curso técnico em edificações

CURSO TÉCNICO EM EDIFICAÇÕES
PRINCÍPIOS DE MECÂNICA DOS SOLOS E FUNDAÇÕES
Autor: Alessandra Arduin
Docente: Sérgio B. Rolemberg
FORMAÇÃO E ORIGEM DO SOLO
IMPORTÂNCIA DO ESTUDOS DOS SOLOS
Quase todas as obras de engenharia têm de alguma forma, de transmitir as cargas
sobre elas impostas ao solo.
Mesmo as embarcações, ainda durante o seu período de construção, transmitem ao
solo as cargas devidas ao seu peso próprio. Além disto, em algumas obras, o solo é
utilizado como o próprio material de construção, assim como o concreto e o aço são
utilizados na construção de pontes e edifícios.
São exemplos de obras que utilizam o solo como material de construção os aterros
rodoviários, as bases para pavimentos de aeroportos e as barragens de terra. Estas
últimas podendo ser citadas como pertencentes a uma categoria de obra de
engenharia a qual é capaz de concentrar, em um só local, uma enorme quantidade de
recursos, exigindo para a sua boa construção uma gigantesca equipe de trabalho,
calcada principalmente na interdisciplinaridade de seus componentes.
• O estudo do comportamento do solo frente às solicitações a ele impostas por
estas obras é, portanto de fundamental importância.
Pode-se dizer que, de todas as obras de engenharia, aquelas relacionadas ao ramo do
conhecimento humano definido como geotécnica (do qual a mecânica do solo faz
parte), são responsáveis pela maior parte dos prejuízos causados à humanidade,
sejam eles de natureza econômica ou mesmo a perda de vidas humanas.
• No Brasil, por exemplo, devido ao seu clima tropical e ao crescimento
desordenado das metrópoles, um sem número de eventos como os
deslizamentos de encostas ocorrem, provocando enormes prejuízos e ceifando
a vida de centenas de pessoas a cada ano. Vê-se daqui a grande importância
do engenheiro geotécnico no acompanhamento destas obras de engenharia,
evitando por vezes a ocorrência de desastres catastróficos.
A MECANICA DOS SOLOS A GEOTECNIA E DISCIPLINAS RELACIONADAS
Um entendimento dos princípios da mecânica dos sólidos é essencial para o estudo da
mecânica dos solos. O conhecimento e aplicação de princípios de outras matérias
básicas como física e química são também úteis no entendimento desta disciplina. Por
ser um material de origem natural, o processo de formação do solo, o qual é estudado
no seu comportamento. O solo, como veremos adiante, é um material trifásico,
composto basicamente de ar, água e partículas sólidas. A parte fluida do solo (ar e
água) pode se apresentar em repouso ou pode se movimentar pelos seus vazios
mediante a existência de determinadas forças.
O movimento da fase fluida do solo é estudado com base em conceitos
desenvolvidos pela mecânica dos fluidos.
A aplicação dos princípios da mecânica dos solos para o projeto e construção de
fundação é denominada de “engenharia de fundações”. A engenharia geotécnica (ou
geotecnia) pode ser considerada como a junção da mecânica dos solos, da
engenharia de fundações, da mecânica das rochas, da geologia de engenharia e mais
recentemente da geotecnia ambiental, que trata de problemas como transporte de
contaminantes pelo solo, avaliação de locais impactados, proposição de medidas de
remediação para áreas impactadas, projetos de sistemas de proteção em aterros
sanitários, etc.
1. APLICAÇÕES DE CAMPO DA MECÂNICA DOS SOLOS
1.1. FUNDAÇÕES
As cargas de qualquer estrutura têm de ser, em última instância, descarregadas no
solo através de sua fundação. Assim a fundação é uma parte essencial de qualquer
estrutura. Seu tipo e detalhes de sua construção podem ser decididos somente com o
conhecimento e aplicação de princípios da mecânica dos solos.
1.2. OBRAS SUBTERRÂNEAS E ESTRUTURAS DE CONTENÇÕES
Obras subterrâneas como estruturas de drenagem, dutos, túneis e as obras de
contenção como os muros de arrimo, cortinas atirantadas somente podem ser
projetadas e construídas usando os princípios. Da mecânica dos solos e o conceito de
“interação solo-estrutura”.
1.3. PROJETOS DE PAVIMENTOS
O projeto de pavimentos pode consistir de pavimentos flexíveis ou rígidos. Pavimentos
flexíveis dependem mais do solo subjacente para transmissão das cargas geradas
pelo tráfego. Problemas peculiares no projeto de pavimentos flexíveis são os efeitos
de carregamentos repetitivos e problemas devidos às expansões e contrações do solo
por variações em seu teor de umidade.
1.4. ESCAVAÇÕES ATERROS E BARRAGENS
A execução de escavações no solo requer freqüentemente o cálculo da estabilidade
dos taludes resultantes. Escavações profundas podem necessitar de escoramentos
provisórios, cujos projetos devem ser feitos com base na mecânica dos solos. Para a
construção de aterros e de barragens de terra, onde o solo é empregado como
material de construção e fundação necessita-se de um conhecimento completo do
comportamento de engenharia dos solos, especialmente na presença de água. O
conhecimento da estabilidade de taludes, dos efeitos do fluxo de água através do solo,
do processo de adensamento e dos recalques a ele associados, assim como o
processo de compactação empregado è essencial para o projeto e construção
eficientes de aterros e barragens de terra.
2. ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS
2.1. CONCEITUAÇÃO DE SOLO E ROCHA
Quando mencionamos a palavra solo já nos vem a mente uma idéia intuitiva do que se
trata. No linguajar popular a palavra solo está intimamente relacionada com a palavra
terra, a qual poderia ser definida como material solto, natural da crosta terrestre onde
habitamos, utilizando como material de construção e de fundação das obras do
homem. Uma definição precisa e teoricamente sustentada do significado da palavra
solo é, contudo bastante difícil, de modo que o termo solo adquire diferentes
conotações a depender do ramo do conhecimento humano que o emprega.
Para a agronomia, o termo solo significa o material relativamente fofo da crosta
terrestre, consistindo de rochas decompostas e matéria orgânica, o qual e capaz de
sustentar a vida. Desta forma, os horizontes de solo para agricultura possuem em
geral pequena espessura. Para a geologia, o termo solo significa o material inorgânico
não consolidado proveniente da decomposição das rochas, o qual não foi transportado
do seu local de formação.
Na engenharia, é conveniente definir como rocha aquilo que é impossível escavar
manualmente, que necessite de explosivo para seu desmonte. Chamamos de solo, em
engenharia, a rocha já decomposta ao ponto granular e passível de ser escavada
apenas com o auxilio de pás e picaretas ou escavadeiras.
A crosta terrestre é composta de vários tipos de elementos que se interligam e formam
minerais. Esses minerais poderão estar agregados como rochas ou solo. Todo solo
tem origem na desintegração e decomposição das rochas pela ação de agentes
intempéricos ou antrópicos.
As partículas resultantes deste processo de intemperismo irão depender
fundamentalmente da composição da rocha matriz e do clima da região. Por ser o
produto da decomposição das rochas, o solo invariavelmente apresenta um maior
índice de vazios do que a rocha mãe, vazios estes ocupados por ar, água ou outro
fluido de natureza diversa.
Devido ao seu pequeno índice de vazios e as fortes ligações existentes entre os
minerais, as rochas são coesas, enquanto que os solos são granulares. Os grãos de
solo podem ainda estar impregnados de matéria orgânica. Desta forma, podemos
dizer que para a engenharia, solo é um material granular composto de rocha
decomposta, água, ar ( ou outro fluido) e eventualmente matéria orgânica, que pode
ser escavado sem o auxílio de explosivos.
2.2. INTEMPERISMO
Intemperismo é o conjunto de processos físicos, químicos e biológicos pelos quais a
rocha se decompõe para formar o solo. Por questões didáticas, o processo de
intemperismo é freqüentemente dividido em três categorias: intemperismo físico
químico e biológico. Deve se ressaltar, contudo que na natureza todos estes
processos tendem a acontecer ao mesmo tempo, de modo que um tipo de
intemperismo auxilia o outro no processo de transformação rocha-solo.
Os processos de intemperismo físico reduzem o tamanho das partículas, aumentando
sua área de superfície e facilitando o trabalho do intemperismo químico. Já os
processos químicos e biológicos podem causar a completa alteração física da rocha e
alterar suas propriedades químicas.
2.2.1. INTEMPERISMO FÍSICO
È o processo de decomposição da rocha sem a alteração química dos seus
componentes. Os principais agentes do intemperismo físico são:
• Variações de intemperismo;
• Repuxo coloidal;
• Ciclos gelo/degelo;
• Alívio de Pressão.
•
VARIAÇÃO DE TEMPERATURA
Da física sabemos que todo material varia de volume em função de variações na sua
temperatura. Estas variações de temperatura ocorrem entre o dia e a noite e durante o
ano, e sua intensidade será função do clima local. Acontece que uma rocha é
geralmente formada de diferentes tipos de minerais, cada qual possuindo uma
constante de dilatação térmica diferente, o que faz a rocha deformar de maneira
desigual em seu interior, provocando o aparecimento de tensões internas que tendem
a fraturá-la. Mesmo rochas com uma uniformidade de componentes não tem uma
arrumação que permita uma expansão uniforme, pois grãos compridos deformam mais
na direção de sua maior dimensão, tendendo a gerar tensões internas e
auxiliar no seu processo de desagregação.
REPUXO COLOIDAL
O repuxo coloidal é caracterizado pela retração da argila devido a sua
diminuição de umidade, o que em contato com a rocha pode gerar
tensões capazes de fraturá-la.
CICLO GELO/DESGELO
O repuxo coloidal é caracterizado pela retração da argila devido a sua
diminuição de umidade, o que em contato com a rocha pode gerar
tensões capazes de fraturá-la.
ALÍVIO DE PRESSÃO
Alivio de pressões ira ocorrer em um maciço rochoso sempre que da retirada de
material sobre ou ao lado do maciço, provocando a sua expansão, o que por sua vez,
ira contribuir no fraturamento, estricções e formação de juntas na rocha. Estes
processos, isolados ou combinados (caso mais comum) "fraturam" as rochas
continuamente, o que permite a entrada de agentes químicos e biológicos, cujos
efeitos aumentam a fraturação e tende a reduzir a rocha a blocos cada vez menores.
2.2.2. INTEMPERISMO QUÍMICO
É o processo de decomposição da rocha com a alteração química dos seus
componentes. Há varias formas através das quais as rochas decompõem-se
quimicamente. Pode-se dizer, contudo, que praticamente todo processo de
intemperismo químico depende da presença da água. Entre os processos de
intemperismo químico destacam-se os seguintes:
• Hidrólise;
• Hidratação;
• Carbonatação;
HIDRÓLISE
Dentre os processos de decomposição química do intemperismo, a hidrolise e a que
se reveste de maior importância, porque e o mecanismo que leva a destruição dos
silicatos, que são os compostos químicos mais importantes da litosfera Em resumo, os
minerais na presença, a dos íons H+ liberados pela água são atacados, reagindo com
os mesmos. O H+ penetra nas estruturas cristalinas dos minerais desalojando os seus
íons originais (Ca++, K+, Na+, etc.) causando um desequilíbrio na estrutura cristalina
do mineral e levando-o a destruição.
HIDRATAÇÃO
Como a própria palavra indica, e a entrada de moléculas de água na estrutura dos
minerais. Alguns minerais quando hidratados (feldspatos, por exemplo) sofrem
expansão, levando ao fraturamento da rocha.
CARBONATAÇÃO
O acido carbônico e o responsável por este tipo de intemperismo. O intemperismo por
Carbonatação e mais acentuado em rochas calcarias por causa da diferença de
solubilidade entre o CaCO3 e o bicarbonato de cálcio formado durante a reação.
Os diferentes minerais constituintes das rochas originarão solos com características
diversas, de acordo com a resistência que estes tenham ao intemperismo local. Há
inclusive, minerais que tem uma estabilidade química e física tal que normalmente não
são decompostos. O quartzo, por exemplo, por possuir uma enorme estabilidade física
e química e parte predominante dos solos grossos, como as areias e os pedregulhos.
2.2.3. INTEMPERISMO BIOLÓGICO
Neste caso, a decomposição da rocha se da graças a esforços mecânicos produzidos
por vegetais através das raízes, por animais através de escavações dos roedores, da
atividade de minhocas ou pela ação do próprio homem, ou por uma combinação
destes fatores, ou ainda pela liberação de substâncias agressivas quimicamente,
intensificando assim o intemperismo químico, seja pela decomposição de seus corpos
ou através de secreções, como e o caso dos ouriços mar.
Logo, os fatores biológicos de maior importância incluem a influência da vegetação no
processo de fraturamento da rocha e o ciclo de meio ambiente entre solo e planta e
entre animais e solo. Pode-se dizer que a maior parte do intemperismo biológico
poderia ser classificado como uma categoria do intemperismo químico em que as
reações químicas que ocorrem nas rochas são propiciadas por seres vivos.
INFLUENCIA DO INTEMPERISMO NO TIPO DE SOLO
O intemperismo químico possui um poder de desagregação da rocha muito maior do
que o intemperismo físico. Deste modo, solos gerados em regiões onde há a
predominância do intemperismo químico tendem a ser mais profundos e mais finos do
que aqueles solos formados em locais onde há a predominância do intemperismo
físico. Além disto, obviamente, os solos originados a partir de uma predominância do
intemperismo físico apresentarão uma composição química semelhante a da rocha
mãe, ao contrario daqueles solos formados em locais onde ha predominância do
intemperismo químico.
INFLUÊNCIA DO CLIMA NO INTEMPERISMO
Conforme relatado anteriormente, a água e um fator fundamental no desenvolvimento
do intemperismo químico da rocha. Deste modo, regiões com altos índices de
pluviosidade e altos valores de umidade relativa do ar tendem a apresentar uma
predominância de intemperismo do tipo químico, o contrário ocorrendo em regiões de
clima seco.
3. CLASSIFICAÇÃO DO SOLO QUANTO A ORIGEM E FORMAÇÃO
Há diferentes maneiras de se classificar os solos, como pela origem, pela sua
evolução, pela presença ou não de matéria orgânica, pela estrutura, pelo
preenchimento dos vazios, etc. Neste item apresentar-se-á uma classificação
genética para os solos, ou seja, iremos classificá-los conforme o seu processo
geológico de formação.
Na classificação genética, os solos são divididos em dois grandes grupos,
sedimentares e residuais, a depender da existência ou não de um agente de
transporte na sua formação, respectivamente. Os principais agentes de transporte
atuando na formação dos solos sedimentares são a água, o vento e a gravidade.
Estes agentes de transporte influenciam fortemente nas propriedades dos solos
sedimentares, a depender do seu grau de seletividade.
3.1. SOLOS RESIDUAIS
Na classificação genética, os solos são divididos em dois grandes grupos,
sedimentares e residuais, a depender da existência ou não de um agente de
transporte na sua formação, respectivamente. Os principais agentes de transporte
atuando na formação dos solos sedimentares são a água, o vento e a gravidade.
Estes agentes de transporte influenciam fortemente nas propriedades dos solos
sedimentares, a depender do seu grau de seletividade.
Como a ação das intempéries se da, em geral, de cima para baixo, as camadas
superiores são, via de regra, mais trabalhadas que as inferiores. Este fato nos permite
visualizar todo o processo evolutivo do solo, de modo que passamos de uma condição
de rocha sã, para profundidades maiores, até uma condição de solo residual maduro,
em superfície.
PERFIL TÍPICO DE SOLO RESIDUAL
Conforme se pode observar da figura a seguir, a rocha sã passa paulatinamente a
rocha fraturada, depois ao saprólito, ao solo residual jovem e ao solo residual maduro.
Em se tratando de solos residuais, e de grande interesse a identificação da rocha sã,
pois ela condiciona, entre outras coisas, a própria composição química do solo.
A rocha alterada caracteriza-se por uma matriz de rocha possuindo intrusões de
solo, locais onde o intemperismo atuou de forma mais eficiente.
O solo saprolítico ainda guarda características da rocha mãe e tem basicamente os
mesmos minerais, porém a sua resistência já se encontra bastante reduzida. Este
pode ser caracterizado como uma matriz de solo envolvendo grandes pedaços de
rocha altamente alterada. Visualmente pode confundir-se com uma rocha alterada,
mas apresenta relativamente a rocha pequena resistência ao cisalhamento. Nos
horizontes saprolíticos e comum a ocorrência de grandes blocos de rocha
denominados de matacões, responsáveis por muitos problemas quando do projeto de
fundações.
O solo residual jovem apresenta boa quantidade de material que pode ser classificado
como pedregulho (# > 4,8 mm). Geralmente são bastante irregulares quanto a
resistência mecânica, coloração, permeabilidade e compressibilidade, já que o
processo de transformação não se da em igual intensidade em todos os pontos,
comumente existindo blocos da rocha no seu interior. Pode-se dizer também que nos
horizontes de solo jovem e saprolítico as sondagens a percussão a serem realizadas
devem ser revestidas de muito cuidado, haja vista que a presença de material
pedregulhoso pode vir a danificar os amostradores utilizados, vindo a mascarar os
resultados obtidos.
Os solos maduros, mais próximos a superfície, são mais homogêneos e não
apresentam semelhanças com a rocha original. De uma forma geral, há um aumento
da resistência ao cisalhamento, da textura (granulométrica) e da heterogeneidade do
solo com a profundidade, razão esta pela qual a realização de ensaios de laboratório
em amostras de solo residual jovem ou do horizonte saprolítico e bastante trabalhosa.
3.2. SOLO SEDIMENTAR
Os solos sedimentares ou transportados são aqueles que foram levados ao seu local
atual por algum agente de transporte e lá depositados. As características dos solos
sedimentares são função do agente de transporte.
Cada agente de transporte seleciona os grãos que transporta com maior ou menor
facilidade, além disto, durante o transporte, as partículas de solo se desgastam e/ou
quebram. Resulta daí um tipo diferente de solo para cada tipo de transporte. Esta
influência é tão marcante que a denominação dos solos sedimentares é feita em
função do agente de transporte predominante.
Pode-se listar os agentes de transporte, por ordem decrescente de seletividade, da
seguinte forma:
Ventos (Solos Eólicos);
Águas (Solos Aluvionares)
Água dos oceanos e Mares ( Solos Marinhos)
Água dos Rios (Solos Fluviais)
Água de Chuvas (Solos Pluviais)
Os agentes naturais acima não devem ser encarados apenas como agentes de
transporte, pois eles têm uma participação ativa no intemperismo e portanto na
formação do próprio solo, o que ocorre naturalmente antes do seu transporte.
3.2.1. SOLOS EÓLICOS
O transporte pelo vento dá origem aos depósitos eólicos de solo. Em virtude do atrito
constante entre as partículas, os grãos de solo transportados pelo vento geralmente
possuem forma arredondada. A capacidade do vento de transportar e erodir é muito
maior do que possa parecer à primeira vista. Vários são os exemplos de construções e
até cidades soterradas parcial ou totalmente pelo vento, como foram os casos de
Itaúnas – ES e Tutóia – MA; os grãos mais finos do deserto do Saara atingem em
grande escala a Inglaterra, percorrendo uma distância de mais de 3000 Km!. Como a
capacidade de transporte do vento depende de sua velocidade, o solo é geralmente
depositado em zonas de calmaria.
O transporte eólico é o mais seletivo tipo de transporte das partículas do solo, Se por
um lado grãos maiores e mais pesados não podem ser transportados, os solos finos,
como as argilas, têm seus grãos unidos pela coesão, formando torrões dificilmente
levados pelo vento. Esse efeito também ocorre em areias e siltes saturados (falsa
coesão) o que faz da linha de lençol freático (definida por um valor de pressão da água
intersticial igual a atmosférica) um limite para a atuação dos ventos.
Pode-se dizer portanto que a ação do transporte do vento se restringe ao caso das
areias finas ou slite. Por conta destas características, os solos eólicos possuem grãos
de aproximadamente mesmo diâmetro, apresentando uma curva granulométrica
denominada de uniforme. São exemplos de solos eólicos:
• As dunas;
• Os solos loéssicos.
AS DUNAS
A formação de uma duna se dá inicialmente pela existência de um obstáculo ao
caminho natural do vento, o que diminui a sua velocidade e resulta na deposição de
partículas de solo.
As dunas são exemplos comuns de solos eólicos do nordeste do Brasil.
A deposição continuada do solo neste local acaba por gerar mais deposição de solo, já
que o obstáculo ao caminho do vento se torna cada vez maior. Durante o período de
existência da duna, partículas de areia são levadas ate o seu topo, rolando então para
o outro lado. Este movimento faz com que as dunas se desloquem a uma velocidade
de poucos metros por ano, o que para os padrões geológicos é muito rápido.
OS SOLOS LOÉSSICOS
Formado por deposições sobre vegetais que ao se decompõem deixam seu molde no
maciço, o Loess é um solo bastante problemático para a engenharia, pois a despeito
de uma capacidade de formar paredões de altura fora do comum e inicialmente
suportar grandes esforços mecânicos, podem se romper completa e abruptamente
devido ao umedecimento.
O Loess, comum na Europa oriental, geralmente contém grandes quantidades de cal,
responsável por sua grande resistência inicial. Quando umedecido, contudo, o cimento
calcário existente no solo pode ser dissolvido e o solo entra em colapso.
3.2.2. SOLOS ALUVIONÁRES
São solos resultantes do transporte pela água e sua textura depende da velocidade da
água no momento da deposição, sendo freqüente a ocorrência de camadas de
granulometrias distintas, devidas as diversas épocas de deposição.
O transporte pela água é bastante semelhante ao transporte realizado pelo vento,
porém algumas características importantes os distinguem:
 Viscosidade;
 Velocidade e Direção;
 Dimensão das partículas;
 Eliminação da Coesão.
3.2.3. SOLOS PLUVIAIS
A água das chuvas pode ser retida em vegetais ou construções, podendo se evaporar,
a partir dai. Ela pode se infiltrar no solo ou escoar sobre este e, neste caso, a
vegetação rasteira funciona como elemento de fixação da parte superficial dos solo ou
como um tapete impermeabilizador (para as gramíneas), sendo um importante
elemento de proteção contra a erosão.
A água que se infiltra pode carregar grãos finos através dos poros existentes nos solos
grossos, mas este transporte é raro e pouco volumoso, portanto de pouca relevância
em relação a erosão superficial. De muito maior importância e o solo que as águas das
chuvas levam ao escoar de pontos mais elevados no relevo aos vales. Os vales
contém rios ou riachos que serão alimentados não só da água que escoa das
escarpas, como também de matéria sólida.
3.2.4. SOLOS FLUVIAIS
Os rios durante sua existência têm varias fases. Em áreas de formação geológicas
mais recentes, menos desgastadas. existem irregularidades topográficas muito
grandes e por isso os rios têm uma inclinação maior e conseqüentemente uma maior
velocidade. Existem vários fatores determinantes da capacidade de corrosão e
transporte dos rios, sendo a velocidade a mais importante.
De um modo geral, pode-se dizer que os solos aluvionares apresentam um grau
de uniformidade de tamanho de grãos intermediário entre os solos eólicos (mais
uniformes) e coluvionares (menos uniformes).
3.2.5. SOLOS MARINHOS
As ondas atingem as praias com um pequeno ângulo em relação ao continente. Isso
faz com que a areia, além do movimento de vai e vem das ondas, desloquem-se
também ao longo da praia. Obras que impeçam esse fluxo tendem a ser pontos de
deposição de areia, o que pode acarretar sérios problemas.
3.2.6. SOLOS GLACIAIS
De pequena importância para nós, os solos formados pelas geleiras, ao se deslocarem
pela ação da gravidade, são comuns nas regiões temperadas. São formados de
maneira análoga aos solos fluviais. A corrente de gelo que escorre de pontos elevados
onde o gelo e formado para as zonas mais baixas, leva consigo partículas de solo e
rocha, as quais, por sua vez, aumentam o desgaste do terreno.
Os detritos são depositados nas áreas de degelo. Uma ampla gama de tamanho de
partículas e transportada, levando assim a formação de solos bastante heterogêneos
que possuem desde grandes blocos de rocha ate materiais de granulometria fina.
3.2.7. SOLOS COLUVIONARES
São solos formados pela ação da gravidade. Os solos coluvionares são dentre os
solos transportados os mais heterogêneos granulometricamente, pois a gravidade
transporta indiscriminadamente desde grandes blocos de rocha até as partículas mais
finas de argila.
Entre os solos coluvionares estão os escorregamentos das escarpas da Serra do Mar
formando os Talus nos pés do talude, massas de materiais muito diversas e sujeitas a
movimentações de rastejo. Têm sido também classificados como coluviões os solos
superficiais do Planalto Brasileiro depositados sobre sol os residuais.
SOLOS ORGÂNICOS
Formados pela impregnação do solo por sedimentos orgânicos preexistentes, em geral
misturados a restos de vegetais e animais. Podem ser identificados pela cor escura e
por possuir forte cheiro característico. Tem granulometria fina, pois os solos grossos
tem um permeabilidade que permite a “lavagem” dos grãos, eximindo-os da matéria
impregnada.
TURFAS
Solos que incorporam florestas soterradas em estado avançado de decomposição.
Têm estrutura fibrilar composta de restos de fibras vegetais e não se aplicam aí as
teorias da Mecânica dos Solos, sendo necessários estudos especiais. Tem ocorrência
registrada na Bahia, Sergipe, Rio Grande do Sul e outros estados do Brasil.
4. TEXTURA E ESTRUTURA DOS SOLOS
4.1. TAMANHO E FORMA DAS PARTÍCULAS
Entende-se por textura o tamanho relativo e a distribuição das partículas sólidas que
formam os solos. O estudo da textura dos solos é realizado por intermédio do ensaio
de granulometria, do qual falaremos adiante. Pela sua textura os solos podem ser
classificados em dois grandes grupos: solos grossos (areia, pedregulho, matacão) e
solos finos (silte e argila).
Esta divisão é fundamental no entendimento do comportamento dos solos, pois a
depender do tamanho predominante das suas partículas, as forças de campo
influenciando em seu comportamento serão gravitacionais (solos grossos) ou elétricas
(solos finos).
De uma forma geral. pode-se dizer que quanto maior for a relação área/volume ou
área/massa das partículas sólidas, maior será a predominância das forças elétricas ou
de superfície.
Estas relações são inversamente proporcionais ao tamanho das partículas, de modo
que os solos finos apresentam uma predominância das forças de superfície na
influência do seu comportamento. Conforme relatado anteriormente, o tipo de
intemperismo influencia na textura e estrutura do solo. Pode-se dizer que partículas
com dimensões até cerca de 0,001mm são obtidas através do intemperismo físico, já
as partículas menores que 0.001mm provém do intemperismo químico.
4.2. SOLOS GROSSOS
Nos solos grossos, por ser predominante a atuação de forças gravitacionais,
resultando em arranjos estruturais bastante simplificados. o comportamento mecânico
e hidráulico esta principalmente condicionado a sua compacidade, que é uma medida
de quão próximas estão as partículas sólidas umas das outras, resultando em arranjos
com maiores ou menores quantidades de vazios. Os solos grossos possuem uma
maior percentagem de partículas visíveis a olho nu (ø ≥ 0,074 mm) e suas partículas
têm formas arredondadas, poliédricas e angulosas.
4.2.1. SOLOS PEDREGULHOSOS
São classificados como pedregulho as partículas de solo com dimensões maiores que
2,0mm (DNER, MIT) ou 2,0mm (ABNT). Os pedregulhos são encontrados em geral
nas margens dos rios, em depressões preenchidas por materiais transportados pelos
rios ou até mesmo em uma massa de solo residual (horizontes correspondentes ao
solo residual jovem e ao saprolito).
4.2.2. AREIA
As areias se distinguem pelo formato dos grãos que pode ser angular, subangular e
arredondado, sendo este último uma característica das areias transportadas por rios
ou pelo vento. A forma dos grãos das areias está relacionada com a quantidade de
transporte sofrido pelos mesmos até o local de deposição. O transporte das partículas
dos solos tende a arredondar as suas arestas, de modo que quanto maior a distância
de transporte, mais esféricas serão as partículas resultantes.
Classificamos como areia as partículas com dimensões entre 2,0mm e O,074mm
(DNER), 2,0mm e O,05mm (MIT) ou ainda 2,0mm c 0,06mm (ABNT).
O formato dos grãos de areia tem muita importância no seu comportamento mecânico,
pois determina como eles se encaixam e se entrosam, e, em contrapartida, como eles
deslizam entre si quando solicitados por forças externas.
Por outro lado, como estas forças se transmitem dentro do solo pelos pequenos
contatos existentes entre as partículas, as de formato mais angulares, por possuírem
em geral uma menor área de contato, são mais susceptíveis a se quebrarem.
4.3. SOLOS FINOS
Quando as partículas que constituem o solo possuem dimensões menores que
0,074mm (DNER). ou 0,06mm (ABNT), o solo c considerado fino e, neste caso, será
classificado como argila ou como silte.
Nos solos formados por partículas muito pequenas, as forças que intervêm no
processo de estruturação do solo são de caráter muito mais complexo e serão
estudadas no item composição mineralógica dos solos. Os solos finos possuem
partículas com formas lamelares, fibrilares e tubulares e é o mineral que determina a
forma da partícula.
As partículas de argila normalmente apresentam uma ou duas direções em que o
tamanho da partícula é bem superior àquele apresentado em uma terceira direção. O
comportamento dos solos finos é definido pelas forças de superfície (moleculares,
elétricas e pela presença de água, a qual influi de maneira marcante nos fenômenos
de superfície dos argilo-minerais.
4.3.1. ARGILAS
A fração granulométrica do solo classificada como argila (diâmetro inferior a 0,002mm)
se caracteriza pela sua plasticidade marcante (capacidade de se deformar sem
apresentar variações volumétricas) e elevada resistência quando seca. È a fração
mais ativa dos solos.
4.3.2. SILTES
Apesar de serem classificados como solos finos, o comportamento dos siltes é
governado pelas mesmas forças dos solos grossos (forças gravitacionais), embora
possuam alguma atividade. Estes possuem granulação fina, pouca ou nenhuma
plasticidade e baixa resistência quando seco. A tabela a seguir apresenta a escala
granulométrica adotada pela ABNT (NBR 6502):
Areia
Argila Silte Fina Media Grossa
--------- 0,002 0,06
0,20
0,60
Pedregulho
2,0
Pedra de mão
60,0mm
4.4. IDENTIFICAÇÃO VISUAL TÁTIL DOS SOLOS
Muitas vezes em campo temos a necessidade de uma identificação previa do solo,
sem que o uso do aparato de laboratório esteja disponível.
Esta classificação primária é extremamente importante na definição (ou escolha) de
ensaios de laboratório mais elaborados e pode ser obtida a partir de alguns testes
feitos rapidamente em uma amostra de solo.
No processo de identificação tátil visual de um solo utilizam-se freqüentemente os
seguintes procedimentos (vide NBR 7250):






Tato;
Plasticidade;
Resistência do Solo;
Dispersão em água;
Impregnação;
Dilatância.
4.4.1. TATO
Esfrega-se uma porção do solo na Mao. As areias são ásperas: as argilas parecem
com um pó quando secas e com sabão quando úmidas
4.4.2. PLASTICIDADE
Moldar bolinhas ou cilindros de solo úmido. As argilas são moldáveis enquanto as
areias e siltes não são moldáveis.
4.4.3. RESISTÊNCIA DO SOLO SECO
As argilas são resistentes a pressão dos dedos enquanto os siltes e areias não são.
4.4.4. DISPERSÃO EM ÁGUA
Misturar uma porção de solo seco com água em uma proveta, agitando-a. As areias
depositam-se rapidamente, enquanto que as argilas turvam a suspensão e demoram
para sedimentar.
4.4.5. IMPREGNAÇÃO
Esfregar uma pequena quantidade de solo úmido na palma de uma das mãos. Colocar
a mão embaixo de uma torneira aberta e observar a facilidade com que a palma da
mão fica limpa. Solos finos se impregnam e não saem da mão com facilidade.
4.4.6. DILATÂNCIA
O teste de dilatância permite obter uma informação sobre a velocidade de
movimentação da água dentro do solo. Para a realização do teste deve-se preparar
uma amostra de solo com cerca de 15mm de diâmetro e com teor de umidade que Ihe
garanta uma consistência mole. O solo deve ser colocado sobre a palma de uma das
mãos e distribuído uniformemente, sobre ela, de modo que não apareça uma lamina
de água.
O teste se inicia com um movimento horizontal da mao, batendo vigorosamente a sua
lateral contra a lateral da outra mão, diversas vezes.
Deve-se observar o aparecimento de uma lamina de água na superfície do solo e o
tempo para a ocorrência. Em seguida, a palma da mao deve ser curvada, de forma a
exercer uma leve compressão na amostra. observando-se o que poderá ocorrer a
lamina de água, se existir, a superfície da amostra.
O aparecimento da lamina de água durante a fase de vibração, bem como o seu
desaparecimento durante a compressão e o tempo necessário para que isto aconteça
deve ser comparado aos dados da tabela a seguir, para a classificação do solo.
Após realizados estes testes , classifica-se o solo de modo apropriado, de acordo com
os resultados obtidos (areia siltosa, argila arenosa, etc.). Os solos orgânicos são
identificados em separado, em função de sua cor e odor característicos.
Além da identificação tátil visual do solo, todas as informações pertinentes a
identificação do mesmo, disponíveis em campo, devem ser anotadas. Deve-se
informar, sempre que possível, a eventual presença de material cimentante ou matéria
orgânica, a cor do solo, o local da coleta do solo, sua origem geológica, sua
classificação genética, etc.
A distinção entre solos argilosos e siltosos, na prática da engenharia geotécnica,
possui certas dificuldades, já que ambos os solos são finos.
Porém, apos a identificação tátil-visual ter sido realizada, algumas diferenças básicas
entre eles, já citadas nos parágrafos anteriores, podem ser utilizadas para distinguilos.
1- O solo é classificado como argiloso quando se apresenta bastante plástico em
presença de água, formando torrões resistentes ao secar. Já os solos siltosos quando
secos, se esfarelam com facilidade.
2- Os solos argilosos se desmancham na água mais lentamente que os solos siltosos.
Os solos siltosos, por sua vez, apresentam dilatância marcante, o que não ocorre com
os solos argilosos.
4.5. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
A analise da distribuição das dimensões dos grãos, denominada análise
granulométrica, objetiva determinar os tamanhos dos diâmetros equivalentes das
partículas sólidas em conjunto com a proporção de cada fração constituinte do solo em
relação ao peso de solo seco. A representação gráfica das medidas realizadas e
denominada de curva granulométrica. Pelo fato de o solo geralmente apresentar
partículas com diâmetros equivalentes variando em uma ampla faixa, a curva
granulométrica e normalmente apresentada em um gráfico semi-log, com o diâmetro
equivalente das partículas em uma escala logarítmica e a percentagem de partículas
com diâmetro inferior a abertura da peneira considerada (porcentagem que passa) em
escala linear.
4.5.1. ENSAIOS DE GRANULOMETRIA
O ensaio de granulometria conjunta para o levantamento da curva granulométrica do
solo e realizado com base em dois procedimentos distintos: a) Peneiramento realizado para partículas com diâmetros equivalentes superiores a O,074mm (peneira
200). b) Sedimentação - procedimento valido para partículas com diâmetros
equivalentes inferiores a 0,2mm. O ensaio de peneiramento não e realizado para
partículas com diâmetros inferiores a 0,074mm pela dificuldade em se confeccionar
peneiras com aberturas de malha desta ordem de grandeza.
4.5.2. PENEIRAMENTO
Utilizado para a fração grossa do solo (grãos com ate 0,074mm de diâmetro
equivalente), realiza-se pela passagem do solo por peneiras padronizadas e pesagem
das quantidades retidas em cada uma delas. Retira-se 50 a 100g da quantidade que
passa na peneira de #200 e prepara-se o material para a sedimentação.
4.5.3. SEDIMENTAÇÃO
Os solos muito finos, com granulometria inferior a 0,074mm, são tratados de forma
diferenciada, através do ensaio de sedimentação desenvolvido por Arthur Casagrande.
Este ensaio se baseia na Lei de Stokes, segundo a qual a velocidade de queda, V, de
uma partícula esférica, em um meio viscoso infinito, é proporcional ao quadrado do
diâmetro da partícula. Sendo assim, as menores partículas se sedimentam mais
lentamente que as partículas maiores.