2 Solos apostila 2 parte-Gran, Lim, Classif (Profa Judy)

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<p>Engenharias: Civil e Produção/Civil</p><p>APOSTILA – 2a Parte</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS</p><p>GRANULOMETRIA, ESTADOS E LIMITES DE</p><p>CONSISTÊNCIA, E SISTEMAS DE</p><p>CLASSIFICAÇÃO</p><p>Profa Judy Mantilla</p><p>Belo Horizonte, agosto de 2015</p><p>1</p><p>1. INTRODUÇÃO</p><p>Na prática da Engenharia Geotécnica determinadas características básicas dos solos e</p><p>passíveis de mensuração por meio de ensaios de laboratório são muito importantes para a</p><p>caracterização e classificação dos mesmos, por exemplo, em obras em que o solo é</p><p>utilizado como material de construção tais como rodovias, barragens e aterros em geral. A</p><p>granulometria e os limites de consistência são algumas dessas características descritas a</p><p>seguir e também serão abordados os Sistemas Unificado de Classificação e o TRB</p><p>(Transportation Research Board) que é recomendado pela AASHTO (American Association</p><p>of State Highway and Transportation Officials) para a classificação de solos em projeto e</p><p>construção de pavimentos rodoviários.</p><p>2. GRANULOMETRIA</p><p>A granulometria é a aparência que um solo tem em função do tamanho relativo e da forma</p><p>dos seus grãos, bem como a distribuição das diferentes frações que o constituem. Assim, as</p><p>areias e pedregulhos, têm uma granulometria grossa, enquanto que os siltes e as argilas</p><p>apresentam uma granulometria fina.</p><p>2.1 Análise granulométrica - ensaio</p><p>A distribuição granulométrica de solos é feita por meio do ensaio de laboratório denominado</p><p>“Análise Granulométrica”, padronizada pela NBR 7181/84 da ABNT. O objetivo é determinar</p><p>a porcentagem das diferentes faixas granulométricas que constituem o solo. O ensaio</p><p>consiste de dois procedimentos distintos: o peneiramento, para as frações grossas (areia e</p><p>pedregulho); e a sedimentação para as frações finas (silte e argila).</p><p>Peneiras</p><p>A NBR 5734/97 da ABNT padronizou um conjunto de 52 peneiras, cujas malhas quadradas</p><p>têm aberturas variando de 108 a 0,037 mm. A abertura da malha da peneira é definida como</p><p>o lado do quadrado da malha. As peneiras são identificadas por um número e a abertura de</p><p>sua malha em milímetros. Na tabela 1 e na figura 1 apresenta-se um conjunto de peneiras</p><p>de utilização mais comum em laboratório para ensaio de solos, divididos em dois</p><p>subconjuntos, um para pedregulhos e outro para areias.</p><p>Tabela 1. Conjunto de peneiras para pedregulhos e areias</p><p>DESIGNAÇÃO No</p><p>para pedregulhos</p><p>ABERTURA</p><p>mm</p><p>DESIGNAÇÃO No</p><p>para areias</p><p>ABERTURA</p><p>mm</p><p>50 50,80 4 4,76</p><p>38 38,10 10 2,00</p><p>25 25,40 16 1,20</p><p>19 19,10 20 0,85</p><p>9,5 9,52 30 0,59</p><p>40 0,42</p><p>50 0,30</p><p>60 0,25</p><p>100 0,15</p><p>200 0,075</p><p>2</p><p>Figura 1. Conjunto de peneiras</p><p>A seguir será descrito o ensaio de granulometria conjunta por peneiramento e por</p><p>sedimentação, aplicado em solos que contenham tanto a fração grossa como a fina.</p><p>2.1.1 Procedimento</p><p>•Preparação da amostra: secar ao ar e destorroar utilizando o almofariz de porcelana.</p><p>•Separar uma quantidade de 1000 g se as dimensões dos grãos maiores da amostra,</p><p>determinados por observação visual, forem < do que 5 mm. Anotar essa massa como Mt.</p><p>•Peneirar o material na peneira # 10 (2,00 mm) e determinar o teor de umidade (w) da</p><p>amostra que passou.</p><p>•Lavar o material retido na # 2,00 mm para eliminar as partículas finas que aderiram na</p><p>superfície dos grãos da fração grossa. Secar em estufa. Esse material será utilizado no</p><p>peneiramento grosso.</p><p>•Separar do material que passou na # 2,00 mm uma pequena quantidade, de acordo com o</p><p>tipo de solo, para a sedimentação. Como orientação reservar aproximadamente 120 g no</p><p>caso de solos arenosos e 70 g no caso de solos argilosos e siltosos. Anotar essa massa</p><p>como Msed.</p><p>• Peneiramento grosso</p><p>•Determinar a massa seca retida na peneira # 2,00 mm, com precisão de 0,1 g, anotar como</p><p>Mg.</p><p>•Separar o seguinte conjunto de peneiras, inclusive o fundo e a tampa: 50,8 mm; 38,1 mm;</p><p>25,4 mm; 19,1 mm; 9,52 mm; 4,76 mm e 2,00 mm. Colocar o material na última peneira,</p><p>tampar e peneirar no equipamento automático por aproximadamente 15 min, figura 2.</p><p>•Determinar a massa seca retida em cada peneira, anotar como Ms,ret,i.</p><p>• Sedimentação</p><p>Nas frações finas do solo utiliza-se o processo de sedimentação que consiste na</p><p>determinação, em tempos pré-estabelecidos, da densidade da solução formada pelas</p><p>partículas do solo e água destilada. A sedimentação das partículas se dará no fundo da</p><p>proveta utilizada nesse processo, em função do tempo. A seguir se detalha o ensaio.</p><p>3</p><p>•Do material que passou na # 2,00 mm tomar aproximadamente 120 g no caso de solos</p><p>arenosos e 70 g no caso de solos argilosos e siltosos. Anotar essa massa como Msed.</p><p>•Colocar o material em um béquer de 250 cm3 e adicionar 125 ml de defloculante</p><p>(hexametafosfato de sódio com a concentração de 45,7 g do sal por 1000 ml de solução).</p><p>Deixar em repouso por, no mínimo, 12 h. O objetivo do uso do defloculante é evitar a</p><p>formação de flóculos (partículas finas agregadas) durante a sedimentação.</p><p>•Transferir o conteúdo do béquer para o dispersor, acionar o aparelho durante 15 min e em</p><p>seguida transferir toda a suspensão para uma proveta de 1000 ml. Completar com água</p><p>destilada até o volume de 1000 ml, (V).</p><p>•Agitar o conteúdo da proveta para homogeneização. Deixar em repouso e iniciar a</p><p>contagem do tempo de sedimentação. De imediato colocar lentamente o densímetro na</p><p>suspensão e efetuar as leituras (L’i) nos tempos: 0,5, 1 e 2 min, figura 3. Retirar o</p><p>densímetro lentamente e repetir a operação mais uma vez desde a homogeneização.</p><p>•As leituras subsequentes a 2 min (L’i) serão feitas, colocando o densímetro 20 s antes do</p><p>tempo da leitura, nos seguintes tempos a partir do início da sedimentação: 4, 8, 15 e 30 min;</p><p>1, 2, 4, 8 e 24 h (e 50 h se houver necessidade). Determinar também a temperatura (T) da</p><p>suspensão.</p><p>•As leituras (L’i) são feitas na parte superior do menisco do densímetro. Pode ser anotada</p><p>diretamente na planilha de ensaio a leitura Li = 1000 (L’i - 1).</p><p>•Após a última leitura verter a suspensão na peneira de 0,075 mm. Lavar e secar em estufa</p><p>o material retido para sua utilização no peneiramento fino.</p><p>Figura 2. Peneirador automático Figura 3. Ensaio de sedimentação</p><p>• Peneiramento fino</p><p>•O material retido e seco na # 0,075 mm será peneirado no seguinte conjunto: 1,20 mm;</p><p>0,59 mm; 0,42 mm; 0,297 mm; 0,149 mm e 0,075 mm.</p><p>•Determinar a massa seca retida em cada peneira e anotar como Msi.</p><p>2.1.2 Cálculos</p><p>• Massa total seca da amostra de solo</p><p>Eq. 1</p><p>( ) g</p><p>gt</p><p>ts M</p><p>w</p><p>MM</p><p>M +</p><p>+</p><p>−</p><p>=</p><p>1</p><p>4</p><p>Onde: → Mts = massa total seca da amostra de solo,</p><p>Mt = massa total úmida da amostra de solo,</p><p>Mg = massa seca do peneiramento grosso,</p><p>w = teor de umidade da amostra que passou na peneira # 10 (2,00 mm).</p><p>A Mts pode também ser calculada pela equação 2.</p><p>Eq. 2</p><p>• Peneiramento grosso:</p><p>Ppg = Massa seca que passa na peneira/Massa total seca</p><p>Eq. 3</p><p>Onde: → Ppg = porcentagem que passa em cada peneira do peneiramento grosso,</p><p>Ms,ret.acum. = massa seca retida acumulada em cada peneira.</p><p>• Peneiramento fino</p><p>Ppf = (Massa seca que passa na peneira/Massa seca da sedimentação)xCorreção</p><p>Eq. 4 Eq. 5</p><p>Onde: → Ppf= porcentagem que passa em cada peneira do peneiramento fino,</p><p>Ms,sed = massa seca da amostra utilizada na sedimentação,</p><p>Ms,ret.acum. = massa seca retida acumulada em cada peneira,</p><p>N = fator de correção igual à % que passa na peneira de 2,00 mm,</p><p>Msed = massa úmida da amostra utilizada na sedimentação,</p><p>w = teor de umidade da amostra que passou na # 2,00 mm.</p><p>• Sedimentação</p><p>O ensaio de sedimentação e a expressão para o cálculo do diâmetro têm sua origem na Lei</p><p>de Stokes de 1891 que diz que a velocidade (v) de queda de uma partícula esférica, de</p><p>massa específica conhecida (ρs) em um meio líquido cuja viscosidade (µ) é também</p><p>conhecida, atinge rapidamente um valor constante e é proporcional ao quadrado do</p><p>diâmetro da</p><p>partícula. A partir do equilíbrio das forças atuantes (peso) e resistentes sobre a</p><p>esfera (resistência viscosa) se estabeleceu a função da velocidade de queda (v) da esfera</p><p>com diâmetro (d), equação 6 conhecida como lei de Stokes.</p><p>Eq. 6</p><p>( )</p><p>100..,</p><p>ts</p><p>acumretsts</p><p>pg M</p><p>MM</p><p>P</p><p>−</p><p>=</p><p>( )w</p><p>MM t</p><p>ts +</p><p>=</p><p>1</p><p>( )w</p><p>MM sed</p><p>seds +</p><p>=</p><p>1,</p><p>( ) 2</p><p>18</p><p>dv ws</p><p>µ</p><p>ρρ −</p><p>=</p><p>N</p><p>M</p><p>MM</p><p>P</p><p>seds</p><p>acumretsseds</p><p>pf </p><p></p><p></p><p></p><p></p><p> −</p><p>=</p><p>,</p><p>.,,</p><p>5</p><p>Onde: v = velocidade de queda da esfera,</p><p>ρs = massa específica da esfera,</p><p>ρw = massa específica do líquido da sedimentação,</p><p>µ = coeficiente de viscosidade do líquido da sedimentação,</p><p>d = diâmetro da esfera.</p><p>Como as formas das partículas constituintes do solo são diferentes de uma esfera, ao se</p><p>utilizar a Lei de Stokes para o cálculo do diâmetro na realidade se está referindo a um</p><p>diâmetro equivalente da partícula do solo.</p><p>Na figura 4 é apresentado o esquema de dois instantes do ensaio de sedimentação. À</p><p>esquerda, no tempo t = 0, uma partícula P de diâmetro d se encontra no topo da suspensão;</p><p>e à direita tem-se, após um tempo t, uma distância z percorrida pela partícula a uma</p><p>velocidade constante v = z/t. Partículas com diâmetros maiores ou menores do que d terão</p><p>percorrido neste tempo t com velocidades diferentes, distâncias maiores ou menores do que</p><p>z, assim, acima do ponto P todas as partículas têm diâmetros menores do que d.</p><p>Figura 4. Esquema do ensaio de sedimentação em solos</p><p>O diâmetro equivalente da partícula do solo no ensaio de sedimentação é calculado pela</p><p>equação 7, obtida a partir da equação de Stokes.</p><p>( ) t</p><p>zd</p><p>ws ρρ</p><p>µ</p><p>−</p><p>=</p><p>18</p><p>Eq. 7</p><p>Onde: d = diâmetro máximo das partículas em cm,</p><p>µ = coeficiente de viscosidade da água em função da temperatura, em g.s/cm2,</p><p>z = altura de queda da partícula em cm obtida da curva de calibração do densímetro,</p><p>figura 5,</p><p>ρs = massa específica dos grãos do solo em g/cm3,</p><p>ρw = massa específica da água em função da temperatura, em g/cm3,</p><p>t = tempo de sedimentação em s.</p><p>A distância z percorrida pelas partículas durante a sedimentação é determinada por meio da</p><p>curva de calibração do densímetro, que consiste na obtenção da altura de queda da</p><p>partícula, distância entre o centro do bulbo do densímetro e a leitura na haste do mesmo,</p><p>em função da leitura da densidade na escala do densímetro, figura 5. A curva de calibração</p><p>é obtida experimentalmente em laboratório para cada densímetro.</p><p>6</p><p>Figura 5. Curva de calibração do densímetro para a obtenção de z</p><p>A porcentagem de partículas com diâmetros menores do que d é calculada pela equação 8.</p><p>Eq. 8</p><p>Onde: Psed = porcentagem de partículas com diâmetros menores do que d, no instante da</p><p>leitura do densímetro,</p><p>ρs = massa específica dos grãos, em g/cm3,</p><p>L’i = leitura na escala do densímetro,</p><p>Lc = leitura corrigida, Lc = Li + R,</p><p>Li = leitura anotada na planilha de ensaio, Li = 1000 (L’i - 1),</p><p>R = fator de correção da leitura do densímetro, devido à utilização do defloculante e</p><p>à variação da temperatura da água,</p><p>ρd = massa específica do meio líquido (água) na temperatura de ensaio, em g/cm3,</p><p>Ms,sed = massa seca do material da sedimentação, em g,</p><p>N = fator de correção igual à % que passa na peneira de 2,00 mm.</p><p>As tabelas 2 e 3 apresentam valores da viscosidade e da massa especifica da água em</p><p>função da temperatura.</p><p>DENSÍMETRO</p><p>1,00</p><p>1,01</p><p>1,02</p><p>1,03</p><p>1,04</p><p>Z</p><p>LEITURA</p><p>1,01 1,02 1,03 1,04</p><p>CURVA DE</p><p>CALIBRAÇÃO</p><p>Z (t)</p><p>( ) N</p><p>M</p><p>LP</p><p>sedsds</p><p>cs</p><p>sed </p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p>−</p><p>=</p><p>,ρρ</p><p>ρ</p><p>7</p><p>Tabela 2. Viscosidade da água, µ, em função da temperatura, valores em 10-6 gs/cm2</p><p>ºC ,0 ,1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ,7 ,8 ,9</p><p>10 13,36 13,32 13,29 13,25 13,21 13,18 13,14 13,10 13,06 13,03</p><p>11 12,99 12,95 12,92 12,88 12,85 12,81 12,77 12,74 12,70 12,67</p><p>12 12,63 12,60 12,65 12,53 12,50 12,47 12,43 12,40 12,37 12,33</p><p>13 12,30 12,27 12,24 12,20 12,17 12,14 12,11 12,08 12,04 12,01</p><p>14 11,98 11,95 11,92 11,89 11,86 11,83 11,80 11,77 11,74 11,71</p><p>15 11,68 11,65 11,62 11,59 11,56 11,53 11,50 11,47 11,44 11,41</p><p>16 11,38 11,35 11,32 11,29 11,26 11,24 11,21 11,18 11,15 11,12</p><p>17 11,09 11,06 11,03 11,01 10,98 10,95 10,92 10,89 10,87 10,84</p><p>18 10,81 10,78 10,76 10,73 10,70 10,68 10,65 10,62 10,59 10,57</p><p>19 10,54 10,52 10,49 10,47 10,44 10,42 10,39 10,37 10,34 10,32</p><p>20 10,29 10,26 10,24 10,21 10,19 10,16 10,13 10,11 10,08 10,06</p><p>21 10,03 10,01 9,98 9,96 9,94 9,92 9,89 9,87 9,85 9,82</p><p>22 9,80 9,78 9,75 9,73 9,70 9,68 9,66 9,63 9,61 9,58</p><p>23 9,56 9,54 9,52 9,49 9,47 9,45 9,43 9,41 9,38 9,36</p><p>24 9,34 9,32 9,30 9,28 9,26 9,24 9,21 9,19 9,17 9,15</p><p>25 9,13 9,11 9,09 9,07 9,05 9,03 9,00 8,98 8,96 8,94</p><p>26 8,92 8,90 8,88 8,86 8,84 8,82 8,80 8,78 8,76 8,74</p><p>27 8,72 8,70 8,68 8,66 8,64 8,62 8,60 8,58 8,56 8,54</p><p>28 8,52 8,50 8,48 8,47 8,45 8,43 8,41 8,39 8,38 8,36</p><p>29 8,34 8,32 8,30 8,29 8,27 8,25 8,23 8,21 8,20 8,18</p><p>30 8,16 8,14 8,12 8,11 8,09 8,07 8,05 8,03 8,02 8,00</p><p>31 7,98 7,96 7,95 7,93 7,92 7,90 7,88 7,87 7,85 7,84</p><p>32 7,82 7,80 7,79 7,77 7,76 7,74 7,72 7,71 7,69 7,68</p><p>33 7,66 7,64 7,63 7,61 7,6 7,58 7,56 7,55 7,53 7,52</p><p>34 7,5 7,50 7,49 7,49 7,48 7,48 7,47 7,47 7,46 7,46</p><p>35 7,45 7,43 7,40 7,38 7,35 7,33 7,30 7,28 7,25 7,23</p><p>36 7,20 7,19 7,17 7,16 7,14 7,13 7,12 7,10 7,09 7,07</p><p>37 7,06 7,05 7,03 7,02 7,00 6,99 6,98 6,96 6,95 6,93</p><p>38 6,92 6,91 6,89 6,88 6,87 6,86 6,84 6,83 6,82 6,80</p><p>39 6,79</p><p>8</p><p>Tabela 3. Massa específica da água, ρw, em função da temperatura, valores em g/cm3</p><p>ºC ,0 ,1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ,7 ,8 ,9</p><p>0 0,9999 0,9999 0,9999 0,9999 0,9999 0,9999 0,9999 0,9999 0,9999 0,9999</p><p>1 0,9999 0,9999 0,9999 0,9999 0,9999 0,9999 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000</p><p>2 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000</p><p>3 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000</p><p>4 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000</p><p>5 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000</p><p>6 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 0,9999 0,9999 0,9999 0,9999</p><p>7 0,9999 0,9999 0,9999 0,9999 0,9999 0,9999 0,9999 0,9999 0,9999 0,9999</p><p>8 0,9999 0,9999 0,9999 0,9999 0,9999 0,9998 0,9998 0,9998 0,9998 0,9998</p><p>9 0,9998 0,9998 0,9998 0,9998 0,9998 0,9998 0,9998 0,9998 0,9997 0,9997</p><p>10 0,9997 0,9997 0,9997 0,9997 0,9997 0,9997 0,9997 0,9997 0,9997 0,9996</p><p>11 0,9996 0,9996 0,9996 0,9996 0,9996 0,9996 0,9996 0,9996 0,9995 0,9995</p><p>12 0,9995 0,9995 0,9995 0,9995 0,9995 0,9995 0,9995 0,9994 0,9994 0,9994</p><p>13 0,9994 0,9994 0,9994 0,9994 0,9994 0,9993 0,9993 0,9993 0,9993 0,9993</p><p>14 0,9993 0,9993 0,9992 0,9992 0,9992 0,9992 0,9992 0,9992 0,9992 0,9991</p><p>15 0,9991 0,9991 0,9991 0,9991 0,9991 0,9990 0,9990 0,9990 0,9990 0,9990</p><p>16 0,9990 0,9990 0,9989 0,9989 0,9989 0,9989 0,9989 0,9989 0,9988 0,9988</p><p>17 0,9988 0,9988 0,9988 0,9987 0,9987 0,9987 0,9987 0,9987 0,9987 0,9986</p><p>18 0,9986 0,9986 0,9986 0,9986 0,9985 0,9985 0,9985 0,9985 0,9985 0,9985</p><p>19 0,9984 0,9984 0,9984 0,9984 0,9984 0,9983 0,9983 0,9983 0,9983 0,9983</p><p>20 0,9982 0,9982 0,9982 0,9982 0,9981 0,9981 0,9981 0,9981 0,9981 0,9980</p><p>21 0,9980 0,9980 0,9980 0,9980 0,9979 0,9979 0,9979 0,9979 0,9978 0,9978</p><p>22 0,9978 0,9978 0,9978 0,9977 0,9977 0,9977 0,9977 0,9976 0,9976 0,9976</p><p>23 0,9976 0,9975 0,9975 0,9975 0,9975 0,9974 0,9974 0,9974 0,9974 0,9974</p><p>24 0,9973 0,9973 0,9973 0,9973 0,9972 0,9972 0,9972 0,9972 0,9971 0,9971</p><p>25 0,9971 0,9970 0,9970 0,9970 0,9969 0,9969 0,9969 0,9969 0,9969 0,9968</p><p>26 0,9968 0,9968 0,9968 0,9967 0,9967 0,9967 0,9967 0,9966 0,9966 0,9966</p><p>27 0,9965 0,9965 0,9965 0,9965 0,9964 0,9964 0,9964 0,9963 0,9963 0,9963</p><p>28 0,9963 0,9962 0,9962 0,9962 0,9961 0,9961 0,9961 0,9961 0,9960 0,9960</p><p>29 0,9960 0,9959 0,9959 0,9959 0,9959 0,9958 0,9958 0,9958 0,9957 0,9957</p><p>30 0,9957 0,9956 0,9956 0,9956 0,9956 0,9955 0,9955 0,9955 0,9954 0,9954</p><p>31 0,9954 0,9953 0,9953 0,9953 0,9952 0,9952 0,9952 0,9952 0,9951 0,9951</p><p>32 0,9951 0,9950 0,9950 0,9950 0,9949 0,9949 0,9949 0,9949 0,9948 0,9948</p><p>33 0,9947 0,9947 0,9947 0,9946 0,9946 0,9946 0,9945 0,9945 0,9945 0,9944</p><p>34 0,9944 0,9944 0,9943 0,9943 0,9943 0,9942 0,9942 0,9942 0,9941 0,9941</p><p>35 0,9941 0,9940 0,9940 0,9940 0,9939 0,9939 0,9939 0,9938 0,9938 0,9937</p><p>36 0,9937 0,9937 0,9936 0,9936 0,9936 0,9935 0,9935 0,9935 0,9934 0,9934</p><p>37 0,9934 0,9933 0,9933 0,9932 0,9932 0,9932 0,9931 0,9931 0,9931 0,9930</p><p>38 0,9930 0,9930 0,9929 0,9929 0,9928 0,9928 0,9928 0,9927 0,9927 0,9927</p><p>39 0,9926 0,9926 0,9925 0,9925 0,9925 0,9924 0,9924 0,9924 0,9923 0,9923</p><p>40 0,9922</p><p>9</p><p>2.2 Curva de distribuição granulométrica e parâmetros da curva</p><p>Traça-se a curva granulométrica do solo em um gráfico onde se tem o diâmetro das</p><p>partículas no eixo das abscissas, em escala logarítmica, e nas ordenadas a porcentagem</p><p>que passa. Para tal considerar os seguintes pares de valores: dos peneiramentos grosso e</p><p>fino a porcentagem que passa e a abertura das peneiras, e da sedimentação o diâmetro e</p><p>sua porcentagem respectiva. A figura 6 mostra três curvas granulométricas que representam</p><p>solos diferentes: a curva 1 é de um pedregulho-arenoso com silte, a curva 2 um solo</p><p>arenoso e a curva 3 é de um solo areno-siltoso.</p><p>Figura 6. Curvas granulométricas de solos diferentes</p><p>Uma das primeiras aplicações que a curva granulométrica permite é o cálculo da</p><p>porcentagem de cada uma das frações constituintes de um solo, segundo uma escala</p><p>granulométrica, e sua classificação.</p><p>Por outro lado para obter informações da forma de uma curva granulométrica e com isso</p><p>poder interpretá-la, são definidos os coeficientes de não uniformidade, Cu, e o de curvatura,</p><p>Cc, equações 9 e 10, respectivamente.</p><p>Eq. 9</p><p>Onde: d60 = é o diâmetro tal que 60% das partículas do solo tem diâmetros menores do que</p><p>ele, e corresponde à porcentagem que passa de 60%,</p><p>d10 = denominado também de diâmetro efetivo, é o diâmetro tal que 10% das</p><p>partículas do solo tem diâmetros menores do que ele, e corresponde à porcentagem</p><p>que passa de 10%.</p><p>O valor do coeficiente Cu indica o intervalo de abrangência das frações constituintes de um</p><p>solo. Em função desse valor os solos podem ser classificados em bem graduados e mal</p><p>graduados, figura 7 (a e b). Assim quanto maior o valor de Cu mais bem graduado o solo é,</p><p>o que significa que o intervalo de variação dos diâmetros é grande. Enquanto que valores</p><p>pequenos de Cu indicam solos mal graduados, ou seja, um solo com graduação uniforme.</p><p>Nesses casos o intervalo entre os diâmetros é pequeno.</p><p>10</p><p>60</p><p>d</p><p>dCu =</p><p>10</p><p>Segundo o sistema unificado de classificação de solos (SUCS) para:</p><p>• Cu ≥ 4 solos pedregulhosos são classificados como bem graduados,</p><p>• Cu ≥ 6 solos arenosos são classificados como bem graduados.</p><p>O coeficiente de curvatura Cc permite obter uma medida da forma e da simetria da curva</p><p>granulométrica. Para que um solo seja considerado bem graduado o valor deste coeficiente</p><p>deve estar entre 1 e 3. Quando for menor do que 1 a curva tende a ser descontínua, ou seja,</p><p>o solo apresenta uma graduação aberta, figura 7c, o que significa a ausência de alguma</p><p>fração.</p><p>Eq. 10</p><p>Onde: d30 = é o diâmetro tal que 30% das partículas do solo tem diâmetros menores do que</p><p>ele, e corresponde à porcentagem que passa de 30%,</p><p>d10 e d60 = diâmetros definidos anteriormente.</p><p>a) Solo bem graduado</p><p>b) Solo mal graduado (graduação uniforme)</p><p>c) Solo de graduação aberta</p><p>Figura 7. Classificação dos solos segundo a graduação de suas partículas.</p><p>3. ESTADOS E LIMITES DE CONSISTÊNCIA E PLASTICIDADE</p><p>Um cientista sueco chamado Albert Atterberg em 1911 propôs um método de avaliação da</p><p>consistência de solos finos, em função de seu teor de umidade, assim os solos finos e a</p><p>fração fina dos solos granulares, apresentam vários estados de consistência, como mostra a</p><p>figura 8. Para um teor de umidade elevado o solo apresenta consistência líquida e</p><p>praticamente resistência ao cisalhamento nula. À medida que diminui a umidade o solo</p><p>passa de um estado líquido para um estado plástico. Nesse caso ele já oferece certa</p><p>resistência e apresenta um comportamento típico, caracterizado por deformações contínuas</p><p>sem variações apreciáveis de volume e muitas vezes sem presença de fissuras. Diminuindo</p><p>mais a umidade, o solo passa do estado plástico para um estado semissólido e logo para o</p><p>sólido, em ambos o solo apresenta resistência maior do que no estado plástico. As fronteiras</p><p>entre os estados de consistência são teores de umidade denominados de limites e são eles:</p><p>Limite de Liquidez (LL), Limite de Plasticidade (LP) e Limite de Contração (LC), figura 8.</p><p>)(</p><p>)(</p><p>6010</p><p>2</p><p>30</p><p>dd</p><p>dCc =</p><p>11</p><p>Estados: Sólido Semissólido Plástico Líquido</p><p>______________________________________________________________</p><p>w (%)</p><p>Limites: LC LP LL</p><p>Figura 8. Estados e limites de consistência de solos finos</p><p>Ao perder a umidade o solo sofre uma diminuição de volume até atingir o estado sólido, no</p><p>qual não mais ocorre diminuição de volume. Esse comportamento do solo pode ser</p><p>observado na figura 9. A variação de volume do solo, ∆V, é então igual ao volume de água</p><p>perdido durante a secagem, ∆V = Vi - Vf. Esse fenômeno é característico de solos finos.</p><p>Figura 9. Variação de volume com o teor de umidade - solos finos</p><p>3.1 Determinação dos limites de consistência</p><p>Os limites determinados na prática com mais frequência, para projetos e construção de</p><p>pavimentos, barragens e outras obras, são o de liquidez e o de plasticidade, por meio de</p><p>ensaios de laboratório padronizados pela ABNT.</p><p>O material a ser utilizado nos ensaios é o que passa na peneira de 0,42 mm.</p><p>3.1.1 Limite de Liquidez (LL)</p><p>O engenheiro Arthur Casagrande em 1958 padronizou o aparelho, acessórios e o</p><p>procedimento do ensaio para determinar o LL. No Brasil o ensaio está padronizado pela</p><p>NBR 6459/84 da ABNT e consiste em determinar o número de golpes necessário para</p><p>promover o fechamento de uma ranhura aberta na amostra de solo, colocada na concha do</p><p>aparelho de Casagrande, figura 10. Esse procedimento é repetido 5 vezes variando o teor</p><p>de umidade do solo e para a determinação do mesmo, retira-se uma amostra do local onde</p><p>a ranhura se uniu. Com o par de valores Número de golpes x Teor de umidade, traça-se o</p><p>gráfico de fluência, e o limite de liquidez (LL) é definido como sendo o teor de umidade wl</p><p>correspondente a 25 golpes, figura 11.</p><p>12</p><p>Figura 10. Ensaio de limite de liquidez (LL) no aparelho de Casagrande</p><p>Figura 11. Gráfico de fluência – ensaio de limite de liquidez (LL)</p><p>3.1.2 Limite de Plasticidade (LP)</p><p>O ensaio para determinar o Limite de Plasticidade (LP) está padronizado pela norma NBR</p><p>7180/84 da ABNT e consiste em moldar um cilindro de solo em uma placa de vidro com face</p><p>esmerilhada, a partir de uma massa úmida, até que duas condições sejam alcançadas</p><p>simultaneamente, o cilindro atinja um diâmetro de três mm e apresente fissuras devido à</p><p>perda de umidade do solo, figura 12. O teor de umidade nessa condição representa o LP. O</p><p>processo se repete pelo menos cinco vezes e o valor final do LP será a média aritmética</p><p>simples dos teores de umidade, com desvio de no máximo 5% da média.</p><p>Figura 12. Ensaio de limite de plasticidade (LP)</p><p>13</p><p>3.1.3 Índice de Plasticidade (IP)</p><p>O Índice de Plasticidade (IP) definido como a diferença entre o LL e o LP indica a faixa de</p><p>teor de umidade em que o solo se encontra no estado plástico, ou seja, quanto maior o IP</p><p>mais plástico o solo é.</p><p>IP = LL - LP</p><p>3.1.4 Atividade das argilas</p><p>Com a finalidade de medir a influência da fração argila, no comportamento do solo,</p><p>Skempton (1953) definiu a atividade coloidal, Ac, como sendo a relação do índice de</p><p>plasticidade com a porcentagem da fração argilosa (diâmetros menores do que 0,002 mm).</p><p>Eq. 10</p><p>Esse índice indica o potencial de variação de volume de solos</p><p>argilosos e a atividade da</p><p>argila pode ser classificada de acordo com a tabela 2.</p><p>Tabela 2. Atividade das argilas</p><p>Ac Atividade</p><p>< 0,75 Inativa</p><p>0,75 – 1,25 Normal</p><p>> 1,25 Ativa</p><p>4. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS</p><p>Existem diversos sistemas de classificação de solos como, por exemplo, aquele baseado no</p><p>transporte dos sedimentos por agentes da natureza dando origem aos solos glaciares,</p><p>eólicos, coluvionares e aluvionares; o que se baseia na Pedologia que considera o solo</p><p>fazendo parte natural da paisagem e estuda a origem e sua evolução ao longo do tempo, e</p><p>outros. No presente capítulo serão descritos a classificação do solo quanto a textura, o</p><p>Sistema Unificado (SU) e o da AASHTO (American Association of State Highway and</p><p>Transportation Officials). Esses métodos se baseiam na granulometria e nos limites de</p><p>liquidez e de plasticidade do solo.</p><p>4.1 Classificação quanto à textura</p><p>Baseia-se na distribuição granulométrica dos solos, em termos de suas frações de</p><p>pedregulho, areia, silte argila. Embora recomendada para os solos granulares tornou-se</p><p>universalmente adotada, sendo a classificação do solo regida pela fração predominante.</p><p>Porém nos solos finos nem sempre a fração predominante vai ditar o comportamento e sim</p><p>a fração mais ativa em função das diversas propriedades físico-químicas que regem o</p><p>comportamento dos minerais.</p><p>4.2 Sistema Unificado (SU)</p><p>O sistema unificado (SU) foi proposto originalmente por Arthur Casagrande, no inicio da</p><p>década de 1940, para a escolha de materiais de projetos de pistas de avião, durante a</p><p>segunda Guerra Mundial. Desde então foi adotado não só por vários órgãos americanos,</p><p>mas também por outros países, tendo alguns pontos bem definidos e normalizados.</p><p>Nesse sistema os solos são classificados em três grandes categorias: solos granulares</p><p>(pedregulhos e areias), desde que se tenha pelo menos 50% de material com diâmetro</p><p>maior que 0,075 mm, ou seja, a porcentagem que passa na malha # 200 tem que ser menor</p><p>)002,0(arg% mmdila</p><p>IPAc ≤</p><p>=</p><p>14</p><p>do que 50%; solos finos (siltosos e argilosos), com pelo menos 50% passando na # 200 e os</p><p>solos orgânicos. Para classificar determina-se o símbolo e o nome do grupo ao qual</p><p>pertence o solo, seguindo as seguintes orientações.</p><p>F = porcentagem que passa na peneira No 200 (0,075 mm)</p><p>• Se F < 50 % → Solo granular (arenoso ou pedregulhoso),</p><p>• Se F ≥ 50 % → Solo fino (siltoso ou argiloso), ir para a quadro 3.</p><p>No quadro 1 é apresentada a classificação dos solos pedregulhosos, quando mais de 50%</p><p>tem diâmetro maior do que 4,8 mm, e no quadro 2 a classificação em solos arenosos,</p><p>quando pelo menos 50% tem tamanho menor do que 4,8 mm.</p><p>Nota: 100 – F = % da fração granular e F1 = % da fração areia</p><p>• Se F1 < (100 – F)/2 → Solo pedregulhoso (G), ir para o quadro 1 e depois para o</p><p>fluxograma da figura 13 (a).</p><p>• Se F1 ≥ (100 – F)/2 → Solo arenoso (S), ir para a quadro 2 e depois para o fluxograma</p><p>da figura 13 (b).</p><p>Para as diversas frações constituintes de um solo, características de graduação e</p><p>plasticidade, a simbologia do SU utiliza a primeira letra da palavra em inglês. A seguir se</p><p>apresenta um resumo do significado em português dessas palavras.</p><p>G = Gravel → pedregulho</p><p>S = Sand → areia</p><p>W = Well graded → bem graduado</p><p>P = Poorly graded → mal graduado</p><p>M = Mo (palavra sueca) → silte</p><p>C = Clay → argila</p><p>O = Organic → solo orgânico</p><p>L = Low → baixa plasticidade e compressibilidade</p><p>H = High → allta plasticidade e compressibilidade</p><p>Os solos podem ser classificados com duplo símbolo, por exemplo:</p><p>GW – GC = pedregulho bem graduado com argila,</p><p>SP – SM = areia mal graduada com silte.</p><p>15</p><p>Quadro 1. Sistema unificado de classificação para solos pedregulhosos (G)</p><p>SÍMBOLO DO</p><p>GRUPO</p><p>CRITÉRIOS</p><p>GW % que passa na peneira No 200 < 5; Cu ≥ 4; Cc entre 1 e 3.</p><p>GP % que passa na peneira No 200 < 5; Cu < 4 e/ou Cc<1, Cc> 3.</p><p>GM % que passa na peneira No 200 > 12; ponto no Gráfico de Plasticidade abaixo da linha</p><p>A ou IP < 4.</p><p>GC % que passa na peneira No 200 > 12; ponto no Gráfico de Plasticidade acima da linha</p><p>A; IP > 7.</p><p>GC – GM % que passa na peneira No 200 > 12; ponto no Gráfico de Plasticidade na área</p><p>hachurada CL – ML.</p><p>GW – GM % que passa na peneira No 200 entre 5 e 12; Cu e Cc igual ao do GW; ponto no Gráfico</p><p>de Plasticidade e IP igual ao do GM.</p><p>GW – GC % que passa na peneira No 200 entre 5 e 12; Cu e Cc igual ao do GW; ponto no Gráfico</p><p>de Plasticidade e IP igual ao do GC.</p><p>GP – GM % que passa na peneira No 200 entre 5 e 12; Cu e Cc igual ao do GP; ponto no Gráfico</p><p>de Plasticidade e IP igual ao do GM.</p><p>GP – GC % que passa na peneira No 200 entre 5 e 12; Cu e Cc igual ao do GP; ponto no Gráfico</p><p>de Plasticidade e IP igual ao do GC.</p><p>Quadro 2. Sistema unificado de classificação para solos arenosos (S)</p><p>SÍMBOLO DO GRUPO</p><p>CRITÉRIOS</p><p>SW % que passa na peneira No 200 < 5; Cu ≥ 6; 1≤ Cc ≤ 3.</p><p>SP % que passa na peneira No 200 < 5; Cu < 6 e/ou Cc<1, Cc > 3.</p><p>SM % que passa na peneira No 200 > 12; ponto no Gráfico de Plasticidade abaixo</p><p>da linha A ou IP < 4.</p><p>SC % que passa na peneira No 200 > 12; ponto no Gráfico de Plasticidade acima</p><p>da linha A; IP > 7.</p><p>SC – SM % que passa na peneira No 200 > 12; ponto no Gráfico de Plasticidade na área</p><p>hachurada CL – ML.</p><p>SW – SM % que passa na peneira No 200 entre 5 e 12; Cu e Cc igual ao do SW; ponto no</p><p>Gráfico de Plasticidade e IP igual ao do SM.</p><p>SW – SC % que passa na peneira No 200 entre 5 e 12; Cu e Cc igual ao do SW; ponto no</p><p>Gráfico de Plasticidade e IP igual ao do SC.</p><p>SP – SM % que passa na peneira No 200 entre 5 e 12; Cu e Cc igual ao do SP; ponto no</p><p>Gráfico de Plasticidade e IP igual ao do SM.</p><p>SP – SC % que passa na peneira No 200 entre 5 e 12; Cu e Cc igual ao do SP; ponto no</p><p>Gráfico de Plasticidade e IP igual ao do SC.</p><p>16</p><p>SÍMBOLO NOME DO GRUPO</p><p>DO GRUPO</p><p>GW % areia < 15 Pedregulho bem graduado</p><p>% areia ≥ 15 Pedregulho bem graduado com areia</p><p>GP % areia < 15 Pedregulho mal graduado</p><p>% areia ≥ 15 Pedregulho mal graduado com areia</p><p>GW - GM % areia < 15 Pedregulho bem graduado com silte</p><p>% areia ≥ 15 Pedregulho bem graduado com silte e areia</p><p>GW - GC % areia < 15 Pedregulho bem graduado com argila</p><p>(ou com argila siltosa)</p><p>% areia ≥ 15 Pedregulho bem graduado com argila e areia</p><p>(ou com argila siltosa e areia)</p><p>GP - GM % areia < 15 Pedregulho mal graduado com silte</p><p>% areia ≥ 15 Pedregulho mal graduado com silte e areia</p><p>GP - GC % areia < 15 Pedregulho mal graduado com argila</p><p>(ou com argila siltosa)</p><p>% areia ≥ 15 Pedregulho mal graduado com argila e areia</p><p>(ou com argila siltosa e areia)</p><p>GM % areia < 15 Pedregulho siltoso</p><p>% areia ≥ 15 Pedregulho siltoso com areia</p><p>GC % areia < 15 Pedregulho argiloso</p><p>% areia ≥ 15 Pedregulho argiloso com areia</p><p>GC - GM % areia < 15 Pedregulho argilo-siltoso</p><p>% areia ≥ 15 Pedregulho argilo-siltoso com areia</p><p>Figura 13 (a) Fluxograma do Sistema Unificado para classificação de pedregulhos e solos</p><p>pedregulhosos (G), segundo a ASTM (1991)</p><p>17</p><p>SÍMBOLO NOME DO GRUPO</p><p>DO GRUPO</p><p>SW % Pedregulho < 15 Areia bem graduada</p><p>% Pedregulho ≥ 15 Areia bem graduada com pedregulho</p><p>SP % Pedregulho < 15 Areia mal graduada</p><p>% Pedregulho ≥ 15 Areia mal graduada com pedregulho</p><p>SW - SM % Pedregulho < 15 Areia bem graduada com silte</p><p>% Pedregulho ≥ 15 Areia bem graduada com silte e pedregulho</p><p>SW - SC % Pedregulho < 15 Areia bem graduada com argila</p><p>(ou com argila-siltosa)</p><p>% Pedregulho ≥ 15 Areia bem graduada com argila e pedregulho</p><p>(ou com argila siltosa e pedregulho)</p><p>SP - SM % Pedregulho < 15 Areia mal graduada com silte</p><p>% Pedregulho ≥ 15 Areia mal graduada com silte e pedregulho</p><p>SP - SC % Pedregulho < 15 Areia mal graduada com argila</p><p>(ou com argila-siltosa)</p><p>% Pedregulho ≥ 15 Areia mal graduada com argila e pedregulho</p><p>(ou com argila siltosa e pedregulho)</p><p>SM % Pedregulho < 15 Areia siltosa</p><p>% Pedregulho ≥ 15 Areia siltosa com pedregulho</p><p>SC % Pedregulho < 15 Areia argilosa</p><p>% Pedregulho ≥ 15 Areia argilosa com pedregulho</p><p>SC - SM % Pedregulho < 15 Areia argilo-siltosa</p><p>% Pedregulho ≥ 15 Areia argilo-siltosa com pedregulho</p><p>Figura 13 (b) - Fluxograma do Sistema Unificado para classificação de areias e solos arenosos</p><p>(S), segundo a ASTM (1991)</p><p>18</p><p>O gráfico de plasticidade é utilizado no Sistema Unificado para classificar os solos finos,</p><p>siltosos e argilosos, e a fração fina dos solos granulares, figura 14. A classificação é feita em</p><p>função do Limite de Liquidez e do Índice de Plasticidade. Nesse gráfico os grupos de solos</p><p>estão distribuídos em cinco regiões: Acima da Linha A estão os solos argilosos (C) e abaixo</p><p>se encontram os siltosos (M). A linha vertical LL = 50% indica a alta plasticidade e</p><p>compressibilidade (H) dos solos com LL > 50% e baixa plasticidade e compressibilidade (L)</p><p>para solos com LL < 50%. Os solos orgânicos, que podem ser siltosos ou argilosos, se</p><p>situam tanto acima da Linha A quanto abaixo. A área hachurada indicada no gráfico</p><p>representa solos com duplo símbolo, CL–ML, com LL < 50% e IP entre 4% e 7%.</p><p>Para classificar os solos finos (siltosos e argilosos) deve-se determinar no quadro 3 o</p><p>símbolo do grupo, e o nome do grupo no respectivo fluxograma, figuras 15 e 16, onde se</p><p>detalham características granulométricas das frações de areia e pedregulho. Estes</p><p>fluxogramas foram elaborados pela ASTM (American Society for Testing and Materials).</p><p>Quadro 3. Sistema unificado de classificação para solos siltosos e argilosos</p><p>SÍMBOLO DO GRUPO</p><p>CRITÉRIOS</p><p>CL Inorgânico; LL < 50 %; IP > 7 %; ponto no Gráfico de Plasticidade sobre ou</p><p>acima da linha A.</p><p>ML Inorgânico; LL < 50 %; IP < 4 % ou ponto no Gráfico de Plasticidade abaixo da</p><p>linha A.</p><p>OL Orgânico; LLs/LL < 0,75; LL < 50 %. LLs determinado com material seco em</p><p>estufa.</p><p>CH Inorgânico; LL ≥ 50 %; ponto no Gráfico de Plasticidade sobre ou acima da</p><p>linha A.</p><p>MH Inorgânico; LL ≥ 50 %; ponto no Gráfico de Plasticidade abaixo da linha A.</p><p>OH Orgânico; LLs/LL < 0,75; LL ≥ 50 %. LLs determinado com material seco em</p><p>estufa.</p><p>CL – ML Inorgânico; ponto no Gráfico de Plasticidade na área hachurada.</p><p>Pt Pt = Peat = turfa. Em geral solos altamente orgânicos de consistência mole.</p><p>Figura 14. Gráfico de Plasticidade</p><p>19</p><p>SOLOS INORGÂNICOS - IP> 7 % e ponto sobre ou acima da linha A</p><p>Pr na # 200 <15% argila pouco plástica</p><p>Pr na # 200</p><p><30 %</p><p>% areia ≥ %</p><p>pedregulho</p><p>argila pouco plástica com</p><p>areia</p><p>Pr na # 200 entre 15-</p><p>29</p><p>% areia < %</p><p>pedregulho</p><p>argila pouco plástica com</p><p>pedregulho</p><p>C L</p><p>< 15% de</p><p>pedregulho</p><p>argila pouco plástica</p><p>arenosa</p><p>% areia ≥ %</p><p>pedregulho</p><p>Pr na # 200 ≥</p><p>30 %</p><p>≥ 15 % de</p><p>pedregulho</p><p>argila pouco plástica</p><p>arenosa com pedregulho</p><p>< 15% de areia argila pouco plástica</p><p>pedregulhosa</p><p>% areia < %</p><p>pedregulho</p><p>≥ 15 % de areia argila pouco plástica</p><p>pedregulhosa com areia</p><p>SOLOS INORGÂNICOS - 4 % < IP < 7 % e ponto sobre ou acima da linha A</p><p>Pr na # 200 <15% argila siltosa</p><p>Pr na # 200</p><p><30 %</p><p>% areia ≥ %</p><p>pedregulho</p><p>argila siltosa com areia</p><p>Pr na # 200 entre 15-</p><p>29</p><p>% areia < %</p><p>pedregulho</p><p>argila siltosa com</p><p>pedregulho</p><p>C L - M L</p><p>< 15% de</p><p>pedregulho</p><p>argila silto - arenosa</p><p>% areia ≥ %</p><p>pedregulho</p><p>Pr na # 200 ≥</p><p>30 %</p><p>≥ 15 % de</p><p>pedregulho</p><p>argila silto - arenosa com</p><p>pedregulho</p><p>< 15% de areia argila silto –</p><p>pedregulhosa</p><p>% areia < %</p><p>pedregulho</p><p>≥ 15 % de areia argila silto –</p><p>pedregulhosa com areia</p><p>Figura 15 (a) - Fluxograma do Sistema Unificado para classificação de solos siltosos</p><p>e argilosos, de baixa plasticidade, LL< 50%, segundo a ASTM (1991)</p><p>Nota: Pr = porcentagem retida, # = número da peneira</p><p>20</p><p>SOLOS INORGÂNICOS - IP< 4 % ou ponto abaixo da linha A</p><p>Pr na # 200 <15% silte</p><p>Pr na # 200</p><p><30 %</p><p>% areia ≥ %</p><p>pedregulho</p><p>silte com areia</p><p>Pr na # 200 entre 15-</p><p>29</p><p>% areia < %</p><p>pedregulho</p><p>silte com pedregulho</p><p>M L</p><p>< 15% de</p><p>pedregulho</p><p>silte arenoso</p><p>% areia ≥ %</p><p>pedregulho</p><p>Pr na # 200 ≥</p><p>30 %</p><p>≥ 15 % de</p><p>pedregulho</p><p>silte arenoso com</p><p>pedregulho</p><p>< 15% de areia silte pedregulhoso</p><p>% areia < %</p><p>pedregulho</p><p>≥ 15 % de</p><p>areia</p><p>silte pedregulhoso com</p><p>areia</p><p>Figura 15 (b) - Fluxograma do Sistema Unificado para classificação de solos siltosos</p><p>e argilosos, de baixa plasticidade, LL< 50%, segundo a ASTM (1991) - Continuação</p><p>Nota: Pr = porcentagem retida, # = número da peneira</p><p>21</p><p>SOLOS INORGÂNICOS - ponto sobre ou acima da linha A</p><p>Pr na # 200 <15% argila muito plástica</p><p>Pr na # 200</p><p><30 %</p><p>% areia ≥ %</p><p>pedregulho</p><p>argila muito plástica</p><p>com areia</p><p>Pr na # 200 entre 15-</p><p>29</p><p>% areia < %</p><p>pedregulho</p><p>argila muito plástica</p><p>com pedregulho</p><p>C H</p><p>< 15% de</p><p>pedregulho</p><p>argila muito plástica</p><p>arenosa</p><p>% areia ≥ %</p><p>pedregulho</p><p>Pr na # 200 ≥</p><p>30 %</p><p>≥ 15 % de</p><p>pedregulho</p><p>argila muito plástica</p><p>arenosa com pedregulho</p><p>< 15% de areia argila muito plástica</p><p>pedregulhosa</p><p>% areia < %</p><p>pedregulho</p><p>≥ 15 % de areia argila muito plástica</p><p>pedregulhosa com areia</p><p>SOLOS INORGÂNICOS - ponto abaixo da linha A</p><p>Pr na # 200 <15% silte elástico</p><p>Pr na # 200</p><p><30 %</p><p>% areia ≥ %</p><p>pedregulho</p><p>silte elástico</p><p>com areia</p><p>Pr na # 200 entre 15-</p><p>29</p><p>% areia < %</p><p>pedregulho</p><p>silte elástico com</p><p>pedregulho</p><p>M H</p><p>< 15% de</p><p>pedregulho</p><p>silte elástico</p><p>arenoso</p><p>% areia ≥ %</p><p>pedregulho</p><p>Pr na # 200 ≥</p><p>30 %</p><p>≥ 15 % de</p><p>pedregulho</p><p>silte elástico arenoso</p><p>com pedregulho</p><p>< 15% de areia silte elástico</p><p>pedregulhoso</p><p>% areia < %</p><p>pedregulho</p><p>≥ 15 % de</p><p>areia</p><p>silte elástico</p><p>pedregulhoso com areia</p><p>Figura 16. Fluxograma do Sistema Unificado para classificação de solos siltosos e argilosos,</p><p>de alta plasticidade, LL ≥ 50%, segundo a ASTM (1991)</p><p>Nota: Pr = porcentagem retida, # = número da peneira</p><p>22</p><p>4.3 Sistema TRB - Transportation Research Board</p><p>O sistema de classificação TRB (Transportation Research Board) antigo HRB (Highway</p><p>Research Board), é recomendado pela AASHTO (American Association of State Highway</p><p>and Transportation Officials) para a classificação de solos em projeto e construção de</p><p>pavimentos rodoviários.</p><p>Inicialmente os solos são classificados em dois grandes grupos, granulares se a</p><p>porcentagem que passa na # 200 é no máximo 35 % e em solos siltosos e argilosos, se</p><p>mais de 35 % passa na # 200. Por sua vez os solos granulares são classificados, em três</p><p>grupos, A1, A2 e A3, e em seis subgrupos, A-1-a, A-1-b, A-2-4, A-2-5, A-2-6 e A-2-7, quadro</p><p>4, e os solos siltosos e argilosos em quatro grupos, A-4, A-5, A-6 e A-7, quadro 5.</p><p>Segue alguns critérios estabelecidos que devam ser considerados na classificação por esse</p><p>sistema e são eles.</p><p>• Tamanho dos grãos: utilizar a escala granulométrica indicada abaixo.</p><p>Silte e Argila Areia Pedregulho</p><p>0,075 2,00 75 d(mm)</p><p>• Plasticidade: utilizar o termo siltoso se o IP ≤ 10% ou argiloso se o IP ≥ 11%</p><p>• Se forem encontradas pedras e/ou matacões no local, excluí-los da amostra, mas</p><p>registrar sua presença em porcentagem.</p><p>Na classificação dos solos pelo sistema TRB, segundo os quadros 4 e 5, a verificação dos</p><p>resultados de granulometria e dos limites de plasticidade do solo se faz no sentido de cima</p><p>para baixo e da esquerda para a direita, por processo de eliminação. O primeiro subgrupo</p><p>que atender, a partir da esquerda, os limites indicados será a classificação correta do solo.</p><p>Para avaliar a qualidade de um solo como base ou sub-base de um pavimento é definido o</p><p>índice de grupo (IG) dado pela equação 11.</p><p>IG = (F – 35) [0,2 + 0,005(LL – 40)] + 0,01(F – 15) (IP – 10) Eq. 11</p><p>Onde: F = porcentagem que passa na # 200,</p><p>LL = Limite de liquidez, em porcentagem,</p><p>IP = Índice de Plasticidade, em porcentagem.</p><p>Algumas observações para determinar o IG:</p><p>• Se a equação fornecer um valor negativo de IG, adotar o valor zero.</p><p>• O valor do IG tem que ser um número inteiro, quando necessário arredondar.</p><p>• Não há limite superior para o IG.</p><p>• É indicado entre parênteses do lado direito da classificação do solo obtida pelo</p><p>sistema TRB.</p><p>De forma geral a qualidade do solo como material de pavimento é inversamente</p><p>proporcional ao IG, por exemplo, solos com IG = 0, são considerados pelo sistema TRB</p><p>excelentes como base ou sub-base de um pavimento.</p><p>23</p><p>Quadro 4. Sistema de classificação TRB para solos granulares (areias e pedregulhos)</p><p>CLASSIF. GERAL SOLOS GRANULARES: ≤ 35% passando na # 200</p><p>Classificação</p><p>em grupos</p><p>A-1</p><p>A-3</p><p>A-2</p><p>A-1-a A-1-b A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7</p><p>Granulometria</p><p>No 10</p><p>% que</p><p>passa No 40</p><p>No 200</p><p>50 máx.</p><p>30 máx.</p><p>15 máx.</p><p>-</p><p>50 máx.</p><p>25 máx.</p><p>-</p><p>51 mín.</p><p>10 máx.</p><p>-</p><p>-</p><p>35 máx.</p><p>-</p><p>-</p><p>35 máx.</p><p>-</p><p>-</p><p>35 máx.</p><p>-</p><p>-</p><p>35 máx.</p><p>Limite de liquidez</p><p>Índice de plasticidade</p><p>-</p><p>6 máx.</p><p>-</p><p>6 máx.</p><p>-</p><p>NP</p><p>40 máx.</p><p>10 máx.</p><p>41 mín.</p><p>10 máx.</p><p>40 máx.</p><p>11 mín.</p><p>41 mín.</p><p>11 mín.</p><p>Índice de grupo 0 0 0 0 0 4 máx. 4 máx.</p><p>Materiais constituintes Fragmentos de rocha, pedregulho</p><p>fino e areia Pedregulho ou areia siltosa ou argilosa</p><p>Comportamento como</p><p>subleito de pavimento Excelente a bom</p><p>Quadro 5. Sistema de classificação TRB para solos siltosos e argilosos</p><p>CLASSIFICAÇÃO GERAL SOLOS SILTOSOS E ARGILOSOS</p><p>> 35% passando na # 200</p><p>Classificação em grupos</p><p>A-4 A-5 A-6 A-7</p><p>A-7-5a</p><p>A-7-6b</p><p>Granulometria</p><p>No 10</p><p>% que</p><p>passa No 40</p><p>No 200</p><p>-</p><p>-</p><p>36 mín</p><p>-</p><p>-</p><p>36 mín</p><p>-</p><p>-</p><p>36 mín</p><p>-</p><p>-</p><p>36 mín</p><p>Limite de liquidez</p><p>Índice de plasticidade</p><p>40 máx</p><p>10 máx</p><p>41 mín</p><p>10 máx</p><p>40 máx</p><p>11 mín</p><p>41 mín</p><p>11 mín</p><p>Índice de grupo 8 máx. 12 máx. 16 máx. 20 máx.</p><p>Materiais constituintes Solos siltosos Solos argilosos</p><p>Comportamento como subleito</p><p>de pavimento Sofrível a mau (regular a ruim)</p><p>NOTA: a → para o grupo A-7-5 o IP do solo é ≤ LL-30; b → para A-7-6 o IP é > LL-30</p><p>24</p><p>5. EXERCÍCIOS PROPOSTOS</p><p>NOTA: as respostas dos exercícios que envolvem valores podem diferir dos calculados</p><p>pelo aluno, pelas aproximações feitas nas casas decimais.</p><p>1. Dadas as curvas granulométricas de três solos diferentes, figura 17, pede-se:</p><p>a) Determinar as porcentagens das frações constituintes de cada solo segundo as</p><p>escalas granulométricas da ASTM e da ABNT.</p><p>b) Classificar os solos segundo a granulometria em função das porcentagens do item</p><p>anterior (classificação textural).</p><p>c) Determinar o coeficiente de não uniformidade (Cu) e o coeficiente de curvatura (Cc)</p><p>para cada solo e com base nos critérios do Sistema Unificado de Classificação</p><p>(SUCS) determinar se os solos são bem graduados (W) ou mal graduados (P).</p><p>d) Indicar o solo para a construção do filtro de uma barragem sabendo que para</p><p>isso é necessário um solo arenoso.</p><p>Figura 17. Curvas granulométricas de distintos solos</p><p>Resposta:</p><p>Solo 1 2 3</p><p>Pedregulho</p><p>Areia</p><p>Silte</p><p>Argila</p><p>50%</p><p>33%</p><p>14%</p><p>3%</p><p>0</p><p>100%</p><p>0</p><p>0</p><p>5%</p><p>59%</p><p>36%</p><p>0</p><p>Classificação Pedregulho areno-siltoso Areia Areia siltosa</p><p>Cu 400 1,8 54,5</p><p>Cc 2,3 1,1 0,1</p><p>Classificação Bem graduado Mal graduada Bem graduada</p><p>2. Sabe-se que além da granulometria existem outras características básicas e importantes</p><p>dos solos. Nesse sentido explique o que são os estados e limites de consistência, em</p><p>que solos são determinados e com que finalidade, considerando a importância prática.</p><p>25</p><p>3. O ensaio de peneiramento de uma amostra de solo forneceu os seguintes resultados:</p><p>Peneira (mm) 9,5 4,8 2,4 1,2 0,60 0,30 0,15</p><p>% que passa 99,2 89,5 67,5 39,5 15,0 3,2 1,5</p><p>Pede-se:</p><p>a) Traçar a curva granulométrica e classificar o solo. Resposta: Areia pedregulhosa</p><p>(89,5% de areia e 10,5% de pedregulho)</p><p>b) Determinar o diâmetro efetivo d10. Resposta: d10 ≈ 0,45 mm</p><p>c) Determinar os coeficientes de não uniformidade (Cu) e de curvatura (Cc).</p><p>Resposta: Cu ≈ 4,4; Cc ≈ 1,0.</p><p>4. Apresentam-se na figura 18 curvas granulométricas de solos da região de Belo</p><p>Horizonte. Pede-se indicar qual curva corresponde a cada um dos seguintes solos: areia</p><p>pedregulhosa com silte (região de Pedra Azul - Contagem), areia siltosa de rio, silte</p><p>argiloso (próximo à FUMEC) e argila silto-arenosa (bairro Pilar).</p><p>Figura 18. Curvas granulométricas de solos da região de Belo Horizonte</p><p>Sugestão de</p><p>solução: calcular as porcentagens das frações e classificar os solos.</p><p>5. São apresentados os dados dos ensaios de limite de liquidez (LL) e de plasticidade (LP),</p><p>de dois solos da região de Belo Horizonte. Pede-se:</p><p>a) Determinar o Índice de plasticidade (IP) de cada solo.</p><p>b) Classificar cada solo quanto à plasticidade, segundo Burmister, quadro 6.</p><p>A</p><p>B</p><p>C</p><p>D</p><p>26</p><p>Ficha de dados: solo 1 - Pampulha</p><p>Limite de Liquidez (LL)</p><p>Determinação 1 2 3 4 5 6</p><p>Cápsula No ( - ) 4 126 941 23 127 134</p><p>Mc+s+w ( g ) 13,88 15,60 17,07 14,79 15,34 12,88</p><p>Mc+s ( g ) 11,25 12,82 13,92 12,39 12,66 10,80</p><p>Mc ( g ) 6,80 6,82 6,84 7,73 6,77 6,82</p><p>Ms ( g )</p><p>Mw ( g )</p><p>w ( % )</p><p>Número de Golpes 15 28 35 21 30 25</p><p>Limite de Plasticidade (LP)</p><p>Cápsula Nº ( - ) 23 134 127 126 941 4</p><p>Mc+s+w ( g ) 9,12 8,72 8,06 9,47 8,28 8,38</p><p>Mc+s ( g ) 8,77 8,23 7,70 8,78 7,89 7,97</p><p>Mc ( g ) 7,73 6,83 6,77 6,83 6,84 6,80</p><p>Ms ( g )</p><p>Mw ( g )</p><p>w ( % )</p><p>Ficha de dados: solo 2 - CEASA</p><p>Limite de Liquidez (LL)</p><p>Cápsula No ( - ) 4 126 941 23 127 134</p><p>Mc+s+w ( g ) 13,88 15,60 17,07 14,79 15,34 12,88</p><p>Mc+s ( g ) 11,36 12,98 14,10 12,25 12,56 11,03</p><p>Mc ( g ) 6,80 6,82 6,84 7,73 6,77 6,82</p><p>Ms ( g )</p><p>Mw ( g )</p><p>w ( % )</p><p>Número de Golpes 15 28 35 21 30 25</p><p>Limite de Plasticidade (LP)</p><p>Cápsula Nº ( - ) 23 134 127 126 941 4</p><p>Mc+s+w ( g ) 9,26 8,72 8,06 9,47 8,28 8,38</p><p>Mc+s ( g ) 9,05 8,50 7,91 9,01 8,03 8,10</p><p>Mc ( g ) 8,12 7,48 7,21 6,83 6,84 6,80</p><p>Ms ( g )</p><p>Mw ( g )</p><p>w ( % )</p><p>Legenda: c=cápsula, s=sólidos e w=água; Mc+s+w = massa do solo úmido na cápsula</p><p>Mc+s = massa do solo seco na cápsula e Mc = massa da cápsula</p><p>27</p><p>Quadro 6. Classificação de solos</p><p>quanto a plasticidade (Burmister 1949)</p><p>IP Descrição</p><p>0 Não-plástico (NP)</p><p>1-5 Ligeiramente plástico</p><p>5-10 Plasticidade baixa</p><p>10-20 Plasticidade média</p><p>20-40 Plasticidade alta</p><p>> 40 Plasticidade muito alta</p><p>Resposta: Solo 1 LL ≈ 50%, LP = 36%, IP = 14% e apresenta plasticidade média. Solo 2 LL</p><p>≈ 48%, LP = 22%, IP = 26% e tem plasticidade alta.</p><p>6. Um solo foi submetido a ensaios de laboratório para a determinação do limite de</p><p>plasticidade, LP = 26,0%, e os seguintes dados do ensaio do limite de liquidez (LL).</p><p>Número de golpes 40 32 27 19 12</p><p>Teor de umidade (%) 48,0 49,5 50,0 52,0 54,0</p><p>Esse mesmo solo foi submetido a uma análise granulométrica que resultou nas</p><p>seguintes porcentagens:</p><p>Peneira e diâmetro (mm) 4,8 2,0 1,0 0,42 0,075 0,02 0,01 0,005 0,002</p><p>% que passa 100 90 80 70 47 33 28 19 7</p><p>Pede-se:</p><p>a) Determinar o LL e o IP. Resposta: LL ≈ 50%, IP = 24%.</p><p>b) Traçar a curva granulométrica.</p><p>c) Através dos coeficientes Cu e Cc, indicar a graduação do solo. Resposta: Cu = 67, solo</p><p>bem graduado. Cc = 0,43, solo com graduação aberta.</p><p>7. Para uma obra a ser realizada, onde serão executados serviços que necessitam de</p><p>solos com características diversas, tais como: resistência, alta e baixa permeabilidade,</p><p>etc. foram coletadas diversas amostras de áreas de empréstimo próximas ao local da</p><p>obra. Para a escolha do material segundo sua função é necessário classificar os solos,</p><p>nesse sentido pede-se classificar os solos de acordo com o Sistema Unificado (SU).</p><p>Solo 01</p><p>Granulometria Parâmetros</p><p>Peneira (mm) 9,50 4,8 2,00 0,075 0,050 0,005 0,002 LL LP Cu Cc</p><p>% que passa 100 20 10 3 2 - - - - 4 2,3</p><p>Solo 02</p><p>Granulometria Parâmetros</p><p>Peneira (mm) 9,50 4,8 2,00 0,075 0,050 0,005 0,002 LL LP Cu Cc</p><p>% que passa 100 100 85 63 55 28 10 50 26 30 0,3</p><p>Solo 03</p><p>Granulometria Parâmetros</p><p>Peneira (mm) 9,50 4,8 2,00 0,075 0,050 0,005 0,002 LL LP Cu Cc</p><p>% que passa 100 70 40 3 2 - - - - 23 2</p><p>28</p><p>Solo 04</p><p>Granulometria Parâmetros</p><p>Peneira (mm) 9,50 4,8 2,00 0,075 0,050 0,005 0,002 LL LP Cnu Cc</p><p>% que passa 100 100 78 22 15 5 2 20 18 35 1</p><p>Solo 05</p><p>Granulometria Parâmetros</p><p>Peneira (mm) 9,50 4,8 2,00 0,075 0,050 0,005 0,002 LL LP Cu Cc</p><p>% que passa 100 80 75 55 50 30 25 40 20 - -</p><p>Solo 06</p><p>Granulometria Parâmetros</p><p>Peneira (mm) 9,50 4,8 2,00 0,075 0,050 0,005 0,002 LL LP Cu Cc</p><p>% que passa 100 90 80 52 45 20 10 21 18 - -</p><p>Legenda: LL=limite de liquidez, LP=limite de plasticidade, Cu=coeficiente de não uniformidade,</p><p>Cc=coeficiente de curvatura.</p><p>Resposta: Solo 1→GW – Pedregulho bem graduado com areia.</p><p>Solo 2→CH – Argila muito plástica arenosa.</p><p>Solo 3→SW – Areia bem graduada com pedregulho.</p><p>Solo 4→SM – Areia siltosa.</p><p>Solo 5→CL – Argila pouco plástica arenosa com pedregulho.</p><p>Solo 6→ML – Silte arenoso.</p><p>8. Em uma obra de pavimentação que será executada na região de Belo Horizonte, o</p><p>engenheiro responsável pelo projeto tem os seguintes solos como opções para utilizar</p><p>na base do pavimento:</p><p>Porcentagem</p><p>peneiras</p><p>P40</p><p>(0,42 mm)</p><p>P200</p><p>(0,075 mm)</p><p>LL</p><p>(%)</p><p>LP</p><p>(%)</p><p>Classificação</p><p>TRB</p><p>Solo A 100 97 55 15 A-7-6</p><p>Solo B 21 17 50 16 A-2-7</p><p>Solo C 50 45 40 14 A-6</p><p>Solo D 33 15 45 17 A-2-7</p><p>O projetista pede que você defina e justifique qual ou quais desses solos seria a melhor</p><p>opção para serem utilizados na base do pavimento, considerando a classificação pelo</p><p>sistema TRB e as seguintes informações.</p><p>• A área de empréstimo do solo D é de difícil acesso e fica longe do local da obra.</p><p>• As áreas de empréstimo que fornecem os solos A, B e C ficam próximas ao local da</p><p>obra.</p><p>Resposta: Classificação TRB ver quadro. Indica-se o solo B (justifique).</p><p>29</p><p>9. Classificar os solos pelo sistema TRB e calcular o índice de grupo (IG).</p><p>Ensaio de peneiramento</p><p>porcentagem que passa Limites (%)</p><p>Classificação</p><p>TRB</p><p>IG</p><p>SOLO # 10</p><p>2,00 (mm)</p><p># 40</p><p>0,42 (mm)</p><p># 200</p><p>0,075</p><p>(mm)</p><p>LL LP * **</p><p>A 90 74 32 28 19 A-2-4 -0,6 0</p><p>B 86 56 8 NP NP A-3 0,7 1</p><p>C 42 28 12 18 5 A-2-6 -2,2 0</p><p>D 92 68 30 42 24 A-2-7 0,15 0</p><p>E 90 48 22 31 26 A-1-b -2,37 0</p><p>Nota: IG * = valor calculado. IG ** = valor adotado</p><p>Resposta: Classificação TRB e IG ver quadro.</p><p>REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS</p><p>ABNT - NBR 6457/86. Amostras de Solo - Preparação para ensaios de compactação e</p><p>ensaios de caracterização.</p><p>ABNT - NBR 7181/84. Solo - Análise granulométrica.</p><p>ABNT - NBR 6459/84. Solo - Determinação do limite de liquidez.</p><p>ABNT - NBR 7180/84. Solo - Determinação do limite de plasticidade.</p><p>Braja M. Das. (2007). Fundamentos de Engenharia Geotécnica. Editora Thomson.</p><p>DNIT, 2006. Manual de Pavimentação. 3ª ed., Rio de Janeiro, Instituto de Pesquisas</p><p>Rodoviárias (IPR), publicação 719.</p><p>Holtz, R. D. e Kovacs, W. D. (1981). An Introduction to Geotechnical Engineering. Ed.</p><p>Prentice Hall.</p><p>Nogueira, J.B. (1988). Mecânica dos Solos. Publicação Escola de Engenharia de São</p><p>Carlos, Departamento de Geotecnia, USP - São Carlos, São Carlos, SP.</p><p>Ortigão, J. A. R. (2007). Introdução à Mecânica dos Solos dos Estados Críticos. Download</p><p>grátis em http://www.terratek.com.br/pt/downloads/cat_view/21-books.html</p><p>Pinto, C. S. (2006). Curso Básico de Mecânica dos Solos. 3a Ed. Oficina de Textos.</p><p>30</p><p>http://www.terratek.com.br/pt/downloads/cat_view/21-books.html</p><p>SÍMBOLO DO GRUPO</p><p>GW</p><p>Solo 01</p><p>Solo 02</p><p>Solo 03</p><p>Solo 04</p><p>Solo 05</p><p>Solo 06</p>