Aula 9 - Classificação dos Solos - Tradicionais

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Mecânica dos Solos I
Classificação dos solos
Campus Alto Paraopeba
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Classificação dos Solos:
- Sistemas de classificação;
- Identificação dos Solos;
- Classificação quanto à gênese ;
- Classificação Pedológica;
- Classificação quanto à textura;
- Classificação AASHTO;
- Classificação Unificada.
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Sistemas de classificação
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A criação de um sistema de classificação de solos permite o agrupamento de solos dotados de características similares, tanto do ponto de vista genético como do comportamento. 
A grande variedade de sistemas de classificação existente procura, quase sempre, em bases mais ou menos arbitrárias, encontrar um princípio qualificador universal que possibilite agrupar a grande variedade de solos existentes em classes.
O objetivo seria não só facilitar os estudos de caracterização, como também antever o comportamento diante das solicitações a que serão submetidos.
Sistemas de classificação
Por tanto a classificação de solos agrupa solos com comportamento similares, em termos de índices simples, dotando estes grupos de nomes e assim pode fornecer aos engenheiros geotécnicos indicativos sobre as propriedades de engenharia dos solos a partir da experiência acumulada descrita por cada grupo. 
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Índices simples
Granulometria LL, IP
Sistema de Classificação (Linguagem)
Estimativa de propriedades de engenharia
Alcançar objetivos de engenharia
Uso da experiência acumulada
Communicação entre engenheiros
Sistemas de classificação
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Sob este aspecto devemos ter um cuidado maior, uma vez que os países criadores destes sistemas de classificação possuem climas bem diferentes do nosso e, portanto, solos com condições particulares (ou seja mineralogia, estrutura, estado de tensão diferentes).
Devido à grande variedade de solos, qualquer tentativa de sistematizar seu estudo deve ser acompanhado da fixação de sistemas apropriados de classificação. Dessa forma, aparecem os sistemas de classificação baseados na cor, textura, composição granulométrica e, mais tarde, sistemas de classificação baseados em propriedades mecânicas aplicado a engenharia.
Sistemas de classificação
Os sistemas de classificação existentes
qual finalidade de aplicação o sistema foi proposto? 
sobre que processo os solos foram desenvolvidos?
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Objetivos
Organizar os conhecimentos sobre o assunto a fim de que sejam lógicos e de fácil compreensão;
Fornecer informações a respeito dos solos e seu desenvolvimento, que levem a aspectos teóricos e experimentais;
Estabelecer grupos de solos para que interpretações úteis e seguras possam ser feitas.
Sistemas de classificação
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Identificação dos Solos
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Identificação dos Solos
A identificação do solo deverá ser o início do processo de classificação, realizada tanto em campo quanto no laboratório, precedendo a todo e qualquer ensaio que se pretenda realizar sobre o solo.
A classificação visual permite ao engenheiro a identificação aproximada do solo no campo, através da execução de simples ensaios físicos que não exigem o emprego de equipamentos especiais e de instalações de laboratório para a execução dos mesmos.
Testes visuais e tácteis
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Classificação quanto à gênese 
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ROCHA
Solo Residual
Coluvial – gravidade	Aluvial – água
Marinho – água		Lacustre – água
Glacial – gelo		Eólico – vento
Rocha alterada e transportada para longe
Desenvolvido no local a partir da rocha-mãe. Se o solo for jovem, as propriedades tendem a refletir as do material de origem. 
Solo Transportado
Origem e formação dos solos 
Classificação quanto à gênese
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Solos Transportados
Aluvial – materiais depositados pelo fluxo de água havendo uma seleção natural dos mesmos, com os maiores sendo depositados a uma distância menor e os menores a uma distância maior do local de início do transporte;
Lacustre – materiais dispersos depositados em lagos ou lagoas;
Marinho – materiais floculados ou agregados depositados no mar;
Eólico – materiais carregados pelo vento, especialmente siltes e areias finas. São mal graduados, porosos, pouco densos e estruturalmente instáveis;
Glacial – depósitos de materiais formados a partir da movimentação de placas de gelo;
Coluvial – depósitos de materiais formados a partir da movimentação de partículas de uma área declivosa. 
Classificação quanto à gênese
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Classificação Pedológica
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Fonte – adaptado de Barbosa, P.S.A, DEC/UFV)
R
C
B
E
A
O
Perfil morfológico do solo
Classificação pedológica
Descreve a sua aparência no meio ambiente natural, segundo características visíveis a olho nu.
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À medida que o material de origem se transforma em solo, ele vai se diferenciando em camadas, mais ou menos paralelas às superfícies, camadas estas denominadas Horizontes.
Os horizontes morfológicos são aqueles que podem ser determinados no campo através sua forma e suas características observadas a olho nu. 
O conjunto de horizontes, situados em uma seção vertical que vai da superfície até o material originário é o perfil do solo. 
Perfil morfológico do solo
Classificação pedológica
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Entende-se por regolito todo material inconsolidado ou começando a se decompor, que está sobre uma rocha.
Os horizontes morfológicos são utilizados para descrição do solo no campo, fornecendo elementos muito valiosos para a classificação desse solo. 
O perfil de um solo bem desenvolvido possui vários horizontes, que poderão ser subdivididos e convencionalmente identificados pelas letras O, A, B, C, e R.
Perfil morfológico do solo
Classificação pedológica
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Os horizontes de um perfil, para conveniência de descrição e de estudo, recebem denominações por letras, que tem significado genético, como as seguintes:
O - horizonte superficial, com acúmulo de matéria orgânica total ou parcialmente decomposta, ocorrendo em solos de mata ou em solos orgânicos, principalmente em baixadas. Possui feições mais afastadas do material originário;
A - horizonte superficial composto de partículas minerais misturadas ao húmus e outros materiais orgânicos. Constitui uma zona de perda, na qual a lixiviação removeu partículas mais finas e substâncias solúveis, ambos depositados em um camada mais baixa. Assim o horizonte A é escuro e apresenta textura mais grosseira (mais arenoso);
E - horizonte superficial ou não, de constituição orgânica pouco ou não decomposta, típica de locais com estagnação de água. Tem cor clara com presença de argilas e outras partículas finas lixiviadas pela água percolante;
B - horizonte de sub-superfície, apresentando textura mais fina (mais argiloso), mais colorido (presença de óxidos de ferro e alumínio ou carbonato de cálcio) e mais estruturado;
C - horizonte de sub-superfície, parcialmente intemperizado, constitui transição do solo para a rocha (material de origem). É o que apresenta aspectos mais próximos da rocha, não tendo sido ainda afetado por processos pedogênicos (de formação dos solos) ou modificações orgânicas;
R – Rocha.
Horizontes de um perfil de solo
Classificação pedológica
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Horizontes de um perfil de solo
Classificação pedológica
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Classificação quanto à textura
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Muitas das características físicas, químicas e biológicas dos solos são relacionadas à sua textura, fazendo de sua determinação uma das mais básicas análises de solos.
O Sistema de Classificação baseado apenas na textura utiliza a curva granulométrica e uma escala de classificação. 
A curva granulométrica define a distribuição das diferentes dimensões das partículas enquanto a escala define a posição relativa aos quatros grupos: pedregulhos, areias, siltes e argilas. 
Não há uma escala única, mas as diferenças entre elas não alteram, sensivelmente, o nome dado ao solo.
Classificação quanto à textura
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ABNT 6502 / 1995
0,002
0,06
0,2
0,6
2,0
0,002
0,06
0,2
0,6
2,0
MIT
AASHTO / STM
DNIT
2,0
0,005
0,075
0,42
0,005
0,074
2,0
Argila
Argila
Argila
Argila
Silte
Silte
Silte
Silte
Areia
Areia
Areia
Areia
Fina
Fina
Média
Média
Grossa
Grossa
Grossa
Fina
Pedregulho
Pedregulho
Pedregulho
Pedregulho
 Sistemas de ClassificaçãoClassificação quanto à textura
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Fonte – adaptado de Barbosa, P.S.A, DEC/UFV)
Para a classificação do solo, segundo a textura, a partir da curva granulométrica obtida em laboratório, serão determinadas as porcentagens de cada fração de acordo com a escala adotada. 
A fração predominante dará nome ao solo, que será adjetivado pela fração imediatamente inferior em termos percentuais.
Para a classificação granulométrica podem-se utilizar as curvas granulométricas indicando a finura do solo e a forma da curva, ou então, através dos diagramas triangulares (triângulo de FERET). 
Nos diagramas triangulares, fazem-se corresponder aos três lados do triângulo as porcentagens respectivas de argila, silte e pedregulho e areia. 
Os lados do triângulo são então divididos em segmentos representando as porcentagens de 0 a 100 para cada uma dessas frações, num sentido previamente estabelecido.
Classificação quanto à textura
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Fonte – adaptado de Barbosa, P.S.A, DEC/UFV)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
% SILTE
% AREIA
% ARGILA
 
Classificação de um solo com:
49 % de areia
23 % de silte 
28 % de argila
ARGILA ARENOSA
ARGILA SILTOSA
ARGILA
AREIA ARGILOSA
SILTE ARGILOSO
AREIA
SILTE
AREIA SILTOSA
SILTE ARENOSO
Triângulo de FERET
Classificação quanto à textura
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Classificação quanto à textura
A classificação dos solos a partir dos tamanhos de suas partículas é uma das formas mais comuns. 
Como a fração argila pode diferenciar amplamente nas suas propriedades físicas, a classificação apenas pelo tamanho é inadequada quando se contém finos, especialmente os argilo-minerais. 
Portanto, sistemas de classificação dos solos mais elaborados surgiram levando-se em conta os limites de Atterberg associada à granulometria. São os chamados sistemas tradicionais.
Dois sistemas tradicionais comumente usados:
Sistema Unificado de Classificação de Solos (SUCS).
Sistema da American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), também conhecido como classificação da transportations roads board (TRB).
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Classificação AASHTO: American of State Highway and Transportation Officials
Ou
Classificação TRB: Transportation Research Board
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O sistema de classificação de solos da American Association of State Highway and Transportation Officials (ASSHTO) foi desenvolvido em 1929 com um sistema da Administração de Estradas Públicas (Public Roads Administration) nos Estados Unidos da América (EUA). Foi portanto elaborado para uso dos engenheiros rodoviários, principalmente, classificando os solos de acordo com a demanda para materiais de subleito em rodovias. 
Na classificação TRB, antiga HRB (Highway Research Board) os solos são reunidos em grupos e subgrupos.
 Os "solos granulares“ compreendem os grupos A-1, A-2, A-3 e os "solos finos" os grupos A-4, A-5, A-6 e A-7, três dos quais divididos em subgrupos.
 O melhor material de subleito é um solo bem graduado, constituído principalmente de pedregulho e areia, mas contendo pequena quantidade de finos para servir de liga e enquadrado como A-1.
Classificação AASHTO / HRB/TRB
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10
40
IP
LL
A 4 ou A 2-4
A 5 ou A 2-5
A 6 ou A 2-6
A 7-5
A 2-7
A 7-6
A 2-7
Faixa do limite de liquidez e índice de plasticidade de solos nos grupos A-2, A-4, A-5, A-6 e A-7
Classificação AASHTO/TRB
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Solos mal graduados, como areias finas, são difíceis de serem compactadas para alcançar altas densidades e são menos desejáveis (ex: solo A-3). 
Solos contendo grande quantidade de finos são inadequadas como material de subleito. Estes são classificados de A-4 a A-7, na ordem decrescente de adequação como material de sub-leito. 
Argila com altos valores de LL e LP estão sujeitos a amplas variações na resistência durante os ciclos de secagem e umedecimento, o que é muito indesejável. 
Quando estes solos estão presentes em quantidades suficientes, o solo é enquadrado como A-6 e A-4.
Classificação AASHTO/TRB
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Algumas modificações foram introduzidas na classificação original, entre as quais a criação do chamado índice de Grupo (IG), um número inteiro variando de 0 a 20 que define a "capacidade de suporte" do terreno de fundação de um pavimento. 
Os seus valores extremos representam solos ótimos (IG = 0) e solos péssimos (IG = 20). 
A determinação do IG se baseia nos limites de Atterberg do solo e na porcentagem do material fino que passa na peneira # 200.
a = % de material que passa na peneira nº 200, menos 35. Se a % usada nesta diferença for maior que 75, adota-se 75; se for menor que 35, adota-se 35. (expressa por um número entre 0 e 40)
b = % do material que passa na peneira nº 200, menos 15. Se a % usada nesta diferença for maior que 55, adota-se 55; se for menor que 15, adota-se 15. (expressa por um número entre 0 e 40)
c = Valor do limite de liquidez menos 40. Se o LL for maior que 60, adota-se 60; se for menor que 40, adota-se 40. (expressa por um número entre 0 e 20)
d = Valor do índice de Plasticidade menos 10. Se o índice de Plasticidade for maior que 30. adota-se 30; se for menor que 10 adota-se 10. (expressa por um número entre 0 e 20)
	IG= 0,2.a +0,005.a.c +0,01.b.d
Manual de Pavimentação do DNIT ( Adaptação TRB)
Classificação AASHTO/TRB
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	Classificação	MATERIAIS GRANULARES
(35% ou menos) passando na peneira #200							MATERIAIS 
SILTO-ARGILOSOS			
	 Classificação
 em grupos	A-1		A-3	A-2				A-4	A-5	A-6	A-7
A-7-5(a)
A-7-6(b)
		A-1-A	A-1-B		A-2-4	A-2-5	A-2-6	A-2-7				
	 Granulometria - % passando na peneira											
	 # 10	50 max										
	 # 40	30 max	50 max	51 max								
	 # 200	15 max	25 max	10 max	35 max	35 max	35 max	35 max	36 min	36 min	36 min	36 min
	Características da fração passando na peneira # 40											
	 LL				40 max	41 min	40 max	41 min	40 max	41 min	40 max	41 min
	 IP	6 max	6 max	NP	10 max	10 max	11 min	11 min	10 max	10 max	11 min	11 min
	 IG	0	0	0	0	0	4 max	4 max	8 max	12 max	16 max	20 max
	 Materiais
 constituintes	Fragmentos de pedra, pedregulho fino e areia			Pedregulhos ou areias siltosas ou argilosas				Solos siltosos		Solos argilosos	
	 Comportamento
 como subleito	Excelente a bom							Sofrível a mau			
 
Classificação AASHTO/TRB
Para A-7-5, IP ≤ LL – 30
Para A-7-6, IP > LL - 30
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Classificação Unificada
Sistema unificado de classificação dos solos
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O sistema SUCS (ou U.S.C.) é o aperfeiçoamento da classificação de Casagrande para utilização em aeroportos, adaptada para uso no laboratório e no campo pelas agencias americanas "Bureau of Reclamation" e "U.S. Corps of Engenneers", com simplificações que permitem a classificação sistemática. Foi proposto por Arthur Casagrande no início da década de 40. Os solos são distribuídos em 5 grupos. Cada grupo é dividido em subgrupos de acordo com suas propriedades índices mais significativas. 
Classificação Unificada
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Os pedregulhos e areias com pouco ou nenhum material fino são subdivididos de acordo com suas propriedades de distribuição granulométrica dentro de bem graduado (GW e SW) ou uniforme (GP e SP). 
A expressão “bem graduado” expressa o fato de que a existência de grãos com diversos diâmetros confere ao solo, em geral, melhor comportamento, sob o ponto de vista da engenharia. Esta característica dos solos granulares é expressa pelo “coeficiente de não-uniformidade” e pelo “coeficiente de curvatura”.
D60 é o diâmetro abaixo do qual situam-se 60%, em peso, das partículas
D10 é o diâmetro abaixo do qual situam-se 10%, em peso, das partículas
D30 é o diâmetro abaixo do qual situam-se 30%, em peso, das partículas
Classificação Unificada
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Para areias bem graduadas:
Para pedregulhos bem graduados:
Fonte – adaptado de Barbosa, P.S.A, DEC/UFV)
Classificação Unificada
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Como a fração fina nos solos pode ter substancial influência no comportamento, os pedregulhos e areias têm outras duas subdivisões. 
Aquelas com fração fina que servem como materiais de boa liga (principalmente siltes) são enquadradasem GM ou SM. Se os finos contêm argilas plásticas, os solos são do tipo GC ou SC.
Como característica complementar dos solos finos, é indicada sua compressibilidade, sendo utilizados os termos alta compressibilidade (H) e baixa compressibilidade (L) para os solos M, C ou O.
Classificação Unificada
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Para finos, as propriedades índices mais importantes são os limites de consistência. 
Sendo assim, Casagrande criou o Gráfico de Plasticidade, montado a partir dos limites de consistência dos solos finos, usado para subdividir as argilas dos siltes, tanto na classificação dos solos finos quanto da fração fina dos solos grossos. 
Classificação Unificada
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A linha vertical LL = 50% separa os solos de alta plasticidade (MH, CH) dos de baixa plasticidade (ML, CL), baseando-se em uma observação empírica de que a compressibilidade do solo cresce com o LL.
Na região, hachurada, com LL 50
% passa
 # 200 12
Curva 
granulo-
métrica
Bem 
graduada
Mal 
graduada
GW
GP
LL – LP 
Solo passante # 40
Abaixo 
ou IP 7
SM
SM-SC
SC
LL – LP 
Solo passante # 40
Abaixo
ou IP 7
GC
% passa 
# 200 > 12
Casos Limites 
Símbolo duplo
função da
plasticidade e
granulometria
% passa
 # 200 50% 
Ensaios LL - LP
 partículas Ø 50
Acima
Abaixo 
ou IP