Departamento de Engenharia Civil
Centro de Tecnologia
Universidade Federal da Paraíba
Classificação dos solos
Exploração do subsolo
Curso: Engenharia Civil
Disciplina: Mecânica dos Solos I
Professor: Dr. Celso Augusto Guimarães Santos
Capítulo 13: Classificação dos solos
• Principais sistemas de classificação;
• Sistema Unificado de Classificação (S.U.C.);
• Sistema de classificação “Highway Research Board” (H.R.B.);
• Índice de Grupo.
Cap 13 - Classificação dos solos
Sistema Unificado de Classificação (S.U.C.)
Os solos são classificados em três grandes grupos:
a) Solos grossos: mais que 50% em peso, dos seus grãos, são
retidos na peneira # 200.
b) Solos finos: menos que 50% em peso, dos seus grãos, são
retidos na peneira # 200.
c) Turfas: solos altamente orgânicos, geralmente fibrilares e
extremamente compressíveis.
Cap 13 - Classificação dos solos
a) Solos grossos
•
Pedregulhos: mais de 50% retidos #4 → G (“gravel”)
•
Areias: menos de 50% retidos #4 → S (“sand”)
Cada grupo por sua vez é dividido em quatro subgrupos. São eles:
a) Material praticamente limpo de finos, bem graduado W (“well graded”): SW e GW;
b)
Material praticamente limpo de finos, mal graduado P (“poor graded”): SP e GP;
c)
Material com quantidades apreciáveis de finos não plásticos, M (palavra sueca
“mo”): GM e SM;
d)
Material com quantidades apreciáveis de finos plásticos C (“clay”): GC ou SC.
Ex: SM = Solo arenoso com certa quantidade de finos não plásticos.
Classificação dos solos
Classificação dos solos grossos pelo SUCS.
Cap 13 - Classificação dos solos
b) Solos finos
A classificação dos solos finos é realizada tomando-se como base
apenas os Limites de Plasticidade e Liquidez do solo, plotados na
forma da carta de plasticidade de Casagrande.
• Siltosos: baixa compressibilidade (LL < 50)
• Argilosos: alta compressibilidade (LL > 50)
O de organic (orgânico)
L de low (baixa)
H de high (alta)
Carta de plasticidade de Casagrande
A carta de plasticidade possui três divisores principais:
1) A linha A: IP = 0,73(LL - 20)
• acima - solos argilosos
• abaixo - solos siltosos
2) A linha B: LL = 50%
• direita - solos compressíveis e muito plásticos
• esquerda - solos de baixa compressibilidade e de baixa a média plasticidade
3) A linha U: IP = 0,9(LL - 8)
Ex: CL = Solo argiloso de baixa compressibilidade.
Cap 13 - Classificação dos solos
c) Turfa
São solos altamente orgânicos, geralmente fibrilares e extremamente
compressíveis.
Incorporam florestas soterradas em estágio avançado de
decomposição. Estes solos formam um grupo independente de
símbolo Pt (“peat”).
300% < LL < 500% → permanecendo a sua posição na carta de
plasticidade notavelmente acima da linha A.
100 < IP < 200.
Cap 13 - Classificação dos solos
Sistema de Classificação do H.R.B (Highway Research Board) Sistema Rodoviário de Classificação
Empregado na engenharia rodoviária em todo o mundo, proposto
pelo Bureau of Public Roads e revisto pelo HRB(1945). Normatizado
pela AASHTO M145 (1973).
Os solos são classificados em grupos e subgrupos, em função da sua
granulometria e plasticidade.
• solos granulares (% passante #200 < 35%) → A-1, A-2 e A-3;
• solos finos (% passante #200 > 35%) → A-4, A-5, A-6 e A-7;
• solos altamente orgânicos → podem ser classificados como A-8.
Sistema de classificação do H.R.B.
Cap 13 - Classificação dos solos
Sistema de classificação do H.R.B.
Classificação da AASHTO. Solos grossos.
Cap 13 - Classificação dos solos
Sistema de classificação do H.R.B.
Classificação da AASHTO. Solos finos.
Cap 13 - Classificação dos solos
Índice de Grupo: Empregado no sistema da H.R.B., corresponde a um
número inteiro que varia de 0 (solo ótimo quanto a capacidade de suporte) a
20 (solo péssimo quanto a capacidade de suporte).
IG = (F - 35)[0,20 + 0,005(LL - 40)]+ 0,01(F - 15)(IP -10)
Onde: F = porcentagem de material que passa na peneira #200.
Cap 13 - Classificação dos solos
Calcular o IG de um solo A-6 em que 65% de material
passa na peneira 200, o LL = 40% e o IP = 12,5%.
IG = (F - 35)[0,20 + 0,005(LL - 40)]+ 0,01(F - 15)(IP -10)
IG = (65 - 35)[0,20 + 0,005(40 - 40)]+ 0,01(65 - 15)(12,5 -10)
IG =30 * (0,2) + 0,01(50)*(2,5)
IG = 6 + 0,01*125
IG = 6 + 1,25
IG = 7,25 = 7
Usualmente, indica-se o valor do IG entre parênteses. Assim, escrevese A-6 (7).
Capítulo 14: Exploração do subsolo
• Métodos diretos de investigação do subsolo;
• Sondagem à percussão com circulação de água;
• Sondagem rotativa;
• Amostragem em solos e rocha.
Cap 14 – Exploração do subsolo
Métodos diretos de investigação do subsolo
Os principais métodos empregados para a exploração do subsolo
podem ser classificados nos seguintes grupos:
a) Com retirada de amostra (deformadas e indeformadas):
amostras deformadas → se destinam apenas à identificação e classificação
do solo;
amostras indeformadas → aquelas que há conservação da textura, estrutura
e umidade.
b) Ensaios in loco
Cap 14 – Exploração do subsolo
Métodos diretos de investigação do subsolo
Os principais métodos empregados para a exploração do subsolo
podem ser classificados nos seguintes grupos:
a) Com retirada de amostra (deformadas e indeformadas):
a.1) Abertura de poços de exploração;
a.2) Execução de sondagens.
Com relação à profundidade, locação e número de sondagens, não é
possível definir regras gerais, devendo-se, em cada caso, atender à
natureza do terreno e da obra.
Cap 14 – Exploração do subsolo
Métodos diretos de investigação do subsolo
Os principais métodos empregados para a exploração do subsolo
podem ser classificados nos seguintes grupos:
a) Com retirada de amostra (deformadas e indeformadas):
a.1) Abertura de poços de exploração;
a.2) Execução de sondagens.
b) Ensaios in loco:
b.1) Auscultação;
b.2) Ensaios de bombeamento e de “tubo aberto”;
b.3) Ensaio de palheta;
b.4) Medida de pressão neutra;
b.5) Prova de carga;
b.6) Medida de recalque;
b.7) Ensaios geofísicos.
Cap 14 – Exploração do subsolo
a.1) Abertura de poços de exploração
Técnica que melhor satisfaz aos fins de
prospecção, pois não só permite uma
observação in loco das diferentes camadas
como, também, a extração de boas amostras.
Seu emprego está limitado ao custo, o qual o
torna, às vezes, economicamente proibitivo,
exigindo onerosos trabalhos de proteção a
desmoronamentos e esgotamento d’água,
quando a prospecção precisa descer abaixo
do nível d’água.
Poço de exploração, escorado por cortinas que transmitem os empuxos do
terreno a quadros horizontais.
Cap 14 – Exploração do subsolo
a.2) Execução de sondagens
Técnica mais comumente empregada, consiste, na abertura de um
furo no solo, furo este normalmente revestido por tubos metálicos.
A perfuração é feita por meio de ferramentas ou máquinas que vão
provocando a degradação parcial, ou total, do terreno, permitindo,
desse modo, a extração de amostras representativas das diferentes
camadas atravessadas.
Tipos de sondagem:
Os tipos de sondagens distinguem-se pela retirada da amostra:
- Sondagens com retirada de amostras deformadas → Sondagens de
reconhecimento;
- Sondagens com retirada de amostras indeformadas.
Cap 14 – Exploração do subsolo
Sondagens de reconhecimento
Iniciam-se com a execução de um furo feito por um trado-cavadeira (Fig. 1),
até que o material comece a desmoronar e, daí por diante elas progridem já
com o furo revestido, seja por meio do trado-espiral (Fig. 2), da bomba de
areia (Fig. 3) ou do chamado método de percussão com circulação de água,
utilizando-se para isso o tipo de sonda indicado na figura 4.
Fig. 1 - Trado-cavadeira
Fig. 2 - Trado-espiral
Fig. 3 - Bomba de areia
Fig. 4 - Método de percussão com circulação de água.
Cap 14 – Exploração do subsolo
Sondagens com retirada de amostras indeformadas
São executadas do mesmo modo que as sondagens de reconhecimento.
Toda diferença reside no maior cuidado com que devem ser feitas e nos
tipos de amostradores empregados.
Tipos de amostradores:
- Amostradores para solos coesivos;
- Amostradores para solos não-coesivos.
Amostragem de rochas
Havendo necessidade de reconhecer o material em profundidade, a
obtenção de amostras é feita por meio de sondas rotativas, empregando-se
geralmente, brocas de diamante.
Os diâmetros das amostras, em geral variam de 2 a 10 cm.
Cap 14 – Exploração do subsolo
Apresentação dos resultados de um serviço de sondagem
Os resultados de um serviço de sondagem são sempre acompanhados de
relatório, dando as seguintes indicações:
• Planta de situação dos furos;
• Perfil de cada sondagem com as cotas de onde foram retiradas as
amostras;
• Classificação das diversas camadas e os ensaios que as permitiram
classificar;
• Níveis do terreno e dos diversos lençóis d’água, com a indicação das
respectivas pressões;
• Resistência a penetração do barrilete amostrador, indicando as condições
em que a mesma foi tomada.
Perfil individual de uma sondagem
Cap 14 – Exploração do subsolo
b.1) Ensaio de auscultação
Também conhecido como ensaio de penetração, consiste em cravar
uma haste no solo e registrar a resistência dinâmica ou estática
oferecida à sua penetração.
b.2) Ensaio de bombeamento e de “tubo aberto”
Permitem a determinação da permeabilidade do solo sem retirada de
amostras.
Cap 14 – Exploração do subsolo
b.3) Ensaio de palheta
Método utilizado para obter a resistência ao cisalhamento in loco.
Utiliza-se uma palheta de seção cruciforme, a qual é cravada no terreno e
submetida ao torque necessário para cisalhar o solo por rotação.
Cap 14 – Exploração do subsolo
b.4) Medida de pressão neutra
É realizada cravando-se um tubo, com extremidade inferior porosa, até a
cota onde se deseja fazer a medida; a altura que a água atinge no tubo dá o
valor da pressão procurada.
b.5) Prova de carga
As características de compressibilidade de um solo podem também ser
obtidas através de provas de cargas diretas sobre o terreno.
Esses ensaios consistem em carregar progressivamente o terreno,
utilizando-se placas metálicas de dimensões determinadas, e medir os
recalques sucessivos. Os resultados obtidos são traduzidos em um gráfico
pressão-recalque.
Por intermédio de provas de carga determina-se o coef. de recalque k de um
solo, que é a razão entre a pressão p e o recalque y produzido:
K = p / y [kg/cm²/cm]
Cap 14 – Exploração do subsolo
b.6) Medida de recalque
A determinação dos recalques de uma obra constitui um elemento de grande
importância para o seu controle, seja na fase da execução ou para um
eventual reforço.
Como se exige que tais medidas sejam rigorosas, é indispensavel que,
preliminarmente, se adote um marco de referencia.
Para a medida dos recalques de fundações usa-se um nível ótico de
precisão ou, então, o “nível de vasos comunicantes introduzidos por
Terzaghi”.
Cap 14 – Exploração do subsolo
Esse nível é capaz de uma
precisão de 0,01mm.
Nível de vasos comunicantes de Terzaghi