Classificação de Solos

Estrutura da aula Objetivos Sistemas de Classificação Sistema Unificado de Classificação de Solos (SUCS) Classificação da American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) Classficações Baseadas na Pedologia

1. Objetivos A classificação de solos em grupos com comportamento similar, em termos de índices simples, pode fornecer aos enngenheiros geotécnicos indicativos sobre as propriedades de engenharia dos solos a partir da experiência acumulada. 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 Most soil classifications employ very simple index-type tests to obtain the characteristics of the soil needed to place it in a given group. Clearly a soil classification loses its value if the index tests become more complicated than the test to measure directly the fundamental property needed. The most commonly used characteristics are particle size and plasticity. Empirical correlations between index properties and fundamental soil behavior have many large deviations. The particle size distribution and the Atterberg limits are useful index tests inherently involves disturbance of the soil, they may not give a good indication of the behavior of the in situ, undisturbed soil.

2. Sistemas de Classificação Dois sistemas tradicionais comumente usados: Sistema Unificado de Classificação de Solos (SUCS). Sistema da American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) Grain size distribution characteristics are most relevant for the classification of coarse-grained soils. On the other hand, Atterberg limits are central to the classification (Santamarina et al., 2001). Specific surface, porosity, and degree of saturation are three salient properties in particulate materials (Santamarina et al., 2001)

3. Sistema Unificado (SUCS) Orígem do SUCS: O sistema foi desenvolvido pelo Professor A. Casagrande visando a construção de pistas de pouso e decolagem de aviões durante a 2ª Guerra Mundial. Posteriormente (1948) foi modificado pelo Prof. Casagrande, o U.S. Bureau of Reclamation, e o U.S. Army Corps of Engineers para estender seu emprego a barragens, fundações e outras construções. Quatro divisões principais: Granulares Finos Solos orgânicos Turfas

3.1 Definição de Tamanho de Grão Pedregulhos Areias Siltes e Argilas Matacões Pé-de-mão Graúdo Miúdo Grossa Média Fina No.200 0.075 mm 300 mm 75 mm No.4 4.75 mm 19 mm No.10 2.0 mm No.40 0.425 mm

3.2 Orientação Geral Solos granulares: Pedreg. Areia Solos finoss: Silte Argila NO.200 0.075 mm Granulometria Cu Cc LP, LL Gráfico da Plasticidade 50 % NO. 4 4.75 mm 50% LL>50 LL <50 Ensaios necessários: Peneiramento Limites de Atterberg

3.3 Símbolos Símbolos de solos: G: Gravel - Pedregulho S: Sand - Areia M: Silt - Silte C: Clay - Argila O: Organic - Orgânico Pt: Peat - Turfa Símbolos do LL: H: High (Alto) LL (LL>50) L: Low (Baixo) LL (LL<50) Símbolos de graduação: W: Well-graded (Bem-graduado) P: Poorly-graded (Mal-graduado) Exemplo: SW, Areia bem-graduada SC, Argila arenosa SM, Areia siltosa, MH, Silte com elevado LL See Table 3.1 Silty sand. Elastic silt Adjective, noun

3.4 Gráfico da Plasticidade (Holtz and Kovacs, 1981) LL PI H L Linha A geralmente separa materiais mais argilosos de materiais siltosos, e os orgânicos dos inorgânicos. Linha U indica o limite superior para solos em geral. Nota: Se os limites medidos estão à esquerda da linha U, deve-se verificar os ensaios. The A-line generally separates the more claylike materials from those that are silty and also the organics from the inorganics. The U-line indicates the upper range for natural soils

3.5 Procedimento para Classificação Materiais granulares Distribuição granulométrica Solos finos LL, IP Peat: a soil composed of vegetable tissue in various stages of decomposition usually with an organic odor, a dark-brown to black color, a spongy consistency, and a texture ranging from fibrous to amorphous. Organic clay: a clay with sufficient organic content to influence the soil properties. For classification, an organic clay is a soil that would be classified as a clay except that its liquid limit value after oven drying is less than 75% of its liquid limit value before oven drying. Highly (Santamarina et al., 2001)

Areia argilosa com pedregulho 3.6 Exemple % passando peneira 200 = 30 % LL= 33% % passando peneira 4 = 70% IP= 12% 30% passa peneira 200 70% passa peneira 4 LL=33% IP=12% IP= 0.73(LL-20), linha A IP=0.73(33-20)=9.49 SC (15% pedregulho) Areia argilosa com pedregulho Highly (Santamarina et al., 2001)

3.7 Solos Orgânicos Solos muito orgânicos - Peat (Group symbol PT) - Turfas Se a amostra for composta primordialmente por tecido vegetal em vários estágios de decomposição, tiver textura de fibrosa a amorfa, cor de marrom escuro a preto e cheiro orgânico, deve ser designada como solo muito orgânico e classificado como turfa , peat, Pt. Argila ou silte Orgânico (símbolo dos grupos OL or OH): “O limite de liquidez (LL) do solo após secagem em estufa é menor do que 75% do LL antes da secagem.” Se isto se cumprir, o primeiro símbolo é O. O segundo símbolo é obtido localizando-se os valores de IP e LL (sem secagem em estufa) no gráfico da plasticidade.

3.8 Casos limítrofes (Doil símbolos) Nas seguintes três condições, a dupla simbologia deve ser usada. Solos granulares com 5% a 12% fines. Em torno de 7 % de finos pode mudar a ordem de magnitude da condutividade hidráulica de materiais granulraes. O primeiro símbolo indica se a fração grossa é bem ou mal-graduada. O segundo símbolo desceve o teor de finos. Por exemple: SP-SM, areia mal-graduada com silte. Solos finos com limites dentroda zona sombreada (IP entre 4 and 7% e LL entre 12 and 25%). Difícil distinção entre materiais mais siltosos ou argilosos. CL-ML: Argila siltosa, SC-SM: Areia siltosa. Solos contendo frações fina e graúda similares. posíve simbologia dupla GM-ML The fines content in coarse soils is carefully considered because the presence of more than  7 percent fines is sufficient to change the hydraulic conductivity to the medium by orders of magnitude; in turn, the hydraulic conductivity defines whether drained or undrained load deformation takes place (Carlos’ book). ASTM does not mention this part 50% case.

Casos Limítrofes (Resumo) (Holtz and Kovacs, 1981)

4. Sistema da American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) Origem do sistema da AASHTO: (construção de estradas) Este sistema foi originalmente desenvolvido por Hogentogler e Terzaghi em 1929 como sendo o Public Roads Classification System. Posteriormente sofreu várias revisões. O sistema atual AASHTO (1978) baseia-se na versão de 1945. In the late 1920’s the U.S. Bureau of Public Roads (now the Federal Highway Administration) conducted extensive research on the use of soils especially in local or secondary road construction, the so-called “farm-to-market” roads. From that research the Public Roads Classification System was developed by Hogentogler and Terzaghi (1929). The original system was based on the stability characteristics of soils when used as a road surface or with a thin asphalt pavement. There are several revisions since 1929, and the latest in 1945 is essentially the present AASHTO (1978) system.

4.1 Definição do Tamanho de Grão Matacões Pedregulho Areia Silte-Argila Grossa Fina 75 mm No.4 4.75 mm No.200 0.075 mm No.40 0.425 mm

4.2 Orientação Geral A4 ~ A7 A1 ~ A3 8 grupos principais: A1~ A7 (com vários sub-grupos) e solos orgânicos A8 Ensaios necessários: peneiramento e limites de Atterberg O índice de grupo, equação empírica, é usado para avaliar solos dentro de um grupo (sub-grupos). O propósito original deste sistema de classificação é seu uso na construção de estradas (qualificação do subleito). A4 ~ A7 A1 ~ A3 Materiais Granulares  35% passa na peneira 200 Matreiais silto-argiloso  36% passa na peneira 200 Highly organic soils including peats and mucks may be placed in group A-8. As with the USCS, classification Find what the subgrade rating is in the pavement book. Usa-se LL e IP para separar materiais siltosos de argilosos (apenas no grupo A2) Usa-se LL e IP para separar materiais siltosos de argilosos

4.3 Índice de Grupo Para sub-grupos A-2-6 e A-2-7 O primeiro termo é determinado pelo LL O segundo termo é determinado pelo IP Para sub-grupos A-2-6 e A-2-7 Usar apenas o segundo termo F200: porcentagem que passa na peneira No.200 Em geral, a qualificação deum solo como subleito de pavimento é inversamente proporcional ao índice de grupo, IG.

4.4 Classificação A-1 materials are well graded, whereas A-3 soils are clean, poorly graded sands. A-2 materials are also granular (less than 35% passing the No.200 sieve), but they contain a significant amount of silts and clays. A-4 to A-7 are fine-grained soils, the silt-clay materials. They are differentiated on the basis of their Atterberg Limits. Das, 1998

4.4 Classificação (Cont.) Note: Tell them the figure in the handout. Note: The first group from the left to fit the test data is the correct AASHTO classification. Das, 1998

4.4 Exemplo A-7-5(33) Passa na No.200 86% LL=70%,IP=32% Arredondando LL=70%, IP=32% A-7-5(33) LL-30=40 > IP=32% The group index is round off to the nearest whole number.