a % passante na peneira nº 200 é superior a 35%). A classificação é feita da esquerda para a direita do quadro apresentado.

3 Notas de Aula Mecânica dos Solos 59 SOLOS GRANULARES % QUE PASSAM NA PENEIRA Nº 200 < 35% GRUPO % QUE PASSAM NAS PENEIRAS Nº 10 Nº 40 Nº 200 A FRAÇÃO QUE PASSA NA PENEIRA Nº 40 DEVE TER: LL IP A1a 50 máx. 30 máx. 15 máx. A1 6 máx. A1b 50 máx. 25 máx. A3 51 mín. 10 máx. NP A máx. 40 máx. 10 máx. A máx. 41 mín. 10 máx. A2 A máx. 40 máx. 11 mín. A máx. 41 mín. 11 mín. IG máx. 4 máx. COMPOSIÇÃO DO SOLO Solo constituído de uma mistura bem graduada de pedra, pedregulho, areia grossa, média e fina e um material ligante não plástico ou de pequena plasticidade. Predomina pedra e pedregulho com ligante sem areia fina. Predomina areia média com ou sem ligante, bem graduado. Areia fina de praia ou então de deserto sem ligante (argila ou silte) ou então pequena quantidade de silte sem plasticidade São solos que contém grande variedade de materiais granulares, os quais estão no limite entre os solos do grupo A1 e A3 e materiais silteargilosos do grupo A4, A5, A6 e A7. Contêm materiais granulares com 35% ou menos, que passam na # 200 e com uma parte mínima que passa na # 40, que têm as mesmas caraterísticas dos materiais do grupo A4 e A5. Contêm também pedregulho com porcentagem de silte ou IP > que dos solos do grupo A1, e areia fina com silte não plástico com % acima do solo do grupo A3. São semelhantes aos solos do grupo A2 4 e A2 5, a parte que passa na peneira 40 contêm argila plástica, tendo as mesmas características dos solos do grupo A6 no caso do A2 6 ou A7 no caso de A2 7. Funcionamento como subbase Excelente a bom Tabela 5.1 Sistema de Classificação H.R.B. SOLOS SILTE ARGILA % QUE PASSAM NA PENEIRA Nº 200 > 35% A4 A5 A6 A7 A7 5 A mín. 36 mín. 36 mín. 36 mín. 36 mín. 40 máx. 10 máx. 41 mín. 10 máx. 40 máx. 11 mín. 41 mín. (LL 30) máx. 41 mín. (LL 30) mín. 8 máx. 12 máx. 16 máx. 20 máx. Os solos do grupo A4 têm como material típico silte não plástico ou moderadamente plástico, tendo em geral 75 % que passam na peneira 200; podem conter também uma mistura de silte e 64% de areia e pedregulho. Os solos do grupo A5 contêm materiais semelhantes ao do grupo A4, sendo porém diatomáceos ou micáceos, tem elevado LL, sendo portanto, altamente elásticos. O solo típico deste grupo é a argila, tendo 75% ou mais que passa na peneira 200. Contêm também mistura de solo argiloso e 61% de areia e pedregulho Tem alta variação de volume entre o estado úmido e seco. Os solos deste grupo contêm material semelhante ao descrito no grupo A6, tendo, porém alto LL, que é característico do grupo A5, sendo plástico e sofrendo grande mudança de volume. Contêm todos materiais com IP moderado em relação ao LL, podendo ser altamente elásticos e sofrem grandes variações de volume. Contêm materiais com alto valor de IP em relação ao LL, estando sujeitos a grandes variações de volume. Fraco a pobre

4 Notas de Aula Mecânica dos Solos 60 Verificase nesta tabela que: a) Os solos grossos foram divididos em três grupos, A1, A2 e A3. Grupo A1 Solos granulares sem finos (pedregulho e areia grossa bem graduada, com pouca ou nenhuma plasticidade). Grupo A2 Solos granulares com finos (pedregulho e areia grossa bem graduados, com material cimentante de natureza friável ou plástico). A24 finos siltosos de baixa compressibilidade A25 finos siltosos de alta compressibilidade A26 finos argilosos de média plasticidade A27 finos argilosos de alta plasticidade Grupo A3 Areias finas b) Os solos finos foram divididos em quatro grupos, A4, A5, A6 e A7 Grupo A4 Solos siltosos com pequena quantidade de material grosso e de argila (baixa compressibilidade LL < 40%) Grupo A5 Solos siltosos com pequena quantidade de material grosso e argila, rico em mica e diatomita (alta compressibilidade LL > 40%) Grupo A6 Argilas siltosas medianamente plásticas com pouco ou nenhum material grosso (baixa compressibilidade) Grupo A7 Argilas plásticas com presença de matéria orgânica (alta compressibilidade). A75, IP LL 30% A76, IP > LL 30% Em geral os solos granulares tem índice de grupo compreendidos entre 0 e 4, os siltosos entre 1 e 12 e os argilosos entre 1 e Sistema Unificado de Classificação dos Solos (S.U.C.S.) Este sistema é oriundo do Airfield Classification System idealizado por Arthur Casagrande, e inicialmente utilizado para classificação de solos para construção de aeroportos, e depois expandido para outras aplicações, e normalizado pela American Society for Testing and Materials (ASTM). Os solos neste sistema são classificados em solos grossos, solos finos e altamente orgânicos. Para a fração grossa, foram mantidas as características granulométricas como parâmetros mais representativos para a sua classificação, enquanto que para fração fina, Casagrande optou por usar os limites de consistência, por serem parâmetros mais importantes do que o tamanho das partículas. Cada tipo de solo terá um símbolo e um nome. Os nomes dos grupos serão simbolizados por um par de letras. Onde o prefixo é uma das subdivisões ligada ao tipo de solo, e o sufixo, às características granulométricas e à plasticidade. Na Tabela 5.2, nas duas últimas colunas, estão indicados os símbolos de cada grupo e seus respectivos nomes, bem como uma série de observações necessárias a classificação do solo. Solos grossos Os solos grossos ou granulares são os que possuem partículas menores que 75mm e que tenham mais do que 50% de partículas com tamanhos maiores do que 0,075mm (# 200). Uma subdivisão separa os solos grossos em pedregulhos, quando mais do que 50% da fração grossa tem partículas com tamanho maior do que 4,8mm (retido na # 4), e areias, quando uma porcentagem maior ou igual, destas partículas, tem tamanho menor que 4,8mm (passa na # 4). Sempre que as porcentagens de finos estiver entre 5 e 12%, o solo deverá ser representado por um símbolo duplo, sendo o primeiro o do solo grosso (GW, GP, SW, SP), enquanto que o segundo símbolo dependerá da região onde se localizar o ponto representativo dos finos desse solo.

5 Notas de Aula Mecânica dos Solos 61 Para porcentagens de finos, maior do que 12%, e classificados como CLML resultará em um símbolo duplo para o solo grosso, GCGM se for pedregulho ou SCSM se for areia. As Tabelas 5.3 e 5.4, mostram os fluxogramas necessários à classificação dos solos grossos. Solos finos Nesta divisão, foram colocados os solos que tem uma porcentagem maior ou igual a 50%, de partículas com tamanho menor do que 0,075mm (passando na # 200). Estes solos, siltes e argilas, foram inicialmente separados em função do limite de liquidez: menor que 50% e maior ou igual a 50%. Cada uma destas subdivisões leva em conta a origem inorgânica ou orgânica do solo. Para a definição de origem orgânica deverão ser realizados dois ensaios de limite de liquidez: um com o solo secado em estufa, (LL)s, e o outro nas condições naturais, (LL)n. Se a relação (LL)s/(LL)n < 0,75 o solo deverá ser considerado orgânico. Quando da proposição inicial do sistema de classificação por Casagrande, foi introduzido o gráfico de plasticidade, montado a partir dos limites de consistência dos solos finos. Com a revisão do sistema foram introduzidas algumas modificações, resultando o gráfico mostrado na Figura 5.1. Nele, os grupos estão distribuídos em cinco regiões, sendo a linha A separadora dos solos argilosos inorgânicos (CL, CH) dos siltosos inorgânicos (ML, MH). A linha vertical LL = 50% separa os solos de alta plasticidade (MH, CH) dos de baixa plasticidade (ML, CL). Os solos orgânicos podem se situar, tanto acima quanto abaixo da linha A ; as argilas orgânicas serão representadas por pontos situados sobre ou acima dessa linha, enquanto, os siltes orgânicos estarão abaixo. A quinta região é a hachurada, onde o solo deverá ter o símbolo duplo, CLML, representando solos LL < 50% e 4 IP 7. O gráfico de plasticidade deverá ser usado na classificação, tanto dos solos finos quanto da fração fina dos solos grossos. Na última revisão do SUCS foi introduzida, a linha U para ajudar na avaliação dos resultados dos ensaios de limites de consistência, visto que ela deve representar um limite superior empírico para os solos naturais. Qualquer ponto que venha se situar acima dessa linha deve ter os resultados dos ensaios verificados. A linha U, tanto quanto a linha A, é quebrada, iniciandose na vertical para LL = 16% até IP = 7% e a partir desse ponto tem a equação: IP = 0,9. (LL 8) PARA CLASSIFICAR O SOLOS FINOS E A FRAÇÃO FINA DOS SOLOS GROSSOS LL = 50 LINHA U VERTICAL PARA LL = 16 ATÉ IP = 7 IP = 0,9 (LL 8) ÍNDICE DE PLASTICIDADE IP % OL ou CL OH ou CH MH ou OH LINHA A HORIZONTAL PARA IP = 4 ATÉ LL = 25,5 IP = 0,73 (LL 20) 10 CL ML ML ou OL LIMITE DE LIQUIDEZ LL % Figura 5.1 Gráfico de plasticidade As Tabelas 5.5 e 5.6, mostram os fluxogramas necessários a classificação dos solos finos.

6 Notas de Aula Mecânica dos Solos 62 CRITÉRIOS DO SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS (ASTM, 1983) Solos CRITÉRIOS PARA DETERMINAÇÃO DOS SUBGRUPOS E NOMES DOS GRUPOS USANDO ENSAIOS DE LABORATÓRIO Grossos Pr, 200 > 50% Solos Pedregulhos mais que 50% da fração grossa retida na peneira 4,8mm (# 4) Areias mais que 50% da fração grossa passa na peneira 4,8mm (#4) Siltes e argilas LL < 50% Pp, % Siltes e argilas LL 50% Solos altamente orgânicos CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS SÍMBOLO NOME DO GRUPO GRUPO Pedregulhos Cu 4 e 1 Cc 3 GW Pedregulho bem graduado 5 limpos 3 Pp, 200 < 5% Cu < 4 e/ou 1 > Cc > 3 GP Pedregulho mal graduado 5 Pedregulhos com finos Pp, 200 > 12% classificados como ML MH CL CH GM Pedregulho siltoso 5, 6, 7 GC Pedregulho argiloso 5, 6, 7 Areias limpas Cu 6 e 1 Cc 3 SW Areia bem graduada 8 Pp, 200 < 5% 4 Cu < 6 e/ou 1 > Cc > 3 SP Areia mal graduada 8 ML Areias com SM Areia siltosa 6, 7, 8 MH finos classificados Pp, 200 > 12% como CL 4 SC Areia argilosa 6, 7, 8 CH Inorgânicos IP > 7, pontos sobre ou acima da 9 CL Argila pouco plástica 10, 11, 12 IP < 4, pontos abaixo da 9 ML Silte 10, 11, 12 Orgânicos LL seco < 0,75 LL natural OL Argila orgânica 10, 11, 12, 13 Silte orgânico 10, 11, 12, 14 Pontos sobre ou acima da Inorgânicos CH Argila muito plástica 10, 11, 12 Pontos abaixo da MH Silte elástico 10, 11, 12 Orgânicos LL seco < 0,75 LL natural OH Principalmente matéria orgânica, cor escura e cheiro PT Argila orgânica 10, 11, 12, 15 Silte orgânico 10, 11, 12, 16 1: Válido para material passando na peneira de 75mm abertura 2: Se a amostra contém seixos e matacões acrescentar com seixos e matacões, ao nome do grupo para P p,200 entre 5 12% exigem símbolo duplo. 3: Pedregulhos G gravel Cascalho (pedregulho) GW CH: Pedregulho bem graduado com silte GW GC: Pedregulho bem graduado com argila S sand areia GP GH: Pedregulho mal graduado com silte C clay argila GP GC: Pedregulho mal graduado com argila 4: Areias W well graded P poor graded bem graduado mal graduado SW SH: Areia bem graduada com silte F fines finos (pás. # 200) SW SC: Areia bem graduada com argila M mo mó ou limo (areia fina) SP SH: Areia mal graduada com silte O organic matéria orgânica SP SC: Areia mal graduada com argila 5: Se % Areia 15, acrescentar com areia L low liquid limit LL baixo 6: Se finos: CL ML, usar símbolo duplo: GC GH; SC SH H high liquid limit LL alto 7: Se finos são orgânicos, acrescentar, com finos orgânicos 8: Se % Pedregulho 15%, acrescentar com pedregulhos 9: Se pontos estão na área hachurada, é CL ML (argilasiltosa) 10: Se P r,200 : 1529%, por com areia ou com pedregulho, Se P r,200 30%: 11: % pedregulho < 15%, acrescentar arenoso 12: % areia < 15%, acrescentar pedregulho 13: Para IP > 4%, e pontos sobre ou acima da Pt peat turfa Observação Cu = D 60 / D 10 14: Para IP < 4% ou pontos abaixo da 15: Para pontos sobre ou acima da 2 ( D30 ) 16: Para pontos abaixo da Tabela 5.2 Sistema de Classificação Unificada dos Solos (S.U.C.S) 3 Turfa Cc = D 60 D 10

7 Notas de Aula Mecânica dos Solos 63 Cu 4 ; 1 Cc 3 Pp,200 < 5 Cu < 4, e/ou 1 > Cc > 3 ML ou MH Cu 4 ; 1 Cc 3 Pedregulho CL, CH ou (CL ML) % Ped. > % Areia 5 < Pp, 200 < 12 ML ou MH Cu < 4, e/ou 1 > Cc > 3 CL, CH ou (CL ML) ML ou MH Pp, 200 > 12 CL ou CH CL ML Tabela 5.3 Fluxograma para classificação dos pedregulhos. GW GP GW GH GW GC GP GH GP GC GH GC GC GH % Areia < 15% Pedregulho bem graduado % Areia 15% Pedregulho bem graduado com areia % Areia < 15% Pedregulho mal graduado % Areia 15% Pedregulho mal graduada com areia % Areia < 15% Pedregulho bem graduado com silte % Areia 15% Pedregulho bem graduado com silte e areia % Areia < 15% Pedregulho bem graduado com argila (ou argila siltosa) % Areia 15% Pedregulho bem graduado com argila e areia (ou argila siltosa) % Areia < 15% Pedregulho mal graduado com silte % Areia 15% Pedregulho mal graduado com silte e areia % Areia < 15% Pedregulho mal graduado com argila (ou argila siltosa) % Areia 15% Pedregulho mal graduado com argila e areia (ou argila siltosa) e areia % Areia < 15% Pedregulho siltoso % Areia 15% Pedregulho siltoso com areia % Areia < 15% Pedregulho argiloso % Areia 15% Pedregulho argiloso com areia % Areia < 15% Pedregulho argilosiltoso % Areia 15% Pedregulho argilosiltoso com areia

8 Notas de Aula Mecânica dos Solos 64 Cu 6 ; 1 Cc 3 Pp,200 < 5 Cu < 6, e/ou 1 > Cc > 3 ML ou MH Cu 6 ; 1 Cc 3 Areia CL, CH ou (CL ML) % Areia > % Ped 5 < Pp, 200 < 12 ML ou MH Cu < 6, e/ou 1 > Cc > 3 CL, CH ou (CL ML) ML ou MH Pp, 200 > 12 CL ou CH CL ML Tabela 5.4 Fluxograma para classificação das areias. SW SP SW SH SW SC SP SH SP SC SH SC SC SH % Pedregulho < 15% Areia bem graduada % Pedregulho 15% Areia bem graduada com Pedregulho % Pedregulho < 15% Areia mal graduada % Pedregulho 15% Areia mal graduada com Pedregulho % Pedregulho < 15% Areia bem graduada com Silte % Pedregulho 15% Areia bem graduada com Silte e Pedregulho % Pedregulho < 15% Areia bem graduada com argila (ou argilosiltosa) % Pedregulho 15% Areia bem graduada com argila e Pedregulho (ou argilosiltosa) % Pedregulho < 15% Areia mal graduada com Silte % Pedregulho 15% Areia mal graduada com Silte e Pedregulho % Pedregulho < 15% Areia mal graduada com argila (ou argila siltosa) % Pedregulho 15% Areia mal graduada com argila e Pedregulho (ou argilosiltosa) % Pedregulho < 15% Areia siltosa % Pedregulho 15% Areia siltosa com Pedregulho % Pedregulho < 15% Areia argilosa % Pedregulho 15% Areia argilosa com Pedregulho % Pedregulho < 15% Areia argilosiltosa % Pedregulho 15% Areia argilosiltosa com Pedregulho

9 Notas de Aula Mecânica dos Solos 65 LL 50 Inorgânicos Orgânicos (LL)S/(LL) N < 0,75 IP > 7 sobre ou acima da 4 < IP < 7 sobre ou acima da IP < 4 abaixo da CL CL CL ML ML IP 4 acima ou sobre a IP < 4 abaixo da Argila pouco plástica Argila pouco plástica com areia Argila pouco plástica com pedregulho Argila pouco plástica arenosa Argila pouco plástica arenosa com pedregulho Argila pouco plástica pedregulhosa Argila pouco plástica pedregulhosa com areia Argila siltosa Argila siltosa com areia Argila siltosa com pedregulho Argila siltoarenosa Argila siltoarenosa com pedregulho Argila siltopedregulhosa Argila siltopedregulhosa com areia Silte Silte com areia Silte com pedregulho Silte arenoso Silte arenoso com pedregulho Silte pedregulhoso Silte pedregulhoso com areia Argila orgânica Argila orgânica com areia Argila orgânica com pedregulho Argila orgânica arenosa Argila orgânica arenosa com pedregulho Argila orgânica pedregulhosa Argila orgânica pedregulhosa com areia Silte orgânico Silte orgânico com areia Silte orgânico com pedregulho Silte orgânico arenoso Silte orgânico arenoso com pedregulho Silte orgânico pedregulhoso Silte orgânico pedregulhoso com areia Tabela 5.5 Fluxograma para classificação dos solos finos de baixa plasticidade.

10 Notas de Aula Mecânica dos Solos 66 Acima da CH Inorgânicos Abaixo da MH LL 50 Acima ou sobre a Orgânicos (LL)S/(LL) N < 0,75 OH Abaixo da Tabela 5.6 Fluxograma para classificação dos solos finos de alta plasticidade. Argila muito plástica Argila muito plástica com areia Argila muito plástica com pedregulho Argila muito plástica arenosa Argila muito plástica arenosa com pedregulho Argila muito plástica pedregulhosa Argila muito plástica pedregulhosa com areia Silte elástico Silte elástico com areia Silte elástico com pedregulho Silte elástico arenoso Silte elástico arenoso com pedregulho Silte elástico pedregulhoso Silte elástico pedregulhoso com areia Argila orgânica Argila orgânica com areia Argila orgânica com pedregulho Argila orgânica arenosa Argila orgânica arenosa com pedregulho Argila orgânica pedregulhosa Argila orgânica pedregulhosa com areia Silte orgânico Silte orgânico com areia Silte orgânico com pedregulho Silte orgânico arenoso Silte orgânico arenoso com pedregulho Silte orgânico pedregulhoso Silte orgânico pedregulhoso com areia

11 Notas de Aula Mecânica dos Solos 67 Solos altamente orgânicos São solos que apresentam características muito diferentes dos solos inorgânicos; são compostos de matéria vegetal em vários estágios de decomposição, geralmente com odor orgânico, cor marrom escura a preta, textura variando de fibrosa a amorfa, aparência esponjosa e saturada. São solos com alto índice de vazios, muito compressíveis e baixa resistência ao cisalhamento. Em condições normais, não são utilizados como fundação nem como material de empréstimo. Os solos altamente orgânicos são, normalmente, designados por turfosos e simbolizados por Pt. A Tabela 5.7 apresenta algumas características dos solos a partir do Sistema de Classificação relativa às fundações de pavimentos. 5.5 Classificação Geotécnica M.C.T. para solos Tropicais O Sistema Unificado de Classificação dos Solos não se tem mostrado satisfatório, quando usado em projeto de pavimentos para solos tropicais, em face do seu comportamento diferenciado, conforme tem mostrado diversos autores. Uma classificação mais apropriada aos solos tropicais, com ênfase em projetos de estradas, foi proposta por Nogami e Villilbor (1981), separandose os solos em dois grupos, um de comportamento laterítico e outro não laterítico. O resultado desse trabalho foi reunido no gráfico, mostrado na Figura 5.2, subdividido em sete regiões, onde os solos de comportamento não laterítico ocupam a parte superior e os de comportamento laterítico estão situados na parte inferior do gráfico. A cada uma das regiões foi associado um símbolo, duas letras, onde a primeira letra N ou L indica o comportamento não laterítico ou laterítico do solo e a segunda A, A, G, S completam a classificação conforme mostrado na figura. Há também referência ao tipo de mineral encontrado no solo. Neste gráfico os solos coesivos estão localizados à direita e os não coesivos à esquerda. O gráfico foi montado utilizandose de variáveis extraídas dos resultados do ensaio de Mini MCV (Mini Moisture Condition Value) de forma que todas as regiões tivessem a mesma área. 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 colocadas os valores e, calculados pela equação: e = (20/d + Pi/100) 1/3 onde d é a inclinação do ramo seco da curva de compactação para uma energia correspondente a 12 golpes (aproximadamente igual à do Proctor Normal 6 kg/cm 3 ) e Pi é a porcentagem de perda de material por imersão. A equação anterior é empírica, tendose chegado a ela através da imposição de áreas iguais para as diversas regiões do gráfico. O procedimento utilizado, com a descrição dos ensaios necessários a classificação dos solos tropicais está descrito em Nogami e Villibor (1985). 5.6 Classificação TáctilVisual (A.S.T.M. D248869) Esta classificação é feita de tal forma que a maioria dos solos possam se enquadrar em três grupos (granulação grossa, granulação fina e altamente orgânica), através de um exame visual e alguns ensaios simples de campo. Para a fração grossa, pedregulhos e areias, informações quanto à composição granulométrica, forma das partículas, existência ou não de finos são sempre necessárias; estas partículas são ásperas ao tato, visíveis ao olho nú e se separam quando secas.

12 Notas de Aula Mecânica dos Solos 68 DIVISÕES PRINCIPAIS L E T R A NOME VALOR COMO FUNDAÇÃO QUANDO NÃO SUJEITO A AÇÃO DO GELO VALOR COMO BASE DIRETA MENTE SOB A SUPERFÍCIE EM USO AÇÃO POTENCIAL DO GELO (1) (2) Pedregulhos e solos pedregulhosos (3) GW GP GU GM (4) Pedregulho ou pedregulho arenoso bem graduado Pedregulho ou pedregulho arenoso mal graduado Pedregulho ou pedregulho arenoso, uniformemente graduado Pedregulho siltoso ou pedregulho arenoso siltoso (5) Excelente Bom a excelente Bom Bom a excelente (6) Bom Insatisfatório a moderado Insatisfatório bom (7) Nenhuma a muito escassa Escassa a média SOLOS DE GRANU LAÇÃO GROSSA Areias e solos arenosos GC SW SP SU SM Pedregulho argiloso ou pedregulho arenoso argiloso Areia ou areia pedregulhosa, bem graduada Areia ou areia pedregulhosa, mal graduada Areia ou areia pedregulhosa uniformemente graduada Areia siltosa ou areia pedregulhosa siltosa Bom Bom bom bom Bom Insatisfatório Insatisfatório Insatisfatório a inadequado Inadequado Insatisfatório Escassa a média Nenhuma a muito escassa Escassa a alta SC Areia argilosa ou areia pedregulhosa argilosa bom Inadequado SOLOS DE GRANU LAÇÃO FINA Baixa compressibilidade LL < 50 Alta compressibilidade LL > 50 ML CL OL MH CH OH Siltes, siltes arenosos e pedregulhosos ou solos diatomáceos Argilas magras, argilas arenosas ou pedregulhosas Siltes orgânicos ou argilas orgânicas magras Argilas micâceas ou solos diatomáceos Argilas gordas Argilas orgânicas gordas insatisfatório Insatisfatório Insatisfatório Insatisfatório a muito insatisfatório Inadequado Inadequado Inadequado Média a muito alta Média a alta Média a muito alta Média Turfa e outros solos orgânicos fibrosos Pt Turfa, húmus e outros Inadequado Inadequado Escassa Tabela 5.7 Características relativas às fundações de pavimentos. COMPRES SIBILIDADE E EXPANSÃO (8) Quase inexistente Muito escassa Escassa Quase inexistente Muito escassa Escassa a média Escassa a média Média Média a alta Alta Alta Alta Muito alta CARACTE RÍSTICAS DE DRENAGEM Excelente insatisfatório Insatisfatório a praticamente impermeável Excelente insatisfatório Insatisfatório a praticamente impermeável insatisfatório Praticamente impermeável Insatisfatório insatisfatório Praticamente impermeável insatisfatório EQUIPAMENTO DE COMPACTAÇÃO (10) Trator de esteira, equipamento de roda de borracha, rolo com roda de aço Trator de esteira, equipamento de roda de borracha Equipamento com roda de borracha Equipamento de roda de borracha, rolo de pé de carneiro Trator de esteira, equipamento de roda de borracha Equipamento com roda de borracha, rolo pé de carneiro, controle rígido da umidade Equipamento de roda de borracha, rolo de pé de carneiro Equipamento de roda de borracha, rolo pé de carneiro, controle rígido da umidade Equipamento de roda de borracha, rolo de pé de carneiro Equipamento com roda de borracha, rolo pé de carneiro Compactação não é prática PESO ESPECÍ FICO SECO (γs) (11) CBR DE CAMPO (12) MÓDULO DO SUB LEITO (13) 500 ou mais 300 ou mais 300 ou mais 300 ou mais

13 Notas de Aula Mecânica dos Solos 69 0,27 0,45 2,0 1,75 NA NS' A = AREIA A' = ARENOSO G' = ARGILOSO S' = SILTOSO ÍNDICE e' 1,5 1,40 1,15 1,0 LA NA' LA' NG' LG' 0,5 0,70 1,70 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 COEFICIENTE C' GRANULOMETRIAS TÍPICAS DESIGNAÇÕES DO MISSISSIPI RIVER COMISSION, USA q = QUARTZOSO s = SERSÍTICO PROPRIEDADES MINI CBR ( % ) m = MICÁCEO k = CAULINÍTICO AREIAS SILTES (q, s) AREIAS SILTOSAS SILTES (k, m) SILTES ARENOSOS ARGILAS ARGILAS ARENOSAS ARGILAS SILTOSAS SILTES ARGILOSOS COMPORTAMENTO N = NÃO LATERÍTICO L = LATERÍTICO AREIAS SILTOSAS AREIAS ARGILOSAS ARGILAS ARGILAS ARENOSAS ARGILAS SILTOSAS SILTES ARGILOSOS GRUPO MCT N A N A N S N G L A L A L G SEM IMERSÃO PERDA POR IMERSÃO M, E B, M E B M, E E E E E B E, EE B EXPANSÃO B B E M, E B B B CONTRAÇÃO B B, M M M, E B B, M M, E COEF. PERMEABILIDADE (K) M, E B B, M B, M B, M B B COEF. SORÇÃO (S) E B, M E M, E B B B CORPOS DE PROVA COMPACTADOS NA MASSA ESPECÍFICA APARENTE SECA MÁXIMA DA ENERGIA NORMAL MINICBR (%) EXPANSÃO (%) EE = MUITO ELEVADO E = ELEVADO EE Muito elevado > 30 E Elevado 12 a 30 M Médio 4 a 12 B Baixo < 4 E Elevada > 3 M Média 0,5 a 3 B Baixa < 0,5 PERDA DE SUPORTE MINICBR POR IMERSÃO (%) CONTRAÇÃO (%) M = MÉDIO (A) B = BAIXO (A) E B VIDE QUADRO ABAIXO PARA EQUIVALÊNCIANUMÉRICA E Elevada > 70 M Média 40 a 70 B Baixa < 40 E Elevada > 3 M Média 0,5 a 3 B Baixa < 0,5 COEFICIENTE DE SORÇÃO S log (cm/vmín) CORRESPONDÊNCIA APROXIMADA COM E Elevada > ( 1) M Média ( 1) a ( 2) B Baixa < ( 2) U S C E SP SM COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE K log (cm/s) SM SC ML SM, CL ML, MH MH CH E Elevada > ( 3) M Média ( 3) a ( 6) B Baixa < ( 6) SP SC SC MH ML CH Figura 5.2 Gráfico de classificação MCT e principais propriedades dos grupos dessa classificação.

14 Notas de Aula Mecânica dos Solos 70 Para os solos finos, siltes e argilas, os principais ensaios de identificação no campo são: a) ensaio de dilatância; b) ensaio de plasticidade; c) determinação da resistência seca do solo; d) observações quanto à cor e cheiro (solos orgânicos). Os itens a, b e c são feitos com material que passa na peneira nº 40 (0,42mm). No campo, muitas vezes, separase o material retido na peneira nº 40 fazendose o possível para retirar o material entre a peneira nº 10 e nº 40. O ensaio de dilatância consiste em adicionar água no material, tornandoo pegajoso. A massa formada deve ter um volume de 8 cm 3 e é colocada na palma de uma das mãos em posição horizontal. Batese vigorosamente uma mão de encontro com a outra, várias vezes e espremese a massa entre os dedos. Segundo as reações ocorridas durante o ensaio de dilatância, os solos podem classificarse em: solos não plásticos (siltes e areias) apresentam uma reação rápida (presença de água livre quando sacudido); solos altamente plásticos resultam em reação nula. Portanto, dependendo da velocidade que a massa muda de consistência, definimos que a reação do teste é rápida, lenta ou nula. Ensaio de plasticidade consiste em obter um cilindro de 3mm de diâmetro sobre uma superfície lisa ou entre as palmas da mão. À medida que o processo vai se desenvolvendo, o solo vem se tornando mais duro (perda de umidade). Os solos situados abaixo da linha A do gráfico de plasticidade formam cilindros frágeis e com exceção dos solos orgânicos. Estes solos resultam em cilindros muito moles e pegajosos quando estão próximos do limite de plasticidade. Quanto mais alta a posição do solo em relação à linha A, mais resistentes são os cilindros ao se aproximarem ao limite de plasticidade. O ensaio de resistência seca consiste em moldar uma amostra de solo úmido e deixar secar em estufa ou no ar livre. Após a secagem tentase desagregar a amostra com pressão dos dedos. De acordo com o esforço aplicado na amostra podemos definir como: os solos de pouca resistência seca (desagregamse imediatamente com pequeno esforço solos siltosos); os solos de resistência seca razoável (desagregamse com certo esforço solos argilosos e orgânicos). A cor serve para separar os horizontes de um perfil de solo e pode indicar a existência do nível do lençol freático. Utilizase em amostras de solos úmidos porque pode haver uma mudança razoável com a secagem. Adotase a carta de cores de MUNSEEL preparado pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos. Os solos de cor vermelha indicam a presença de óxidos de ferro e ausência do lençol freático próximo. Os solos de cor cinza ou manchados indicam que a variação do nível d água. Quanto ao cheiro, os solos orgânicos apresentam, em geral, odores característico, que pode ajudar na identificação. Os métodos para estimar a porcentagem passante na peneira nº 200 são muitos e a escolha depende do tempo, habilidade do técnico e equipamento disponível. Entre eles podemos citar: decantação consiste em misturar solo com água num recipiente e derramar a mistura turva de água e solo. Repetese a operação várias vezes, até conseguir remover praticamente todos os finos. Por comparação do resíduo com o material primitivo temse idéia da quantidade de finos. sedimentação consiste em misturar água com o solo em uma proveta e agitar bastante. As partículas maiores irão depositar logo (areia deposita em 20 ou 30 segundos).

15 Notas de Aula Mecânica dos Solos Exercícios 1) Com os dados obtidos no laboratório em ensaios de granulometria e plasticidade para três amostras de solo (solo A, B e C), apresentados abaixo, determine: a) diâmetro efetivo, b) coeficiente de curvatura, c) coeficiente de uniformidade, d) índice de plasticidade, e) atividade coloidal, f) classifique estas amostras de acordo com os sistemas textural, HRB/AASHO e SUCS. Solo A Solo B Solo C LL (%) LP (%) Curva Granulométrica ABNT NBR 6502 Argila Silte Areia Fina Areia Média Areia Grossa Pedregulho A C B Porcentagem Retida Porcentagem Passante ,001 0,01 0, Diâmetro dos Grãos (mm) 2) Os dados obtidos no laboratório para determinação de umidade natural, do limite de liquidez e do limite de plasticidade de uma amostra de argila foram os seguintes: Umidade natural W (g): 7,782 5,041 Ws (g): 6,682 4,312 w (%): Limite de liquidez W (g): 2,803 2,215 2,296 2,663 Ws (g): 2,210 1,752 1,825 2,123 w (%): Nº Golp: Limite de Plasticidade W (g): 0,647 0,645 0,388 Ws (g): 0,557 0,566 0,337 w (%):

16 Notas de Aula Mecânica dos Solos 72 Pedese: a) qual a consistência dessa argila 3) O solo de uma jazida para uso de uma obra de terra tem as seguintes características: LL = 60% e LP = 27%. O teor de umidade natural do solo é de 32%. Determine: a) o índice de plasticidade, b) o índice de consistência, c) classifique o solo em função do valor obtido em (b). 4) As seguintes indicações são fornecidas para os solos A e B: LL (%) LP (%) W (%) G S Solo A , Solo B , Pedese: a) qual o solo de maior teor de argila? b) qual o solo de maior índice de vazios? 5) Um solo argiloso apresenta as seguintes características: LL = 59%, LP = 23,1% e IC = 0,44. Pedese, calcular a quantidade de água necessária a adicionar a 2Kg deste solo para reduzir o IC a 0,20. Respostas: 1) a) D 10 A = 0,07; D 10 B = 0,007 e D 10 C = 0,0 (zero) b) D 60 A = 0,38; D 60 B = 0,10 e D 60 C = 0,011 Cu A = 5,5; Cu B = 14,3 e Cu C = c) D 30 A = 0,18; D 30 B = 0,044 e D 30 C = 0,0 (zero) Cc A = 1,2; Cc B = 2,8 e Cc C = 0 d) IP A = NP; IP B =15 e IP C = 30 e) Ac A = não possui finos; Ac B = 3,75 (Ac alta >1,25) e Ac C = 0,63 (Ac baixa < 0,75) f) 2)