CLASSIFICAO DOS SOLOS

CLASSIFICAO DOS SOLOS

Para fins de engenharia civil em geral, os solos so tradicionalmente considerados como sendo os materiais de origem inorgnica que recobrem a crosta terrestre e que podem ser escavados sem emprego de explosivos.

Por serem constitudos de um material de origem natural, os depsitos de solo nunca so estritamente homogneos . Grandes variaes nas suas propriedades e em seu comportamento so frequentemente observadas. Pode-se dizer contudo, que depsitos de solo que exibem propriedades bsicas similares, podem ser agrupados como classes, mediante o uso de critrios ou ndices apropriados. Um sistema de classificaco de solos deve agrup-los de acordo com suas propriedades intrnsecas bsicas. A identificao do tipo de solo normalmente feita no campo, pela manipulao e observao ( identificao tctil-visual) de uma amostra representativa do solo, eventualmente suplementada por ensaios simples de laboratrio . J na classificao dos solos, procura-se por meio de propriedades (ndice( de fcil obteno no campo e no laboratrio, separar os solos em grupos e sub-grupos, cada qual com propriedades de engenharia bem caractersticas . As propriedades de engenharia de interesse na soluo de problemas prticos so a permeabilidade, a resistncia ao cisalhamento e a trabalhabilidade como material de construo . Temos assim classificaes para fins de Engenharia de Fundaes, Obras de Terra, Pavimentao, etc .

Um primeiro mtodo de classificao seria aquele baseado na origem geolgica dos solos, onde teramos os solos residuais e sedimentares. No entanto, dentro de cada um destes grupos as propriedades de engenharia do solo variam muito e, deste modo, tal classificao perde totalmente seu interesse para fins de utilizao prtica . Da mesma forma, mtodos que se baseiam, por exemplo, na mineralogia das partculas se mostram desinteressantes para efeitos prticos .

Assim, costuma-se classificar os solos segundo mtodos que levem em considerao certas propriedades ndices, dos quais as mais utilizadas so a granulometria e a plasticidade . Dentre esses mtodos encontra-se a Classificao Unificada de Solos ( Unified Soil Classification System, USCS ), introduzida em 1952 pelo U.S. Bureau of Reclamation e pelo Corpo de Engenheiros do Exrcito Norte-Americano e o sistema de classificao proposto pela AASHTO ( American Association of State Highway and Transportation Officials ) . Deve ser salientado que estes dois sistemas de classificao foram desenvolvidos para classificar solos de pases de clima temperado, no apresentando resultados satisfatrios quando utilizados na classificao de solos tropicais ( saprolticos e laterticos) , cuja gnese bastante diferenciada daquela dos solos para os quais estas classificaes foram elaboradas. Por conta disto, e devido grande ocorrncia de solos laterticos nas regies Sul e Sudeste do pas , foi elaborada uma classificao de solos tropicais . Esta classificao, brasileira, denominada de classificao MCT, comeou a se desenvolver na dcada de 70, sendo apresentada oficialmente em 1980 (Nogami & Vilibor, 1980) .

CLASSIFICAO UNIFICADA

Este sistema de classificao foi originalmente desenvolvido pelo professor A. Casagrande para uso na construo de aterros em aeroportos durante a Segunda Guerra Mundial, sendo modificada posteriormente para uso em barragens, fundaes e outras construes . A idia bsica do Sistema Unificado de Classificao que os solos grossos podem ser classificados de acordo com a sua curva granulomtrica, ao passo que o comportamento de engenharia dos solos finos est intimamente relacionado com a sua plasticidade . Em outras palavras, os solos nos quais a frao fina no existe em quantidade sufuciente para afetar o seu comportamento, so classificados de acordo com a sua curva granulomtrica, enquanto que os solos nos quais o comportamento de engenharia controlado pelas suas fraes finas ( silte e argila ), so classificados de acordo com suas caractersticas de plasticidade .

Nesta classificao os solos so divididos em trs grupos principais :

Solos de granulao grossa : 50% ou mais dos gros ficam retidos na peneira no 200 ( 0,074 mm ) .

Solos de granulao fina : 50% ou mais dos gros passam pela peneira no 200 ( 0,074 mm ) .

- Solos orgnicos : solos claramente identificveis contendo matria vegetal decomposta .

Os solos granulares so subdivididos com base no tamanho dos seus gros . Tem-se ento pedregulhos ( smbolo G , de gravel), se 50% dos seus gros forem maiores que a peneira no 4 ( 4,78 mm) ou areias ( smbolo S, de sand ) , se 50% dos gros forem menores que a mesma peneira . Alm disso, ambos os tipos so qualificados quanto uniformidade, em bem graduados ( smbolo W , de well graded) e mal graduados ou uniformes ( smbolo P ou poor graded) se o coeficiente de no uniformidade U, obtido na curva granulomtrica for maior ou menor do que 4 .

Assim, temos os solos :

GW = pedregulho bem graduado ( granulometria variada)

GP = pedregulho mal graduado ( granulometria uniforme)

SW = areia bem graduada

SP = areia mal graduada

Dependendo da natureza da frao fina, podemos ter, para os solos grossos, os seguintes tipos :

-GM e SM = material com quantidades apreciveis de finos, no plsticos ( M )

-GC e SC = material com quantidades apreciveis de finos, plsticos ( C ) Os solos de granulao fina so subdivididos em trs categorias, tomando-se por base suas caractersticas de plasticidade :

Silte inorgnicos : smbolo M de Mo ( silte, em sueco)

Argilas inorgnicas : smbolo C , de clay (argila)

Siltes e argilas orgnicas : smbolo O de organic .

Estes trs tipos so ainda qualificados, conforme o limite de liquidez seja maior ou menor que 50%, em solos de alta plasticidade ( smbolo H, de high ) e de baixa plasticidade ( smbolo L , de low ) . Exemplificando :

CH = argila de alta plasticidade

CL = argila de baixa plasticidade

MH = silte inorgnico de alta plasticidade

ML = silte inorgnico de baixa plasticidade

Fig. 01 - Carta de plasticidade de Casagrande

DESCRIO DOS GRUPOS - SOLOS GROSSOS

A) Grupos GW e SW

Formados por um solo bem graduado com poucos finos . Em um solo bem graduado, os gros menores podem ficar nos espaos vazios deixados pelos gros maiores, de modo que os solos bem graduados tendem a apresentar altos valores de peso especfico ( ou menor quantidade de vazios ) e boas caractersticas de resistncia e deformabilidade . A presena de finos nestes grupos no deve produzir efeitos apreciveis nas propriedades da frao grossa, nem interferir na sua capacidade de drenagem, sendo fixada como no mximo 5% do solos, em relao ao seu peso sseco .

B) Grupos GM e SM

So classificados como pertencentes aos subgrupos GM e SM os solos grossos nos quais existe uma quantidade de finos suficiente para afetar as suas propriedades de engenharia : resistncia ao cisalhamento, deformabilidade e permeabilidade . Convenciona-se a quantidade de finos necessria para que isto ocorra, em 12%, embora sabendo-se que a influncia dos finos no comportamento de um solo depende no somente da sua quantidade mas tambm da atividade do argilo-mineral preponderante . Para solos grossos possuindo mais do que 12% de finos, deve-se realizar ensaios com vistas determinao de seus limites de plasticidade e liquidez ( LP e LL ) , utilizando-se para isso a frao de solo que passa na peneira # 40 ( 0,42 mm) . Para que o solo seja classificado como GM ou SM , a sua frao fina deve se situar abaixo da linha A da carta de plasticidade de Casagrande .

C) Grupos GC e SC

So classificados como GC e SC os solos grossos que atendem aos critrios especificados no item B) mas cuja frao fina possui representao na carta de plasticidade acima da linha A . Em outras palavras, so classificados como GC e SC os solos grossos possuindo mais de 12% de finos com comportamento predominante de argila .

OBS : Os solos grossos possuindo porcentagens de finos entre 5 e 12% , devem possuir nomenclaturas duplas,como GW-GM , SP-SC , etc. , atribudas de acordo com o especificado anteriormente . De uma forma geral, sempre que um material no se encontra claramente dentro de um grupo, deve-se utilizar smbolos duplos, correspondentes a casos de fronteira . Ex : GW-SW ( material bem graduado com menos de 5% de finos e formado com frao de grossos com iguais propores de pedregulhos e areia) ou GM-GC ( solos grossos com mais de 12% de finos cuja representao na carta de plasticidade de Casagrande se situa muito prxima da linha A ) .

A fig. 2 apresenta um fluxograma, mostrando os passos a serem seguidos na classificao de solos grossos pelo sistema unificado .

Fig . 2 - Classificao de solos grossos pelo Sistema Unificado

DESCRIO DOS GRUPOS - SOLOS FINOS

Os solos finos so classificados como argila e silte . A classificao dos solos finos realizada tomando-se como base apenas os limites de plasticidade e liqudez do solo, plotados na forma da carta de plasticidade de Casagrande . Em outras palavras, o conhecimento da curva granulomtrica de solos possuindo mais do que 50% de material passando na peneira 200, pouco ou muito pouco acrescenta acerca das expectativas sobre suas propriedades de engenharia .

A carta de plasticidade dos solos foi desenvolvida por A. Casagrande de modo a agrupar os solos finos em diversos subgrupos, dependendo de suas caractersticas de plasticidade . A carta de plasticidade possui trs divisores principais : a linha A , de equao IP = 0,73 (LL - 20 ) , a linha B ( LL = 50%) e a linha U de equao IP = 0,9 ( LL - 8 ) . Deste modo, os solos finos, que so divididos em quatro subgrupos ( CL , CH, ML e MH ), so classificados de acordo com a sua posio em relao s linhas A e B , conforme apresentado a seguir :

A) GRUPOS CL e CH

Os solos classificados como CL ( argilas inorgnicas de baixa plasticidade) so aqueles que tm a sua representao na carta de plasticidade acima da linha A e esquerda da linha B ( conforme se observa na fig.1, deve-se Ter tambm um IP > 7% . O grupo CH ( argilas inorgnicas de alta plasticidade) possuem a sua representao na carta de plasticidade acima da linha A e direita da linha B ( LL > 50%) . So exemplos deste grupo as argilas formadas p[or decomposio qumica de cinzas vulcnicas, tais como a bentonita ou argila do vale do Mxico, com LL de at 500% .

B) GRUPOS ML e MH

Os solos so classificados como ML ( siltes inorgnicos de baixa plasticidade) quando tm a sua representao na carta de plaasticidade abaixo da linha A e esquerda da linha B ( conforme se pode ver na fig. 1 , deve-se Ter tambm um IP < 4%) . O grupo MH ( siltes inorgnicos de alta plasticidade) possuem a sua representao abaixo da linha A e direita da linha B ( LL > 50% ) .

C) GRUPOS OL e OH

So classificados utilizando-se os mesmos critrios definidos para os sub-grupos ML e MH. A presena de matria orgnica geralmente iedntificada visualmente e pelo seu odor caracterstico . Em caso de dvida, a escolha entre os smbolos OL/ML ou OH/MH pode ser feita utilizando-se o seguinte critrio : se LLe /LLa < 0,75 ento o solo orgnico, seno inorgnico . Os smbolos LLe e LLa correspondem a limites de liquidez determinados em amostras que foram secas em estufa ou ao ar livre, respectivamente .

SOLOS PANTANOSOS E TURFAS

So solos altamente orgnicos, geralmente fibrilares e extremamente compressveis . As turfas so solos que incorporam florestas soterradas em estgio avanado de decomposio . Estes solos formam um grupo independente, de smbolo Pt .

Na maioria dos solos turfosos os limites de consistncia podem ser determinados aps completo amolgamento do solo. O limite de liquidez destes solos varia entre 300 e 500%, permanecendo a sua posio na carta de plasticidade notavelmente acima da linha A . O ndice de plasticidade destes solos normalmente situa-se entre 100 e 200% .

A carta de plasticidade de Casagrande pode nos dar uma idia acerca do tipo de argilo mineral predominante na frao fina do solo . Solos possuindo argilo-minerais do tipo da caolinita, tem seus pontos de representao prximo linha A ( parte superior da limha A ), enquanto que solos possuindo argilo-minerais de alta atividade ( como a montmorilonita ) tendem a ter seus pontos de representao prximos linha U ( parte inferior da linha U ).

Apesar dos smbolos utilizados no S.U.C.S. serem de grande valia, eles no descrevem completamente um depsito de solo . Em todos os solos, deve-se acrescentar informaes como odor, cor e homogeneidade do material classificao . Para o caso de solos grossos, informaes como a forma dos gros, tipo de mineral predominante, graus de intemperismo ou compacidade, presena ou no de finos, so pertinebtes. Para o caso dos solos finos, informaes como a umidade natural e consistncia ( natural ou amolgada) devem ser sempre fornecidas .

CLASSIFICAO SEGUNDO A AASHTO

O sistema de classificao da AASHTO foi desenvolvido em 1920 pelo ( Bureau of Public Roads ( , que realizou um extenso programa de pesquisa sobre o uso de solos na construo de vias secundrias (( farm to market roads ( ) . O sistema original foi baseado nas caractersticas de estabilidade dos solos quando usados como a prpria superfcie da pista ou em conjunto com uma fina capa asfltica . Diversas aplicaes foram realizadas desde a sua concepo e a sua aplicabilidade foi estendida considervelmente . Segundo a AASHTO, esta classificao pode ser utilizada para os casos de aterros, subleitos, bases e subbases de pavimentos flexveis, mas deve-se ter sempre em mente o propsito original da classificao quando da sua utilizao .

O sistema da AASHTO classifica o solo em oito diferentes grupos, de A1 a A8 e inclui diversos subgrupos . Os solos dentro de cada grupo ou subgrupo so ainda avaliados de acordo com o seu ndice de grupo, o qual calculado por intermdio de uma frmula emprica.

A) GRUPOS A1 ao A3

Os solos pertencentes ao grupo A1 so bem graduados, ao passo que os solos do grupo A3 so areias mal graduadas, sem presena de finos . Os materiais pertencentes ao grupo A2 apesar de granulares ( 35% ou menos passando na peneira 200), possuem uma quantia significativa de finos.

B) GRUPOS A4 ao A7

Os solos pertencentes aos grupos A4 ao A7 so solos finos, materiais silto-argilosos . A diferenciao entre os diversos grupos realizada com base nos limites ed Atterberg. Solos altamente orgnicos ( incluindo a turfa) devem ser colocados no grupo A8 . Como no caso do SUCS, a classificao dos solos A8 feita visualmente .

O ndice de grupo utilizado para auxiliar na classificao do solo . Ele baseado na performance de diversos solos, especialmente quando utilizados como sub-bases . O ndice de grupo determinado utilizando-se a equao mostrada abaixo :

IG= (F-35) [0,20 + 0,005 (LL - 40) ] + 0,01 (F - 15) (IP-10)

Onde F a porcentagem de solo passando na peneira 200 .

Quando se trabalha com os grupos A-2-6 e A-2-7 o ndice de grupo deve ser determinado utilizando-se somente o ndice de plasticidade . No caso de se obter indices de grupo negativos, deve-se adotar um ndice de grupo nulo. Para a correta utilizao deste sistema de classificao, deve-se seguir os passos indicados nas figuras a seguir, da esquerda para a direita - o primeiro grupo esquerda que atenda as exigncias especificadas a classificao correta da AASHTO . A classificao completa inclui o valor do ndice de grupo ( arredondado para o inteiro mais prximo) .

Fig. 4 - Classificao pela AASHTO - Solos de silte-argila

Fig. 3 - Classificao pela AASHTO - Solos granulares50

100

0

LIMITE DE LIQUIDEZ

INDICE DE PLSTICIDADE

60

10

CH (SC)

MH (SM)

ML (SM)

CL (SC)

4

7

CL-ML (SM-SC)

ML (SM)

% que passa na # 0,074 mm :

(50 SM, SC, SM-SG

(50 ML, CL, MH-CH

LINHA A

SOLOS GROSSOS

Pedregulho (G) . Mais que 50% da frao grossa retido na # 4 (4,75 mm)

Areia (S) . Menos que 50% da frao grossa retido na # 4 (4,75 mm)

SC

SM

Finos CL ou CH

Finos ML ou MH

SW-SM

SP

SW

MAL GRADUADO

BEM GRADUADO

GC

GM

Finos CL ou CH

Finos ML ou MH

GW-GM

GP

GW

MAL GRADUADO

BEM GRADUADO

Entre 5 e 12%

Passam na

#200

Mais que 12%

passam na

# 200

Menos que

5%passam na # 200

Entre 5 e 12%

Passam na

#200

Mais que 12%

passam na

# 200

Menos que

5%passam na # 200

SOLOS GROSSOS

35% OU MENOS PASSANDO NA # 200

Menos que 25%

passando na # 200

Menos que 35%

passando na # 200

Menos que 50% passam

na # 40

Mais que 50% passam

na # 40

SILTE

IP ( 10%

ARGILA

IP ( 11%

Menos que 15%

passa na # 200

Menos que 30%

passa na # 40

Menos que 50%

passa na #10

IP < 6

A-1-a

Menos que 25%

passa na # 200

Menos que 50%

passa na # 40

IO < 6%

A-1-b

Menos que 10% passa na # 200

No plstico

A-3

A-2-4

LL ( 40

LL ( 41

A-2-5

LL ( 40

LL ( 40

A-2-6

A-2-7

ARGILA

IP ( 11%

SILTE

IP ( 10%

SOLOS SILTO-ARGILOSOS

35% OU MAIS PASSANDO NA # 200

LL ( 40%

LL ( 41%

LL ( 41%

LL ( 40%

IP ( ( LL-30 )

LP ( 30%

IP > ( LL-30 )

LP < 30%

A - 4

A - 5

A - 6

A - 7 - 5

A - 7 - 6