Hoje, Savo Kusić está focado em janelas de madeira, janelas de madeira-alumínio, janelas personalizadas, portas e pedidos de orçamento. Este texto permanece como um arquivo técnico e não é uma oferta para projetos geotécnicos, testes laboratoriais ou terraplenagens.
Fases de materiais no solo
O solo consiste em três fases: sólida, líquida e gasosa. A fase sólida é representada por partículas sólidas, água líquida e a fase gasosa por ar fechado ou vapor d’água nos poros do solo.
Certos tipos de solo podem consistir em uma, duas ou três fases, o que significa que a composição do solo pode ser um sistema monofásico, bifásico ou trifásico. As propriedades físicas do solo dependem de fases individuais.
Solo incoerente, como areia ou cascalho completamente seco, consiste em apenas uma fase - partículas sólidas. O ar que existe nos poros desse solo não é fechado e não se opõe ao movimento das partículas sólidas, por isso não pode ser considerado uma fase.
Solo úmido e coerente acima do nível do lençol freático, que consiste em partículas sólidas e poros fechados, preenchidos parcialmente com água e parcialmente com ar ou vapor d’água, é o solo do sistema trifásico. No caso de sólidos em movimento, a água e o ar nos poros do solo se opõem ao mesmo tempo.
O solo abaixo do nível do lençol freático, cujos poros estão completamente preenchidos com água, de modo que não há ar ou vapor d’água neles, é um sistema bifásico. O solo nas camadas mais profundas é considerado um sistema bifásico, porque o ar fechado nos poros do solo em maiores profundidades não tem efeito significativo em suas propriedades físicas, que nesse caso são determinadas pelas propriedades das fases sólida e líquida.
Composição granulométrica
Os ingredientes sólidos do solo são matéria mineral ou orgânica de diferentes tamanhos, variando de grandes seixos e blocos, do tamanho de centenas e milhares de milímetros, até o tamanho de uma molécula. Como você sabe, uma molécula tem um milionésimo de milímetro, um milimícron. O menor tamanho dos sólidos do solo é considerado 20 mou mícrons.
O tamanho das partículas sólidas do solo tem uma influência muito grande nas suas propriedades físicas. Essa aspereza é expressa pela composição granulométrica, que representa a relação entre os tamanhos de grãos individuais por suas partes em peso e o peso total do solo. A divisão do solo de acordo com sua composição granulométrica é diferente em diferentes países. Nossa divisão é a seguinte:
Limites de tamanho de partícula
Tamanho 2 mm – limite entre a composição do solo de granulação grossa e granulação fina. Partículas sólidas até 2mm mostram a ascensão capilar da água no solo. O solo de granulação grossa não tem capilaridade.
Tamanho 0,2 mm – limite entre areia de granulação grossa (afiada) e areia de granulação fina (macia).
Tamanho 0,02 mm - o limite até o qual grãos individuais no solo podem ser reconhecidos a olho nu.
Tamanho 0,002 mm – limite entre solo solto e argila
Tamanho 0,0002 mm – fronteira entre argila e argila coloidal.
Os ingredientes sólidos abaixo 0,002 mm têm grande influência nas propriedades físicas do solo. Esses ingredientes dão coesão ao solo, e se forem menores e mais abundantes no solo, mais coeso será o solo. Contudo, a coesão do solo também depende da composição mineral das partículas sólidas menores que 0,002 mm. Se estas partículas são formadas pela decomposição de minerais muito duros como o quartzo, então a sua coesão é muito baixa ou inexistente, e a sua absorção de água também é relativamente baixa. Se as partículas abaixo de 0,002 mm foram criadas pela decomposição de materiais argilosos, então elas têm propriedades de ligação que são ainda mais fortes se as partículas forem menores, enquanto a absorção de água de tais partículas é muito alta.
A composição granulométrica do solo fornece dados importantes e confiáveis sobre algumas de suas propriedades físicas. Se predominarem no solo partículas de argila abaixo de 0,002 mm, então já se pode concluir que tal solo é plástico, coerente, higroscópico, com alta capilaridade, baixa permeabilidade e possui baixo ângulo de atrito interno.
A composição granulométrica do solo é representada pelas linhas da composição granulométrica (fig. 1).
Fig. 1 - Linhas de composição granulométrica do solo: 1-areia cascalho; 2-areia empoeirada; 3-poeira arenosa; 4-solo argiloso; 5-argila
A linha ordenada da composição granulométrica mostra a fração em peso das partículas sólidas menor que o diâmetro representado pela abcissa do ponto dado. Por exemplo, no ponto A da linha 4 a ordenada mostra que existem partículas 92% menores que 2 mm, e que os 8% restantes são maiores que 2 mm.
Classificação do solo de acordo com a composição granulométrica
Solos contendo partículas sólidas maiores que 2 mm são classificados de acordo com a divisão geral do solo por composição granulométrica, mostrada na fig. 1. Ao fazê-lo, adota-se como fração básica aquela que está mais representada no solo, enquanto as demais são adicionais. Por exemplo, se a granulação geral do solo for maioritariamente areia com uma menor quantidade de cascalho, então esse solo é classificado como areia pedregosa, enquanto o oposto seria cascalho arenoso. A classificação também pode indicar a participação das frações individuais no solo. Por exemplo, se um solo contém argila 15%, poeira 45%, areia 30% e cascalho 10%, ele pode ser classificado como solo argiloso com argila 15% e cascalho 10%.
No entanto, para solos de granulação fina que contêm partículas sólidas menores que 2 mm, a classificação baseada em sua composição granulométrica geralmente é feita de acordo com um diagrama triangular. Existem vários desses diagramas, dos quais listaremos o mais básico do U.S. Bureau of Soils, fig. 2.
Fig. 2 - Diagrama Triangular do Bureau of Soil dos EUA
O diagrama consiste em três eixos de coordenadas dobrados em um triângulo equilátero, em que cada eixo representa uma fração, ou seja, areia, poeira e argila em % em peso de toda a massa do solo. A superfície do diagrama é dividida em zonas 10, cada uma representando um tipo separado de solo. Cada lado do triângulo representa uma abcissa da qual são levantadas ordenadas paralelas às outras duas abcissas.
Cada ponto neste diagrama possui coordenadas 3 que representam as porcentagens da fração 3 especificada em um determinado solo e determinam o tipo de solo. Assim, por exemplo, o ponto M no diagrama representa argila. É obtido da mesma forma que a partir do diagrama da composição granulométrica fig. 1 determina frações individuais, que neste caso seriam (linha 4 na Fig. 1): 35% argila, 25% poeira, 40% areia, enquanto a quantidade de cascalho 8% é negligenciada, pois equivale a menos de 10%.
Esta classificação refere-se às frações areia, pó e cascalho de acordo com a divisão americana, mas ainda é adotada como tal devido aos valores comparativos e experiência que possui com tal classificação.
Grau de irregularidade do solo
De acordo com Allen Hazen, o grau de irregularidade do solo é a proporção (fig. 3)
U=d60/d10
onde d60 é o diâmetro do grão correspondente à ordenada 60%, e d10 é o diâmetro do grão correspondente à ordenada 10%.
Para U < 5 tlo je ravnomernog sastava,
para U = 5 – 15 o solo tem composição moderadamente irregular,
para U > 15 o solo tem uma composição irregular.
Quando a linha de composição granulométrica é íngreme, o valor do grau de irregularidade U é pequeno, enquanto o valor para uma linha plana é grande. O menor valor para U é 1. Se a linha de composição granulométrica for mais plana, o valor de U é maior. Para areia é mais frequentemente U=1-15, para solos argilosos U=10-90, mas para solos com uma composição muito irregular U pode ter valores muito altos.
Fig. 3 - Determinação do diâmetro do grão d60 e d10
Regra de filtro
Esta regra é baseada na composição granulométrica do filtro, cuja função é reduzir o gradiente hidráulico no contato entre o solo e a camada de drenagem rochosa pela granulometria de transição, a fim de evitar a lavagem de pequenas partículas de solo pelas águas subterrâneas. As condições básicas que a camada filtrante deve cumprir são que seja permeável à água e estável.
Existem diversas regras para composição de filtros, dentre as quais apenas a regra de Terzaghi será listada aqui como a mais famosa.
Regra de Terzaghi
A regra de Terzaghi diz: A granulação do filtro deve ser tal que seus grãos na quantidade de 15% partes em peso de toda a massa do filtro (F15) sejam pelo menos 4 vezes maiores que as maiores partículas do solo sobre as quais o filtro repousa (bases) no quantidade de 15% partes por partes em peso da base (B15) sem ser maior que 4 vezes B85, ou seja, tamanhos das menores partículas em 85% partes por peso da base. Esta regra pode ser expressa pelas relações:
F15/B15 > 4 e F15/B85 < 4.
A primeira relação garante a permeabilidade do filtro à água, enquanto a segunda garante sua estabilidade.
Fig. 4 - Regra de filtro Terzaghia
As menores e maiores partículas da base são apresentadas na fig. 4 linhas de fronteira 1 e 2. As linhas de limite do filtro são 3 e 4. A condição F15 > 4_B15_ é representada pelo ponto a na linha limite 3, a condição F15 < 4_B85_ tačkom b na liniji 4.
Recomenda-se que a linha da composição granulométrica do filtro seja aproximadamente paralela à linha da composição granulométrica da base.
Em vez de duas linhas extremas da composição granulométrica da base como na fig. 4, pode ser uma linha de granulação média. Nesse caso, os pontos B15 e B85 estão na mesma linha (como na Fig. 5).
Na maioria das vezes, a diferença na granulação entre a base e a camada de drenagem é tal que uma zona de filtro não é suficiente para a transição entre a base e a camada. Neste caso, o filtro é composto por várias zonas filtrantes, que são determinadas de acordo com a mesma regra, até atingir o maior tamanho de grão do depósito de drenagem.
Fig. 5 - Exemplo de cálculo de camadas de filtro
As divisões, tamanhos limites e regras listados são transferidos de uma fonte histórica e não substituem uma classificação geotécnica atual, relatório de laboratório, projeto de filtro ou plano de desempenho. O próprio sistema de solo e drenagem requer amostragem representativa, testes apropriados, verificação de águas subterrâneas e superficiais, erosão e estabilidade interna, bem como uma avaliação por um especialista autorizado de acordo com os regulamentos e condições atuais do projeto específico.