Mecânica dos Solos UFMA - Classificação de Solos e Sistemas de Classificação

Mecânica dos solos UFMA Capitulo IV Classificação dos Solos UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO ENGENHARIA CIVIL Prof George Fernandes Azevedo DSc São Luís MA Mecânica dos solos UFMA SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS A identificação do solo deverá ser o inicio do processo de classificação FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Informações quanto a composição granulométrica forma das partículas existência ou não de finos são sempre necessárias Para a fração grossa areias e pedregulhos São importantes as informações sobre plasticidade resistência à compressão do solo comportamento do solo quando imerso em água e cor Para os solos finos siltes e argilas Tendência racional de organização da experiência acumulada Solos diferentes com propriedades próximas podem ser classificados em grupos e subgrupos de acordo com seu comportamento do ponto de vista de engenharia Mecânica dos solos UFMA SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS Orientar os estudos de caracterização mais específicos quais ensaios e estimar o comportamento diante de solicitações FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Na Mecânica dos Solos procurase criar um sistema de classificação que permita o agrupamento de solos dotados de características similares Formação gênese Comportamento A grande variedade de sistemas de classificação existente procura encontrar um princípio qualificador critérios que permita agrupar a grande variedade de solos em classes composição granulométrica índices de Atterberg OBJETIVO Basalto solos argilosos Gnaisse solos siltosos Granito teores iguais das frações areia silte e argila Mecânica dos solos UFMA SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS Classificação Triangular Diagrama Trilinear MIT FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Permite a classificação textural tamanho dos grãos do solo através das porcentagens das frações areia silte e argila obtidas dos ensaios granulométricos Cada um dos lados do triângulo correspondem as porcentagens de silte argila e areia Mecânica dos solos UFMA SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS Classificação Triangular Solo formado por 20 de areia 30 de silte 50 de argila FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Exemplo S Classificação Argila Mecânica dos solos UFMA SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS Classificação Triangular Solo descrito pelo ponto T Classificação Lemo argiloso FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Exemplo Solo formado por 40 de areia 40 de silte 20 de argila T Lemo é o termo para substituir barrodo inglês loam mistura em proporções variadas de areia silte e argila Mecânica dos solos UFMA Sistema Unificado de Classificação de Solos FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS É um aperfeiçoamento do sistema de classificação elaborado originalmente para obras de aeroportos por Casagrande em 1942 construídos pelo Corpo de Engenheiros durante a 2ª Guerra Mundial Classifica o tipo de solo e suas características Utilizado na construção de barragens de terra Os solos são identificados pelo conjunto de duas letras Mecânica dos solos UFMA FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Este sistema classifica os solos em duas amplas categorias Solos de grãos grossos com natureza de pedregulho e de areia com menos de 50 passando pela peneira N 200 0074 mm O símbolo G representa pedregulho ou solo pedregulhoso e S representa areia ou solo arenoso Solos de grãos finos são constituídos de 50 ou mais passando pela peneira N 200 Os símbolos de grupos iniciam com prefixos M silte inorgânico C argila inorgânica ou O siltes e argilas orgânicas Pt símbolo para turfa terra preta e outros solos altamente orgânicos Sistema Unificado de Classificação de Solos Mecânica dos solos UFMA FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Para a classificação adequada algumas informações são requeridas da fração que passa na peneira de 762 mm e é retida na peneira N 4 475 mm pedregulho da fração que passa na peneira N 4 e é retida na peneira N 200 0074 mm areia que passa na peneira N 200 fração fina Coeficiente de não uniformidade Cu e coeficiente de curvatura CC Limite de liquidez e índice de plasticidade da fração do solo que passa na peneira N 40 042 mm Sistema Unificado de Classificação de Solos Mecânica dos solos UFMA FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Definições das frações do solo utilizadas no sistema Fração fina que passa na peneira N 200 Fração grossa retida acumulada na peneira N 200 Fração pedregulho retida acumulada na peneira N 4 475 mm Fração de areia retida acumulada na peneira N 200 retida acumulada na peneira N 4 Sistema Unificado de Classificação de Solos Mecânica dos solos UFMA Sistema Unificado de Classificação de Solos FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Terminologia do sistema unificado duas letras G Gravel Pedregulho Principais Tipos de Solo S Sand Areia M Silt Silte C Clay Argila W Well Bem Graduado Dados Complementares dos Solos P Poorly Mal Graduado H High Alta Compressibilidade L Low Baixa Compressibilidade Pt Peat Turfas Mecânica dos solos UFMA Sistema Unificado de Classificação de Solos FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Solos Granulares menos que 50 passando na peneira N200 Sendo de granulação grosseira o solo será classificado como pedregulho ou areia dependendo de qual destas frações granulométricas predominar Identificação do solo Areia ou pedregulho Conhecer sua característica secundária dependente da quantidade de finos Caso o material tiver poucos finos menos que 5 passando na peneira N 200 deve se verificar como é a sua composição granulométrica Mecânica dos solos UFMA Sistema Unificado de Classificação de Solos FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Solos Granulares Solos mal graduados predominam partículas com um certo diâmetro solos uniformes ou não apresentam determinada fração granulométrica descontínua Solos granulares podem ser classificados em bem graduados ou mal graduados Solos bem graduados existem grãos ao longo de uma faixa de diâmetros bem mais extensa Mecânica dos solos UFMA Sistema Unificado de Classificação de Solos FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Solos Granulares Bem graduado As partículas menores ocupam os vazios correspondentes às maiores criando um entrosamento resultando em menor compressibilidade e maior resistência Característica expressa pelos coeficientes não uniformidade e de curvatura Coeficiente de não uniformidade 10 60 u D D C Coeficiente de curvatura 10 60 2 30 c D D D C Mecânica dos solos UFMA Sistema Unificado de Classificação de Solos FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Solos Granulares Pedregulho bem graduado GW Cu 4 Areia bem graduada SW Cu 6 Solo bem graduado 1 Cc 3 Quando o solo grosso tem mais que 12 de finos passante na peneira N 200 a uniformidade granulométrica NÃO aparece como característica secundária Importa saber as propriedades dos finos presentes no solo LL e LP Para solos com finos inferiores a 5 Areias e Pedregulhos são classificados secundariamente como argilosos ou como siltosos Mecânica dos solos UFMA Sistema Unificado de Classificação de Solos FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Solos Granulares Característica secundária mais de 12 finos OBS No trecho inicial do gráfico a linha A é substituída pela faixa correspondente a IP de 4 a 7 Considerase um caso intermediário e as duas classificações são apresentadas SCSM areia argilosiltosa A classificação é determinada pelo posicionamento dado a partir dos índices de consistência no gráfico de plasticidade IP 7 ou acima da linha A ou na Linha A Solos argilosos C IP 4 ou abaixo da linha A Solos siltosos M Mecânica dos solos UFMA Sistema Unificado de Classificação de Solos FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Solos Granulares menos que 50 passando na peneira N200 Quando a granulação grosseira do solo está situada de 5 a 12 dos finos passa na N200 devese apresentar as duas características secundárias de finos 5 12 Cu e CC Característica secundária composição granulométrica Característica secundária Propriedade dos finos IP e LL Utilizase classificações intermediárias Exemplo SPSC Areia mal graduada argilosa Mecânica dos solos UFMA Sistema Unificado de Classificação de Solos FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Solos de granulação fina 50 ou mais passando na peneira 200 Gráfico de Plasticidade Classificados em Siltes M Argilas C ou Solos Orgânicos O não em função das frações granulométricas finas mas dos limites de consistência Classificação Localizase o ponto referente ao par de valores IP e LL no gráfico Solos orgânicos siltes Aspecto visual coloração escura típica Acima da Linha A na Linha A Argilas Abaixo da Linha A Siltes e solos orgânicos Mecânica dos solos UFMA Sistema Unificado de Classificação de Solos FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Solos de granulação fina Gráfico de Plasticidade Sistema classifica de forma secundária características de compressibilidade Alta compressibilidade Baixa compressibilidade LL 50 L baixa compressibilidade LL 50 H alta compressibilidade Mecânica dos solos UFMA Sistema Unificado de Classificação de Solos FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Passos para classificação 1º Passo Verificar que passa na 200 0074 mm Se é maiorigual ou menor que 50 2º Passo a Sendo essa menor que 50 o solo é G pedregulho ou S areia Se a porcentagem de areia for maior que a de pedregulho 50 ou mais da fração grossa passa na peneira N4 475 mm o solo é S Caso contrário o solo é G 2º Passo b Se a porcentagem que passa na 200 for igual ou maior que 50 o solo é M silte C argila ou O orgânico Isso irá depender da carta de plasticidade Mecânica dos solos UFMA Sistema Unificado de Classificação de Solos FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Passos para classificação 3º Passo Para solos classificados como areias ou pedregulhos a classificação secundária é dada pela de finos a Menos que 5 de finos Classificação em bem W ou mal graduado P função do CC e Cu b Mais que 12 de finos Classificação em argiloso C ou siltoso M função do IP e LL c Com 5 a 12 de finos Classificação com as duas características Mecânica dos solos UFMA Sistema Unificado de Classificação de Solos FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Passos para classificação 4º Passo Para solos classificados como finos 50 ou mais passando na peneira N 200 a Verificar se IP 7 ou está acima da ou sobre a linha A argila C ou se IP 4 ou estão abaixo da linha A silte M ou solos orgânicos O No trecho inicial do gráfico IP de 4 a 7 o solo é argilosiltoso CLML b Classificar em baixa compressibilidade L com LL 50 ou em alta compressibilidade H com LL 50 c Solos altamente orgânicos Pt Matéria primariamente orgânica de cor escura e odor orgânico Mecânica dos solos UFMA Sistema Unificado de Classificação de Solos FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS GW GP GC GM SW SP SC SM CL CH ML MH OL OH P 200 50 Cu 4 e 1Cc4 5 P 200 12 GSG GWGC GPGM etc P 200 12 P 200 5 Cu 4 e 1Cc3 SGS Cu 6 e 1Cc3 P 200 50 C M O Cu 6 e 1Cc3 5 P 200 12 SWSC SPSM etc P 200 5 P 200 12 GC GM SC SM 58 LL IP 20 7 4 50 100 MH OH OL ML CH P 200 50 P 200 50 P 200 5 P 200 12 5 P 200 12 P 200 5 P 200 12 5 P 200 12 Pedregulho Areia P 4 50 P 4 50 ou 1Cc3 ou 1Cc3 1Cc 3 Mecânica dos solos UFMA Sistema Unificado de Classificação de Solos FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Mecânica dos solos UFMA Classificação Geral Simbologia Sistema Unificado de Classificação de Solos FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Mecânica dos solos UFMA FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Mecânica dos solos UFMA Exercício Classifique os solos segundo o sistema unificado de classificação com as seguintes características fornecendo o símbolo de grupo e o nome de grupo Sistema Unificado de Classificação de Solos Solo que passa Limite de liquidez Índice de plasticidade N 4 476 mm N 200 1 100 86 55 28 2 70 30 33 21 Mecânica dos solos UFMA Exercício Solução Solo 1 Solo fino que passa na 200 86 50 LL 55 50 Alta compressibilidade H IP 28 Linha A LL 55 IPA 0735520 2555 Acima da linha A Argila muito compressível CH Sistema Unificado de Classificação de Solos Mecânica dos solos UFMA Exercício Solução Solo 2 que passa na 200 30 50 Solo grosso Devese classificar em areia ou pedregulho que passa na peneira N4 70 50 Areia S de finos que passa na 200 30 12 Areia com finos Para LL 33 e IP 21 Característica argilosa C Classificação Areia argilosa SC Sistema Unificado de Classificação de Solos Mecânica dos solos UFMA SISTEMA HRB Highway Research Board Sistema Rodoviário de Classificação Associação Americana de Transporte Rodoviário AASHTO FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS De acordo com este sistema o solo pode ser classificado em sete grupos principais A1 a A7 Os solos classificados em A1 A2 e A3 são de materiais granulares 35 das partículas ou menos passam na peneira N 200 Solos com mais de 35 passando na peneira N 200 são na maioria siltes e materiais do tipo argila A4 A5 A6 e A7 Sistema muito empregado na engenharia rodoviária em todo mundo categorizar solos de subleito Foi originalmente proposto nos Estados Unidos Também é baseado na granulometria e nos limites de Atterberg Mecânica dos solos UFMA SISTEMA HRB FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Subdivisão dos solos grossos A1a Solos grossos com menos de 50 passando na peneira N 10 2 mm menos de 30 passando na peneira n 40 042 mm e menos de 15 passando na peneira N 200 O IP dos finos deve ser menor do que 6 pedregulhos bem graduados GW A1b Solos grossos com menos de 50 passando na peneira N 40 e menos de 25 na peneira N 200 também com IP menor que 6 Areia bem graduada SW A3 Areias finas com mais de 50 passando na peneira N 40 e menos de 10 passando na peneira N 200 Areias mal graduadas com IP nulo SP A2 Areias em que os finos presentes constituem a característica secundária São subdivididos em função dos índices de consistência Subdivisão dos solos finos Em função dos índices de consistência Mecânica dos solos UFMA SISTEMA HRB FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS Critérios de classificação Mecânica dos solos UFMA SISTEMA HRB FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS A75 A5 A4 A6 A76 IP 40 LL 10 Classificação do grupo A7 Se IP LL 30 A75 Se IP LL 30 A76 Mecânica dos solos UFMA FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS SISTEMA HRB Para se avaliar a qualidade de um solo como material a ser utilizado em rodovias devese incorporar um número denominado de índice de grupo IG em conjunto com os grupos e subgrupos do solo Este índice é escrito entre parênteses após a designação do grupo e do subgrupo bd ac a IG 0 01 0 005 20 Como calcular os termos que compõem o índice de grupo Mecânica dos solos UFMA FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS SISTEMA HRB a do material que passa na peneira 200 menos 35 a P20035 amin 0 amax 40 b do material que passa na peneira 200 menos 15 b P20015 bmin 0 bmax 40 c Valor do limite de liquidez menos 40 c LL40 cmin 0 cmax 20 d Valor do índice de plasticidade menos 10 d IP10 dmin 0 dmax 20 bd ac a IG 0 01 0 005 20 Mecânica dos solos UFMA FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS SISTEMA HRB Regras para a determinação do IG Se a equação aplicada produzir um valor negativo para IG este será considerado zero O índice de grupo calculado é arredondado para o número inteiro mais próximo Ex IG 34 é arredondado para 3 IG 35 é arredondado para 4 Limite superior para o índice de grupo é 20 para solo A7 O índice de grupo de solos que pertencem aos grupos A1a A1b A24 A25 e A3 é sempre zero Mecânica dos solos UFMA Exercício Categorize os seguintes solos pelo sistema de classificação HRB FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS SISTEMA HRB Descrição A B C que passa na peneira N 10 83 100 48 que passa na peneira N 40 48 92 28 que passa na peneira N 200 20 86 6 Limite de Liquidez 20 70 Índice de Plasticidade 5 32 Não plástico Plasticidade para a fração passando na peneira N 40 Mecânica dos solos UFMA Exercício Solução Verificase inicialmente a porcentagem que passa na peneira N 200 Se mais que 35 solo fino Se menos ou igual a 35 solo granular Devese aplicar os dados do solo à tabela do sistema HRB da esquerda para a direita processo de eliminação Solo A que passa na peneira N 200 20 35 Logo solo pode ser classificado como granular A1 A2 ou A3 FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS SISTEMA HRB Mecânica dos solos UFMA Exercício Solo A FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS SISTEMA HRB que passa A N 10 83 N 40 48 N 200 20 LL 20 IP 5 Não atente o grupo A1a passante na peneira N10 83 50 Se encaixa no grupo A1b O índice de grupo para A1b é 0 A1b 0 Mecânica dos solos UFMA Exercício Solo B Material argilosiltoso passante na 200 35 FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS SISTEMA HRB que passa B N 10 100 N 40 92 N 200 86 LL 70 IP 32 Eliminase A4 LL 70 40max Eliminase A5 IP 32 10 max Eliminase A6 LL 70 40max Solo é classificado no grupo A7 Mas A75 ou A76 Mecânica dos solos UFMA Exercício Solo B Material argilosiltoso passante na 200 35 FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS SISTEMA HRB que passa B N 10 100 N 40 92 N 200 86 LL 70 IP 32 IP 32 40 LL 30 Solo A75 Falta o cálculo do índice de grupo A75 A5 A4 A6 A76 IP 40 LL 10 Classificação do grupo A7 Se IP LL 30 A75 Se IP LL 30 A76 Mecânica dos solos UFMA Exercício Solo B Material argilosiltoso passante na 200 35 FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS SISTEMA HRB que passa B N 10 100 N 40 92 N 200 86 LL 70 IP 32 Índice de Grupo bd ac a IG 0 01 0 005 20 a P200 35 51 b P200 15 71 c LL 40 30 d IP 10 22 IG 20 Classificação A75 20 a 40 b 40 c 20 d 20 Restrições Mecânica dos solos UFMA Exercício Solo C passante na 200 35 Material granular FUNDAMENTOS DA MECÂNICA DOS SOLOS SISTEMA HRB que passa C N 10 48 N 40 28 N 200 6 LL IP Não plástico Da esquerda para a direita Classificação A1a 0