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CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA DO SOLO DO BAIRRO CIDADE NOVA NO
MUNICÍPIO DE MANAUS - AM.
Renan de Oliveira Silveira, Estudante de Engenharia Civil, Centro Universitário do Norte – UNINORTE, Manaus - AM.
José Claudio Moura Benevides, Orientador no Centro Universitário do Norte – UNINORTE, Manaus - AM. RESUMO
Esse trabalho tem como objetivo analisar e classificar o solo do bairro Cidade Nova
no município de Manaus AM. Essa avaliação se deu em duas etapas, sendo a
primeira análise visual da superfície do solo e posteriormente foram realizados
experimentos em laboratório, a fim de levantar as informações técnicas a respeito do
solo. Foram utilizados ensaios tradicionais como, limite Liquidez, Limite de
Plasticidade, Granulometria e Compactação. Com base nos resultados obtidos o
solo foi classificado como solo arenoso apresentando 96,00% de areia média e fina.
Palavras-Chave: Solo, caracterização, ensaio. ABSTRACT This work aims to analyze and classify the soil of the Cidade Nova neighborhood in
the municipality of Manaus. This evaluation was carried out in two stages, the first
one visually analyzing the surface of the soil and, afterwards, experiments were
carried out in the laboratory in order to obtain the technical information about the soil.
Traditional tests such as Liquidity limit, Plasticity limit, Granulometry and Compaction
were used. Based on the results obtained, the soil was classified as a sandy soil with
96.00% of medium and fine sand.
Key words: Soil, characterization, test
INTRODUÇÃO.
A cidade de Manaus, capital do estado do Amazonas, localiza-se na porção
nordeste do estado do Amazonas e possui uma área de aproximadamente
11.458,50 km². O município é integrante da bacia amazônica e está situado na
margem esquerda da confluência dos rios Negro e Solimões, que são rios
formadores do Rio Amazonas. É de grande importância para engenharia estudar as
características físicas e propriedades do solo porque se evitam patologias seja na
construção de edificações, ou na infraestrutura viária e drenagens.
Na infraestrutura viária é de fundamental importância a caracterização do solo
e suas propriedades mecânicas para realizar a pavimentação. A classificação do
pavimento é feita a partir da constituição de seu revestimento (ou camada de
rolamento). De modo geral, os pavimentos são classificados em flexíveis, semi
rígidos e rígidos (DNIT, 2006a; RODRIGUES, 2006; FRANSOZI, 2014), onde cada
um pode ser definido como:
a) Flexível: seu revestimento é formado com material betuminoso (combinação
de agregados e ligantes asfálticos). Exemplo: pavimento constituído por uma
base britada (brita graduada ou macadame) ou por uma base de solo
pedregulhoso, revestida por uma camada asfáltica;
b) Semirrígido: possui uma base cimentada por algum aglutinante com
propriedades cimentícias, como por exemplo: uma camada de solo cimento
revestida por uma camada asfáltica; e,
c) Rígido: aquele em que o revestimento é formado por lajes de concreto de
cimento Portland.
São exemplos de patologias o recalque de uma fundação, percolação de
água em uma parede. As características do solo dependem da sua região de
localização já que a sua origem é principalmente do intemperismo de rochas mães
(Caputo, 1988). No Brasil se utiliza dos meios tradicionais de caracterização que são
os sistemas de classificação de solos com base nas tabelas americanas: Sistema
Unificado de Classificação de solos (SUCS) ou (Unified Classification System –
U.S.C.) proposto por Arthur Casagrande e a Classificação do T.R.B. (Transportation
Research Board); ambos baseados na análise granulométrica, nos limites de
Atterberg (Limite de Liquidez – LL e Índice de Plasticidade – IP) (Caputo, 1977).
Os solos amazônicos possuem grande heterogeneidade resultado de eventos
geológicos ocorridos na região ao longo do tempo. O local apresenta clima
característico de regiões tropicais, sendo classificado como quente e úmido, possui
duas estações com índices pluviométricos diferentes, sendo uma estação
predominante de chuvas e cheia, e outra com predominância de seca e vazão dos
rios. A referida cidade possui uma precipitação anual média variando de 2100 a
2500 mm, e se distingue pelos seus rios e igarapés (LIMA, 1999).
BENTO & FROTA (1998) realizaram mapeamento geotécnico da cidade de
Manaus, entre 1977 e 1998, a partir de relatórios de sondagens e perfis de poços
tubulares profundos, além de 25 pontos de observação em campo. Deste trabalho
foram obtidas cartas temáticas, particularmente a relativa à textura, onde foi
observado que, em profundidades de 2m, 5m e 10m, tem-se a presença de 62%,
55% e 30% da fração argilosa, respectivamente. Considerando a variabilidade de
fatores que influenciam e caracterizam os solos na região, esse trabalho tem como
objetivo analisar e classificar o solo do bairro Cidade Nova no município de Manaus
AM.
MATERIAIS E MÉTODOS. Solo
Se faz necessário estabelecer algumas definições a respeito do conceito de é
solo. Conforme relata Pinto (2006, p.14),
Os solos são constituídos por um conjunto de partículas com água (ou
outro líquido) e ar nos espaços intermediários. As partículas, de maneira
geral, encontram-se livres para deslocar-se entre si. Em alguns casos, uma
pequena cimentação pode ocorrer entre elas, mas num grau extremamente
mais baixo do que nos cristais de uma rocha ou de um metal, ou nos
agregados de um concreto. O comportamento dos solos depende do
movimento das partículas sólidas entre si e isso faz com que ele se afaste
do mecanismo dos sólidos idealizados na Mecânica dos Sólidos
Deformáveis, na qual se fundamenta a Mecânica das Estruturas, de uso
corrente na Engenharia Civil.
Acerca de solos, Pinto (2006) afirma que todos os solos são originados da
decomposição das rochas localizadas inicialmente na crosta terrestre. A
decomposição decorre da ação tanto agentes químicos como físicos. A água acaba
percolando entre as trincas dos minerais constituintes da rocha original uma vez
formadas devido a variações térmicas, atacando os quimicamente. Como também, a
água pode congelar dentro das trincas que entre outros fatores, exerce o aumento
das tensões e por fim uma maior fragmentação do maciço. O referido autor ainda
revela uma série de outros processos químicos como hidratação, hidrólise, oxidação,
lixiviação, troca de cátions, carbonatação todos oriundos da presença da fauna e
flora, esses processos são mais atuantes em regiões onde o clima é mais quente.
Ensaio de Análise Tátil Visual
A análise tátil visual dos materiais (agregados e solos) tem como objetivo
fazer a identificação com o contato direto com as amostras, por meio do tato e por
meio da visão. É um método barato e prático de identificação de agregados e solos e
o procedimento, como apresentado, é realizado por meio visual e tátil, sem a
utilização de equipamentos. É um método de suma importância para a identificação
dos materiais recebidos. Tal análise agrupa agregados e solos (independentemente,
ou seja, cada um com seu tipo), com características semelhantes permitindo definir
quais serão e quantos ensaios são necessários para a caracterização correta dos
materiais ensaiados.
Estes testes são simples e rudimentares, entretanto, trazem informações
importantes e devem ser feitos com critério. Além da identificação dos agregados e
solos, devem- se apresentar informações como a presença de materiais não
pertencentes ao solo ou agregado, como raízes e outros materiais orgânicos. Para
Pinto (2006) apenas a distribuição granulométrica não é capaz de caracterizar bem o
comportamento dos solos para a análise sob aspectos de engenharia, pois a porção
fina dos solos é de grande importância nesse comportamento, “ [...] quanto menores
as partículas, maior a superfície (superfície das partículas dividida por seu peso ou
seu volume)” (Pinto, 2006, p. 24).
Para Pinto (2006) com o comportamento partículas com superfícies
específicas das mais variadas formas perante a água é muito diferenciado, por
exemplo, em partículas de minerais argila é possível encontrar diferenças nas suas
estruturas mineralógicas, como também em seus cátions adsorvidos, por isso para
a mesma porcentagem de argila, o solo pode acarretar em comportamento muito
diverso, pois irá depender das características dos minerais presentes. Como muitos
fatores interferem na análise do comportamento do solo, o seu estudo acaba sendo
de grande complexidade, em resposta a essa complexidade a Engenharia buscou
métodos de análise indireta sendo baseada no comportamento do solo em
presença de água, que acabaram conhecidos como os limites de Atterberg (Índices
de consistência).
De acordo com Pinto (2006), os limites são baseados na verificação de que
um solo argiloso ocorre com diferentes aspectos conforme seu teor de umidade, ou
seja, quanto mais úmido, mais ele terá um comportamento de um líquido, da
mesma forma, que a medida que ele vai perdendo água, vai tornando-se plástico e
quando estiver seco será quebradiço. Como demonstra a Figura 7, a mudança de
estado do solo está relacionada com o teor de umidade presente nele, sendo
denominados como Limite de Liquidez (LL) e Limite de Plasticidade (LP), e assim
existe o Índice de Plasticidade (IP), que é definido como a diferença entre os limites
e é a faixa onde o solo é considerado plástico. Para efeito de apresentação de
resultados apenas os valores do LL e do IP são apresentados como índices de
consistência dos solos, o LP apenas é utilizado para a determinação do IP.
Agregados
De acordo com a norma ABNT NBR 9935 (ABNT, 2005), o agregado é
definido como material sem forma ou volume definido, geralmente inerte, de
dimensões e propriedades adequadas para produção de argamassas e de concreto.
Os agregados são passíveis de utilização em toda a composição do pavimento,
incluindo o subleito, a sub-base, a base e o revestimento. Contudo, cada utilização,
requer agregados com características específicas.
De acordo com Fransozi (2014), na pavimentação, estes materiais devem
possuir propriedades como durabilidade, resistência, adesividade ao ligante, entre
outras, que influenciarão no desempenho da estrutura. A determinação dos
agregados a serem utilizados no pavimento depende da disponibilidade, custo e
qualidade do material, além do tipo de aplicação (BERNUCCI et al., 2010).
Segundo a norma de Especificação de Serviço (ES) do Departamento
Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT), DNIT 031/2006-ES (DNIT, 2006b),
os agregados para uso em misturas asfálticas são classificados quanto ao tamanho
em: graúdos, miúdos e material de enchimento ou filler.
a) Agregado graúdo: é constituído por britas, cascalhos seixos e outros, que
possuem dimensões maiores que 2,0 mm, retidos na peneira n.º 10;
b) Agregado miúdo: areias e pó de pedras retidos na peneira n.º 200 e que
passam
na n.º 10, com dimensões entre 0,075 mm e 2,0 mm; c) Material de enchimento ou filler: é aquele em que pelo menos 65% das
partículas são menores que 0,075 mm. Podem ser: cal hidratada, cimento
Portland, etc. A relação entre os agregados de tamanhos diferentes deve ser estudada, pois
o tamanho dos agregados pode influenciar a eficiência das misturas asfálticas. Altas
quantidades de material de enchimento, por exemplo, podem prejudicar a
trabalhabilidade e diminuir o contato entre as partículas grossas, alterando a
capacidade de compactação (FRANSOZI, 2014). No entanto, a quantidade
adequada deste material reduz os vazios do esqueleto mineral e melhoram a
trabalhabilidade da mistura (BERNUCCI et al., 2010).
A distribuição granulométrica interfere nas características dos revestimentos
asfálticos como: rigidez, estabilidade, durabilidade, permeabilidade, trabalhabilidade,
resistência à fadiga e à deformação permanente. Os resultados do ensaio de
peneiramento são expressos por gráficos que relacionam a porcentagem de material
granular retida em cada tipo de peneira, apresentando assim a distribuição
granulométrica do material analisado.
Ensaio de Granulometria
De acordo com Pinto (2006) o tamanho das partículas é a primeira
característica que diferencia os solos no momento de caracterizar, pois alguns solos
como areia marinha ou pedregulhos são perceptíveis ao olho nu e outros são tão
finos que se molhados acabam aglutinados como uma pasta ou barro não sendo
possível a visualização das partículas separadamente. Segundo o autor, é enorme a
variedade do tamanho dos grãos, não se percebe no primeiro momento pelo fato dos
materiais serem tão pequenos com os que estamos acostumados a manusear.
“Existem grãos de areia com dimensões de 1 a 2 mm, e existem partículas de argila
com a espessura da ordem de 10 Angstrons (0,000001).” (PINTO, 2006, p.15).
A realização do ensaio dá-se conforme a norma NBR 9775 (ABNT, 2011) e
NBR 6457 (ABNT, 2016). O material é pesado (Figura 1) em três amostras para
obtenção do seu peso úmido e colocado em estufa por um período de 24±4 horas e,
posteriormente, pesado para a obtenção do seu peso seco.
Massa Unitária
O ensaio de massa unitária (solta e compactada) é realizado, em duplicata,
para agregados miúdos e foi desenvolvido de acordo com a norma ABNT NBR NM
45, como apresentado na Figura 2.
Massa Específica
O ensaio de massa específica para materiais miúdos é realizado de acordo
com Norma NBR NM 52 (ABNT, 2009). O ensaio para agregado miúdo (areia), foi
realizado em duplicata conforme a norma utiliza o frasco de Chapman para a
obtenção do resultado da massa específica do material.
Granulometria
O ensaio de Granulometria por Peneiramento é realizado, em duplicata,
através de dois tipos diferentes de ensaios: tipo agregado e tipo solo. O segundo
ensaio é realizado por meio da norma NBR 7181 (ABNT, 2016), tanto para o solo,
quanto para os agregados miúdos (areia). Há, primeiramente, a preparação do
material. Logo após a secagem, espera-se o material esfriar por um período de 1 a 3
horas, e então o mesmo é peneirado.
As peneiras utilizadas seguem a ordem decrescente de: 25,40 mm, 19,10
mm, 12,50 mm, 9,50 mm, 4,75 (4,8) mm, 2,00 mm, 1,18 (1,2) mm, 0,6 mm, 0,42 mm,
0,18mm, 0,15 mm e 0,075 mm, de acordo com a Figura 4. As peneiras são
justapostas e ocorre o agitamento da amostra (que pode ser manual ou mecânico).
Materiais Pulverulentos
O ensaio é realizado para os materiais miúdos (areia) com base na norma
NBR NM 46 (ABNT, 2003), em duplicata, onde as amostras são lavadas até que
apresentem uma coloração mais clara que a da primeira lavagem e,
consequentemente, até que o material mais fino tenha passado por meio da peneira
de 0,075 mm (por lavagem) (Figura 5). As amostras são levadas para estufa por 24
± 4 horas, e após a retirada são pesadas.
Torrões de Argila
O ensaio de Torrões de Argila é realizado para os materiais miúdos (areia),
conforme determina a norma NBR 7218 (ABNT, 2010), que determina a separação
de 200,00 ± 0,5 g de amostra retida na peneira 1,18 mm para destorroamento dos
torrões de argila e materiais friáveis que serão novamente passados na peneira
1,18mm e, então, pesados (Figura 6).
Impurezas Orgânicas
O ensaio de Impurezas Orgânicas é realizado para os agregados miúdos
(areia) em duplicata. O desenvolvimento do ensaio segue a norma NBR NM 49
(ABNT, 2001) e baseia-se no ensaio de comparação colorimétrico (Figura 7) entre as
amostras misturadas a uma solução de hidróxido de sódio a 3% e uma solução
padrão (ácido tânico mais hidróxido de sódio), após um período de 24 horas.
Limite de Liquidez
O Limite de Liquidez conforme Ortigão (2007) informa é descrito como teor de
umidade do solo para que uma ranhura aberta no solo, seja fechada em 25 golpes,
após a realização de várias tentativas, com o solo em diferentes umidades vai sendo
anotado o número de golpes para fechar a ranhura e por interpolação chega-se ao
resultado.
A determinação do limite de liquidez (LL) é feita pelo aparelho de Casagrande
(Figura 8), conforme a norma DNER/ME 122 e a NBR 6459 (ABNT, 2016).
O ensaio é realizado através da obtenção de cinco pontos, conforme, que obedecem
cinco intervalos de números de golpes do aparelho Casagrande: de 5 a 15 (ponto 1),
de 15 a 25 (ponto 2), de 25 a 35 (ponto 3), de 35 a 45 (ponto 4) e de 45 a 55 golpes
(ponto 5). A umidificação do solo permite a variação do número de golpes.
As cinco amostras são, então, colocadas em estufa por um período de 24±4
horas, sendo pesadas após. Com os valores obtidos, traça-se a linha de escoamento
do material, a qual tem o intervalo compreendido entre 05 e 55 golpes. Por definição,
o limite de liquidez (LL) do solo é o teor de umidade para o qual o se fecha com 25
golpes (CAPUTO, 1988).
Limite de Plasticidade
O limite de plasticidade (LP) é determinado pelo cálculo da porcentagem de
umidade para a qual o solo começa a se fraturar quando se tenta moldar (CAPUTO,
1988). O ensaio é realizado conforme a NBR 7180 (ABNT, 2016d) e para o seu
desenvolvimento há a moldagem de cinco cilindros (Figura 10), baseada em um
gabarito (de 3 mm de diâmetro e cerca de 100 mm de comprimento), até que haja o
aparecimento de fraturas neles.
O Limite de Plasticidade é caracterizado como o menor teor de umidade onde
é possível moldar um cilindro com 3 mm de diâmetro, sendo utilizada a palma da
mão para rolar o solo. As amostras são, então, colocadas em estufa por um período
de 24±4 horas, sendo pesadas após para a obtenção das umidades e,
consequentemente, do valor do limite de plasticidade. A determinação do limite de
plasticidade do solo é realizada seguindo-se o seguinte procedimento: 1) prepara-se
uma pasta com o solo que passa na #40, fazendo-a rolar com a palma da mão sobre
uma placa de vidro esmerilhado, formando um pequeno cilindro. 2) quando o cilindro
de solo atingir o diâmetro de 3mm e apresentar fissuras, mede-se a umidade do
solo. 3) esta operação é repetida pelo menos 5 vezes, definido assim como limite de
plasticidade o valor médio dos teores de N w (%) 53 70,11 35 75,20 28 75,91 22
81,07 18 83,26 12 86,32 25 78,7 32 onde w é a porcentagem de umidade
determinados
Compactação
Compactação é o processo que pode ser manual ou mecânico que visa
reduzir o volume de vazios do solo, melhorando as suas características de
resistência, deformabilidade e permeabilidade. Sua aplicação prática se dá na
engenharia geotécnica no caso de uma investigação de um solo para futuras obras ,
onde são avaliadas os requisitos estabelecidos em projetos para aquele
determinado solo e determinar sua viabilidade tanto técnica como financeira a
respeito das características presentes no solo relativas a resistência.
Os fundamentos da compactação de solos são recentes foram desenvolvidos
por Ralph Proctor, que, na década de 20, postulou ser a compactação uma função
de quatro variáveis: a) Peso específico seco, b) Umidade, c) Energia de
compactação e d) Tipo de solo (solos grossos, solos finos, etc.). A compactação dos
solos tem uma grande importância para as obras geotécnicas, já que através do
processo de compactação consegue-se promover no solo um aumento de sua
resistência estável e uma diminuição da sua compressibilidade e permeabilidade.
Em 1933, o Eng. Norte americano Ralph Proctor postulou os procedimentos básicos
para a execução do ensaio de compactação. A energia de compactação utilizada na
realização destes ensaios é hoje conhecida como energia de compactação "Proctor
Normal".
A seguir são listadas, de modo resumido, as principais fases de execução de
um ensaio de compactação. Ao se receber uma amostra de solo (no caso,
deformada) para a realização de um ensaio de compactação, o primeiro passo é
colocá-la em bandejas de modo que a mesma adquira a umidade higroscópica
(secagem ao ar). O solo então é destorroado e passado na peneira #4, após o que
adiciona-se água na amostra para a obtenção do primeiro ponto da curva de
compactação do solo. Para que haja uma perfeita homogeneização de umidade em
toda a massa de solo, é recomendável que ela fique em repouso por um período de
aproximadamente 24 horas. Após preparada a amostra de solo, a mesma é
colocada em um recipiente cilíndrico com volume igual a 1000ml e compactada com
um soquete de 2500g, caindo de uma altura de aproximadamente 30cm, em três
camadas com 25 golpes do soquete por camada.
O ensaio de Compactação Proctor é realizado para a obtenção do teor de
Umidade Ótima e da Densidade (massa específica) Aparente Seca de solos
compactados. A realização do ensaio dá-se de acordo com as normas DNIT ME 164
(DNIT, 2013) e NBR 7182 (ABNT, 2016), que determina parâmetros específicos de
acordo com o projeto de pavimentação requerido.
É feita a moldagem de cinco corpos-de-prova com teores crescentes de
umidade para caracterizar a curva de compactação. Foto da realização do ensaio
apresentada na figura 11.
RESULTADOS E DISCUSSÃO. AREIA Ensaio Teor de Umidade
O ensaio de teor de umidade é feito tanto quando o material chega (umidade
natural), quanto quando o material seca após secagem natural no caso do solo
(umidade higroscópica). O ensaio realizado apresenta um baixo teor de umidade,
pois foi obtido após a secagem natural deste agregado, com média de 0,11%.
Massa Unitária O ensaio de massa unitária (solta e compactada) ocorreu no dia 24 de
fevereiro de 2019, sendo feito também em duplicata para cada tipo: solta e
compactada, como apresentado na Tabela 2.
O ensaio de massa unitária é relativo ao volume ocupado tanto por agregados
quanto por vazios (METHA & MONTEIRO, 1994). No caso, a massa unitária solta
inclui o volume de agregados mais vazios, e a massa unitária compactada inclui
apenas o volume ocupado pelos agregados. Além disso, o ensaio de massa unitária
é utilizado, principalmente, para classificar o agregado, utilizando a nomenclatura:
leve, normal e pesado.
Segundo Metha & Monteiro (1994), essa classificação dos agregados
considera os seguintes valores: leves – valores menores que 1,00 g/cm³, normais –
de 1,00 a 2,00 g/cm³, e, pesados – maior que 2,00 g/cm³. Por fim, obtiveram-se
valores médios iguais a 1,295 g/cm³ (γsolta) e 1,332 g/cm³ (γcompactada). Ou seja,
pode ser classificada como um agregado normal.
Massa Específica
O ensaio de massa específica da Areia da Cidade Nova Manaus Am foi
realizado no dia 25 de fevereiro de 2019. Os dados do ensaio, bem como os
resultados obtidos, estão apresentados na Tabela 3.
Obtém-se que a massa específica é igual a 2,526 g/cm³. E, de acordo com
Petrucci (1970), a massa específica real do agregado miúdo está em torno de 2,65
g/cm³. Portanto, o valor obtido está próximo do parâmetro de referência.
Ensaio de Granulometria
O ensaio de granulometria de agregado miúdo, de acordo com a NBR NM
248 (ABNT, 2013), foi desenvolvido, no dia 25 de Fevereiro de 2018 (Figura 12).A
amostra, em análise na Figura 12, apresenta-se pela curva de distribuição
granulométrica pelo método do peneiramento, como uma areia. De acordo com a
NBR 6502 (ABNT, 1995), considera-se areia, os agregados com os diâmetros de
partículas entre 0,06 mm e 2,0 mm.
Utilizou-se nesta análise somente o método do peneiramento, decorrente às
porcentagens retidas das partículas possuírem os diâmetros equivalentes superiores
a 0,074mm.Por fim, classifica-se a amostra ensaiada através do método supracitado
(TRB): Solo A – 3 – B (material constituinte: fragmento de pedras, pedregulho fino e
areia. Comportamento como subleito: Excelente a bom).
Materiais Pulverulentos
A porcentagem média obtida para o ensaio de Teor de Materiais
Pulverulentos da Amostra, igual a 4,70% (Tabela 4). Portanto, de acordo com a NBR
7211 (ABNT, 2009), é um valor reprovável para agregados de concreto submetidos a
desgaste superficial (para o qual a quantidade máxima é de 3,0%).
Torrões de argila A porcentagem média de Torrões de Argila (e materiais friáveis) para a
amostra é de 6,75% (Tabela 5), estando acima do máximo estipulado por norma
(ABNT, 2009) em 3,75%.
Impurezas Orgânicas
Para a amostra, após o período de repouso, verificou-se que a coloração é
mais escura que a cor amarelada da solução padrão, e, portanto, o agregado possui
um alto teor de impurezas orgânicas (NEVILLE, 2016). Dessa maneira, a areia, pode
ser considerada comprometida, por possuir matéria orgânica.
SOLO Teor de Umidade Higroscópica
A Umidade higroscópica é uma umidade residual, obtida após a secagem
natural (ao ar) do material, no caso o solo. O teor de umidade higroscópica tende a
ser maior à medida que o solo for mais argiloso. Nos solos de granulação grossa
(areias e pedregulhos) ela é praticamente desprezível (KORMANN, 1997).
O solo possui uma granulação acima de 0,075mm, portanto considerado um
solo arenoso. O ensaio de teor de umidade obteve a média de 0,31% de umidade
(Tabela 7).
Ensaio de granulometria
Verifica-se que o solo é predominantemente arenoso, uma vez que possui
porcentagem acumuladas maiores de areia média e areia fina (2 mm a 0,05 mm)
(Classificação M.I.T – MARLON et. al, 2015), sendo de 96,00%.
Pode-se ainda transformar o gráfico para a escala logarítmica (Figura 25),
para que então sejam utilizadas outras duas maneiras de classificação, conforme
item 2.3 deste relatório, a Classificação TRB e o Sistema Unificado de Classificação
de Solos (SUCS).
Limite de Liquidez
A determinação do limite de liquidez (LL) é feita pelo aparelho de
Casagrande, conforme a norma DNER/ME 122 (DNER, 1994) e a NBR 6459 (ABNT,
2016c).
O ensaio é realizado através da obtenção de cinco pontos, conforme, que
obedecem cinco intervalos de números de golpes do aparelho Casagrande: de 5 a
15 (ponto 1), de 15 a 25 (ponto 2), de 25 a 35 (ponto 3), de 35 a 45 (ponto 4) e de 45
a 55 golpes (ponto 5). A umidificação do solo permite a variação do número de
golpes. As cinco amostras são, então, colocadas em estufa por um período de 24±4
horas, sendo pesadas após. Com os valores obtidos, traça-se a linha de escoamento
do material, a qual tem o intervalo compreendido entre 05 e 55 golpes. Por definição,
LL do solo é o teor de umidade para o qual o se fecha com 25 golpes (CAPUTO,
1988). O valor do ensaio de Limite de Liquidez encontrado para o solo é de 29,00%
(Figura 14).
Limite de Plasticidade
Aproximando o resultado para o inteiro mais próximo, o valor de LP é 18%. Portanto, o Índice de Plasticidade (IP = LL – LP) é igual a 11%. Para esse valor de Limite de Plasticidade, o solo recebe a classificação de material medianamente plástico (onde o IP varia de 5 a 15%), de acordo com Marlon et al. (2015).
Compactação O ensaio de Compactação Proctor é realizado para a obtenção do teor de
Umidade Ótima e da Densidade (massa específica) Aparente Seca de solos
compactados. A realização do ensaio dá-se de acordo com as normas DNIT ME 164
(DNIT, 2013) e NBR 7182 (ABNT, 2016), que determina parâmetros específicos de
acordo com o projeto de pavimentação requerido. É feita a moldagem de cinco
corpos- de-prova com teores crescentes de umidade para caracterizar a curva de
compactação.Onde, observa-se que o valor de Umidade Ótima para o Solo da
Cidade Nova Manaus AM é igual a 14%, com uma densidade máxima de 1,866
g/cm3 (Figura 15).
CLASSIFICAÇÕES E ANÁLISES
O agregado areia analisado para o bairro da Cidade Nova, município de
Manaus, apresentou comportamento de agregados normais em relação aos
parâmetros de caracterização. As análises do ensaio de matérias orgânicas húmicas
das amostras de areia indicou uma coloração mais escura que a solução padrão.
Sendo assim consideradas suspeitas e possivelmente comprometidas para a
utilização dos mesmos.
Para compreender os comportamentos dos agregados e ligantes aplicados na
pavimentação, os materiais são caracterizados (ensaios laboratoriais), classificados
e analisados.
As características tecnológicas dos agregados servem para assegurar uma
fácil distinção de materiais, de modo a poder comprovar sua homogeneidade, bem
como selecionar um material que resista, de maneira adequada, às cargas e à ação
ambiental, as quais o pavimento irá sofrer (DNIT, 2006a). As classificações geradas
neste relatório foram baseadas no seguinte item:
● TRB (antigo HRB): os solos são reunidos em grupos e subgrupos,
em função de sua granulometria, limites de consistência e do índice
de grupo, conforme pode ser observado no Quadro 1.
Sistema Unificado de Classificação de Solos (SUCS): a classificação
baseia-se na identificação dos solos de acordo com as suas qualidades de textura e
plasticidade. Seu quadro pode ser observado no Quadro 2.
CONSIDERAÇÕES FINAIS.
Além das classificações citadas acima, foram utilizados ainda para a análise
dos agregados, o gráfico de plasticidade, o método auxiliar de identificação de
plasticidade, terminologias usadas no SUCS.
Após a classificação dos agregados por meio dos ensaios de caracterização
foram realizados ensaios mecânicos de compactação e CBR, no intuito de verificar o
teor de umidade ótima e resistência mecânica do solo à penetração.
Para as análises do revestimento asfáltico, são avaliadas as concordâncias
dos resultados obtidos da mistura usinada em contraste com os valores de projeto e
verificar se o valor obtido em laboratório está de acordo com a Faixa estabelecida
pelo Manual do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT,
2006a). A partir dos ensaios com solos do bairro Cidade Nova no município de
Manaus foram obtidos os seguintes resultados para os ensaios de Teor de Umidade,
Granulometria, Limites de Consistência e Compactação: a umidade do solo
apresentou um resultado de 0,31%; para a análise granulométrica, o solo foi
classificado como um solo arenoso apresentando 96,00% de areia média e fina; para
os ensaios de Limites de Consistência – Limite de Liquidez e Limite de Plasticidade
– foi calculado o Índice Plasticidade, aproximadamente, igual a 11%; Com a
realização do ensaio de compactação foi calculada a umidade ótima, cerca de 14%;
Utilizando os parâmetros obtidos e a tabela T.R.B., o solo foi classificado como um
solo A-2-6 (constituído por materiais como Pedregulho ou areias siltosos ou
argilosos a apresenta um comportamento como subleito de excelente a bom).
O pavimento, segundo Balbo (2007), é uma estrutura constituída de camadas
com espessuras pré-dimensionadas, formadas por materiais distintos compactados
a partir de uma fundação ou terreno de fundação, o subleito (DNIT, 2006a). Essas
camadas têm por função: receber e transmitir os esforços verticais provenientes do
tráfego de veículos, proporcionar condições de rolamento adequadas ao usuário,
oferecendo conforto e segurança, e, ainda, resistir aos desgastes decorrentes dos
esforços horizontais (SENÇO, 2007).
De uma forma funcional, o pavimento tem a tarefa de suportar o tráfego e
fornecer aos usuários segurança, conforto e economia. No entanto, para Oda (2000)
esta função está intimamente relacionada ao estado da pavimentação.
Portanto, a função estrutural do pavimento é resistir à ação das cargas das
rodas que atuam na superfície, transferir e distribuir a carga ao subleito sem
exceder, tanto a resistência do subleito como a resistência interna do próprio
pavimento (MANUAL DO ASFALTO, 1989 apud RODRIGUES, 2006).
Como dito anteriormente, o subleito é a camada de fundação do pavimento, e
é a que, em última análise suporta todas as cargas de tráfego (RODRIGUES, 2006).
Apresenta uma superfície não regular e infinita, constituída de material natural
consolidado e compactado (solo), ou, quando há aterros na área de implantação da
rodovia, superfície regular de material transportado e compactado (BALBO, 2007).
Nota-se que, como apresenta Balbo (2007), a regularização do subleito é feita
de modo a deixar a superfície do material natural (consolidado e compactado)
regular, para que haja a aplicação das demais camadas.
Ainda segundo Balbo (2007), quando as características do subleito são
inadequadas para a construção do pavimento (verificado através de ensaios
laboratoriais), aplica-se uma camada de reforço do subleito, que irá receber e aliviar
os esforços transmitidos ao subleito. Para Fransozi (2014), a camada de reforço do
subleito é constituída de solo de melhor qualidade, que possui melhores
propriedades elásticas e de resistência.
A sub-base é a camada corretiva do subleito, ou complementar à base, que é
a camada mais próxima à superfície, do ponto de vista estrutural é a mais
importante, pois aumenta a capacidade de suporte dos solos locais. Segundo Balbo
(2007), as camadas de sub-base e base são destinadas a aliviar as pressões sobre
as camadas subjacentes, sendo, também, responsáveis pela drenagem
subsuperficial dos pavimentos.
O material constituinte da sub-base deve possuir melhores características que
o material que compõe o subleito (SENÇO, 2007). A base pode ser constituída por
solo estabilizado naturalmente, misturas de solos e agregados (solo-brita), brita
graduada, brita graduada tratada com cimento, solo estabilizado quimicamente com
ligante hidráulico ou asfáltico, concreto, entre outros. Para as camadas de sub-base
podem ser utilizados os mesmos materiais (BALBO, 2007).
Portanto se faz necessário a caracterização e análise do solo em laboratório
de acordo com resultados obtidos o solo do bairro cidade nova em Manaus,
Amazonas possui propriedades que podem ser utilizados na pavimentação como
leito, sub leito, base , sub base, também recomendado para construção civil e
drenagem servindo como camadas para envolver o sistema de drenagem.
REFERÊNCIAS
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. NBR 7181: Solo – Análise granulométrica. Rio de Janeiro, 2018. . NBR 7182: Solo – Compactação - Procedimento. Rio de Janeiro, 2016.
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. NBR NM 49: Agregado miúdo – Determinação de impurezas orgânicas. Rio de Janeiro, 2001.
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<http://hdl.handle.net/10737/1051>.
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SENÇO, W. de. Manual de Técnicas de Projetos Rodoviários. 1. ed. São Paulo: Pini, 2007
Figura 1 Pesagem da amostra. Fonte : O Autor.
Figura 2 Amostra ensaio de massa unitária. Fonte: O Autor.
Figura 3 Frasco de Chapman para o ensaio de Massa Específica da Areia. Fonte: O Autor.
Figura 4 Peneiramento do Ensaio de Granulometria do Solo. Fonte:O Autor.
Figura 5 Ensaio de Materiais Pulverulentos Fonte :O Autor.
Figura 6 Pesagem dos torrões de Argila. Fonte:O Autor.
Figura 7 Comparação colorimétrica do ensaio de Impurezas Orgânicas. Fonte:O Autor.
Figura 8 Aparelho de Casagrande com o material para ensaio Fonte: O Autor.
Figura 9 Amostras de Limite de Liquidez do Solo Fonte:O Autor.
Figura 10 – Ensaio de Limite de plasticidade do Solo. Fonte:O Autor.
Figura 11 Ensaio de compactação Proctor Fonte: O Autor.
Figura 12 Gráfico da média da Curva Granulométrica em escala logarítmica de cidade Nova Manaus AM
Tabela 1 Planilha de resultados do Teor de Umidade da Areia da Cidade Nova Manaus Am
ENSAIO DE TEOR DE UMIDADE - NBR 9775 Local do ensaio Lab. Materiais - EST/UEA Município Manaus Data do ensaio 25/02/2019 Responsável pela execução Renan de Oliveira Silveira Amostra
Massa do Recipiente (g)
Massa Inicial (g)
Massa Seca + Massa
Recipiente (g)
Massa Final (g)
% Umidade
I 34,36 51,29 85,57 51,21 0,16 II 33,35 50,28 83,58 50,23 0,10 III 33,67 52,1 85,73 52,06 0,08
Média 0,11
Tabela 2 Planilha de resultados da Massa Unitária e solta da Areia da Cidade Nova Manaus- Am
Massa Unitária Solta Amostra 1 Amostra 2
Massa do Recipiente (g)
Massa do Recipiente + amostra (g)
Volume do recipiente (cm³)
Massa do Recipiente (g)
Massa do Recipiente + amostra (g)
Volume do recipiente (cm³)
373,33 2422,25 1593,25 373,33 2449,46 1593,25 γsolta1 (g/cm³) γsolta2 (g/cm³)
1,286 1,303 |γsolta1 - γsolta2| (g/cm³) -0,02
γsolta-média (g/cm³) 1,295 Massa Unitária Compactada
Amostra 1 Amostra 2
Massa do Recipiente (g)
Massa do Recipiente + amostra (g)
Volume do recipiente (cm³)
Massa do Recipiente (g)
Massa do Recipiente + amostra (g)
Volume do recipiente (cm³)
373,33 2481,42 1593,25 373,33 2511,25 1593,25 γcompactada1 (g/cm³) γcompactada2 (g/cm³)
1,323 1,342 |γcompactada1 - γcompactada2| (g/cm³) 0,02
γcompactada-média (g/cm³) 1,332
Tabela 3 Planilha de resultados da Massa Específica da Areia da Cidade Nova Manaus AM
ENSAIO DE MASSA ESPECÍFICA - NBR NM 52 Local do ensaio Lab. Materiais - EsT/UEA Município Manaus Data do ensaio 25/02/2019 Responsável pela execução Renan de Oliveira Silveira
Amostra 1 Amostra 2
Massa seca (g) Leitura Final (cm³)
Massa seca (g) Leitura Final (cm³)
500 397 500,13 399 µ1 (g/cm³) µ2 (g/cm³) 2,538 2,513
|µ1 - µ2| (g/cm³) -0,02 µmédia (g/cm³) 2,526
Tabela 4 Planilha de resultados Materiais Pulverulentos
ENSAIO DE TEOR DE MATERIAIS PULVERULENTOS - NBR NM 46
Local do ensaio Lab. Materiais - EST/UEA Município Manaus
Data do ensaio 25/02/2019 Responsável pela execução Renan de Oliveira Silveira
Amostra 1 Amostra 2 Massa inicial (g) Massa final (g) Massa inicial
(g) Massa final (g)
100,16 95,72 100,06 95,08 Mat. Pulv. 1 (%) Mat. Pulv. 2 (%)
4,433 4,977 |Mat. Pulv.1 - Mat. Pulv.2| 0,54
Mat. Pulv. média (%) 4,705
Tabela 5 Planilha de resultados de teor de torrões de argila
ENSAIO DE TEOR DE TORRÕES DE ARGILA - NBR 7218 Local do ensaio Lab. Materiais - EST/UEA Município Manaus Data do ensaio 25/02/2019 Responsável pela execução Renan de Oliveira Silveira
Amostra 1 Amostra 2
Massa inicial (g) Massa final (g) Massa inicial (g)
Massa final (g)
200,04 187,36 200,01 187,40 Teor de Torrões 1 (%) Teor de Torrões 2 (%)
6,768 6,729 |Teor de torrões 1 - Teor de torrões 2| -0,04
Teor de Torrões média (%) 6,748
Tabela 6 Planilha de resultados de matérias Orgânicas húmicas
ENSAIO DE MATÉRIAS ORGÂNICAS HÚMICAS - NBR NM 49 Local do ensaio Lab. Materiais - EST/UEA Município Manaus Data do ensaio 08, 09/02/2019 Responsável pela execução Renan de Oliveira Silveira
Características das amostras Amostra 1 - Observações
Primeiramente as soluções (Solução de hidróxido de sódio a 3%, Solução de ácido tânico a 2% e Solução padrão) foram preparadas conforme prescreve a ABNT NBR utilizada para este ensaio. Posteriormente, a amostra 1, de 200g de agregado miúdo, foi colocado em um frasco de Erlenmeyer juntamente com 100mlda solução de hidróxido de sódio, sendo agitada e posta em repouso por 24h. RESULTADO: A cor da solução obtida é mais escura que a cor da solução padrão. Por tanto, a areia é considera suspeita e reprovada.
Amostra 2 - Observações Primeiramente as soluções (Solução de hidróxido de sódio a 3%, Solução de ácido tânico a 2% e Solução padrão) foram preparadas conforme prescreve a ABNT NBR utilizada para este ensaio. Posteriormente, a amostra 1, de 200g de agregado miúdo, foi colocado em um frasco de Erlenmeyer juntamente com 100mlda solução de hidróxido de sódio, sendo agitada e posta em repouso por 24h. RESULTADO: A cor da solução obtida é mais escura que a cor da solução padrão. Por tanto, a areia é considera suspeita e reprovada.
Tabela 7 Planilha de resultados ensaio de teor higroscópica do solo
Local do ensaio Lab. de Materiais UEA/EST Município
Manaus Data do ensaio 27/02/2019
Responsável pela execução Renan de Oliveira Silveira
ENSAIO TEOR DE UMIDADE - NBR 9775
N.º Cápsulas
Peso da Cápsula
Solo Úmido + Cápsula
Solo Seco +
Cápsula
Peso da Água
Peso do Solo Seco
% Umidade
Média
I 146,37 196,37 196,3 0,07 49,93 0,14 0,31 II 148,82 198,82 198,62 0,2 49,8 0,4
III 175,11 225,11 224,92 0,19 49,81 0,38
Figura 13 gráfico do ensaio de granulometria. Fonte : O Autor.
Figura 14 Gráfico do limite de Liquidez
Tabela 8 Planilha de resultados de limite de plasticidade. Fonte: O Autor.
Local do ensaio Laboratório de Materiais UEA Município Manaus
Data do ensaio 27/02/2019 Responsável pela execução Renan de Oliveira Silveira
ENSAIO DE LIMITE DE PLASTICIDADE - NBR 7180 N.º Cápsulas Peso da
Cápsula Solo Úmido
+ Cápsula
Solo Seco + Cápsula
Peso da Água
Peso do Solo Seco
% Umidade
LP-11 19,98 21,84 21,53 0,31 1,55 20,00% LP-12 18,44 20,21 19,94 0,27 1,50 18,00% LP-13 18,40 20,27 19,99 0,28 1,59 17,61% LP-14 17,94 19,56 19,31 0,25 1,37 18,25% LP-15 17,44 19,13 18,88 0,25 1,44 17,36%
Mais 5% 19,15% Lim . Plasticidade
Média 18,24% 18,00% 17,61% 18,25% 17,36% 17,80% Menos 5% 17,32%
Informações Extras Índice de Plasticidade
Limite de Liquidez 29,00%
Limite de Plasticidade 17,80%
Índice de Plasticidade 11,20%
Figura 15 Gráfico da curva de compactação
Quadro 1 - Classificação dos solos (Transportation Research Board)
Fonte: DNIT (2006a)
Quadro 2 - Sistema Unificado de Classificação dos Solos.
Fonte: DNIT (2006a).