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AULA 8 – CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS ENGENHARIA CIVIL Disciplina: MECÂNICA DOS SOLOS Anápolis – 2025.1 Profº. M.e Igor Cezar Silva Braga Classificação dos solos • Diferentes solos com propriedades semelhantes podem ser classificadas em grupos e subgrupos de acordo com seu comportamento geotécnico; • Sistemas de classificação fornecem uma linguagem comum para expressar de modo conciso as características gerais de solos, que são infinitamente variadas, sem descrições detalhadas; • A maioria dos sistemas de classificação de solo desenvolvidos para a engenharia tem como base propriedades índice simples, como distribuição granulométrica e plasticidade; • Embora diversos sistemas de classificação estejam atualmente em uso, nenhum é totalmente definitivo para um solo com todas as aplicações possíveis, devido à ampla diversidade das propriedades de solo. • Geralmente existem duas categorias principais nas quais os sistemas de classificação desenvolvidos anteriormente podem ser agrupados. 1. Classificação textural tem como base a distribuição granulométrica da porcentagem de areia, silte e frações de argila presentem em um determinado solo. 1. Departamento de Agricultura dos Estados Unidos. 2. Sistema de Distribuição Granulométrica. 2. A outra categoria principal tem como base o comportamento de engenharia de solos e considera a distribuição granulométrica e a plasticidade (ou seja, limite de liquidez e índice de plasticidade). Sob essa categoria, existem dois sistemas principais de classificação, atualmente em amplo uso: 1. O sistema de classificação AASHTO e 2. O sistema de classificação Unificado. Classificação dos solos • Existem diversos sistemas de classificação: – Quanto a origem dos solos (residuais, transportados e orgânicos); – Classificação pedológica (solos zonais, intrazonais e azonais); – Classificação baseado na textura (tamanho das partículas); – Sistemas de classificação táctil – visual (SUSC, HRB/AASHTO, MTC). Classificação dos solos Classificação Textural – Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA) • Uma série de sistemas de classificação textural foi desenvolvida no passado por diferentes organizações para atender às suas necessidades, e muitos deles são utilizados hoje; • O USDA é o método de classificação que tem como base os limites de partículas conforme descritos abaixo – Tamanho da areia: 2,0 a 0,05 mm de diâmetro; – Tamanho do silte: 0,05 a 0,002 mm de diâmetro; – Tamanho da argila: menor que 0,002 mm de diâmetro. Classificação Textural – (USDA) Exemplo de Aplicação: Se a distribuição granulométrica do solo A apresentar 30% de areia, 40% de silte e 30% de partículas de argila. O gráfico tem como base somente a fração de solo que passa pela peneira nº 10 ( 2mm), portanto, se a distribuição granulométrica de um solo é tal que determinada porcentagem do solo é maior que 2 mm de diâmetro, será necessário uma correção. Classificação Textural – (USDA) Exemplo de Aplicação: Se um solo B tem uma distribuição granulométrica de 20% de pedregulhos, 10% de areia, 30% de silte e 40% de argila, as composições texturais modificadas são: Com base no procedimento de porcentagens modificadas, a classificação textural USDA é argila. No entanto, por causa da alta porcentagem de pedregulhos, pode ser chamado argila com pedregulhos. 10 80 = 𝑥 100 𝑥 = 12,5% Classificação Textural – Sistema de Classificação Granulométrica • Classificação Textural – O sistema de classificação dos solos, quanto à textura, utiliza-se da curva granulométrica do solo e uma escala de classificação proposta por associação; – A curva granulométrica é obtida através do ensaio de granulometria, definindo-os em grupos: pedregulhos, areias, siltes e argilas; – Na ensaio de granulometria, a peneira costumeiramente empregada é a de nº 200, cuja abertura é de 0,075 mm; – A porcentagem retida na peneira de número 200 é considerada como areia e pedregulho; – A porcentagem passante na peneira de número 200 é considerada argila e silte; – A porcentagem retida na peneira de número 4, cuja abertura é de 4,75 mm, é considerado pedregulho. Classificação Textural – Sistema de Classificação Granulométrica Classificação Textural – Sistema de Classificação Granulométrica • Considerações importantes Em caso de presença de pedregulho: ✓ 1 a 5% - com vestígios de pedregulho; ✓ 5 a 10% - composto de pedregulho; ✓ 10 a 29% - com pedregulho; ✓ > 30% - com muito pedregulho. Exemplo: Classifique: 50% argila, 37% silte, 13% pedregulho. --- ARGILA SILTOSA COM PEDREGULHO Classificação pelo comportamento geotécnico • Embora a classificação textural do solo seja relativamente simples, ela é baseada totalmente na distribuição granulométrica; • A quantidade e o tipo de argilominerais presentes em solos granulares finos ditam, em grande medida, suas propriedades físicas; • Portanto, o engenheiro de solos deve considerar a plasticidade, que resulta da presença de argilominerais, para interpretar características de solo apropriadamente; • Como os sistemas de classificação textural não levam em conta a plasticidade e não indicam propriedades importantes de solo, não são adequados para a maioria das finalidades de engenharia; • Atualmente, dois sistemas de classificação mais elaborados são comumente utilizados pelos engenheiros de solo. Ambos os sistemas levam em consideração a distribuição granulométrica e os limites de Atterberg. • Eles são o American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) e o Sistema Unificado de Classificação de Solo. • O sistema de classificação AASHTO é utilizado principalmente pelos departamentos rodoviários estadual e municipal; • Os engenheiros geotécnicos geralmente preferem o Sistema Unificado. Sistema Unificado (SUCs) • Elaborado pelo Prof. Casagrande para obras de aeroportos, com emprego generalizado posteriormente; • Utilizado ultimamente para barragens de terra; • Separa o solo em três grupos, GROSSOS, FINOS E TURFAS; • No sistema, todos os solos são identificados por um conjunto de duas letras; As cinco letras superiores indicam o tipo principal do solo e as quatro seguintes correspondem os dados complementares dos solos; Ex: SW (Areia bem graduada) CH (Argila de alta compressibilidade); Sistema Unificado (SUCs) Para classificar, deve-se proceder as seguintes etapas: ✓ 1ª Etapa - Analisar a quantidade de finos (que passam na peneira #200); ✓ Se for menor que 50% - solo granular G ou S; ✓ Se for maior que 50% - solo fino M, C ou O; ✓ 2ª Etapa – Observa-se o teor de finos (para solos granulares); ✓ Teor de finos 12%; ✓ Teor de finos entre 5 e 12%; Sistema Unificado (SUCs) • Para solos granulares: ✓ Solos granulares (G ou S) com teor de finos 4 e 1 6 e 1 12%; ✓ Usar carta de plasticidade; 𝐼𝑃 = 0,73. (𝐿𝐿 − 20) Sistema Unificado (SUCs) ✓ Solos granulares (G ou S) com teor de finos entre 5% e 12%; ✓ Recomenda-se que apresentam as características intermediárias; ✓ Exemplo: GW – GM : pedregulho bem graduado, siltoso; ✓ Exemplo: SP-SC : areia mal graduada, argilosa; • Para solos finos: ✓ A classificação é feita através do índice de consistência; ✓ Solos de comportamento argiloso acima da Linha A; ✓ Solos orgânicos e siltosos, abaixo da Linha A; 𝐼𝑃 = 0,73. (𝐿𝐿 − 20) 𝐿𝐿 = 50% Sistema Unificado (SUCs) • Observações: ✓ Quanto maior o LL, maior é a compressibilidade; ✓ A linha B delimita esse comportamento; ✓ LL> 50% - alta compressibilidade (H); ✓ LLa partir de 35% passante na peneira # 200; • Os solos com mais de 35% passando na peneira #200 formam os grupos A-4, A-5, A-6 e A- 7; – Considera os percentuais passantes por peneiras #10 (2,0mm) e #40 (0,42mm); – Não oferece parâmetros qualitativos de graduação e compressibilidade. – A-1a - Solos grossos, com menos de 50% passando pela peneira #10 e menos 30% passando na peneira #40; – A-1b - Solos grossos, com menos de 50% passando pela peneira #40 e menos de 25% passado na peneira #200; – A-3 – Areias finas, com mais de 50% passando na peneira #40 e menos de 10% passando na peneira #200; – A-2 – São areias que os finos presentes constituem a característica secundária • 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 solo de fundação de um pavimento (subleito). Os valores extremos do “IG” representam solos ótimos com IG = 0 e solos péssimos para IG = 20. • A determinação do índice de grupo baseia-se nos limites de Atterberg (LL e IP) do solo e na porcentagem de material que passa na peneira de nº 200 (0,075 mm). Sistema Rodoviário (AASHTO/HRB) • O valor do IG é expresso pela equação: 𝐼𝐺 = 0,2 ∙ 𝑎 + 0,005 ∙ 𝑎 ∙ 𝑐 + 0,01 ∙ 𝑏 ∙ 𝑑 • a = porcentagem do solo que passa na peneira nº 200 menos 35%. Se o valor de “a” for negativo, adota-se zero, e se for superior a 40%, adota-se este valor como limite máximo. 𝑎 = 𝑝𝑝200 − 35% (0 → 40) • b = porcentagem do solo que passa na peneira nº 200 menos 15%. Se o valor de “b” for negativo, adota-se zero, e se for superior a 40%, adota-se este valor como limite máximo. 𝑏 = 𝑝𝑝200 − 15% (0 → 40) Sistema Rodoviário (AASHTO/HRB) Sistema Rodoviário (AASHTO/HRB) • c = valor limite de liquidez menos 40%. Se o valor de “c” for negativo, adota-se zero, e se for superior a 20, adota-se 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, adota-se zero e se for superior a 20%, adota- se esse valor como limite máximo. 𝑑 = 𝐼𝑃 − 10% (0 → 20) Ao calcular o índice de grupo para solos que pertencem aos grupos A-2-6 e A-2-7, utilize o índice de grupo parcial para IP, ou Sistema Rodoviário (AASHTO/HRB) 𝐼𝐺 = 0,01 ∙ (𝑝𝑝200 − 15) ∙ 𝐼𝑃 − 10) Sistema Rodoviário (AASHTO/HRB) Comparação entre o AASHTO e SUCS Comparação entre o AASHTO e SUCS Exercícios (MPE/2015- FCC) Os sistemas de classificação de solos mais comuns são o Sistema Unificado de Classificação (SUCS) e a Classificação Rodoviária do Highway Research Board (HRB). Ambos baseiam-se na granulometria do material analisado. Em ambos os casos, a porcentagem de material passante em uma peneira X é o fator que indica se o solo analisado é fino ou granular. Conforme o Sistema Unificado, o percentual considerado para a classificação como material fino, bem como a respectiva peneira de análise são a) 50% passante na peneira nº40; b) 50% passante na peneira nº200; c) 35% passante na peneira nº200; d) 45% passante na peneira nº200; e) 35% passante na peneira nº40; (UFMS/2017 – UFMS) O sistema de Classificação Unificada é amplamente utilizado para a seleção preliminar de jazidas de solos. Considerando a nomenclatura padronizada deste sistema de classificação, associe a nomenclatura dos solos apresentadas na coluna à esquerda às siglas apresentadas na coluna à direita (1) Areia bem graduada ( ) SW A sequência correta é: (2) Argila com alta compressibilidade ( ) CH a) 2 -3 - 4; b) 3 – 4 -1; (3) Pedregulho mal graduado ( ) GP c) 1 - 2 - 4; d) 1 – 2 -3; (4) Turfas e) 3 – 1 - 2; Exercícios Classifique os seguintes solos de acordo com o sistema de classificação textural USDA Exercícios Distribuição granulométrica (%) Solo A B C D Pedregulho 12 18 0 12 Areia 25 31 15 22 Silte 32 30 30 26 Argila 31 21 55 40 Slide 1 Slide 2: Classificação dos solos Slide 3: Classificação dos solos Slide 4: Classificação dos solos Slide 5: Classificação Textural – Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA) Slide 6: Classificação Textural – (USDA) Slide 7: Classificação Textural – (USDA) Slide 8: Classificação Textural – Sistema de Classificação Granulométrica Slide 9: Classificação Textural – Sistema de Classificação Granulométrica Slide 10: Classificação Textural – Sistema de Classificação Granulométrica Slide 11: Classificação pelo comportamento geotécnico Slide 12: Sistema Unificado (SUCs) Slide 13: Sistema Unificado (SUCs) Slide 14: Sistema Unificado (SUCs) Slide 15: Sistema Unificado (SUCs) Slide 16: Sistema Unificado (SUCs) Slide 17: Sistema Rodoviário (AASHTO/HRB) Slide 18: Sistema Rodoviário (AASHTO/HRB) Slide 19: Sistema Rodoviário (AASHTO/HRB) Slide 20: Sistema Rodoviário (AASHTO/HRB) Slide 21: Sistema Rodoviário (AASHTO/HRB) Slide 22: Sistema Rodoviário (AASHTO/HRB) Slide 23: Comparação entre o AASHTO e SUCS Slide 24: Comparação entre o AASHTO e SUCS Slide 25: Exercícios Slide 26: Exercícios Slide 27: Exercícios