Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba - IFPB Campus Campina Grande Curso Superior de Tecnologia em Construção de Edifícios JOÃO VICTOR DA CUNHA OLIVEIRA RENATA ISIDORO DA SILVA MARIA LUÍZA SANTOS CORREIA MIRIAM DE NORMANDO LIRA RODOLFO BARROS DE ARAÚJO ANTÔNIO HENRIQUE LUSTOSA ALENCAR EVERALDO VITAL BENVENUTO RELATÓRIO DE ENSAIOS – MECÂNICA DOS SOLOS Campina Grande 2018 JOÃO VICTOR DA CUNHA OLIVEIRA RENATA ISIDORO DA SILVA MARIA LUÍZA SANTOS CORREIA MIRIAM DE NORMANDO LIRA RODOLFO BARROS DE ARAÚJO ANTÔNIO HENRIQUE LUSTOSA ALENCAR EVERALDO VITAL BENVENUTO RELATÓRIO DE ENSAIOS – MECÂNICA DOS SOLOS Relatório de ensaios apresentado ao Curso de Tecnologia em Construção de Edifícios do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba - Campus Campina Grande, como requisito parcial para composição de nota da disciplina de Mecânica dos Solos, ministrada pelo Professor Dr. Frankslale Fabian Diniz de Andrade Meira. Campina Grande 2018 Introdução Por ser o solo um material natural, cujo processo de formação não depende de forma direta da intervenção humana, o seu estudo e o entendimento de seu comportamento dependem de uma série de conceitos desenvolvidos em ramos afins de conhecimento. A mecânica dos solos é o estudo do comportamento de engenharia do solo quando este é usado ou como material de construção ou como material de fundação. Por isso, foram realizados alguns ensaios laboratoriais da disciplina de Mecânica dos Solos pela turma do 4º período de CST em Construção de Edifícios, nas dependências do Instituto Federal da Paraíba – Campus Campina Grande, sendo citados os seguintes: Ensaio de Limite de Liquidez Ensaio de Limite de Plasticidade Ensaio de Sedimentação Ensaio de Peneiramento do Solo Ensaio para Determinação de Massa Específica – Picnômetro + Teor de Umidade Ensaio para Determinação de Massa Específica Aparente In Situ Todos os seis (06) ensaios realizados foram regidos por normas, os quais propuseram o desenvolvimento de atividades que buscam a fixação dos conhecimentos ali envolvidos, bem como da prática laboratorial para fins acadêmicos ou mercadológicos. Descrição - Ensaios 1. Limite de Liquidez Este ensaio é regido pela ABNT NBR 6459/2016, sendo o valor de umidade para o qual o solo passa do estado plástico para o estado fluido. Material Utilizado - Aparelho de Casagrande; - Cinzel; - Balança; - Estufa; - Cápsulas de porcelana; - Espátula metálica; - Água destilada; Metodologia Para iniciar os procedimentos do ensaio, primeiramente verifica-se o estado e a calibração do aparelho de Casagrande. Com a devida amostra de solo coletado, previamente secado ao ar e passado na peneira 0,42 mm, transferindo-o para uma cápsula de porcelana e acrescentando água em pequenas porções homogeneizando. Transferir parte da pasta para a coluna reservada no aparelho e moldando-o em para que não exista ar entre suas partículas. Com o cinzel, divide-se a massa em duas partes para que haja uma abertura central. Após este passo, iniciar os golpes na concha com o auxílio da manivela. Quando uma pequena parcela do solo for transferida para a hachura entre as partes, interromper o ensaio para a determinação do teor de umidade. É necessário repetir este processo para a determinação do número de golpes, objetivando encontrar o gráfico do limite de liquidez. Apresentação dos Resultados LL = 52,50 A partir dos dados do número de golpes, pode-se determinar o gráfico para a determinação do limite de liquidez. 2. Limite de Plasticidade Este ensaio é regido pela ABNT NBR 7180/2016, sendo o valor de umidade para o qual o solo passa do estado semissólido para o estado plástico. Material Utilizado - Placa de vidro esmerilhada; - Estufa; - Cápsulas de porcelana; - Espátula metálica; - Água destilada; Metodologia Com a devida amostra de solo coletado, previamente secado ao ar e passado na peneira 0,40 mm, transferindo-o para uma cápsula de porcelana e acrescentando água em pequenas porções homogeneizando, semelhante ao ensaio do Limite de Liquidez. Confecciona-se uma pequena bola da amostra para que seja rolada sobre a placa de vidro com uma pressão necessária, com as mãos, para se tornar cilíndrica, com a finalidade de perda de umidade para a placa. Depois desse procedimento, o material deve ser levado à estufa. Apresentação dos Resultados LP = 28,48 Com a determinação dos limites de consistência, pode-se determinar o índice de plasticidade do solo, sendo mesmo de: IP = LL – LP IP =52, 50 - 28, 48 IP = 28, 02 3. Ensaio de Sedimentação Este ensaio é regido pela ABNT NBR 7181/2016, utilizado para determinar a granulometria de solos compostos de materiais finos, como as argilas. 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. O ensaio de sedimentação é realizado medindo−se a densidade de uma suspensão de solo em água, no decorrer do tempo, calcula−se a percentagem de partículas que ainda não sedimentaram e a velocidade de queda destas partículas. Com o uso da lei de Stokes, pode-se inferir o diâmetro máximo das partículas ainda em suspensão, de modo que com estes dados, a curva granulométrica é completada. Material Utilizado Os principais equipamentos e utensílios utilizados no ensaio são: - Água destilada; - Solução defloculante; - Peneiras de malhas quadradas com as seguintes aberturas (mm): 9,8 – 4,8 – 2,0 – 1,2 – 0,6 – 0,42 – 0,25 – 0,15 – 0,075; - Balança; - Cápsula de porcelana; - Almofariz e mão degrau; - Estufa; - Aparelho de dispersão; - Termômetro graduado em 0,1ºC; - Densímetro 127 de bulbo simétrico, calibrado a 20ºC e com resolução de 0,001; Metodologia No ensaio a sedimentação é feita a partir da peneira de 02 mm a partir da massa retida do peneiramento do solo miúdo. A solução foi inserida em um picnômetro junto à água destilada, a esta mistura foi adicionada o Sódio hexametafosfato que possui função defloculante, sendo a medida usada é de um litro para 45,75g de solo, em seguida foi agitado durante um tempo até que todo o material (solo) fique imerso. Depois da substância adicionada, a mistura ficou em repouso durante 12 horas, com a marcação da temperatura periodicamente marcada. Apresentação dos Resultados 4. Ensaio de Peneiramento do Solo Este ensaio é regido pela ABNT NBR 7181/2016, utilizado para determinar a granulometria de solos de forma geral no âmbito da mecânica dos solos. O processo de peneiramento consiste na separação dos sólidos, de um solo, em diversas frações é o objetivando este ensaio. A análise por peneiramento tem como limitação da abertura da malha das peneiras, que não pode ser tão pequena quanto o diâmetro de interesse. A menor peneira costumeiramente é de nº 200, cuja abertura é de 0,075mm. Existem peneiras mais finas para estudos especiais, mas são poucos resistentes e por isto não são usadas frequentemente comoas demais peneiras. A abertura das peneiras deve ser da maior para a menor. Material Utilizado Os principais equipamentos e utensílios utilizados no ensaio são: - Balança; - Cápsula de porcelana; - Almofariz e mão degrau; - Estufa; - Jogo de peneiras. Metodologia Para se iniciar o ensaio de peneiramento, primeiramente é realizada a secagem da amostra na estufa e posteriormente esfriou-se à temperatura ambiente para a determinação de sua massa. Inicia-se o peneiramento das amostras de solo graúdo e miúdo. As peneiras estando limpas devem ser encaixadas de forma que fiquem empilhadas uma em cima da outra, tornando-se uma única peneira, com abertura da malha organizadas de forma crescente. Logo após é feita a vibração do conjunto de peneiras, por um tempo para permitir a separação e classificação prévia dos diferentes tamanhos de grãos da amostra, a massa retida no peneiramento de cada malha das peneiras foi pesada para uma coleta de dados. Apresentação dos Resultados Com posse desses dados, pode-se obter a curva granulométrica, sendo ela: 5. Ensaio para Determinação de Massa Específica – Picnômetro + Teor de Umidade Este ensaio é regido pela ABNT NBR 6458/2016, que gera o método para determinação da massa específica por meio do picnômetro em grãos de pedregulho retidos na peneira de abertura 4,8 mm. Material Utilizado - Amostra de solo; - Água destilada; - Peneira #10 (2mm); - Estufa 105 a 110 °C; - Picnômetro de 50 ml com a curva de calibração - Bomba de vácuo; - Termômetro graduado em 0,1 ºC; - Balança com capacidade até 1,5Kg; Metodologia Antes de iniciar propriamente o ensaio, homogeneizou-se e pesou a amostra sendo o mesmo seco. Colocou-se a amostra em cápsulas de n° 74, 7 e 42 com água destila em quantidades suficientes para a sua total imersão. Com o restante do solo úmido, inicia-se a determinação do teor de umidade. Após as pesagens, transferiu-se o material para o picnômetro e se adicionou água. A seguir, foi colocado na bomba de sucção para retirada do ar (aplicação do vácuo), durante o intervalo de tempo de aproximadamente 15 minutos, agitando em períodos regulares de tempo, realizando uma nova massa (picnômetro + água + solo). Depois, levou-se o conjunto para a estufa para a retirada da umidade e deixou-o em repouso para que haja um equilíbrio com o meio ambiente com a realização da pesagem do mesmo (picnômetro + solo). Com o término do ensaio obtivemos: - Peso do picnômetro solo + água (P1); - Peso do picnômetro com água pura (P2); - Peso do solo e densidade da água à temperatura do ensaio; A partir da obtenção dos dados, pode-se calcular a densidade relativa do solo. Apresentação dos Resultados 6. Ensaio para Determinação de Massa Específica Aparente In Situ Este ensaio é regido pela ABNT NBR 7185/2016, que gera o método para determinação da massa específica aparente, in situ, com emprego do frasco de areia. Material Utilizado - Frasco de vidro ou de plástico translúcido, padronizado; - Bandeja quadrada rija, perfurada, com apoio para o funil, padronizada; - Pá de mão; - Nível de bolha; - Talhadeira de aço; - Martele de cerca de 1 kg; - Balança com capacidade mínima para 10 kg e precisão de 1 g; - Balança com capacidade mínima para 1,5 kg e precisão de 0,1 g; - Recipiente para acondicionar a amostra sem perda de umidade; - Estufa capaz de manter temperatura entre 105º e 110º; - Cilindro metálico de volume conhecido (cerca de 2000 c3); - Cápsulas metálicas com tampa; e - Areia lavada e seca, de massa específica aparente conhecida. Metodologia Este ensaio foi realizado utilizando o método da demonstração. Na oportunidade a Técnica de Laboratório realizou as operações explicando-as passo-a-passo aos alunos. Seguindo as especificações ditadas pelas Normas da ABNT NBR 7185/2016, o procedimento seguiu a seguinte ordem: Primeiramente, no laboratório, foi determinada a massa de areia que preenche o funil mais o orifício da bandeja metálica. Para isso foi necessário montar o conjunto frasco e funil, com o frasco completamente cheio de areia, e determinar sua massa com resolução de 1 g, a notar como M1. Em seguida, instalou-se o frasco e funil de modo que o funil ficasse apoiado no rebaixo da bandeja, colocando esta sobre a superfície da bancada de granito (superfície plana e regular). Aberto o registro a areia escoa livremente até preencher toda a cavidade do orifício da bandeja e do funil, o que se observa pela cessação do movimento de queda da areia no interior do frasco. Fechar o registro, retirar o frasco e determinar novamente a massa do conjunto frasco e funil. A massa de areia que escoou do conjunto preenchendo o funil e o orifício no rebaixo da bandeja é dada subtraindo-se M2 de M1. Essa massa é M3. Embora a norma determine repetir o procedimento mais duas vezes para fins de fazer a média, e cientes dessa obrigatoriedade em um ensaio real, não o fizemos em virtude dos objetivos didáticos da demonstração e exiguidade de tempo. Caso a operação fosse repetida e obtido resultado que se diferenciasse em mais de 1% da média, esse seria descartado e feita nova medida. Nesta primeira faze os procedimentos foram executados com o objetivo de obter-se a massa de areia que preenche o funil e o orifício da bandeja. Em seguida o frasco foi completamente cheio de areia novamente e montado o conjunto frasco e funil. Medida a massa do conjunto e anotada como M4. O conjunto frasco e funil foi instalado de modo que o funil ficasse apoiado sobre o rebaixo da bandeja e esta sobre um cilindro de volume conhecido. Abriu-se o registro, deixando escoar livremente a areia até cessar o movimento no interior do frasco. Fecha- se o registro e mede-se novamente a massa do frasco com resolução de 1g e anota-se como M5. A massa de areia que preenche o cilindro de volume conhecido é dada por: Novamente, pelos mesmos motivos explicitados anteriormente, deixamos de realizar mais duas medidas para fins de média. A massa específica da areia é calculada pela seguinte equação: Encerrada esta segunda fase que teve por objetivo determinar a massa específica da areia do frasco. Agora partimos para o campo onde será feita a coleta do material que terá sua massa específica aparente seca determinada pelo método ora descrito. Escolhido o local de coleta, este deve ser limpo, tanto quanto possível, plano e horizontal com o auxílio de ferramentas e nível de bolha. Completa-se novamente o frasco com areia a mede-se a sua massa anotando como M7. Assenta-se a bandeja procurando um completo contato entre ela e o solo. Escavar com o auxílio da talhadeira, martelo e concha de mão, uma cavidade cilíndrica no terreno, limitada pelo orifício central da bandeja e com profundidade de cerca de 15 cm. Recolher meticulosamente todo o solo extraído da cavidade, determinar a massa do material com resolução de 1g e anotar. Recolher três amostras em cápsulas metálicas para determinação da umidade. Montar o conjunto frasco e funil sobre a bandeja abrir o registro deixando a areia escoar e preencher toda a cavidade recém escavada, o rebaixo da bandeja e o funil. Ao cessar o movimento no interior do frasco, fechar o registro e retirar o conjunto. Determinar a massa do conjunto com resolução de 1g e anotar como M8. A massa de areia deslocada que preenche o funil, o rebaixo da bandeja e a cavidade é dada por M9. A massa de areia deslocada que preenche apenas a cavidade é dada por M10. Sabendo a massa específica da areia, calculada anteriormente, e amassa de areia que preenche a cavidade, podemos calcular o volume de solo retirado desta cavidade. Sabendo a massa de solo retirada, sua umidade e volume, calculamos sua massa específica aparente seca. Cálculos Fórmula: 𝜌𝑑 = 𝜌𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 𝑥 𝑀4 𝑀10 𝑥 100 100+𝑤 Descrição das massas medidas Símbolo Massa (g) Massa do conjunto cheio M1 9900 Massa do conjunto após encher funil e rebaixo M2 8360 Massa do conjunto cheio M4 9900 Massa do conjunto após encher o cilindro M5 2820 Massa do conjunto cheio M7 9900 Massa do frasco após encher a cavidade do terreno M8 3932 Massa de solo úmido extraído da cavidade do terreno Mw 6080 Apresentação dos Resultados O objetivo do ensaio é determinar a massa específica aparente seca do solo na obra. Descrição das massas calculadas Símbolo Massa (g) Massa de areia deslocada para o funil e rebaixo M3 1540 Massa de areia na cavidade do cilindro M6 5540 Massa de areia no funil mais cavidade do terreno M9 5968 Massa de areia na cavidade do terreno M10 4428 Descrição das massas calculadas Símbolo Massa esp. (g/cm³) Massa específica da areia 𝜌𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 1,379 Descrição dos volumes calculados Símbolo Volume (cm³) Volume do cilindro V1 4016 Volume do solo na cavidade V2 3211 Descrição das massas calculadas Símbolo Massa esp. (g/cm³) Massa específica aparente seca do solo in situ 𝜌𝑑 1,702 Referências Bibliográficas ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6458 – Grãos de pedregulho retidos na peneira de abertura 4,8 mm – Determinação da massa específica, da massa específica aparente e da absorção de água. Rio de Janeiro, 2016. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6459 – Solo – Determinação do limite de liquidez. Rio de Janeiro, 2016. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7180 – Solo – Determinação do limite de plasticidade. Rio de Janeiro, 2016. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7181 – Solo – Análise granulométrica. Rio de Janeiro, 2016. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7185 – Solo – Determinação da massa específica aparente, in situ, com emprego do frasco de areia. Rio de Janeiro, 2016.
Compartilhar