Apostila Solos, Notas de estudo de Cultura

Baixe Apostila Solos e outras Notas de estudo em PDF para Cultura, somente na Docsity!

FAUPE

M MEECCÂÂNNIICCAA DDEE SSOOLLOOSS

Prof. Glaucione FeitosaGlaucione FeitosaGlaucione FeitosaGlaucione Feitosa

Prof. Glaucione Feitosa

Partículas Sólidas

Poros preenchidos por água e ar

Amostra de solo

FAUPE

M MEECCÂÂNNIICCAA DDEE SSOOLLOOSS

MÓDULO 1 – CONCEITO, ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS

Conceito, origem, formação e estrutura de solos

Conceito de Solos:

O solo é constituído por um conjunto de partículas sólidas, formando entre si poros, que poderão

estar total ou parcialmente preenchidos pela água. É, pois, no caso mais geral, um sistema disperso

formado por três fases: sólida, líquida e gasosa.

1) Fase Líquida e Gasosa nos Solos:

Embora seja difícil separar os diferentes estados em que a água se apresenta nos solos, é de

interesse estabelecer uma distinção entre os mesmos.

A água contida nos solos pode ser classificada em:

a) Água de constituição: Faz parte da estrutura molecular da partícula sólida;

b) Água adsorvida: é aquela película de água que envolve e adere fortemente à partícula sólida;

c) Água livre: é a que se encontra preenchendo seus vazios, e seu estudo é regido pelas leis da

hidráulica;

d) Água higroscópica: é a que ainda se encontra em solo seco ao ar livre;

e) Água capilar: é a que nos solos finos sobe pelos interstícios capilares deixados pelas partículas

sólidas, além da superfície livre da água.

Partícula de Argila

Água Higroscópica

Água Adsorvida

Água Capilar

Água Capilar

Água Livre

Água Adsorvida

MecânicaMecânicaMecânicaMecânica de Solosde Solosde Solos –de Solos––– Conceito, Origem e Formação dos SolosConceito, Origem e Formação dos SolosConceito, Origem e Formação dos SolosConceito, Origem e Formação dos Solos Prof. Glaucione Feitosa

Por desintegração mecânica, através de seus agentes, formam-se os pedregulhos e areias (solos

de partículas grossas) e até mesmo os siltes (partículas intermediárias), e, somente em condições

especiais, as argilas (partículas finas).

a) Agentes da desintegração mecânica:

I. Variação de temperatura: Pelos quais os materiais desintegrados nas regiões áridas, em

virtude da absorção do calor dos raios solares, durante o dia, a temperatura das rochas

chega a alcançar de 60o^ a 70 oC, até a temperatura local entre 35o^ a 40oC, essas variações

de temperaturas afetam as rochas que tem seus minerais, ora em estado de expansão,

ora em estado de contração. Esses fenômenos causam nas rochas pequenas fraturas que

vão se alargando por se desintegrar;

II. Congelamento de água: A água ao se congelar, aumenta seu volume em 10%, exercendo

certa pressão. Assim, se as fendas e as aberturas de uma rocha estiverem preenchidas

com água, esta, ao se congelar, forçará suas paredes;

III. Cristalização de sais: Certas águas circulantes quem contém em solução sais dissolvidos,

podem se infiltrar nas rochas. Com a evaporação, os sais se precipitam formando sólidos,

cristalizando-se, ou seja, obtendo sua forma cúbica, hexagonal, etc. Dessa forma,

aumenta o seu volume e exerce certa pressão, que pode desagregar as rochas;

IV. Ação física de vegetais: Muitas rochas podem desagregar-se pelo crescimento de raízes

ao longo de suas fraturas.

V. Vento;

Por decomposição química entende-se o processo em que há modificação química ou

mineralógica das rochas de origem. O principal agente é a água. As argilas representam o último

produto do processo de decomposição.

b) Agentes da decomposição química:

I. Hidrólise: É o mais importante agente químico. Os minerais são dotados de finíssimos

capilares. A água penetra nesses capilares e combinando com íons do mineral, forma

novas substâncias;

II. Hidratação: Certos minerais podem adicionar moléculas de água a sua composição,

formando novos compostos. Na hidratação, os minerais têm seus volumes aumentados,

tensionando-se mutuamente, diminuindo a coesão e causando a decomposição das

rochas;

III. Oxidação: Os minerais de decompõem pela ação oxidante de O 2 e CO 2 , dissolvidos em

água, formando hidratos, óxidos, carbonatos, etc.;

IV. Carbonatação: Formação de ácido carbônico pela presença de CO 2 contido na água;

V. Ação química dos organismos e matéria orgânica: O produto de decomposição

microbiana e química dos detritos orgânicos é o Húmus que se transforma dando ácido

húmico que, como outros ácidos, aceleram grandemente a decomposição das rochas e

solos.

Normalmente esses processos atuam simultaneamente; em determinados locais e condições

climáticas, um deles pode ter predominância sobre o outro. O solo é, assim, uma função da rocha-

mater e dos diferentes agentes de alteração. Os que mantêm uma nítida macroestrutura herdada

da rocha da origem são designados por solos saprolíticos.

4) Estrutura dos Solos:

Chama-se estrutura ao arranjo ou disposição das partículas constituintes do solo. Conquanto,

ultimamente, tenham surgido novas concepções acerca dos processos de estruturação dos solos,

MecânicaMecânicaMecânicaMecânica de Solosde Solosde Solos –de Solos––– Conceito, Origem e Formação dos SolosConceito, Origem e Formação dos SolosConceito, Origem e Formação dos SolosConceito, Origem e Formação dos Solos Prof. Glaucione Feitosa

bem como novos tipos de estrutura tenham sido introduzidos, tradicionalmente consideram-se os

seguintes tipos principais:

a) Estrutura granular simples: É característica dos pedregulhos e areias, predominando as forças

de gravidade na disposição das partículas, que se apóiam diretamente umas sobre as outras;

b) Estrutura alveolar ou em favo de abelha: É o tipo de estrutura

comum nos siltes mais finos e em algumas areias. Quando da

formação de um solo sedimentar, um grão cai sobre o

sedimento já formado, devido à predominância da atração

molecular sobre o seu peso, ele ficará na posição em que se der

o primeiro contato, dispondo-se assim em forma de arcos;

c) Estrutura Floculenta: Nesse tipo de estrutura, que só é possível em solos cujas partículas

componentes sejam todas muito pequenas, as partículas, ao se sedimentarem, dispõem-se em

arcos, os quais, por sua vez, formam outros arcos. Trata-se, pois,

de uma estrutura de ordem dupla. Na formação de tais

estruturas, desempenham uma função importante as ações

elétricas que se desenvolvem entre as partículas, as quais, por

sua vez, são influenciadas pela natureza dos íons presentes no

meio onde se processa a sedimentação. Em geral a estrutura

molecular desses solos é aberta, isto é, uma das moléculas tem

como que uma carga elétrica ainda disponível, possibilitando,

assim, a formação dessas estruturas;

d) Estrutura em esqueleto: Nos solos

onde, além de grãos finos, há grãos

grossos, estes se dispõem de maneira

tal a formar um esqueleto, cujos

interstícios são parcialmente ocupados

por uma estrutura de grãos mais finos.

É o caso das complexas estruturas das

argilas marinhas.

MECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOS –––– Índices FísicosÍndices FísicosÍndices FísicosÍndices Físicos Prof. Glaucione Feitosa

Costuma se situar entre 0,5 e 1,5, mas argilas orgânicas podem ocorrer com índices de vazios

superiores a 3 (volume de vazios, no caso com água, superior a e vezes o volume de partículas

sólidas).

V

V s

e = v ;

Onde e = Índice de vazios; Vv = Volume de vazios; Vs = Volume das partículas sólidas;

3. Porosidade – Relação entre o volume de vazios e o volume total, em percentual. Indica a mesma

coisa que o índice de vazios. É expresso pela letra n. Valores geralmente entre 30% e 70%.

(%) = × 100

V

V t

n v ;

Onde n (%) = Porosidade; Vv = Volume de vazios; Vt = Volume total;

4. Grau de Saturação – Relação entre o volume de água e o volume de vazios. Expresso pela letra S.

Não é determinado diretamente, mas calculado. Varia de 0 (solo seco) a 100% (solo saturado)

(%) = × 100 V

V v

S w ;

Onde S (%) = Grau de Saturação; Vv = Volume de vazios; Vw = Volume de água;

5. Peso específico natural – Relação entre o peso total do solo e seu volume total. É expresso pelo

símbolo γγγγn. A expressão “peso específico natural” é, algumas vezes, substituída só por “peso

específico” do solo. Tratando-se de compactação do solo, o peso específico natural é

denominado peso específico úmido.

Para sua determinação, molda-se um cilindro do solo cujas dimensões conhecidas permitem

calcular o volume. O peso total dividido pelo volume é o peso específico natural.

O peso específico natural não varia muito entre os diferentes solos. Situa-se em torno de 19 a 20

kN/m³ e, por isto, quando não conhecido, é estimado como igual a 20 kN/m³. Pode ser um pouco

maior (21 kN/m³) ou um pouco menor (17kN/m³). Casos especiais, como as argilas orgânicas

moles, podem apresentar pesos específicos de 14kN/ m³.

= ( w ≠ 0 ) V

P t

t γ (^) n ;

Onde γn = Peso específico natural; Pt = Peso total; Vt = Volume total;

6. Peso específico aparente seco – Relação entre o peso dos sólidos e o volume total. Corresponde

ao peso específico que o solo teria se viesse a ficar seco, se isto pudesse ocorrer sem que

houvesse variação de volume. Expresso pelo símbolo γγγγd. Não é determinado diretamente em

laboratório, mas calculado a partir do peso específico natural e da umidade. Situa-se entre 13 a

19 kN/m³ (5 a 7 kN/m³ no caso de argilas orgânicas moles).

= ( w = 0 ) V

P t

s γ (^) d ;

Onde γd = Peso específico aparente seco; Ps = Peso dos sólidos; Vt = Volume total;

7. Peso específico aparente saturado – Peso específico do solo se viesse a ficar saturado e se isto

ocorresse sem variação de volume. É de pouca aplicação prática, servindo para a programação

de ensaios ou a análise de depósitos de areia que possam vir a se saturar. Expresso pelo símbolo

γγγγsat, é da ordem de 20 kN/m³.

= ( S = 100 %) V

P t

t γ (^) sat ;

Onde γsat= Peso específico aparente saturado; Pt = Peso total; Vt = Volume total;

MECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOS –––– Índices FísicosÍndices FísicosÍndices FísicosÍndices Físicos Prof. Glaucione Feitosa

8. Peso específico dos sólidos – É uma característica dos sólidos. Relação entre o peso das

partículas sólidas e o seu volume. É expresso pelo símbolo γγγγs. É determinado em laboratório para

cada solo.

O peso específico dos grãos dos solos varia pouco de solo para solo e, por si, não permite

identificar o solo em questão, mas é necessário para cálculo e outros índices. Os valores situam-

se em torno de 27 kN/m³, sendo este valor adotado quando não se dispõe do valor específico

para o solo em estudo.

V

P s

s γ (^) s = ;

Onde γs = Peso específico dos solos; Ps = Peso dos sólidos; Vs = Volume dos sólidos;

9. Peso específico da água – Embora varie um pouco com a temperatura, adota-se sempre como

igual a 10 kN/m³, a não ser em certos procedimentos de laboratório. É expresso pelo símbolo γγγγw.

10. Densidade relativa dos grãos – Relação entre o peso específico dos sólidos e o peso específico

da água. É expresso pelo símbolo δδ.δδ

γ

γ δ w

= s ;

Onde δ= Densidade relativa dos grãos; γw=Peso específico da água; γs = Peso específico dos solos;

11. Peso específico submerso – É o peso específico efetivo do solo quando submerso. Serve para

cálculos de tensões efetivas. É igual ao peso específico natural menos o peso específico da água,

portanto com valores da ordem de 10 kN/m³. É expresso pelo símbolo γγγγsub.

γ (^) sub =^ γ n − γ w ;

Onde γsub= Peso específico submerso; γn=Peso específico natural; γw= Peso específico da água;

Relação entre os índices físicos

Dos índices vistos acima, apenas três deles são determinados diretamente em laboratório: a

umidade, o peso específico dos grãos e o peso específico natural. Um é adotado: o peso específico da

água. Os demais são calculados a partir dos determinados.

Tomando a representação hipotética de um solo e seus elementos constituintes e considerando o

volume de sólidos como em uma unidade, segue abaixo as relações entre os índices físicos listados

acima:

Conceitualmente, de acordo com a Figura1, tem-se:

14243 V (^) V

V (^) t =^ Vs + Vw + Var

, ou seja, (^) V (^) t =^ Vs + VV (1)

Bem como (^) P (^) t = (^) Ps + Pw + Par ,ou seja , (^) P t = (^) Ps + Pw (2)

a) Relação entre o Vt (Volume Total) e o e (Índice de Vazios)

Se adotar (^) V s = 1 , tem-se que V

V V

V V V s

e = v^ = ⇒ e = 1

e dessa forma Vt = Vs + Vv ⇒ (^) V (^) t = 1 + e (3)

b) Relação entre o Pt (Peso Total) e os seguintes índices: S (Grau de Saturação), e (Índice de

Vazios), γw (Peso Específico da Água) e γs (Peso Específico dos Sólidos).

Como (^) P t = (^) Ps + Pw , podem-se encontrar os valores de Ps e Pw pelas seguintes relações:

Segundo o conceito do Peso Específico dos Sólidos (γs) e considerando que Vs = 1,

tem-se: = ⇒ = × ⇒

P V V

P s s s s

s γ s γ Ps =^ γ^ s (4)

Já para encontrar o Pw (Peso de água) usa-se o conceito:

Peso=Volume X Peso Específico, ou seja, γ Pw = Vw × w

Prof. Glaucione Feitosa

FAUPE

M MEECCÂÂNNIICCAA DDEE SSOOLLOOSS

MÓDULO 3 – CARACTERIZAÇÃO DOS SOLOS

Caracterização dos Solos:

1. Composição química e mineralógica dos solos Os minerais encontrados nos solos são os mesmos das rochas de origem (minerais primários), além de outros que se formam da decomposição (minerais secundários). Quanto à composição química dos principais minerais componentes dos solos grossos, grupamo-los em: a. Silicatos: Feldspato, Mica, Quartzo, Serpentina, Clorita, Talco; b. Óxidos: Hematita, Magnetita, Limonita; c. Carbonatos: Calcita, Dolomita; d. Sulfatos: Gesso, Anidrita. Nos solos grossos predominam fragmentos dos minerais sublinhados acima, ou seja, Feldspato, Mica e Quartzo, conferindo aos solos características específicas: a. Quartzo – São facilmente identificáveis macroscopicamente. Devido a sua estabilidade química e dureza, é um dos minerais mais resistentes aos habituais agentes de intemperismo, tais como água e a variação de temperaturas; por isso, passa quase incólume da rocha aos solos; b. Feldspato – Sofre decomposição relativamente acentuada pelos agentes da natureza; pela ação da água carregada de CO 2 é característica a alteração em argila branca, denominada caulim. c. Mica – Distinguem-se imediatamente por suas delgadas lâminas flexíveis e por sua clivagem (propriedade vetorial dos minerais, que consiste na sua capacidade de se fragmentar segundo planos paralelos entre si) extremamente fácil. Entre os solos finos, as argilas apresentam uma complexa constituição química, envolvendo a Sílica, Alumínio e Ferro. As argilas são formadas de pequeníssimos minerais cristalinos, chamados de minerais argílicos, dentre os quais se distinguem três grupos principais: caolinitas, montmorilonitas e ilitas. As estruturas dos minerais argílicos compõem-se do agrupamento de duas unidades cristalográficas fundamentais: a primeira composta por um átomo de Silício eqüidistante de 04 átomos de Oxigênio e a segunda com um átomo de Alumínio no centro envolvido por seis de Oxigênio. A forma de associação dessas 02 unidades cristalográficas é que dá origem as espécies de minerais argílicos. a. Caolinitas: São formadas por unidades de Silício e Alumínio, que se unem alternadamente, conferindo- lhes uma estrutura rígida. Em conseqüência, as argilas caoliníticas são relativamente estáveis em presença de água. b. Montmorilonitas: São formadas por uma unidade de Alumínio entre duas unidades de Silício. A ligação entre essas unidades, não sendo suficientemente firme para impedir a passagem de moléculas de água, torna as argilas montmoriloníticas muito expansivas e, portanto, instáveis em presença de água. c. Ilitas: São estruturalmente análogas as Montmorilonitas, sendo, porém menos expansivas. Superfície Específica: É a soma das superfícies de todas as partículas contidas na unidade de volume (ou de peso) do solo. Desse modo, pode-se concluir que quanto mais fino o solo, maior a sua superfície específica, o que constitui uma das razões da diferença entre as propriedades físicas dos solos arenosos e argilosos.
2. Estado das Areias – Compacidade: O estado em que se encontra uma areia pode ser expresso pelo seu índice de vazios. Este dado isolado, entretanto, fornece pouca informação sobre o comportamento da areia, pois, com o mesmo índice de vazios, uma areia pode estar compacta e outra fofa. É necessário analisar o índice de vazios natural de uma areia em confronto com os índices de vazios máximo e mínimo em que ela pode se encontrar.

MECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOS –MECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOS––– Caracterização dos SolosCaracterização dos SolosCaracterização dos SolosCaracterização dos Solos Prof. Glaucione Feitosa

Ideal

Real

Deformação

Tensão Ideal

Real

Deformação

Tensão Ideal

Real

Deformação

Tensão

Se uma areia pura, no estado seco, for colocada cuidadosamente em um recipiente, vertida através de um funil com pequena altura de queda, por exemplo, ela ficará no seu estado mais fofo possível. Pode-se, então, determinar seu peso específico e dele calcular o índice de vazios máximo. Vibrando-se uma areia dentro de um molde, ela ficará no seu estado mais compacto possível. A ele corresponde o índice de vazios mínimo. Os índices de vazios máximos e mínimos dependem das características da areia. Valores típicos estão indicados na tabela abaixo.

Tabela 1-Valores típicos de índices de vazios de areias. Descrição da Areia emin emax Areia uniforme de grãos angulares 0,70 1, Areia bem graduada de grãos angulares 0,45 0, Areia uniforme de grãos arredondados 0,45 0, Areia bem graduada de grãos arredondados 0,35 0,

O estado de uma areia, ou sua compacidade, pode ser expresso pelo índice de vazios em que ela se encontra, em relação a estes valores extremos, pelo índice de compacidade relativa

e e

CR e^ enatural max min

max −

Onde CR= Índice de compacidade relativa; emax=Índice de vazios máximo; emin=Índice de vazios mínimo; enatural=Índice de vazios natural;

Tabela 2-Classificação das areias segundo a compacidade. Classificação CR Areia fofa Abaixo de 0, Areia de compacidade média Entre 0,33 e 0, Areia compacta Acima de 0,

Em geral, as areias compactas apresentam maior resistência e menor deformabilidade. Estas características, entre as diversas areias, dependem também de outros fatores, como a distribuição granulométrica e o formato dos grãos. Entretanto, a compacidade é um fator importante.

3. Estado das Argilas – Consistência: O comportamento de uma argila pode variar muito em função de seu teor de umidade. Uma argila extremamente seca não é moldável; se, entretanto, for adicionado pequenas quantidades de água, ela vai se tornando mais suscetível à deformação. A partir de certo teor de umidade h 1 , o material torna-se plástico, permitindo a moldagem sob formas diversas, sem variação de volume. Se continuar a adicionar água, o corpo vai se tornando cada vez mais mole, até que ao atingir um teor de umidade h 2 , passará a atuar como líquido viscoso. Esses são, portanto, os estados de consistência do solo e que podem ser representados em um sistema linear, como mostra a figura abaixo.

MECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOS –MECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOS––– Caracterização dos SolosCaracterização dos SolosCaracterização dos SolosCaracterização dos Solos Prof. Glaucione Feitosa O índice de consistência é especialmente representativo do comportamento de solos sedimentares. Quando estes solos se formam, o teor de umidade é muito elevado e a resistência é muito reduzida. À medida que novas camadas se depositam sobre as primeiras, o peso deste material provoca a expulsão da água dos vazios do solo, com a conseqüente redução do índice de vazios e o ganho de resistência. Da mesma forma, quando uma amostra de argila é seca lentamente, nota-se que ela ganha resistência progressivamente. Tem sido proposto que a consistência das argilas seja estimada por meio do índice de consistência, conforme tabela abaixo. Esta tabela apresenta valores aproximados e é aplicável a solos remoldados e saturados.

Tabela 4-Estimativa da consistência pelo índice de consistência Consistência Índice de Consistência Mole < 0, Média 0,5 a 0, Rija 0,75 a 1, Dura > 1,

O índice de consistência não tem significado quando aplicado a solos não saturados, pois eles podem estar com elevado índice de vazios e baixa resistência e sua umidade se baixa, o que indicaria um índice de consistência alto.

4. Identificação tátil-visual dos solos: Com muita freqüência, seja porque o projeto não justifica economicamente a realização de ensaios de laboratório, seja porque se está em fase preliminar de estudo, em que ensaios de laboratório não são disponíveis, é necessário descrever um solo sem dispor de resultados de ensaios. O tipo de solo e o seu estado têm de ser estimados. Isto é feito por meio de uma identificação tátil-visual, manuseando-se o solo e sentindo sua reação ao manuseio. Cada profissional deve desenvolver sua própria habilidade para identificar os solos. Só a experiência pessoal e o confronto com resultados de laboratório permitirão o desenvolvimento desta habilidade. O primeiro aspecto a considerar é a provável quantidade de grossos (areia e pedregulho) existente no solo. Grãos de pedregulho são bem distintos, mas grãos de areia, ainda que visíveis individualmente a olho nu, pois têm diâmetros superiores a cerca de um décimo de milímetro, podem se encontrar envoltos por partículas mais finas. Neste caso, podem ser confundidos com agregações de partículas argilo-siltosas. Para que se possa sentir nos dedos a existência de grãos de areia, é necessário que o solo seja umedecido, de forma que os torrões de argila se desmanchem. Os grãos de areia, mesmo que menores, podem ser sentidos pelo tato no manuseio. Se a amostra de solo estiver seca, a proporção de finos e grossos pode se estimada esfregando-se uma pequena porção do solo sobre a folha de papel. As partículas finas (siltes e argilas) se impregnam no papel, ficando isoladas as partículas arenosas. Definido se o solo é uma areia ou um solo fino, resta estimar se os finos apresentam características de siltes ou de argilas. Alguns procedimentos para esta estimativa são descritos a seguir: a. Resistência a seco: Umedecendo-se uma argila, moldando-se uma pequena pelota irregular (dimensões da ordem de 2 cm) e deixando-a secar ao ar, esta pelota ficará muito dura e, quando quebrada, se dividirá em pedaços bem distintos. Ao contrário, pelotas semelhantes de siltes são menos resistentes e se pulverizam quando quebradas; b. “Sharking Test”: Formando-se uma pasta úmida (saturada) de silte na palma da mão, quando se bate esta mão contra a outra, nota-se o surgimento de água na superfície. Apertando-se o torrão com os dedos polegar e indicador da outra mão, a água reflue para o interior da pasta (é semelhante à aparente secagem da areia da praia, no entorno do pé, quando nela se pisa no trecho saturado bem junto ao mar). No caso de argilas, o impacto das mãos não provoca o aparecimento de água; c. Ductilidade: Tentando moldar um solo com umidade em torno do limite de plasticidade nas próprias mãos, nota-se que as argilas apresentam-se mais resistentes quando nesta umidade do que nos siltes;

MECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOS –MECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOS––– Caracterização dos SolosCaracterização dos SolosCaracterização dos SolosCaracterização dos Solos Prof. Glaucione Feitosa d. Velocidade de secagem: A umidade que se sente de um solo é uma indicação relativa ao LL e LP do solo. Secar um solo na mão do LL até o LP, por exemplo, é tanto mais rápido quanto menor o intervalo entre os dois limites, ou seja, o IP do solo. À informação relativa ao tipo de solo deve-se acrescentar a estimativa de seu estado. A consistência de argilas é mais fácil de ser avaliada pela resistência que uma porção do solo apresenta ao manuseio. A compacidade das areias e de mais difícil avaliação, pois as amostras mudam de compacidade com o manuseio. É necessário que se desenvolva uma maneira indireta de estimar a resistência da areia no seu estado natural. Estes parâmetros geralmente são determinados pela resistência que o solo apresenta ao ser amostrado pelo procedimento padronizado nas sondagens.

MECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOS---- Classificação dos SolosClassificação dos SolosClassificação dos SolosClassificação dos Solos Prof. Glaucione Feitosa Silte - Conjunto de partículas cujas dimensões (diâmetros equivalentes) estão compreendidos entre 0,05 e 0,005 mm; Argila - Conjunto de partículas cujas dimensões (diâmetros equivalentes) são inferiores a 0,005; A análise granulométrica, ou seja, a determinação das dimensões das partículas do solo e das proporções relativas em que elas se encontram, é representada, graficamente, pela curva granulométrica. Esta curva é traçada por pontos em um diagrama semi-logarítmico, no qual, sobre o eixo das abscissas, são marcados os logaritmos das dimensões das partículas e sobre o eixo das ordenadas as porcentagens, em peso, de material que tem dimensão média menor que a dimensão considerada. O diagrama adotado, além de representar melhor a parte do solo de granulação fina, é tal que a forma da curva é a mesma para os solos que têm composição granulométrica semelhante, ainda que as dimensões das partículas difiram. Segundo a forma da curva podemos distinguir os diferentes tipos de granulometria. Assim, tem-se granulometria contínua (CURVA A) ou descontínua (CURVA B); uniforme (CURVA C); bem graduada (CURVA A) ou mal graduada, conforme apresente, ou não, o predomínio das frações grossas e suficiente porcentagem das frações finas.

3. Classificação Unificada dos Solos Em 1952, o “Bureau of Reclamation” e o “Corps of Engineers”, com o professor A. Casagrande como consultor, elaboraram uma classificação de solos, baseada numa anterior de autoria de A. Casagrande, a que chamaram “Classificação Unificada dos Solos”. Esta classificação é bastante utilizada. É uma classificação descritiva e de fácil aplicação, leva em consideração as propriedades dos solos, e tem a flexibilidade de poder ser adaptável quer ensaios de campo quer a de laboratório. A sua grande vantagem reside no fato de ser um exame visual e manual simples e poder permitir a classificação com eventual colaboração da análise laboratorial. A Classificação Unificada dos Solos é baseada no tamanho das partículas e suas quantidades, e nas características da fração fina. Em linhas gerais, os solos são classificados neste sistema em três grandes grupos: a. SOLOS GROSSOS: Aqueles cujo diâmetro da maioria absoluta dos grãos é maior que 0,05 mm (mais que 50% em peso dos grãos são retidos na peneira no^ 200); b. SOLOS FINOS: Aqueles cujo diâmetro da maioria absoluta dos grãos é menor que 0,05 mm; c. TURFAS: Solos altamente orgânicos geralmente fibrilares e extremamente compressíveis. Neste sistema, todos os solos são identificados pelo conjunto de duas letras, como apresentado na tabela abaixo: A primeira letra indica o tipo principal do solo e a segunda corresponde a dados complementares dos solos. Ex: SW – Areia bem graduada; CH – Argila de alta compressibilidade.

CARACTERÍSTICA

SOLOS

GROSSOS

Encontra-se os Pedregulhos, as areias e os solos pedregulhosos ou arenosos com pequenas quantidades de finos (silte ou argila) G – Pedregulho S – Areia W – Bem Graduado P – Mal Graduado

SOLOS

FINOS

Encontram-se os solos finos: siltosos ou argilosos de baixa compressibilidade (LL<50) ou alta compressibilidade (LL>50) C – Argila M – Silte O – Orgânico L – Baixa Compressibilidade H – Alta Compressibilidade

TURFAS

Solos altamente orgânicos Pt - Turfas

Como roteiro para classificar o solo dessa forma, segue esquema em anexo.

MECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOS---- Classificação dos SolosClassificação dos SolosClassificação dos SolosClassificação dos Solos Prof. Glaucione Feitosa

4. Classificação do HRB A classificação do HRB (Highway Research Board), originária da classificação do Public Administration - muito usada pelos engenheiros rodoviários, classifica os solos em oito grupos com alguns subgrupos, em função da granulometria, plasticidade e do índice de Grupo IG. Os solos são designados pelos símbolos A-1 a A-

a. Solos Grossos – Quando P 200 <35% CLASSES A-1 a A-3; b. Solos Finos – Quando P 200 >35% CLASSES A-4 a A-7; c. Solos Orgânicos ou Turfosos – Constituídos de solos finos com matéria orgânica, cor preta ou fibrosa, constituídas por matérias carbonosas e combustíveis quando secos CLASSE A-8. A-1 → Solo grosso com uma ligeira proporção de finos, suficiente apenas para preencher parcialmente os vazios entre os grãos de areia e cimentar os grãos entre si, porém muito pequena para induzir mudança de volume na massa do solo, como conseqüência das variações do teor de umidade; A-2 → São semelhantes aos solos A-1, porém menos granulados, de modo que ou não são tão bem cimentados, ou são mais suscetíveis as variações de volume decorrentes de mudanças no teor de umidade; A-3 → Solos constituídos de areias e pedregulhos sem finos, capazes de cimentá-los; A-4 → Solos formados por siltes e argilas com graus variáveis de plasticidade; A-8 → São formados por turfas altamente compressíveis e argilas com um alto teor de matéria orgânica. PONTOS CHAVES PARA A CLASSIFICAÇÃO P 10 – Porcentagem passando na peneira no^ 10; P 40 – Porcentagem passando na peneira no^ 40; P 200 – Porcentagem passando na peneira no^ 200; LL – Limite de Liquidez; IP – Índice de Plasticidade; IG – Índice de Grupo (número inteiro variando de 0 a 20, definidor da capacidade de suporte do terreno de fundação de um pavimento.

SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO DO H.R.B

Classificação Geral

Solos Granulares (P 200 < 35%)

Solos Silto-Argilosos (P 200 > 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 P 10 < 50 P 40 < 30 < 50 > P 200 < 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)

Tipos de Material

Fragmentos de pedras, pedregulho e areia

Areia Fina

Pedregulhos e areias siltosas ou argilosas

Solos siltosos Solos argilosos

Classificação como subleito

EXCELENTE A BOM REGULAR A MAU

MECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOS –––– Prospecção de SubsolProspecção de SubsolProspecção de SubsolProspecção de Subsoloooo Prof. Glaucione Feitosa d. Amostragem Para amostragem, utiliza-se um amostrador padrão, que é constituído de um tudo com 50,8 mm (duas polegadas) de diâmetro externo e 34,9 mm de diâmetro interno, com a extremidade cortante biselada. A outra extremidade, que é fixada à haste que a leva até o fundo da perfuração, deve ter dois orifícios laterais para a saída de água e ar, e uma válvula constituída por uma esfera de aço. O amostrador é conectado à haste e apoiado no fundo da perfuração. A seguir, é cravado pela ação de uma massa de ferro fundido (martelo) de 65 kg. Para a cravação, o martelo é elevado a uma altura de 75 cm e deixado cair livremente. O alteamento do martelo é feito manualmente ou por meio de equipamento mecânico, através de uma corda flexível que passa por uma roldana existente na parte superior do tripé. A cravação do amostrador no solo é obtida por quedas sucessivas do martelo, até a penetração de 45 cm. A amostra colhida é submetida a exame tátil-visual e suas características principais são anotadas. Estas amostras são, então, guardadas em recipientes impermeáveis para análises posteriores.

MECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOSMECÂNICA DE SOLOS –––– Prospecção de SubsolProspecção de SubsolProspecção de SubsolProspecção de Subsoloooo Prof. Glaucione Feitosa

e. Resistência a penetração – SPT Durante a amostragem, são anotados os números de golpes do martelo necessários para cravar cada trecho de 15 cm do amostrador. Desprezam-se os dados referentes ao primeiro trecho de 15 cm e defini-se a resistência à penetração como sendo o número de golpes necessários para cravar 30 cm do amostrador, após aqueles primeiros 15 cm. A resistência à penetração é também referida como o número N do SPT ou simplesmente, como SPT do solo, sendo SPT as iniciais de “Standard Penetration Test”. Quando o solo é tão fraco que a aplicação do primeiro golpe do martelo leva a uma penetração superior a 45 cm, o resultado da cravação deve ser expresso pela relação deste golpe com a respectiva penetração. Em função da resistência à penetração, o estado do solo é classificado pela compacidade, quando areia ou silte arenoso, ou pela consistência, quando argila ou silte argiloso. As classificações, fruto da experiência acumulada, dependem da energia efetivamente aplicada ao barrilete amostrador, conseqüente da maneira como o martelo é acionado.

Resistência à penetração (SPT) Compacidade da areia 0 a 4 Muito fofa 5 a 8 Fofa 9 a 18 Compacidade média 18 a 40 Compacta Acima de 40 Muito compacta

Resistência a penetração (SPT) Consistência da argila < 2 Muito mole 3 a 5 Mole 6 a 10 Consistência média 11 19 Rija

19 Dura

f. Apresentação de resultados Os resultados são apresentados em perfis do subsolo, onde são apresentadas as descrições de cada solo encontrado, as cotas correspondentes a cada camada, a posição do nível d’água (ou níveis) e sua eventual pressão, a data em que foi determinado o nível d’água e os valores da resistência à penetração do amostrador. Quando não ocorre penetração de todo o amostrador, registra-se o SPT em forma de fração (ex.: 30/14 – para cada 30 golpes houve penetração de 14 cm). Sondagens feitas com proximidade permitem o traçado de seções do subsolo, em que se ligam as cotas de materiais semelhantes na hipótese de que as camadas sejam contínuas.