aula 1 pavimentação

Granulométria dos solos

Análise granulométrica do solo

É a determinação da faixa de tamanho das partículas presentes em um solo, expressa como uma percentagem do peso total seco.

Granulométria dos solos

Métodos de determinação da distribuição granulométrica dos solos:

Peneiramento

Ensaio de sedimentação

APARELHAGEM PARA O ENSAIO DE GRANULOMETRIA

Estufa Dessecador

Aparelho de dispersão Proveta de vidro

Aparelhos para ensaio de granulometria

Peneiras de 50, 38, 25, 19, 9,5, 4,8, 2,0 mm (peneiramento grosso), 1,2, 0,6, 0,42, 0,25, 0,15,e 0,075 mm (peneiramento fino), conforme a NBR 5734;

Termômetro

Agitador de peneiras

Série de peneiras 50mm 2"

38mm 1 1/2"

25,4mm 1"

19mm 3/4"

12,7mm 1/2"

9,51mm 3/8"

4,76mm nº 4

2,00mm nº 10

1,20mm nº 16

0,60mm nº 30

0,42mm nº 40

0,30mm nº 50

0,15mm nº 100

0,075mm nº 200

Curva de distribuição granulométrica

ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DE SOLOS

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

DiÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)

% pa

ssan

do

Curva de distribuição granulométrica de solos

Uma curva de distribuição granulométrica pode ser utilizada para determinar os quatro parâmetros seguintes para um solo dado:

DIÂMETRO EFETIVO (D10 ou De): É o diâmetro correspondente a 10% em peso total de todas as partículas menores que ele.

O valor de D10 fornece uma das informações necessárias para o cálculo da permeabilidade, utilizado no dimensionamento de filtros e drenos.

10

60

DD

Cu

Distribuição granulométrica ( De )

ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DE SOLOS

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

DiÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)

% pa

ssan

do

Diâmetro efetivo = 0,025mm)

Distribuição granulométrica ( Cu ) GRAU DE UNIFORMIDADE (U): O grau de uniformidade indica a falta de uniformidade,

sendo tanto menor quanto mais uniforme for o solo.

CU = D60 / D10

Quanto menor, maior é a inclinação da curva granulométrica, e o solo é melhor graduado, segundo a seguinte classificação:

U < 5 à muito uniforme 5 < U < 15 à uniformidade média U > 15 à desuniforme

Distribuição granulométrica ( De )

ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DE SOLOS

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

DiÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)

% pa

ssan

do D10 = 0,025mm

D60 = 2mm

Distribuição granulométrica ( CC )

COEFICIENTE DE CURVATURA (CC):

CC = (D 30) 2 / (D 10 . D 60)

Solos bem graduados têm 1 < CC < 3.

D30 e D60: diâmetros correspondentes a 30% e 60% em peso total das partículas menores que eles.

Distribuição granulométrica ( De )

ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DE SOLOS

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

DiÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)

% pa

ssan

do

D10 = 0,025mm

D60 = 2mm

D30= 0,25mm

Quanto a distribuição granulométrica o solo pode ser:

Mal-graduado Bem-graduado Granulométria descontínua

Graduação de solos

ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DE SOLOS

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

DiÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)

% pa

ssan

do

Bem - graduadoMal - graduado

Granulométria descontínua

Graduação de solos

4uC

314

c

u

CC

154 uC

SOLO BEM GRADUADO

SOLO UNIFORME

SOLO COM MÉDIA UNIFORMIDADE

15uC SOLO NÃO UNIFORME

CLASSIFICAÇÃO USDAANÁLISE GRANULOMÉTRICA DE SOLOS

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

DiÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)

% pa

ssan

do

ARGILA SILTEAREIA

AGMF

MFMF

PEDREEGULHO

CLASSIFICAÇÃO ASTMANÁLISE GRANULOMÉTRICA DE SOLOS

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

DiÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)

% pa

ssan

do

ARGILA SILTE AREIA

MF

PEDREEGULHO

CLASSIFICAÇÃO MITANÁLISE GRANULOMÉTRICA DE SOLOS

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

DiÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)

% pa

ssan

do

ARGILA SILTE AREIA PEDREEGULHO

C M G F M GF M G

CLASSIFICAÇÃO ABNTANÁLISE GRANULOMÉTRICA DE SOLOS

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

DiÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)

% pa

ssan

do

ARGILA SILTEAREIA

GMF

MF

PEDREEGULHOPEDRA MATACÃO

Forma das partículas

Classificação tradicional (Caputo):

1 - Arredondadas 2 - Lamelares 3 - Fibrilares

Arredondadas - ou de forma poliédrica. Ex.: pedregulhos, areias, siltes.

Lamelares - semelhantes a lamelas ou escamas. Ex.: argilas (compressibilidade e plasticidade) Fibrilares - em forma de fibras. Ex.: solos turfosos (oigem vegetal)

Forma das partículas

Outra Classificação: (Lambe)

1 - Angular 2 - Sub-angular 3 - Arredondadas 4 - Sub-arredondadas 5 - Bem arredondadas.

Forma das partículas

A angularidade de uma partícula é definida como:

A = raio médio de cantos e bordas / raio da esfera máxima inscrita

Forma das partículas A esfericidade de uma partícula angulosa é definida

como: S = De / Lp

Em que De = diâmetro equivalente da partícula

V = VOLUME DA PARTÍCULA

Lp = COMPRIMENTO DA PARTÍCULA

As partículas laminares têm esfericidade muito pequena – normalmente 0,01mm ou menos. Essas

partículas são predominantemente de argilominerais

VDE

6

Exercício

• A seguir encontram-se os resultados de um ensaio de peneiramento:

• Determine a percentagem que passa em cada peneira e traçe a curva de distribuição granulométrica

• Determine D10, D30 e D60 a partir da curva de distribuição granulométrica

• Calcule o coeficiente de uniformidade, Cu

• Calcule o coeficiente de curvatura, Cc

• Comente sobre a uniformidade e a graduação do solo.

Peneira nº (norma americana) Massa de solo retida (g)

4 28

10 42

20 48

40 128

60 221

100 86

200 40

Fundo 24

Classificação dos solos sistema HRB

Sistema de classificação da AASHTO A diversidade e a enorme diferença de comportamento

apresentada pelos diferentes solos → natural agrupamento em conjuntos distintos aos quais são atribuídos algumas propriedades

classificação dos solos.

Classificar um solo → incluí-lo em um determinado grupo composto por solos de características e propriedades geotécnicas similares.

Objetivo principal de se classificar um solo sob o ponto de vista de engenharia → estimar seu provável comportamento ou ao menos orientar o programa de investigação necessário.

Sistema de classificação da Highway Research Board(HRB) - 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).

Classifica os solos em 8 grupos:

• 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

Orientação Geral8 grupos principais: A1~ A7 (com vários sub-grupos) e solos

orgânicos A8Ensaios 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 ~ A7A1 ~ A3

Materiais Granulares

35% passa na peneira 200

Matreiais silto-argiloso

36% passa na peneira 200

Usa-se LL e IP para separar materiais siltosos de argilosos

Usa-se LL e IP para separar materiais siltosos de argilosos (apenas no grupo A2)

Índice de grupo (IG)

Empregado no sistema da HRB, 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 = 0,2 a + 0,005 a c + 0,01 b d⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

a= (%passante #200) - 35% (0 - 40)

b= (%passante #200) - 15% (0 - 40)

c= wl - 40% (0 - 20)

d= Ip - 10% (0 - 20)

%passante #200

O IG é indicado entre parênteses completando a classificação HRB.

Gráfico para determinação do IG

(HRB) - sistema rodoviário de classificação

Índice de Grupo - IG

))(15(01.0

)40(005.02.0)35(

200

200IPF

LLFIG

)10)(15(01.0 200 IPFIGPara sub-grupos A-2-6 e A-2-7

O primeiro termo é determinado pelo LL

O segundo termo é determinado pelo IP

Em geral, a qualificação de um solo como subleito de pavimento é inversamente proporcional ao

índice de grupo, IG.

Usar apenas o segundo termo

F200: porcentagem que passa na peneira No.200

Cálculo do IGIG=(F200 – 35)[0,2 + 0,005(LL – 40)] + 0,01(F200 – 15)(IP – 10)

Se a equação produzir um valor negativo para IG, este é considerado 0 Arredondar IG ex IG = 3,4 ARREDONDAR PARA 3 IG = 3,5 ARREDONDAR PARA 4 Não há limite superior para o índice IG O índice de grupo de solos que pertencem aos grupos A-1-a, A-1-b, A-2-4, A-2-5 e A-3 é sempre 0.

Ao se calcular o índice de grupo para solos que pertencem aos grupos A-2-6 e A-2-7, use o índice de grupo parcial para IP, ou

IG = 0,01(F200 – 15)(IP – 10)

Exemplo

Passa na No.200 86%LL=70%, IP=32%LL-30=40 > IP=32%

3347.33)10PI)(15F(01.0

)40LL(005.02.0)35F(GI

200

200

Arredondando

A-7-5(33)

Passa na No.200 86%LL=70%,IP=32%LL-30=40 > IP=32%

Classificação de solos – FAA -Aeroportos

FAA É um sistema de classificação muito pouco usado

no Brasil.

Os solos são classificados de E-1 a E-13 ( em ordem decrescente de qualidade.

Tem o inconveniente de utilizar a # 270(0,053mm) para separar a fração fina da fração grossa.

Classificação de solos – FAA -Aeroportos Areia grossa - solo que passa na #10 (P10) e é

retido na #60 (R60)

Areia fina – P60 e é R270

Silte e argila – P270

WL e o IP são usados para distinguir entre siltes e as argilas

FEDERAL AVIATION AGENCY - FAA

SOLOS R10 P10 e R60 P60 e R270 P270Limite de liquidez

índice de plasticidade

             E-1 0 - 45 40+ 60- 15- 25- 6-E-2 0 - 45 15+ 85- 25- 25- 6-E-3 0 - 45     25- 25- 6-E-4 0 - 45     35- 35- 10-E-5 0 - 45     45- 40- 15-E-6 0 - 55     45+ 40- 10-E-7 0 - 55     45+ 50- 10 - 30E-8 0 - 55     45+ 60- 15 - 40E-9 0 - 55     45+ 40+ 30-

E-10 0 - 55     45+ 70- 20 - 50E-11 0 - 55     45+ 80- 30+E-12 0 - 55     45+ 80+  E-13 TURFA - FACILMENTE IDENTIFICÁVEL NO CAMPO