DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECIFICA APARENTE “IN SITU”, COM EMPREGO DO FRASCO DE AREIA

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Ministério da Educação 
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ 
Campus Pato Branco 
DACOC – Departamento Acadêmico de Construção Civil 
Disciplina: Geologia Aplicada a Engenharia 
 
 
 
 
 
LARISSA PERES DE OLIVEIRA 
NATALIA MARCARINI SIMIONATO 
WALLACE ORLANDINI PRADO DA SILVA 
WILLIAN DE SOUZA MACHADO 
 
 
 
 
 
DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECIFICA APARENTE “IN SITU”, COM EMPREGO DO FRASCO DE 
AREIA 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DA DISCIPLINA 
GEOLOGIA APLICADA À ENGENHARIA 
 
 
 
 
 
 
PATO BRANCO – PR 
2018 
1 INTRODUÇÃO 
Nas obras em geral que são acompanhadas por profissional técnico capacitado e registrado na sua entidade de classe 
é comum que os procedimentos sejam acompanhados por ensaios de laboratório para descobrir alguma característica que 
seja importante de ser analisado, portanto, para obras viárias o antigo DNER (Departamento Nacional de Estradas de 
Rodagem), hoje DNIT (Departamento Nacional de Infraestrutura Terrestre), elaborou uma série de métodos de ensaio 
para diferentes exigências. 
Tendo em vista as camadas de base para pavimentações como por exemplo as de base e sub-base, é importante que 
se saiba a massa específica do solo com intenção de conhecer as características de drenagem, porosidade, condutividade 
hidráulica e índice de compactação. 
Assim, o uso da norma para conhecimento dos procedimentos corretos do ensaio é muito importante para adquirir 
um resultado mais preciso e verossímil. 
 
2 OBJETIVO 
A norma rodoviária DNER-ME 092/94 esclarece que o objetivo do ensaio em estudo é: 
“Este método fixa o modo pelo qual se determina, por intermédio do frasco de areia, a massa 
específica aparente do solo, “in situ”. Aplica-se ao subleito e às diversas camadas de solo do 
pavimento. ” (DNER-ME 092/94) 
 
3 MATERIAIS E MÉTODOS 
Para a realização da prática, foi imprescindível o uso dos seguintes materiais e aparelhagem abaixo listados: 
 Frasco de vidro, com gargalo rosqueado e funil provido de registro e rosca para atarraxar ao frasco, com 
capacidade de 3,5 litros de capacidade total; 
 Bandeja quadrada de alumínio com cerca de 30 cm de lado, com bordas de 2,5 cm de altura, com um orifício 
circular no centro, dotado de rebaixo para apoio do funil utilizado; 
 Pá de mão; 
 Balança com capacidade de 10 kg, e sensível a 1 g; 
 Talhadeira de aço com 30 cm de comprimento; 
 Martelo de 1 kg; 
 Recipiente que permite guardar amostras sem perda de umidade, antes de sua pesagem; 
 Estufa que atenda as normas DNER-ME 052/94 e DNER-ME 088/94; 
 Balança com capacidade de 1 kg, sensível a 0,1 g; 
 Areia, com granulometria entre 0,6 mm a 0,8 mm, que seja lavada, seca e de massa especifica aparente já pré-
determinada. 
 
Com a norma rodoviária do DNER-ME 092/94 em mãos analisou-se o método de realização do ensaio. 
Primeiramente, para determinação do peso da areia correspondente ao volume do funil e do rebaixo do orifício na bandeja 
verificou-se os seguintes procedimentos: 
 
1. Montar o conjunto frasco+funil, estando o frasco cheio de areia, e pesar (𝑃1); 
2. Instalar o conjunto sobre a bandeja, sendo que esta deverá estar em uma superfície plana; 
3. Abrir o registo, deixando a areia escoar livremente até cessar o seu movimento no interior do frasco; 
4. Fechar o registo, retirar e pesar o conjunto, estando o frasco com areia restante (𝑃2). 
Desse modo, o peso da areia deslocada, que encheu o volume do funil e do rebaixo do orifício da bandeja, será: 
𝑃3 = 𝑃1 − 𝑃2 
 
Em seguida, determinou-se a massa específica aparente de areia (𝜇𝐴) através dos passos descritos a seguir: 
1. Montar o conjunto frasco+funil, estando o frasco cheio de areia (𝑃4); 
2. Colocar o conjunto sobre a bandeja e esta sobre a borda de um cilindro, com volume 𝑉 conhecido, tendo 10 
a 15 cm de altura e diâmetro igual ou menor do que o orifício circular da bandeja; 
3. Abrir o registro, deixando a areia escoar livremente até cessar o seu movimento no interior do frasco e fechar 
o registro; 
4. Retirar o conjunto, estando o frasco com a areia restante, e pesar (𝑃5). 
Com isso, obtemos o peso da areia que encheu o cilindro, calculado pela equação abaixo. 
𝑃6 = 𝑃4 − 𝑃5 − 𝑃3 
 
Já a massa específica aparente da areia será calculada pela fórmula abaixo, onde 𝑃6 deve ser inserido em gramas (g), 
e 𝑉 em centímetros cúbicos (cm3). Desse modo, a massa específica da areia será encontrada em gramas por centímetros 
cúbicos (g/cm3). 
𝜇𝐴 =
𝑃6
𝑉
 
 
Por fim, será determinada a massa específica aparente do solo, “in situ”. Para tal, foram realizados os passos 
demonstrados abaixo. 
1. Limpar a superfície do solo onde será feita a determinação, tornando-a, tanto quanto possível, plana e 
horizontal; 
2. Colocar a bandeja nessa superfície e fazer uma cavidade cilíndrica no solo, limitada pelo orifício central da 
bandeja e com profundidade de cerca 15 cm; 
3. Recolher o solo extraído da cavidade e pesar (𝑃ℎ); 
4. Tomar, imediatamente, cerca de 100 g deste solo e determinar a umidade (ℎ) pelo processo da estufa, do 
speedy ou do álcool; 
5. Pesar o conjunto frasco+funil, estando o frasco cheio de areia (𝑃7); 
6. Instalar o conjunto frasco+funil, de modo que o funil fique apoiado no rebaixo do orifício da bandeja; 
7. Abrir o registro do frasco, deixando a areia escoar livremente até cessar o seu movimento no interior do 
frasco; y 
8. Fechar o registro e retirar o conjunto, pesando este com a areia que nele restar (𝑃8). 
 
Assim, determina-se pela diferença abaixo, o peso da areia deslocada (𝑃9). 
𝑃9 = 𝑃7 − 𝑃8 
 
Já o peso da areia que enche a cavidade no solo (𝑃10), é encontrado pela diferença entre o peso da areia deslocada(𝑃9) 
e o peso da areia (𝑃3). Ou seja, temos que: 
𝑃10 = 𝑃9 − 𝑃3 
A massa específica aparente do solo úmido “in situ” (𝜇ℎ) obtém-se pela fórmula abaixo. 
𝜇ℎ = 𝜇𝐴
𝑃ℎ
𝑃10
 
 
A massa específica aparente do solo seco, “in situ” (𝜇𝑠) é calculado pela equação a seguir. 
𝜇𝑠 = 𝜇ℎ
100
100 + ℎ
 
 
Para determinação do teor de umidade (ℎ), a amostra foi dividida em três cápsulas e colocadas em estufa. Após esse 
procedimento, foi calculado o teor de umidade médio das três amostras. 
Por fim, o grau de compactação do solo é obtido pela igualdade a seguir, onde (𝜇𝑠𝑙) é a massa específica do solo 
seco, obtida em laboratório, de acordo com o método exercido em obra. 
𝐺𝐶 =
𝜇𝑠
𝜇𝑠𝑙
100 
 
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
A partir dos métodos e utilizando os materiais descritos anteriormente, para a determinação do peso da areia 
correspondente ao volume do funil e do rebaixo do orifício na bandeja verificou-se os seguintes resultados apresentados 
na Tabela 1 a seguir. 
 
 
 
 
Tabela 1 - Determinação do peso da areia. 
𝑷𝟏 (𝒈) 9200 
𝑷𝟐 (𝒈) 8600 
𝑷𝟑 (𝒈) 600 
 Fonte: Autoria própria, 2018. 
 
Posteriormente, obteve-se a massa específica aparente de areia (𝜇𝐴). Para tal, pesou-se o cilindro vazio e depois do 
ensaio com a areia restante dentro deste. Assim, o peso da areia foi calculado com base na diferença dos pesos, sendo este 
de 1390 g. Como foi utilizado um cilindro com um volume de 1000 cm3, a massa específica aparente da areia calculada 
foi de 1,39 g/cm3. 
Para o próximo passo, utilizaram-se três amostras do solo retirado da cavidade. Estas foram colocadas em estufa para 
determinação do teor de umidade médio do solo estudado. Os resultados obtidos estão na Tabela 2. 
 
Tabela 2 - Determinação do teor de umidade. 
Cápsula Tara (g) 
Cápsula Cápsula Massa Massa Teor de 
 + solo úmido (g) + solo seco (g) úmida (g) seca (g) 
umidade
(%) 
1 22,532 54,323 46,024 31,791 23,492 35,33 
2 22,344 54,823 46,848 32,479 24,504 32,55 
3 22,821 53,211 45,913 30,39 23,092 31,60 
 Teor de umidade médio (%) 33,16 
 Fonte: Autoria própria, 2018. 
 
Por fim, com o teor de umidade da amostra em mãos, podemos determinar a massa específica aparente do solo, “in 
situ”. Os valores encontrados utilizando as equações demonstradas anteriormente, encontram-se na Tabela 3 a seguir. 
Tabela 3 - Determinação da massa específica aparente do solo "in situ". 
𝑷𝒉 (𝒈) 1500 
𝒉 (%) 33,16 
𝑷𝟕 (𝒈) 8650 
𝑷𝟖 (𝒈) 6870 
𝑷𝟗 (𝒈) 1780 
𝑷𝟏𝟎 (𝒈) 1180 
𝝁𝒉 (
𝒈
𝒄𝒎𝟑
) 1,77 
𝝁𝒔 (
𝒈
𝒄𝒎𝟑
) 1,33 
𝝁𝒔𝒍 (
𝒈
𝒄𝒎𝟑
) 1,9 
𝑮𝑪 (%) 98 
 Fonte: Autoria própria, 2018. 
 
Infere-se que para o cálculo do grau de compactação, foi utilizado um fator de compactação de 1,40, onde este foi 
multiplicado pela massa especifica aparente seca do solo. 
 
 
5 CONCLUSÕES 
O terreno faz parte integrante de qualquer construção, afinal é ele que dá sustentação ao peso e também determina 
características fundamentais do projeto em função de seu perfil e de características físicas como elevação, drenagem e 
localização. A partir da norma rodoviária do DNER – ME 092/94 sobre a determinação da massa específica aparente “in 
situ”, com emprego do frasco de areia, foi possível o cálculo desses parâmetros com base em uma série de procedimentos 
práticos realizados em campo. 
Com os dados obtidos, calculou-se um valor de 1,39 g/cm3 para a massa específica da areia, 1,77 g/cm3 para a massa 
específica aparente do solo “in situ” úmido, 1,33 g/cm3 para a massa específica do solo “in situ” seco e por fim, um valor 
de 98% para o grau de compactação do solo de estudo. 
O ensaio de massa específica do solo é relevante para fins de análise da estrutura deste solo, revelando importantes 
informações sobre a resistência e estabilidade do mesmo, sendo assim, imprescindível para projetos de engenharia. 
Algumas variáveis que podem modificar esta característica são a textura, porosidade, uso do solo, umidade e quantidade 
de matéria orgânica presente. 
Quando um solo é compactado, ocorre o aumento do contato entre os grãos, redução do volume de vazios, aumento 
da resistência, redução da permeabilidade e compressibilidade, ou seja, o solo fica mais homogêneo. Dessa forma, 
conhecer o grau de compactação é importante para o estudo do solo e posterior dimensionamento de projetos. 
Ou seja, na engenharia civil, o solo é o suporte das obras, além de ser utilizado em aterros compactados para os mais 
diversos fins. É considerado um material heterogêneo, com propriedades variáveis. Além disso, é não-linear, ou seja, suas 
reações às tensões, principalmente à compressão, são variáveis, podendo afetar enormemente seu comportamento; e 
anisotrópico, uma vez que suas propriedades e materiais que o compõem não são iguais. Assim, conhecer as características 
da superfície onde serão implantadas obras de engenharia se faz de suma relevância. 
 
 
6 REFERÊNCIAS 
DNER-ME 092/94. Determinação da massa específica aparente “in situ”, com emprego do frasco de areia. 
Disponível em: <http://www.ippuc.org.br/cd_caderno_de_encargos/volume%2003_PDF/DNER-ME%20092-94.pdf>. 
Acesso em: 16 out. 2018.