frasco de areia mec solos 2

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Sumário
1 INTRODUÇÃO	3
2 OBJETIVO	4
3 MATERIAIS UTILIZADOS	5
4 METODOLOGIA	6
5 ANÁLISES DOS RESULTADOS	18
6 CONCLUSÃO	19
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	20
Resumo: O presente relatório retrata a aula prática da disciplina de Mecânica dos Solos que correspondeu a NBR7185/86 – Determinação da massa Específica Aparente “in situ” com emprego do Frasco de Areia - Associação Brasileira de Normas Técnicas. Agosto de 1986. Com isso, o ensaio do frasco de areia tem como objetivo determinar a densidade do solo em campo de forma prática e rápida, para que também possa servir como método de equivalência entre projeto e execução. Com o trabalho executado no laboratório foi possível aprimorar o conhecimento sobre as propriedades físicas do solo, no qual é a base para execução de todo e qualquer projeto de engenharia. 
1 INTRODUÇÃO
O presente relatório da disciplina de Mecânica dos Solos retrata a aula prática referente a determinação da massa especifica aparente do solo, “in situ”, com emprego do método frasco de areia, realizada pelo Professor Dr. Wilber Feliciano Chambi Tapahuasco em laboratório de Solos e Pavimentações e a campo na Universidade Federal do Pampa- Unipampa Campus Alegrete, no dia 03 de setembro de 2019.
Durante a aula prática foi possível conhecer e aprender sobre o método frasco de areia, no qual é realizado para determinação da massa específica aparente do solo. A norma correspondente a este método, é a NBR7185/86 – Determinação da massa Específica Aparente “in situ” com emprego do Frasco de Areia - Associação Brasileira de Normas Técnicas. Agosto de 1986. 
Com ensaios realizados em laboratório, conhece-se a base teórica para fins acadêmicos das condições do uso do solo na edificação que se planeja fazer. Esses critérios são indispensáveis para qualquer projeto de obra de engenharia. Porém, existe outro aspecto importante no empreendimento: o controle de qualidade realizado durante a execução de aterros.
Os ensaios de campo são cruciais, para garantir que a execução do projeto ocorra de acordo com o planejado, é fundamental verificar o peso especifico definido no projeto foi alcançado. Com isso, o ensaio do frasco de areia determina a densidade do solo em campo de forma prática e rápida.
De acordo com a NBR 7185/86, o método frasco de areia aplica-se com qualquer tipo de granulação, contendo ou não pedregulhos, que possam ser escavados com ferramentas manuais, e cujos vazios naturais sejam suficientemente pequenos para que a areia usada no ensaio neles não penetre. 
2 OBJETIVO
O ensaio foi baseado na norma da NBR 7185/1986 esta norma prescreve o método de determinação da massa especifica aparente do solo “in situ”, com o emprego do frasco de areia.
O objetivo deste relatório foi determinar a massa especifica aparente seca do solo, a massa da areia, o volume do solo escavado, massa específica aparente úmida do solo escavado, massa específica aparente seca do solo escavado, teor de umidade do solo escavado, o peso específico úmido e seco do solo escavado. Solos que possam ser de qualquer granulação, que possam ser escavados com ferramentas de mão e cujos vazios naturais sejam suficientemente pequenos.
3 MATERIAIS UTILIZADOS
· Balança de precisão;
· Balança;
· Bandejas;
· Frasco Branco;
· Funil;
· Estufa;
· Cilindro metálico;
· Paquímetro;
· Areia lavada e seca
· Saco plástico;
· Martelo;
· Enxada;
· Nível de bolha;
· Cápsulas;
· Norma NBR 7185 e NBR 6457;
· Pincel;
· Talhadeira de aço;
· Solo;
· Materiais de anotação.
4 METODOLOGIA
No dia 03 de setembro de 2019 no laboratório de Solos e Pavimentações da Universidade Federal Do Pampa – Unipampa – Campus Alegrete foi realizada a aula prática da disciplina de Mecânica dos Solos, cedida pelo professor Wilber, com o objetivo de determinar a massa especifica do solo aparente “in situ”, com o emprego do frasco de areia.
Com base na Norma NBR 7185/86 foi realizada a execução do ensaio. Porém durante o ensaio foram feitas duas repetições, a norma orienta que sejam no mínimo três repetições, mas como era pra fins acadêmicos e a turma não havia muito tempo disponível, resolveu-se realizar apenas duas repetições.
Iniciou-se rosqueando o funil no orifício de rebaixo da bandeja, para determinar a massa da areia que preencheu o funil, esta areia deve ser graduada. A areia possui granulometria entre 1,2 e 0,59 mm de diâmetro. Após, montou-se o conjunto frasco + funil, estando o frasco cheio de areia, foi possível determinar a sua massa com resolução de peso de 9740 gramas e anotou-se como M1. Instalou-se o conjunto frasco + funil, de modo que o funil permanecesse apoiado no rebaixo da bandeja, e colocado sobre uma superfície plana, a qual foi a bancada do laboratório.
Logo após, foi aberto o registro, deixando a areia escoar livremente até cessar o seu movimento interior do frasco, durante este processo deve-se evitar qualquer tipo de vibração, pois se ocorrer a areia tende a compactar. No laboratório de Solos e Pavimentações foi utilizado um frasco opaco (imagem 1), porém a norma orienta que seja utilizado um frasco transparente para que se consiga visualizar melhor o momento em que toda a areia para de escoar, o frasco opaco não era possível visualizar o momento exato do escoamento, desta forma foi necessário utilizar a audição. Cessado o ruído do escoamento, fechou-se o registro e retirado o conjunto frasco + funil (imagem 2), estando o frasco com a areia restante, que foi possível determinar a massa com resolução de peso de 9200 gramas onde anotou-se M2.
Imagem 1: Frasco opaco
Fonte: Proprio autor
Imagem 2- conjunto frasco+funil- escoamento da areia Fonte: próprio autor.
A massa da areia, a ser usada nos cálculos deve ser a média de três determinações. Porém como não havia tempo disponível e seria para fins acadêmicos foi realizada apenas uma vez o procedimento, contendo duas repetições.
Os dados obtidos foram utilizados na equação para denominação de M3, conhecida como a massa da areia deslocada. O ensaio foi resultou em duas repetições. Com base nos dados da pesagem do material os mesmos serão apresentados na Tabela 01.
 A massa que preenche o funil e o rebaixo da bandeja, é dada por:
 
(equação 1)
Observação: Os cálculos acima foram realizados a partir de duas repetições, pois eram para fins acadêmicos, a norma orienta realizar três repetições, para obter mais precisão no frasco de areia + funil. A diferença das repetições deve ser inferior a 1%, foi realizado duas vezes. Sendo assim, os valores encontrados na fórmula acima são uma média das duas repetições, para fins acadêmicos. 
Tabela 1- Valores obtidos de pesagem de M1 e M2.
	Repetições
	M1 (g)
	M2 (g)
	M3 (g)
	1
	9740
	9200
	540
	2
	9740
	9200
	540
Para a determinação da massa especifica aparente da areia foi necessário montar o conjunto frasco + funil, estando o frasco cheio de areia, determinando sua massa denominada M4 9740 gramas. Instalou-se o conjunto frasco + funil, de modo que o funil ficasse apoiado no rebaixo da bandeja e colocado este sobre a borda do cilindro metálico (imagem 3) de volume conhecido que foi medido com o auxílio do paquímetro (imagem 4). Para calcular o valor do diâmetro e da altura, calculou-se a média dos valores obtidos nas três diferentes verificações. 
 
Imagem 3: Frasco + Funil + Cilindro Imagem 4: Medição do cilindro 
Fonte: próprio autor			 Fonte: Próprio autor
A seguir é apresentado na tabela 02 as dimensões do cilindro.
Tabela 02- Dimensões do cilindro.
	Diâmetro (mm)
	10,1
	9,7
	10,1
	Altura (cm)
	12,7
	12,7
	12,7
Onde obteve-se o diâmetro com valor de 9,96 mm e a altura de 12,7 cm.
Para o cálculo do volume usou- se a seguinte equação:
(equação 2)
Onde:
r²= raio ao quadrado
h= altura (cm)
Logo após, foi aberto novamente o registro deixando escoar livremente a areia, até cessar o seu movimento no interior do frasco. Posteriormente fechou-se o registro do conjunto frasco + funil, o frasco com o restode areia foi levado a balança (imagem 5), onde foi possível determinar sua massa com a resolução de peso 7820 gramas e anotou-se como M5.
 Imagem 5: Pesagem da areia restante
 Fonte: Próprio autor
A massa que preencheu o cilindro é dada através da equação abaixo e designada como M6: 
(equação 3)
Os valores para a equação de M6, são apresentados na tabela 03.
	M3 (g)
	M4 (g)
	M5 (g)
	540
	9740
	7820
Através da equação representada a seguir, pode ser definida a massa especifica da areia, utilizando os dados adquiridos até o momento.
(equação 4)
Onde:
ᵨd= massa especifica aparente seca (g/cm³);
V= volume do cilindro (cm³);
M6= massa da areia que preencheu o cilindro g.
Conforme a norma NBR 7185/86, depois de obter todos os dados necessários em laboratório, segue-se então para a próxima etapa do ensaio, que é a determinação da massa de areia que preenche a cavidade do terreno.
O professor sugeriu a área para a próxima etapa do ensaio, a turma deslocou-se para uma área localizada atrás do Laboratório de Solos da Universidade Federal do Pampa Campus Alegrete – UNIPAMPA-CA onde observou uma superfície horizontal e plana para a continuação da prática, onde o solo apresentou uma consistência compactada para a execução da escavação.
Para a realização da escavação foi adicionado uma bandeja metálica quadrada com orifício circular e com o auxílio de uma talhadeira e marreta realizou uma escavação em torno do orifício central da bandeja, escavação essa que não deve ultrapassar 15 cm de profundidade (imagem 6), conforme descreve a norma. Realizou-se a retirada do material de dentro da cavidade com o auxílio de uma cápsula, tomando todo o cuidado para que não se perca material (imagem 7 e 8), o mesmo foi adicionado em um saco plástico, onde foi pesado, possuindo o seguinte peso 1332,09 gramas , referente a massa do solo escavado + saco plástico, sendo que a massa do recipiente (saco plástico) é de 0,96 gramas, posteriormente levado ao laboratório de solos, para realizar a verificação do teor de umidade, desse solo extraido da cavidade, para tal procedimento foi necessario auxilio da NBR 6457, passado mais de 24 horas, o professor Wilber Feliciano Chambi Tapahuasco se deslocou até o laboratório de Solos e Pavimentações e pesou cada uma das capsulas (imagem 9), onde obteve o valor da capsula + solo seco (Mc + Ms), logo após, enviou por e-mail o valor de cada capsula + solo seco (Mc + Ms). os valores obtidos são apresentados na tabela 04. Dando seguimento ao desenvolvimento do experimento, pesou-se o conjunto frasco + funil novamente, estando o frasco cheio de areia, anotou-se o peso do mesmo, que foi de 9740 gramas, e denominou-o de M7. 
 
 
 Imagem 6:Medição da profundidade Imagem 7: Abertura da cavidade do solo
 da cavidade aberta Fonte: Próprio autor
 
 
 Imagem 8: Retirada do solo da cavidade escavada
 Fonte: Próprio autor
 
 Imagem 9: Massa das cápsulas + solos secos
 Fonte: acervo pessoal, professor Wilber
Conforme a norma, após deve-se instalar o conjunto frasco+ funil, de maneira que o funil fique apoiado no orifício da bandeja (imagem 10), porém antes de realizar esse ato, ocorreu um acidente com o frasco+funil, o mesmo caiu e perdeu uma quantia de areia, com base nas orientações do professor, foi pesado novamente o frasco+funil com o restante da areia, adquirindo assim, um novo valor para a sua massa, que passou a ser 9060 gramas. Depois de obter o novo peso do M7, deu-se continuidade a instalação do conjunto frasco+funil, na cavidade para denominar a massa especifica que preenche a cavidade + funil, em que o próprio, ficou totalmente apoiado na bandeja, e a abertura do funil alojou-se com a cavidade que foi aberta no terreno. 
 Imagem 10: conjunto frasco+funil apoiado no orifício da bandeja
 Fonte: Próprio autor
Seguidamente foi aberto o registro do frasco, deixando a areia fluir até cessar o seu movimento, que foi percebido através da audição, pois o frasco utilizado era de cor opaco, o que não possibilitava a visibilidade da areia, e fez com que fosse utilizado outros sentidos, como a audição. Após fechado o registro, retirou-se o frasco+funil e transportou-o até o laboratório de solos, onde deveria ter ocorrido a pesagem como indica a norma, com a sobra da areia contida no frasco, porém, este procedimento não pode ser realizado pois no momento o laboratório não possuía eletricidade, assim não obteve-se o peso referente a M8 no dia da execução do ensaio. No dia seguinte o professor dirigiu-se ao laboratório e realizou a pesagem do frasco+ funil com o resto da areia, obtendo o peso de 7560 gramas, no qual é anotado como M8. (imagem 11).
Imagem 11: pesagem frasco+funil+resto da areia
Fonte: Professor Wilber
A diferença entre M7 e M8 é dada como M9, correspondente a massa que preenche o terreno e rebaixo da bandeja representado pela equação a seguir:
(equação 5)
Onde: 
M9 = Massa da areia deslocada que preencheu o funil, o orifício no rebaixo da bandeja e a cavidade do terreno escavado 
M7 = Massa de areia que ocupa o frasco + funil 
M8 = O restante da areia que sobrou no conjunto frasco + funil após fechar o registro.
Depois de encontrar M9, encontrou-se M10, que é dado pela massa que preenche apenas a cavidade, que foi descontado do valor encontrado em M3 e do valor de M9, mostrado na equação abaixo:
(equação 6)
Onde: 
M10 = Areia deslocada que preencheu a cavidade do terreno 
M9 = Massa da areia deslocada que preencheu o funil, o orifício no rebaixo da bandeja e a cavidade do terreno escavado 
M3 = Areia deslocada que preencheu o funil.
E para a determinação do volume ocupado na cavidade, usou-se a seguinte equação:
(equação 7)
Onde:
V = Volume médio do cilindro 
D = Diametro médio do cilindro 
H = Altura media do cilindro.
Para calcular a massa escavada do solo: 
 
Mt = 1332,09 – 0,96
Mt = 1331,13g
Onde:
Mt = Massa total escavada do solo
Mhs = Massa úmida do solo
Saco = massa do saco
Já na determinação da massa especifica aparente “in situ” utilizou-se a
seguinte equação para o método:
(equação 8)
Onde:
pd solo= massa especifica aparente seca do solo (g/cm³);
pd areia= massa especifica aparente seca da areia (g/cm³);
Mt = massa total do solo escavado;
M10 = massa da areia que preencheu a cavidade do terreno (g);
H = Altura média do cilindro.
A seguir, a formula para a determinação do volume da cavidade do solo escavado:
(equação 9)
Onde: 
Vt = Volume do buraco escavado 
M10 = Areia deslocada que preencheu a cavidade do terreno ρd areia=massa especifica da areia.
A seguir, a equação para a determinação da massa específica aparente úmida do solo escavado.
(equação 10)
Onde: 
ρnat:Massa especifica aparente umida do solo 
Mt = Massa total escavada do solo 
Vt = Volume do buraco escavado.
Como o teor de umidade não é conhecido, foi necessário calcular pela equação a seguir:
W% =
(equação 11)
Onde:
W%: teor de umidade;
MC: massa da cápsula;
Múm: massa do solo úmido;
MS: massa do solo seca.
Tabela 04- Valores das cápsulas com solo úmido e o solo seco.
5 ANÁLISES DOS RESULTADOS
No laboratório foi usada como base para execução do ensaio a norma NBR 7185/86 – Determinação de massa específica aparente, “in situ”, com emprego do frasco de areia, que contou com duas etapas: a primeira etapa em laboratório e a segunda á campo (“in situ”).
De acordo com a norma a aparelhagem necessita um frasco, o qual deve ser de vidro ou plástico translúcido, porém no ensaio foi utilizado um frasco de cor opaco, pois era o que estava disponível no momento, e uma areia de granulometria padrão e um funil com registro.
A norma orienta para que o ensaio ocorra de forma correta o mesmo deve ser realizado em três repetiçõespara a determinação da M3, para a pesagem do sistema montado após o escoamento da areia e preenchimento do funil, mas como era para fins acadêmicos e não havia muito tempo disponível, foi realizada apenas duas repetições, resultando em dois valores distintos para M3.
Na determinação da massa específica da areia foi utilizado um cilindro de volume conhecido, onde o sistema frasco de areia + funil foi instalado neste cilindro, tendo seu registro aberto, areia foi escoada até o preenchimento do cilindro + funil.
Para a execução da parte do ensaio frasco de areia “in situ”, é preciso ser escolhido um solo com certa consistência, para que assim seja possível sua escavação.
A área escolhida para a realização do ensaio foi atrás do laboratório de solos, conforme a norma orienta, a mesma seja limpa e verificada o seu nivelamento através de uma bandeja com furo central, denominada uma área plana quando a bandeja manteve o maior contato com o solo. Após, a escolha do local, foram utilizados picaretas e martelos para a escavação da cavidade, sendo este escavado, coletado e armazenado. A norma orienta que para realização da escavação esta deve ser de cerca de 15 cm, que foram realizados.
O solo coletado foi separado em três cápsulas distintas, que estas foram pesadas, identificadas e levadas até à estufa para determinação do seu teor de umidade. Posteriormente os dados foram cedidos via moodle pelo professor.
6 CONCLUSÃO
Através das Normas ABNT NBR7185 – Determinação da massa Específica Aparente “in situ” com emprego do Frasco de Areia - Associação Brasileira de Normas Técnicas. Agosto de 1986; NBR6457 – Preparação para Ensaios de Compactação e Ensaios de Caracterização - Associação Brasileira de Normas Técnicas. Agosto de 1986, foi possível obter conhecimento do solo em que será trabalhado, no qual é preciso conhecer as propriedades químicas e físicas para a base de execução de todo e qualquer projeto de engenharia que será executado.
A execução do ensaio permitiu que os alunos presentes aprimorassem a prática da teoria estudada em aula, fomentando cada vez mais o conhecimento prático sobre a geotecnia do solo.
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
➢ NBR 6457/86 – Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização. 
➢ NBR 7185/86 – Determinação da massa específica aparente, “in situ”, com emprego do frasco de areia. 
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