Prática 6_Massa Específica Aparente seca do solo in situ_Antonio Werleson_Leonildo

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ 
CENTRO TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA E AMBIENTAL 
DISCIPLINA DE MECÂNICA DOS SOLOS I 
SEMESTRE 2021.2 
 
 
LABORATÓRIO DE MECÂNICA DOS SOLOS 
ASSUNTO: MASSA ESPECÍFICA APARENTE SECA “IN SITU” 
EMPREGANDO O FRASCO DE AREIA 
 
 
 
Alunos: Antônio Werleson Belchior Martins; Leonildo de Sousa Ferreira 
Matrículas: 472382; 471279 
Curso: Engenharia Civil 
Turma: 01 A 
Professora: Mariana Vela Silveira 
 
Fortaleza/CE 
2021 
SUMÁRIO 
1 APRESENTAÇÃO ...................................................................................................... 3 
2 MEMORIAL DE CÁLCULO E RESULTADOS .................................................... 4 
2.1 Determinação da massa de areia que preencher o funil e o orifício no rebaixo da 
bandeja .............................................................................................................................. 4 
2.2 Determinação da massa específica aparente da areia ................................................. 5 
2.3 Determinação da massa de areia que preenche a cavidade no terreno ....................... 6 
2.4 Determinação da massa específica aparente seca do solo “in situ” ............................ 6 
2.5 Determinação do grau de compactação e o desvio de umidade ................................. 7 
3. ANÁLISE DE RESULTADOS .................................................................................. 8 
4. BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................ 9 
ANEXO A – Tabela de dados completa ..................................................................... 10 
 
1 APRESENTAÇÃO 
O presente relatório tem por objetivo determinar a massa específica aparente seca 
“in situ” a partir do emprego de frascos de areia. O ensaio é fundamentado na norma 
ABNT NBR 7185. 
A norma ABNT NBR 7185: Solo – Determinação da massa específica 
aparente, in situ, com emprego do frasco de areia, tem por objetivo redigir a 
determinação da massa específica aparente seca e o grau de compactação das amostras 
do solo. 
O ensaio citado foi realizado no Laboratório de Mecânica dos Solos da 
Universidade Federal do Ceará, fazendo uso dos devidos materiais. Com isso, é 
apresentado o memorial de cálculo, os resultados e a análise dos resultados.
2 MEMORIAL DE CÁLCULO E RESULTADOS 
Os valores analisados, a seguir, foram obtidos por meio do método de frasco de 
areia. Os dados numéricos encontrados no ensaio estão dispostos na tabela 1, apresentada 
a seguir, e serão utilizados para a obtenção de todos os índices expressos neste laudo 
técnico. 
Tabela 1 – Dados do Ensaio 
Etapas 
Calibração 
Massa do Frasco de 
Areia (g) 
Antes de abrir o 
funil 
P1 (g) 6018 
Depois de abrir o 
funil 
P2 (g) 5507 
Diferença P3 (P1-P2) (g) - 
Densidade da Areia 
Frasco + Areia + Funil (antes) (g) P4 (g) 6013 
Frasco + Areia + Funil (depois) (g) P5 (g) 4116 
Massa de areia no cilindro P6 (P4-P5-P3) (g) - 
Volume Cilindro V (cm³) 997 
Massa específica seca/aparente da areia - - 
Densidade do Solo 
Frasco + Areia + Funil (antes) (g) P7 (g) 6003 
Frasco + Areia + Funil (depois) (g) P8 (g) 3580 
Massa de areia (Funil + orifício + buraco) 
(g) 
P9 (P7-P8) (g) - 
Massa de areia no buraco (g) P10 (Pr-P3) (g) - 
Massa do solo úmido no buraco (g) PU (g) 2192 
Umidade gravimétrica W 9 % 
Massa específica seca “In situ” (g/cm³) - - 
Fonte: Elaborado pelo Autor (2021) 
2.1 Determinação da massa de areia que preencher o funil e o orifício no rebaixo da 
bandeja 
A massa de areia que preenche o funil e o orifício será calculada através da 
diferença entre as massas do fresco depois e antes do funil abrir, como expresso na 
equação 1 abaixo: 
 𝑴𝟑 = 𝑴𝟏 − 𝑴𝟐 (1) 
Fonte: NBR 7185:2016 – Solo – Determinação da massa específica aparente, “in situ”, com 
emprego do frasco de areia. 
Onde: 
M1 é a massa do frasco de areia antes de abrir o funil (g); 
M2 é a massa do frasco de areia depois de abrir o funil (g); 
M3 é a massa de areia que preenche o funil e o orifício (g). 
 Substituindo os valores de acordo com a tabela 1 expressa anteriormente, temos: 
𝑀3 = 𝑀1 − 𝑀2 = 6018 − 5507 → 𝑴𝟑 = 𝟓𝟏𝟏 𝒈 
2.2 Determinação da massa específica aparente da areia 
Para ser possível determinar a massa específica aparente seca da areia, é 
necessário encontrar, inicialmente, a massa de areia contida no cilindro, disposta equação 
2 abaixo: 
 𝑴𝟔 = 𝑴𝟒 − 𝑴𝟓 − 𝑴𝟑 (2) 
Fonte: NBR 7185:2016 – Solo – Determinação da massa específica aparente, “in situ”, com 
emprego do frasco de areia. 
Onde: 
M4 é a massa inicial do sistema frasco+areia+funil montado (g); 
M5 é a massa do sistema frasco+areia+funil após o escoamento (g); 
M6 é a massa de areia contida no cilindro (g). 
 Como o valor de M3 foi encontrado anteriormente, podemos encontrar o valor de 
M6, substituindo os valores da tabela 1: 
𝑀6 = 𝑀4 − 𝑀5 − 𝑀3 = 6013 − 4116 − 511 → 𝑴𝟔 = 𝟏𝟑𝟖𝟔 𝒈 
Com isso, de acordo com a norma, podemos encontrar o valor da massa específica 
aparente da areia, por meio da equação 3 abaixo: 
 𝜌𝑑,𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 =
𝑀6
𝑉𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜
 (3) 
Fonte: NBR 7185:2016 – Solo – Determinação da massa específica aparente, “in situ”, com 
emprego do frasco de areia. 
Onde: 
ρd,areia é a massa específica aparente da areia (g/cm³); 
Vcilindro é o volume do cilindro. 
Substituindo os valores, temos: 
𝜌𝑑,𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 =
𝑀6
𝑉𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜
=
1386
997
→ 𝝆𝒅,𝒂𝒓𝒆𝒊𝒂 = 𝟏, 𝟑𝟗
𝒈
𝒄𝒎𝟑
 
2.3 Determinação da massa de areia que preenche a cavidade no terreno 
Para determinar a massa de areia deslocada, que preencheu a cavidade no terreno, 
é preciso encontrar o valor da massa de areia deslocada que preencheu o funil, o orifício 
no rebaixo da bandeja e a cavidade no terreno, por meio da equação 4 abaixo: 
 𝑀9 = 𝑀7 − 𝑀8 (4) 
Fonte: NBR 7185:2016 – Solo – Determinação da massa específica aparente, “in situ”, com 
emprego do frasco de areia. 
Onde: 
M7 é a massa do conjunto frasco+areia+funil antes do escoamento, na análise do solo (g); 
M8 é a massa do conjunto frasco+areia+funil depois do escoamento, na análise do solo 
(g); 
M9 é a massa da areia deslocada que preenche o funil, o orifício e a cavidade (g). 
Substituindo os valores da tabela 1, temos: 
𝑀9 = 𝑀7 − 𝑀8 = 6003 − 3580 → 𝑴𝟗 = 𝟐𝟒𝟐𝟑 𝒈 
Dessa forma, conseguimos encontrar a massa de areia deslocada que preenche a 
cavidade no terreno, a partir da equação 5 abaixo: 
 𝑀10 = 𝑀9 − 𝑀3 (5) 
Fonte: NBR 7185:2016 – Solo – Determinação da massa específica aparente, “in situ”, com 
emprego do frasco de areia. 
Substituindo os valores de M9 e M3 encontrados anteriormente no relatório 
presente, temos: 
𝑀10 = 𝑀9 − 𝑀3 = 2423 − 511 → 𝑴𝟏𝟎 = 𝟏𝟗𝟏𝟐 𝒈 
2.4 Determinação da massa específica aparente seca do solo “in situ” 
A massa específica aparente seca, de acordo com a norma, é encontrada de acordo 
com a equação 6 abaixo: 
 𝜌𝑑 = ρ𝑑,𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 ×
𝑀𝑤
𝑀10
×
100
100 + 𝑤
 (6) 
Fonte: NBR 7185:2016 – Solo – Determinação da massa específica aparente, “in situ”, com 
emprego do frasco de areia. 
Onde: 
ρd é a massa específica aparente seca do solo “in situ” (g/cm³); 
ρd,areia é a massa específica seca aparente da areia (g/cm³) 
Mw é a massa do solo extraído da cavidade no terreno (g); 
M10 é a massa de areia que preencheu cavidade no terreno (g); 
W é o teor de umidade do solo extraído da cavidade no terreno (%). 
Substituindo os valores encontrados na tabela 1 e nos tópicos do memorial de 
cálculo do presente relatório, temos: 
𝜌𝑑 = ρ𝑑,𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 ×
𝑀𝑤
𝑀10
×
100
100 + 𝑤
= 1,390 ×
2192
1912
×
100
100 + 9
→ 𝝆𝒅 = 𝟏, 𝟒𝟔𝟐 𝒈/𝒄𝒎³ 
2.5 Determinação do grau de compactação e o desvio de umidade 
Ademais, é preciso encontrar o grau de compactação do solo ensaiado. Para 
encontrar esse valor, é necessário o valor máximo da massa específica aparente seca 
encontrado em laboratório,o qual foi calculado na Prática 5 – Compactação do Solo. Com 
isso, podemos encontrar o grau de compactação a partir da equação 7 abaixo: 
 𝐺𝐶 =
ρ𝑑,𝑐𝑎𝑚𝑝𝑜
ρ𝑑,𝑙𝑎𝑏𝑜𝑟𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜
× 100 (7) 
Fonte: NBR 7185:2016 – Solo – Determinação da massa específica aparente, “in situ”, com 
emprego do frasco de areia. 
𝐺𝐶 =
ρ𝑑,𝑐𝑎𝑚𝑝𝑜
ρ𝑑,𝑙𝑎𝑏𝑜𝑟𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜
× 100 =
1,462
1,824
× 100 → 𝑮𝑪 = 𝟖𝟎, 𝟐% 
Por fim, o desvio de umidade será a diferença entre o teor obtido em campo neste 
ensaio e o teor de umidade obtido em laboratório, de acordo com a equação 8 abaixo: 
 ∆𝑤 = 𝑤𝑐𝑎𝑚𝑝𝑜 − 𝑤𝑙𝑎𝑏𝑜𝑟𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜 (8) 
Fonte: NBR 7185:2016 – Solo – Determinação da massa específica aparente, “in situ”, com 
emprego do frasco de areia. 
∆𝑤 = 𝑤𝑐𝑎𝑚𝑝𝑜 − 𝑤𝑙𝑎𝑏𝑜𝑟𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜 = 9,00 − 8,18 → ∆𝒘 = 𝟎, 𝟖𝟐%
3. ANÁLISE DE RESULTADOS 
Dado o exposto, é possível, a partir dos cálculos feitos, concluir que, de acordo 
com o PINTO (2006), o grau mínimo de compactação deve ser de 95%. Com isso, o 
material deve ser revolvido e recompactado, por não seguir o parâmetro, tornando-se 
inadequado pelas especificações do projeto. 
Ademais, a mesma bibliografia define que as especificações não fixam intervalos 
de umidade e de densidade seca a serem obtidos, mas um desvio de umidade em relação 
à umidade ótima – entre wot-1% e wot+1%, ou wot-2% e wot . Dessa forma, o desvio obtido 
para a amostra apresentou um valor satisfatório.
4. BIBLIOGRAFIA 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 64577: 
Amostras de solo – Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caraterização. 
Rio de Janeiro: ABNT, 2016 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 7185: Solo – 
Determinação da massa específica aparente, “in situ”, com emprego do frasco de areia. 
Pinto, C. S. Curso Básico de Mecânica dos Solos em 16 aulas. 3a ed. São Paulo: Oficina 
de textos, 2006.
ANEXO A – Tabela de dados completa 
Tabela 1 – Dados do Ensaio 
Etapas 
Calibração 
Massa do Frasco de 
Areia (g) 
Antes de abrir o 
funil 
P1 (g) 6018 
Depois de abrir o 
funil 
P2 (g) 5507 
Diferença P3 (P1-P2) (g) 511 
Densidade da Areia 
Frasco + Areia + Funil (antes) (g) P4 (g) 6013 
Frasco + Areia + Funil (depois) (g) P5 (g) 4116 
Massa de areia no cilindro P6 (P4-P5-P3) (g) 1386 
Volume Cilindro V (cm³) 997 
Massa específica seca/aparente da areia ρd,areia (g/cm³) 1,39 
Densidade do Solo 
Frasco + Areia + Funil (antes) (g) P7 (g) 6003 
Frasco + Areia + Funil (depois) (g) P8 (g) 3580 
Massa de areia (Funil + orifício + buraco) 
(g) 
P9 (P7-P8) (g) 2423 
Massa de areia no buraco (g) P10 (Pr-P3) (g) 1912 
Massa do solo úmido no buraco (g) PU (g) 2192 
Umidade gravimétrica W 9 % 
Massa específica seca “In situ” (g/cm³) ρd (g/cm³) 1,462 
Fonte: Elaborado pelo Autor (2021)