2. Aula 1 - Solos Tropicais

Universidade Federal de Santa Maria
Centro de Tecnologia
Engenharia Sanitária e Ambiental
Obras de Terra
Solos Tropicais, Colapsíveis,
Expansivos e Dispersivos
Prof. Eng. Rinaldo Pinheiro
Setembro / 2013
Designação genética geral de camadas de solos,
nas regiões tropicais
Solos Tropicais – 2 grandes classes
SOLOS LATERÍTICOS

Camada mais superficial em áreas bem drenadas.

Caracterizada pela cor (matizes vermelho e amarelo), com
espessura em geral >2m e <10m.

Mineralogia: Fração areia e pedregulho - grãos resistentes
mecanicamente e quimicamente

Fração argila – elevada % de hidróxidos e óxidos de Fe e Al, o
argilo-mineral é a caolinita

Grãos mais finos estão agregados (massa de aspecto
esponjoso)

Presença de torrões

Grande % de vazios (preenchidos com ar)

Baixo peso específico () e elevada permeabilidade (k)
Solo laterítico
Solo saprolítico
Ocorência de solos lateríticos no Brasil (Nogami et al, 2000)
Solos lateríticos
Fração areia e argila de solos
lateríticos
SOLOS SAPROLÍTICOS

Camadas subjacentes às lateríticas ou outros solos
(pedogenéticos, sedimentares ou transportados).

Suas cores variam muito (várias cores em uma mesma
camada). Espessura muito variável, chegando a dezenas de
metros.

Mineralogia: É comum a presença de um grande número de
minerais (parte devido ao processo de intemperismo e parte
herdados da rocha matriz).

Fração argila: pode ocorrer uma grande variedade de argilominerais.

Fração silte: pode ter mineralogia muito variada e peculiar –
macro-cristais de caolinitas e micas mudando o comportamento
destes solos.

Caracterizando por camadas, manchas, xistosidades, vazios,
etc. herdadas da rocha matriz – Verdadeiramente Solos
Residuais.
Solo saprolítico – alteração de
rocha granítica
Solo saprolítico
Fração argila de solos saproliticos
METODOLOGIA MCT
(MINIATURA, COMPACTADO, TROPICAL)
Objetivo
 utilizar solos arenosos finos lateríticos como base de
pavimentos, considerados inapropriados pelas classificações
tradicionais.
 Ensaios mecânicos e hídricos simplificados porém correlacionáveis
com o comportamento dos solos tropicais.
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

Mini-CBR
Infiltrabilidade
Permeabilidade
Contração
Penetração da pintura betuminosa
Mini-CBR de campo
Sub-produto: Classificação Geotécnica MCT
 2 Grandes Classes :
 L = solos de comportamento laterítico
 N = solos de comportamento não laterítico
 7 Grupos
 NA, NA’, NS’ e NG’ (areia, arenoso, siltoso e argiloso)
 LA, LA’ e LG’
Gráfico de classificação MCT
e´ = {(20 / d´ ) + (Pi / 100)}^1/3
Solos Colapsíveis
Solos colapsíveis são solos porosos, não saturados que sofrem
uma redução brusca do volume de vazios quando saturado e sob
uma tensão constante.
A estrutura porosa é geralmente atribuída a um intenso processo
de lixiviação.
Ocorrem principalmente nas regiões sudeste, nordeste e centrooeste.
Estes solos estão associados a problemas em diversos tipos de
obra, tais como: edificações de pequeno porte, canais de irrigação
revestidos em placas de concreto, cidades ou loteamentos após
terem o lençol freático sofrido alteração por interferência de um
reservatório de água, adutoras e pavimentos rodoviários.
Recalques por colapso - Colapsividade
Recalques por colapso
Enchimento do
reservatório elevou o
nível de água
(saturação do solo
poroso) provocando
colapsos.
Recalques por colapso
Recalque por colapso devido a saturação do solo abaixo da fundação Carazinho - RS
Recalques por colapso – Colapsividade
Ensaio de adensamento = compressão confinada
e
i
1  e0
Recalques por colapso – Colapsividade
Ensaio de adensamento = compressão confinada – solo laterítico – campus da
URI – Santo Angelo-RS
Tensão vertical (kPa)
10
100
1000
10000
0
e
i
1  e0
Natural
Inundado
Deformação específica (%)
5
10
15
20
25
Principais Técnicas para solucionar problemas em solos colapsíveis
 Conviver com o problema, preparando as estruturas para absorver

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


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

as deformações
Controle das infiltrações no solo mediante drenagem e ou
impermeabilização
Substituição parcial ou total do solo colapsível por aterro
compactado
Escavação e recompactação com utilização ou não de aditivos (cal
ou cimento)
Pré-inundação por tanqueamento
Vibroflotação, para solos drenantes
Injeções de cal, cimento ou outros produtos químicos, tais como
silicatos e carbonatos
Tratamento térmico que modifique irreversivelmente as
características resistentes do solo
Utilização de fundações profundas, abaixo da camada porosa e
lençol freático
Reforço estrutural em pequenas edificações
Solos Expansivos
 Solos expansivos apresentam inchamento e expansão na presença
de agua, com aumento de volume.
 Problemas em obras de engenharia (expansão – contração)



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


Trincas e fissuras
Levantamentos diferenciais e desalinhamentos de construções
Rupturas e escorregamentos nos aterros e taludes de cortes
Tombamento e ruptura de estruturas de contenção
Movimentação em adutoras e linhas de transmissão
Desagregação em enrocamentos e lastros
Danos causados em pavimentos rodoviários e edificações de pequeno porte
 O fenômeno de expansão deve-se à hidratação de argilominerais,
ou seja, adsorção de moléculas de água nas superfícies internas e
externas das camadas estruturais dos argilominerais
Solos Expansivos
As causas externas que podem levar a expansão de um solo são: (a) variação da
umidade devido a variações climáticas sazonais (chuvas), (b) modificação do
nível freático ou das condições hidrogeológicas e (c) redução da tensão total do
solo, proveniente de escavações ou corte de taludes, sendo que nesse caso as
variações são mais lentas.
Tendência a migração da umidade do solo a migrar das zonas mais quentes para as zonas
mais frias. Em regiões de climas quentes, a sombra produzida na superfície do solo por um
edifício resfria as camadas abaixo desta, resultando migração da água
Solos Expansivos
 O fenômeno de expansão deve-se à hidratação de argilominerais, ou seja,
adsorção de moléculas de água nas superfícies internas e externas das
camadas estruturais dos argilominerais
Moradias em Santa Maria – Patologias
devido à expansão
Viga de concreto rompido por
expansão do solo - Biblioteca
da UFSM
Solos expansivos
Solos expansivos : Métodos Indiretos
- Difração
de raio – X
- Análise Térmica Diferencial (ATD)
- Análise Térmica Gravimétrica (ATG)
- Capacidade Troca Cátions (CTC)
- Caulinita – CTC = 3 a 15 meq/100g
- Ilita – CTC = 10 a 40 meq/100g
- Montmorilonita – CTC = 60 a 150 meq/100g
- Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
- Limites de Consistência – correlações
-Potencial de expansão:
-Muito alto – LL > 60% e IP > 35%
-Alto – LL = 40 a 60% e IP = 20 a 55%
-Médio – LL = 30 a 40% e IP = 10 a 35%
- Baixo – LL < 30% e IP = 0 a 15%
Solos expansivos : Expansão Livre e Pressão de expansão
Ensaio de expansão livre
Ensaio de contração
Pressão de expansão – ensaio de
compressão confinada (adensamento)
Técnicas utilizadas para solução de problemas de solos
expansivos
 Estabilização química
 Mistura com materiais não expansivos ou substituição
 Zoneamento do maciço
 Soluções de vedação e ou drenagem
 Soluções estruturais edificações (estacas, reforços com vigas, etc.)
 Compactação do aterro no ramo úmido, com redução da densidade
Solos Dispersivos
 Solos dispersivos são solos argilosos que apresentam
potencialidade a dispersibilidade, quando submetidos a um fluxo
subsuperficial, rompem rapidamente com a formação de túneis ou
tubos que caracteriza a erosão subterrânea (piping)
 A chamada erosão coloidal, gerada pela dispersão e transporte de
argilas na água de percolação, é registrada em muitos casos
históricos de obras de barragens, aterros e solos naturais,
particularmente, na forma de túneis e ravinas profundas
 A dispersibilidade depende de fatores ambientais que podem ser
controlados pela química da água percolante e umidade de
compactação, que vão reger a estrutura dos solos argilosos
compactados.

http://blog.espol.edu.ec/
guillermoblog/2011/08/
Principais ensaios empregados na avaliação da dispersão coloidal
 Ensaios químicos com fluído intersticial – NBR 13603 (1996)

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
Critérios de dispersibilidade baseados na determinação de Sais
Total de Sais Dissolvidos (TSD) = Ca + Mg + Na + K
Porcentagem de Na (%Na) = Na / TSD
Razão de Absorção de NA (RAS) = Na / [(Ca + Mg)/2]1/2
A grande maioria dos solos são
considerados dispersivos se situados na
Zona A e não dispersivos na Zona B.
Para os solos da Zona C, é recomendado
o ensaio de pinhole
Critério de dispersibilidade baseado na relação TSD x % Na
Principais ensaios empregados na avaliação da dispersão coloidal
 Ensaio de dispersão SCS (duplo hidrométrico) – NBR 13602 (1996)
 Ensaios granulométricos com e sem defloculante
 Grau de dispersão, que corresponde a razão entre os teores de argila (<
0,005mm) com e sem defloculante
 Crumb test – NBR 13601 (1996)
 Ensaio qualitativo onde é avaliado o comportamento de um agregado na
umidade natural submerso em água destilada.
 É considerado um útil indicador da dispersão
http://blog.espol.edu.ec/guillermoblog/2011/08/
Principais ensaios empregados na avaliação da dispersão coloidal
 Ensaio Pinhole (ou ensaio de furo de agulha) – NBR 14114 (1998)
 Ensaio mais utilizado para identificar solos dispersivos
 Avaliação qualitativa da dispersão de uma amostra de solo submetida um fluxo
concentrado em um fino orifício (furo), em estágios de carga hidráulica
crescente.
 A dispersão é identificada pela turbidez da água percolada recolhida
Ensaio de pinhole (Bastos, 1999)
Comportamento de uma amostra erodível e não erodível