3.3 Business Model
3.3.8 Cost Structure
As classificações geotécnicas servem para agrupar solos com comportamentos semelhantes, prever ou estimar o comportamento dos solos, facilitando deste modo a comunicação entre técnicos e engenheiros.
Casagrande completou o sistema de identificação com dados de granulometria e definiu o Sistema Unificado de Classificação de Solos, que é um sistema de classificação de solos globalmente muito utilizado. Um outro Sistema muito utilizado para a classificação de solos é a Classificação de solos para fins rodoviários (AASHTO). Foi um sistema de classificação elaborado principalmente para uso nas obras rodoviárias.
3.3.4.1. Sistema Unificado de Classificação de Solos (USCS)
A Classificação Unificada de Solos foi apresentada por Arthur Casagrande em 1940 e destina- se a classificar os solos com vista à sua utilização como material de aterro (aterros para estradas, aeroportos). Este sistema de classificação possui como parâmetros para a determinação da classificação de solos, a granulometria e os limites de Atterberg (LL e LP), além da presença de matéria orgânica.
A versão utilizada (ASTM D 2487-06) divide os solos em três divisões principais: solos de granulometria grosseira, solos de granulometria fina e solos orgânicos. No total existem quinze grupos e a classificação do solo corresponde a um símbolo composto por duas letras maiúsculas (a primeira é relativa à granulometria e segunda à plasticidade.
Os solos de granulometria grosseira, com mais de 50% em massa de solo retida no peneiro 200 da série ASTM são representados pelos grupos:
a) Grupos GW e SW: Correspondem os solos cascalhosos e arenosos bem graduados que contêm menos de 5% de finos não plásticos passados no peneiro 200 da série ASTM;
b) Grupos GP e SP: Compreendem os solos cascalhosos e arenosos mal graduados que contêm menos de 5% de finos não plásticos passados no peneiro 200 da série ASTM;
c) Grupos GM e SM: Correspondem a cascalhos ou areias que contêm mais de 12% de finos pouco plásticos ou não plásticos. A graduação destes solos não é relevante podendo estar incluídos nestes grupos, tanto materiais bem graduados, como mal graduados;
d) Grupos GC e SC: Correspondem a solos cascalhosos ou arenosos com mais de 12% de finos que podem apresentar baixa ou alta plasticidade. A graduação não é relevante, no entanto, a fração fina presente neste tipo de solos é normalmente constituída por argilas que influenciam o comportamento do solo.
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Os solos de granulometria fina com 50% ou mais em massa de solo passado pelo peneiro 200 da série ASTM são representados pelos grupos:
a) Grupos ML e MH: Correspondem a materiais predominantemente siltosos, tais como, siltes arenosos, siltes argilosos ou siltes inorgânicos com relativa baixa plasticidade;
b) Grupos CL e CH: Correspondem a argilas inorgânicas com baixos (CL) e altos limites de liquidez CH();
c) Grupos OL e OH: Correspondem a solos com a presença de matéria orgânica, incluindo siltes e argilas orgânicas;
d) Grupo Pt: Correspondem a solos que apresentam grande conteúdo em matéria orgânica, sendo facilmente identificáveis através da cor, cheiro, porosidade e pela sua textura fibrosa. São solos muito compressíveis, possuindo características inconvenientes para as obras de construção civil. Os materiais típicos deste grupo correspondem aos materiais que apresentam texturas orgânicas como as turfas, o húmus e os solos pantanosos.
A tabela 3.12 seguinte apresenta algumas propriedades importantes dos solos, quando compactados, dos grupos em que se divide a Classificação Unificada de Solos.
Tabela 3.12 - Propriedades dos solos, quando compactados, agrupados segundo a Classificação Unificada de Solos (adaptado de USDA, 2012 in Santos, 2013)
Símbolo Permeabilidade quando compactado Resistência ao corte quando compactado e saturado Compressibilidade quando compactado e saturado Trabalhabilidade como material de construção
GW Permeável Excelente Desprezável Excelente
GP Muito permeável Boa Desprezável Boa
GM Semi-permeável a
permeável Boa Desprezável Boa
GC Impermeável Boa a razoável Muito baixa Boa
SW Permeável Excelente Desprezável Excelente
SP Permeável Boa Muito baixa Razoável
SM Semi-permeável a
impermeável Boa Baixa Razoável
SC Impermeável Boa a razoável Baixa Razoável
ML Semi-permeável a
impermeável Razoável Média Razoável
CL Impermeável Razoável Média Boa a razoável
OL Semi-permeável a
impermeável Má Média Razoável
MH Semi-permeável a
impermeável Razoável a má Alta Má
CH Impermeável Má Alta Má
OH Impermeável Má Alta Má
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3.3.4.2. Classificação de solos para fins rodoviários (AASHTO)
Esta classificação foi aprovada em 1945 pelo Highway Research Board (HRB), constituído a partir de um aperfeiçoamento do antigo sistema do Bureau Public Roads Administration, proposto em 1929 (DNER, 1996 in Santos, 2006). É um sistema de classificação utilizado, principalmente, para uso nas obras rodoviárias, classificando o comportamento previsível dos solos na camada de fundação (subleitos) dos pavimentos das rodovias.
Para efetuar o procedimento de classificação é apenas necessário realizar os ensaios de granulometria, determinar os limites de Liquidez e de Plasticidade e calcular o Índice de Grupo. Posteriormente consulta-se a tabela de classificação AASHTO, iniciando sempre a análise da esquerda para a direita.
Os solos são divididos em sete grupos principais, de A-1 a A-7, de acordo com a sua granulometria. Esta classificação sofreu, entre 1943 e 1945, uma revisão pelo Highway
Research Board, sendo alguns grupos subdivididos e sendo introduzido o Índice de Grupo (IG).
O IG corresponde a um número inteiro com intervalo de variação entre 0 e 20, sendo função da percentagem de material que passa no peneiro 200 e dos limites de Liquidez e de Plasticidade. É determinado através da seguinte fórmula:
IG = (F-35) * [0,2 + 0,005 * (LL - 40)] + 0,01 * (F -15) * (IP -10) Em que (7):
F: corresponde à percentagem de solo que passa no peneiro 200 (número inteiro); LL: corresponde ao Limite de Liquidez (%);
IP: corresponde ao Índice de Plasticidade (%).
O valor do Índice de Grupo ajuda a dimensionar das camadas do pavimento visto que ordena os solos dentro de um determinado grupo, conforme as suas aptidões. Quanto maior for o IG, pior será o solo para ser utilizado no pavimento (um solo classificado como A-4 e um IG igual a 7 é considerado melhor do que um solo também classificado como A-4 mas com um IG igual a 8).
Os materiais granulares (até 35% do material que passa no peneiro 200), compreendem os grupos A-1; A-2, A-3 (A-1 e A-3 são divididos em subgrupos) e os materiais siltosos e argilosos (mais de 35% do material passa no peneiro 200) compreendem os grupos A-4, A-5, A-6 e A-7 (A-7 é dividido em subgrupos).
Os grupos A-1, A-2 e A-3 correspondem a solos bem graduados constituídos principalmente por cascalho e areia, mas contendo uma pequena quantidade de finos. São considerados materiais granulares com um comportamento excelente a bom como subleito de uma rodovia. Quanto maior o IG, melhor será o comportamento como subleito.
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Os grupos A-4 e A-5 representam os solos siltosos e os grupos A-6 e A-7, os solos argilosos. Estes grupos possuem um comportamento como material de subleito que varia de regular a mau. Quanto menos o IG, pior será o comportamento como material de subleito. Assim, os solos que contêm uma grande proporção de finos (A-4 a A-7) são inadequados para ser utilizados como materiais de subleito. Quando o subleito apresenta um comportamento inadequado, é reforçado ou há substituição do material por outro de melhor qualidade.