CLASSIFICAÇÃO E COMPACTAÇÃO DO SOLO CAMPUS BRASÍLIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL MECÂNICA DOS SOLOS E GEOLOGIA CLASSIFICAÇÃO E COMPACTAÇÃO DO SOLO

Estado das areia - Compacidade 1. SOLOS Estado das areia - Compacidade Índice de vazio não é suficiente para representar o estado de uma areia

Estado das areia - Compacidade 1. SOLOS Estado das areia - Compacidade Descrição da areia emin emax Areia uniforme de grãos angulares 0,70 1,10 Areia bem graduada de grãos angulares 0,45 0,75 Areia uniforme de grão arredondados 0,65Areia bem graduada de grãos arredondados 0,35 0,65

Estado das areia - Compacidade 1. SOLOS Estado das areia - Compacidade Classificação CR Areia fofa <0,33 Areia de média compacidade 0,33<CR<0,66 Areia compacta >0,66

Estado das argilas – Consistência 1. SOLOS Estado das argilas – Consistência O estado das argilas são indicados pela resistência.

Estado das argilas – Consistência 1. SOLOS Estado das argilas – Consistência Classificação Classificação R(kPa) Muito mole <25 Mole 25 a 50 Média 50 a 100 Rija 100 a 200 Muito rija 200 a 400 Dura > 400

Estado das argilas – Sensitividade 1. SOLOS Estado das argilas – Sensitividade Conceito – redução da resistência quando a argila é manuseada. Está associada a estrutura das partículas. Sensitividade Classificação 1 Insensitiva 1 a 2 Baixa sensitividade 2 a 4 Média sensitividade 4 a 8 Sensitiva >8 Ultra-sensitividade

CLASSIFICAÇÃO DO SOLOS O objetivo da classificação dos solos, sob o ponto de vista de engenharia, é poder estimar o provável comportamento do solo ou, pelo menos , o de orientar o programa de investigação necessário para permitir a adequada análise de um problema geotécnico. A classificação dos solos é feita em duas etapas: 1a Etapa (Classificação preliminar) – durante a coleta no campo é feita com base na textura, aparência da amostra, cor, cheiro, presença de matéria orgânica, provável composição mineralógica, história geológica, etc. 2a Etapa – consiste na determinação das características físicas do solo, através dos ensaios de laboratório, chamados de ensaios de caracterização.

CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS Os solos são classificados de modo a formular métodos de projeto baseados em algumas propriedades de cada grupo. Deste modo foram desenvolvidos diversos sistemas de classificação, cada um adequado a uma utilização ou método de projeto. Existem vário sistemas de classificação: Classificação granulométrica Classificação trilinear Sistema Unificado (SUCS) Classificação TRB (antiga HRB) Classificação MCT ( Metodologia de solos tropicais)

Classificação Granulométrica Solos Grossos: solos com   0,074mm e suas partículas tem forma arredondada poliédrica, e angulosa. Pedregulho: São classificados como pedregulho as partículas de solo com dimensões maiores que 2,0mm (DNER, MIT, ABMT) Areia: as partículas com dimensões entre 2,0mm e 0,074mm (DNER), 2,0mm e 0,05mm (MIT) ou ainda 2,0mm e 0,06mm (ABNT). Solos Finos: quando as partículas que constituem o solo possuem dimensões menores que 0,074mm (DNER), ou 0,06mm (ABNT) Argila: A fração granulométrica do solo classificada como argila (diâmetro inferior a 0,002mm) se caracteriza pela sua plasticidade marcante. Silte: solos de granulação fina apresentam pouca ou nenhuma plasticidade.

CLASSICAÇÃO TRILINEAR Diagrama Trilinear

SISTEMA UNIFICADO (SUCS) 1. SOLOS CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS SISTEMA UNIFICADO (SUCS) Considera porcentagens de pedregulhos, areias e finos, forma da curva granulométrica, plasticidade e compressibilidade. A classificação unificada fundamenta-se: Na textura; Na plasticidade;

SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS (SUCS)

SISTEMA UNIFICADO (SUCS) Pedregulho GW Pedregulhos bem graduados ou misturas de areia e pedregulho com nenhum fino SOLOS DE Pedregulhos 50% ou mais da sem finos GP Pedregulhos mau graduados ou misturas de areia e pedregulho com pouco ou nenhum fino GRADUAÇÃO GROSSA fração graúda retida na peneira n o 4 GM siltosos ou misturas de pedregulho, areia e silte com finos GC Pedregulhos argilosos ou misturas de pedregulho, areia e argila mais de 50% retido na Areias Areias sem SW Areias bem graduadas ou areias pedregulhosas , com pouco ou nenhum finos peneira n 200 mais de 50% da fração graúda finos SP Areias mal graduadas ou areias com passando na Areias com SM siltosas – misturas de areia e SC Areias argilosas misturas de areia e argila ML Siltes inorgânicos areias muito finas areias finas e argilosas e Argilas w L < 50 CL Argilas inorgânicas de baixa e média plasticidade - argilas , arenosas e FINA OL orgânicos orgânicas de baixa plasticidade 50% ou mais MH Areias finas ou siltes mecânicos plásticos peneira > Pedregulho GW Pedregulhos bem graduados ou misturas de areia e pedregulho com nenhum fino SOLOS DE Pedregulhos 50% ou mais da sem finos GP Pedregulhos mau graduados ou misturas de areia e pedregulho com pouco ou nenhum fino GRADUAÇÃO GROSSA fração graúda retida na peneira n o 4 GM siltosos ou misturas de pedregulho, areia e silte com finos GC Pedregulhos argilosos ou misturas de pedregulho, areia e argila mais de 50% retido na Areias Areias sem SW Areias bem graduadas ou areias pedregulhosas , com pouco ou nenhum finos peneira n 200 mais de 50% da fração graúda finos SP Areias mal graduadas ou areias com passando na Areias com SM siltosas – misturas de areia e SC Areias argilosas misturas de areia e argila ML Siltes inorgânicos areias muito finas areias finas e argilosas e Argilas w L < 50 CL Argilas inorgânicas de baixa e média plasticidade - argilas , arenosas e FINA OL orgânicos orgânicas de baixa plasticidade 50% ou mais MH Areias finas ou siltes mecânicos plásticos peneira > CH CH Argilas inorgânicas de alta plasticidade Argilas inorgânicas de alta plasticidade n n o o 200 200 OH OH Argilas orgânicas de alta e média plasticidade Argilas orgânicas de alta e média plasticidade Solos altamente orgânicos Solos altamente orgânicos PT PT Turfas e outros solos altamente orgânicos Turfas e outros solos altamente orgânicos

Sistema de Classificação Rodoviário SISTEMAS HRB A classificação H.R.B. (Highway Research Board) 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 Sistema de Classificação Rodoviário Os solos são classificados em grupos, de A-1 a A-7.

CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS CLASSIFICAÇÃO TRB (ANTIGA HRB) A classificação TRB fundamenta-se: Na textura; Na plasticidade; No Índice de Grupo: O índice de grupo é calculado a partir dos resultados granulométricos e de plasticidade.

1. SOLOS CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS CLASSIFICAÇÃO MCT A metologia MCT teve origem nos estudos elaborados por Parsons (1976) e foi introduzida no Brasil por Nogami e Villibor (1980). Este sistema de classificação, pelas próprias dimensões dos corpos de prova (50x50 mm) se destina aos solos finos. L = Laterítico N = Não Laterítico A = Areia A’ = Arenoso G’ = Argiloso S’ = Siltoso

CLASSIFICAÇÃO MCT

COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Ar Ar Água Água Solo Solo COMPACTAÇÃO DEFINIÇÃO: Ação mecânica por meio da qual se impõe ao solo uma redução de seu índice de vazios (Vv/Vs). Similaridade com Adensamento quanto à redução de vazios Antes da Compactação Após a Compactação Ar Ar Água Água Solo Solo

COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Diferença do processo de Adensamento quanto ao meio adensamento --> expulsão de água compactação --> expulsão de ar quanto ao tempo adensamento --> lento compactação --> rápido Efeito da compactação melhoria das propriedades mecânicas e hidráulicas do solo gd (ef) = função (tipo de solo, tipo de compactação, energia aplicada, estado inicial do solo)

COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Tipos de compactação Estática compressão (rolo liso) amassamento (rolo pé de carneiro) Dinâmica impacto vibratória

COMPACTAÇÃO DOS SOLOS TEORIA DA COMPACTAÇÃO Proctor, 1933 Compactação, uma função de 4 variáveis: peso específico aparente seco, gd teor de umidade, w energia (incluindo método de compactação e nº de passadas) tipo de solo (gradação, mineralogia, química)

Figura 1 – Curva de compactação RAMO SECO RAMO ÚMIDO

s Relação rd (gd) x w, como ela varia: Ramo seco – Com o aumento de w a sucção diminui e/ou a lubrificação entre os grãos aumenta, com isso t diminui permitindo a compactação e conseqüente aumento de gd Ramo úmido – Continuando o aumento de w, com a oclusão da fase ar gera-se pressão neutra positiva, diminuindo a energia efetiva de compactação e, portanto, gd W > Ar Sólido Água s ua>0

INFLUÊNCIA DA ENERGIA DE COMPACTAÇÃO Linha Ótima Linha de Saturação

Figura 6. Variação da curva de compactação com energia INFLUÊNCIA DA ENERGIA Figura 6. Variação da curva de compactação com energia

INFLUÊNCIA DO TIPO DE SOLO Laboratório

COMPACTAÇÃO DOS SOLOS PROPRIEDADES DO SOLO COMPACTADO Permeabilidade k e anisotropia de k é função de (w, gd) kmín  wót (geralmente) Compressibilidade - função do nível de tensões função do nível de tensões e de (w, gd) solos compactados no ramo úmido são mais compressíveis que os compactados no ramo seco solos compactados com menor energia são mais compressíveis

COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Resistência: regra geral PROPRIEDADES DO SOLO COMPACTADO Resistência: regra geral - as amostras compactadas no ramo seco têm resistências superiores àquelas compactadas no ramo úmido - a resistência no ramo úmido sofre influência do método de compactação devido às diferenças de estrutura induzidas por esses métodos.

Figura 3 - Curvas de saturação CURVA DE SATURAÇÃO Figura 3 - Curvas de saturação

COMPACTAÇÃO DOS SOLOS ESTRUTURA DOS SOLOS COMPACTADOS Ramo seco pouca água, predominância de forças de atração --> estrutura floculada Ramo úmido muita água, predominância de forças de repulsão --> estrutura dispersa (orientada)

ESTRUTURA DO SOLO COMPACTADO Figura 4. Estrutura dos solos compactados floculada dispersa

INFLUÊNCIA DA SATURAÇÃO Figura 6. Influência da saturação no solo compactado

COMPACTAÇÃO DOS SOLOS ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA (CBR) Generalidades ensaio base de método de dimensionamento de pavimentos rodoviários origem: EUA, 1939, Engo. Porter introduzido no Brasil pelo Eng Murilo Lopes (dec. 60) Princípio Procura-se obter um número (CBR) que expressa a relação entre a resistência a penetração de um pistão de diâmetro definido no solo em estudo e em um material padrão, no caso a brita.

COMPACTAÇÃO DOS SOLOS ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA (CBR) Consiste na determinação da relação entre a pressão necessária para produzir uma penetração de um pistão num corpo-de-prova compactado e a pressão necessária para produzir a mesma penetração numa brita padronizada..

COMPACTAÇÃO DOS SOLOS OBJETIVOS: Obter as condições especificadas para o campo (d, w) Obter um material cujo comportamento é o desejado Resistência Compressibilidade / Deformabilidade Permeabilidade Inchamento / contração

COMPACTAÇÃO DOS SOLOS IMPORTANTE : Para que o comportamento seja o desejado é necessário que: no campo o material seja semelhante ao do laboratório; A umidade de compactação seja a prevista; O tipo de compactação e a energia seja semelhante a de laboratório.

EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO

Rolo pé de carneiro patas longas compactação de baixo para cima desnecessário preparar superfície para nova camada Cilindros ocos com lastros de areia ou água (permite regular pressão) baixa velocidade --> baixa produtividade sempre que possível são substituídos por outros equipamentos de maior produção adequados para solos coesivos

Rolos tipo “tamping”e de pneus são os mais utilizados atualmente patas curtas tronco cônicas (“tamping”) compactação de cima para baixo pressões mais elevadas camadas de pequena espessura (20 a 30 cm) tratamento de superfície (umidecimento e gradeamento)

Problemas na compactação: solos muito argilosos dificuldades de secagem dificuldades de homogeneização solos muito úmidos formação de “borrachudos” equipamento afunda empolamento lateral volta parcialmente à situação inicial (elástico) estrutura é afetada

Soluções para o caso de solos muito úmidos aeração nas áreas de empréstimo (escarificação e gradeamento) drenagem (NA alto) com valetas e trincheiras proteção de superfície (lonas, camada asfáltica, compactação) secamento artificial (secagem em usina)

Solos muito secos, são de difícil compactação correção de umidade irrigação (aspersão) e gradeamento na praça irrigação na área de empréstimo umedecimento por submersão Deve-se fazer o selamento da superfície para evitar o umedecimento por chuva rolo liso ou de pneus inclinação da praça