Baixe Classificação dos Solos - Apostilas - Biologia e Geologia Parte1 e outras Notas de estudo em PDF para Geologia, somente na Docsity! 141 Capítulo 10. SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS INTRODUÇÃO A elaboração de um sistema de classificação deve partir dos conhecimentos qualitativos e quantitativos existentes e, 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, deve-se ter o cuidado para que o volume de informações requeridas do 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 que dos ensaios de laboratório resultarão dados quantitativos sobre o solo. Existem diversos sistemas de classificação podendo cada um deles ser específico ou não. Por exemplo, sistemas com base na movimentação dos sedimentos, classificação pedológica, textura e aqueles que levam em consideração mais de um parâmetro do solo. Os solos naturais não formam grupos distintos, com características bem definidas. As linhas divisórias usadas na classificação são necessariamente arbitrárias. Todas as classificações de solo são baseadas nas suas propriedades índices e podem servir como nomenclatura para descrever solos e fornecer alguma indicação às significativas propriedades físicas. Nenhum sistema de classificação de solos estabelece tais propriedades (p. exemplo, resistência a esforços externos ou compressibilidade). Um sistema de classificação rígido não pode abranger todas as propriedades dos solos necessárias para resolver variados problemas na Mecânica dos Solos. 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 identificação pode ser feita através de testes visuais e tácteis, rápidos e específicos a cada tipo de solo. A NBR 7250 orienta a identificação e descrição de amostras obtidas em sondagens de simples reconhecimento de solos. Para a fração grossa, pedregulhos e areias, informações quanto a composição granulométrica, forma das partículas, existência ou não de finos são sempre necessárias; estas partículas são ásperas ao tato, visíveis ao olho nu e se separam quando secas. Para os solos finos, siltes e argilas, são importantes informações sobre plasticidade, resistência à compressão do solo quando seco, comportamento do solo quando imerso em água e cor. Partículas de silte são invisíveis a olho nu e os torrões secos quando imersos em água desagregam rapidamente. As argilas quando molhadas apresentam-se saponáceas ao tato e torrões quase secos apresentam uma superfície lisa e lustrosa e alta resistência à compressão. Para os solos orgânicos, a cor e, às vezes, a proporção de matéria orgânica são informações úteis. Nestes, resistência à compressão do solo seco é geralmente pequena. De acordo com o resultado dos testes, o solo será identificado por um nome, conforme recomendado pela NBR 7250/62. 142 COMENTÁRIOS GERAIS Na Mecânica dos Solos procura-se criar um sistema de classificação que permita 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. Diferentemente das outras ciências, deve interessar à Mecânica dos Solos um sistema de classificação que priorize o comportamento dos solos à sua constituição, à sua origem, à sua formação, etc. Sob aspecto mais prático pode-se dizer que é necessário haver várias classificações, que possam atender mais especificamente aos vários campos da Geotecnia. Um sistema de classificação que atenda aos interesses da área de estradas pode não atender com a mesma eficiência à área de fundações. Em síntese, devem-se utilizar os sistemas de classificação existentes, com certa reserva, tendo em conta para que fim o sistema foi proposto e sobre que solos o processo foi elaborado. 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. Nos países de origem dos sistemas de classificação tradicionais, geralmente do hemisfério norte com climas temperados, a fração areia e silte é quase totalmente composta por quartzo enquanto nos solos tropicais podem ocorrer minerais como feldspatos, micas, limonitas, magnetitas, etc., além de fragmentos de rochas e concreções lateríticas e que, por vezes, o mineral quartzo pode mesmo estar ausente da fração areia de muitos destes solos. Dentre os vários sistemas de classificação existentes serão tratados a seguir alguns dos mais comuns. SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO A classificação a partir dos tamanhos das 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 os solos contem finos, especialmente os argilo-minerais. Sistemas de classificação mais elaborados têm surgido, levando em conta os limites de Atterberg associada à granulometria. CLASSIFICAÇÃO GRANULOMÉTRICA A identificação de amostras de solo pela granulometria inicia na classificação nas duas grandes divisões, solos grossos (ásperos) ou solos finos (macios ao tato). O exame visual das amostras permite avaliar a predominância do tamanho de grãos. Quando predominam grãos maiores que 2 mm, o solo deve ser classificado como pedregulho. Se percebida a predominância de grãos na faixa de 0,1 mm a 2 mm, deve ser classificado como areia. Um exame mais acurado de areias permite a classificação em areias grossas (ordem de grandeza 1mm), médias (0,5mm) ou finas (0,1mm). A classificação em solos grossos ou solos finos também pode ser feito com auxílio de lavagem da amostra em uma peneira de 0,075mm (nº. 200) e avaliação da porcentagem retida. A composição granulométrica do solo determina, principalmente para os solos grossos, as características de seu comportamento. Nesta classificação os solos são 145 SISTEMA AASHO Esta classificação teve origem nos sistemas do Bureau of Public Roads e Public Roads Administration. Foi elaborada principalmente para uso dos engenheiros rodoviários e classifica subleitos em rodovias. È pouco usada atualmente, mas inspirou o sistema TRB, que será detalhado adiante. Os solos são classificados em grupos, de A- 1 a A-7. 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 (A-1). Solos mal graduados, como areias finas, são difíceis de serem compactados para alcançar altas densidades e são menos desejáveis para suportar pavimentos (veja solo A-3). Solos contendo grande proporção de finos são inadequados como materiais de subleito. Estes são classificados de A-4 a A-7, na ordem decrescente de adequação como material de sub-leito. (Quando o subleito é inadequado, é executado um reforço de subleito, ou o material é substituído.). Argilas com altos índices de limite de liquidez e de plasticidade estão sujeitas a amplas variações na resistência durante os ciclos de secagem e umedecimento, que são indesejáveis. Quando nestes solos estão presentes em quantidades suficientes para influir no seu comportamento, o solo é enquadrado como A-6 ou A-7. A classificação AASHO usa o mesmo índice de grupo, descrito adiante no sistema TRB. SUPERFÍCIE DO TERRENO SUBLEITO SUB-BASE BASE REVESTIMENTO SUPERFÍCIE DO TERR REFORÇO DE SUBLEITO Figura 2: esquema da estrutura de pavimentos 146 SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO DO TRB* A classificação TRB tem origem na classificação do Public Roads Administration. Fundamenta-se na granulometria, limite de liquidez e índice de plasticidade e foi proposta para analisar materiais para base e sub-base de pavimentos. Tabela TRB Classificação Geral SOLOS GRANULARES ( P200 < 35 % ) SOLOS SILTO- ARGILOSOS (P200 > 35% ) Grupos A-1 A-3 A-2 A-4 A-5 A-6 A-7 Subgrupos A-1-a A-1-b A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7 A-7-5 A-7-6 P10 < 50 - - - - - - - - - - P40 < 30 < 50 > 50 - - - - - - - - P200 < 15 < 25 < 10 < 35 <35 < 35 < 35 > 35 > 35 > 35 > 35 LL - - - < 40 > 40 < 40 > 40 < 40 > 40 < 40 > 40 IP < 6 < 6 NP < 10 < 10 > 10 > 10 < 10 < 10 > 10 > 10 Índice de grupo (IG) 0 0 0 0 0 < 4 < 4 < 8 < 12 < 16 < 20 Tipos de material Fragmentos de pedra, pedregulho e areia areia fina Pedregulhos e areias siltosas ou argilosas Solos siltosos Solos argilosos Classificação como sub leito Excelente a bom Regular a mau Podemos acrescer à estes o tipo A-8:solos orgânicos/turfas, imprestáveis como bases de pavimentos 1) P10, P40 e P200 são as % que passam nas peneiras #10, #40 e #200; 2) LL e IP referem-se à fração passando na # 40; 3) Para o subgrupo A-7-5: IP<LL-30 e para o A7-6: IP>LL-30; 4) A classificação é feita da esquerda para a direita, razão porque o A-3 é colocado antes do A-2, sem que isso signifique superioridade... 5) IG = 0,2 a + 0,005 a.c + 0,01 b.d onde a = p200-35 (se P200>75 a=40 e se P200<35 a= 0) (a) varia de 0 a 40; b = p200-15 (se P200>55 b =55 e se P200<15 b=0) (b) varia de 0 a 40; c = LL-40 (se LL > 60 c =20 e se LL < 40 c=0) c varia de 0 a 20; d = IP-10 (se IP > 30 d= 20 e se IP < 10 d=0) d varia de 0 a 20. Os valores de a, b, c, d e IG deverão ser expressos em números inteiros positivos. Nesta classificação os solos são reunidos em grupos e subgrupos. Os "solos granulares" compreendem os grupos A-l; 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. Na “tabela TRB” são indicados os tipos de material e a forma de identificação e classificação. 147 O gráfico de plasticidade permite facilmente classificar os "solos finos", conhecidos o LL e o IP. Embora existam ábacos para a determinação do Índice de Grupo, recomendo a utilização de uma planilha, baseada na fórmula do IG. Uma planilha Excel que calcula o IG e ainda faz a classificação TRB está disponível no cd-rom. (Também no cd-rom está disponível uma planilha, desenvolvida no IME pelo Professor Álvaro Vieira, que executa a classificação SUCS e TRB). A-7 Gráfico de plasticidade de Casagrande x TRB – “solos finos” A-7-6 A-7-5 Linha A: 60 A-5 A-6 A-4 50 40 30 20 10 50 70 30 90 10 LL IP IP= (LL-30) Gráfico para determinação do Índice de Grupo (IG)