EXPERIÊNCIAS LABORATORIAISEM ENGENHARIA CIVILcdn.avantis.edu.br/wp-content/uploads/2019/08/23205907... · 2019-08-23 · EXPERIÊNCIAS LABORATORIAISEM ENGENHARIA CIVIL 8 Como medir

EXPERIÊNCIAS LABORATORIAISEM ENGENHARIA CIVIL


Autores

CARLOS BIZ

CRISTIAN REINELLI

GISELE MARILHA PEREIRA REGINATTO

MURIEL DE PAULI

RODRIGO ZANDONAI

VICTOR EDUARDO CURY SILVA

Produção Editorial

Bruna Jaime Feiden

Revisão e Diagramação

Tayane Medeiros d’Oliveira

Projeto Gráfico e Capa

Marcos Vinícius Orlandi

Ficha catalográfica elaborada na fonte pela Biblioteca da Faculdade Avantis

Aline M. d’Oliveira CRB 14 – 1063

CDD 21ª ed.

624- Engenharia Civil

Biz, Carlos

B625e Experiências laboratoriais em Engenharia Civil / Carlos Biz et. al. Balneário Camboriú: Faculdade Avantis, 2019.

185 p Inclui Índice ISBN: 978-85-5456-184-0 ISBNe: 978-85-5456-183-3

1. Engenharia Civil – Experiências Laboratoriais. 2 . Engenharia Civil – Laboratórios. I. Centro Universitário Avantis – UniAvan. II. Título.


FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL I

MEDIDAS FÍSICAS .......................................................................................... 06

MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME ........................................................... 11

MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO ............................. 15

FORÇA ELÁSTICA - LEI DE HOOKE............................................................... 18

2ª LEI DE NEWTON ......................................................................................... 21

HIDRAULICA

PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA ................................................................. 23

PERDA DE CARGA LOCALIZADA ................................................................. 26

CARNEIRO HIDRÁULICO ............................................................................... 28

ESCOAMENTO EM CANAIS ........................................................................... 31

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO I

COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA DOS AGREGADOS (NBR NM 248: 2003)

.......................................................................................................................... 34

ENSAIOS EM CIMENTO I ................................................................................ 37

ENSAIOS EM CIMENTO II ............................................................................... 41

ENSAIOS EM CIMENTO III .............................................................................. 44

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO II

COMPONENTES CERÂMICOS I ..................................................................... 49

COMPONENTES CERÂMICOS II .................................................................... 53

MATERIAIS METÁLICOS I .............................................................................. 58

MATERIAIS METÁLICOS II ............................................................................. 61

MECÂNICA DOS FLUIDOS

LEI DE PASCAL ............................................................................................... 65

PRÍNCIPIO DE STEVIN .................................................................................... 68

VISCOSIDADE DE STOKES ........................................................................... 70

ENERGIA DOS FLUIDOS E COEFICIENTE DE DESCARGA PARA ORIFÍCIOS

.......................................................................................................................... 75


MECÂNICA DOS SOLOS I

DETEMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE ....................................................... 78

ANÁLISE GRANULOMÉTRICA ...................................................................... 82

DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE PLASTICIDADE ........................................ 90

DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA .................................................. 99

ENSAIO DE COMPACTAÇÃO ...................................................................... 104

MECÂNICA DOS SOLOS II

DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA APARENTE DO SOLO “IN SITU”

........................................................................................................................ 117

ENSAIO DE ADENSAMENTO UNIDIMENSIONAL ...................................... 123

ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRETO NA CONDIÇÃO CONSOLIDADA

DRENADA ..................................................................................................... 128

QUÍMICA TECNOLÓGICA

GALVANIZAÇÃO E OXIDAÇÃO .................................................................. 131

ELETROQUÍMICA ......................................................................................... 133

MONTAGEM DE FILTROS ........................................................................... 134

NOVAS FORMULAÇÕES DE CONCRETO ................................................. 136

SANEAMENTO BÁSICO

ANÁLISE DA COMPOSIÇÃO GRAVIMÉTRICA DE RESÍDUOS SÓLIDOS

........................................................................................................................ 138

ANÁLISE DE SÓLIDOS EM ÁGUA .............................................................. 142

ANÁLISE DE ÓLEOS E GRAXAS ................................................................ 148

ANÁLISE DE pH E TEMPERATURA ........................................................... 152

INTRODUÇÃO A TOPOGRAFIA

INSTALAÇÃO E NIVELAMENTO DA ESTAÇÃO TOTAL ........................... 158

COLETA DE DADOS TOPOGRÁFICOS PARA MAPEAMENTO I .............. 162

PROCESSAMENTO DE DADOS TOPOGRÁFICOS .................................... 164

COLETA DE DADOS TOPOGRÁFICOS PARA MAPEAMENTO II ............. 168


TOPOGRAFIA E GEODESIA

RETIFICAÇÃO GEORREFERENCIADA DE UMA CARTA TOPOGRÁFICA

........................................................................................................................ 171

VETORIZAÇÃO SOBRE IMAGEM ............................................................... 176

COMPARAÇÃO DE MAPAS REALIZADOS A PARTIR DE FONTES

DIFERENTES ................................................................................................ 179

MAPA HIPSÔMETRO E CRIAÇÃO DE CURVAS DE NÍVEL ...................... 182


6

ROTEIRO EXPERIMENTAL 1

DISCIPLINA DE FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL I

PROFESSORA: Dra. MURIEL DE PAULI

MEDIDAS FÍSICAS

Objetivos

- Realizar medidas diretas;

- Conhecer e fazer uso de instrumentos de medida;

- Expressar de forma adequada os resultados obtidos.

Paquímetro

O paquímetro é um instrumento utilizado para medir tamanho dos objetos.

Através desse equipamento é possível obter resolução melhor do que com a

régua milimetrada.


7

Como medir com o paquímetro:

(a) posicione a peça segundo o tipo de medida a ser executada;

(b) leia diretamente na régua fixa a medida em milímetros;

(c) procure o primeiro traço da escala do nônio que coincide com um traço

qualquer da escala da régua móvel, esse é o valor da subdivisão do milímetro,

que completa a leitura da medida. Por exemplo, para um nônio de 0,05mm, todas

as medidas devem ser do tipo: 4,00mm; 6,05mm; 110,15mm; 1,20mm; 0,25mm;

10,30mm; etc. (observe que o último algarismo termina em zero ou em cinco).

Com esse nônio nunca serão obtidas medidas como: 1,31mm; 6,42mm;

121,04mm; 1,19mm; 1,07mm; etc.

Micrômetro

Outro instrumento usado para realizar medidas com melhor resolução do

que a régua milimetrada é o micrômetro, que permite executar medições de até

milésimos de milímetro. É constituído de um parafuso especial chamado de

parafuso micrométrico, cujo passo é de 0,5 mm por volta completa. No corpo do

instrumento há uma escala graduada em 0,5mm (escala fixa) e uma escala

circular graduada em 0,01mm, a leitura dos micrômetros pode ser “lida a olho”,

ou, se houver um nônio, como o mostrado na figura 4, pode ser lida diretamente

na coincidência dos traços.


8

Como medir com o micrômetro:

(a) posicione a peça entre as faces da ponta fixa e da ponta móvel;

(b) gire o tambor até que as faces encostem-se à peça delicadamente, para tanto

pode-se fazer uso do parafuso de fricção (tambor com catraca);

(c) leia o valor do traço da escala fixa (0,5mm) anterior ao tambor com escala;

(d) leia o traço da escala móvel (0,01mm) no tambor, localizado logo abaixo da

linha horizontal da escala fixa;

(e) se o micrômetro possuir nônio, o último algarismo significativo a ser lido será

aquele que representa o milésimo de milímetro e este é lido diretamente no

nônio. Caso o micrômetro não apresente nônio, o algarismo significativo

correspondente ao milésimo de milímetro poderá ser estimado e, neste caso,

será um algarismo duvidoso.


9

Dinamômetro

O dinamômetro é um instrumento usado para medir forças.

Ele consiste numa mola calibrada de tal maneira que, quando a

mola não estiver nem esticada e nem comprimida, ou seja, quando

ela estiver com seu comprimento natural, nenhuma força estará

sendo aplicada a sua extremidade. Ao aplicarmos uma força na

extremidade da mola, esticando-a, podemos associar uma força à

deformação produzida na mola. Assim, a medida de uma força está

diretamente relacionada à variação do tamanho da mola. A figura

ao lado mostra um dinamômetro de tubo de vidro. O peso de um

objeto colocado na extremidade inferior do dinamômetro provoca

uma deformação na mola e esta deformação permite a leitura da

força correspondente diretamente na escala do dinamômetro. Dependendo da

escala do dinamômetro, poderemos ter leituras de décimos ou de centésimos de

Newton.

Como medir com o dinamômetro:

(a) Pendure um objeto na extremidade livre do dinamômetro (gancho inferior);

(b) Espere a mola atingir a nova posição de equilibro;

(c) Leia diretamente na escala do dinamômetro o valor da força (neste caso, a

força peso).

Montagem e realização do experimento:

a) Meça o diâmetro D das esferas com o micrômetro e anote os valores na

Tabela 1.

b) Meça com o Dinamômetro o peso P de cada uma das massas indicadas

na Tabela 2 e anote os correspondentes valores.

c) Meça a massa m da chapa metálica com a balança anote o valor na

Tabela 3.

d) Meça as três dimensões L1, L2 e L3 da chapa metálica com o paquímetro

e anote os valores na Tabela 3. Repita o procedimento 05 vezes.


10

D ( )

ΔD ( )

Dmedio

Tabela 01 – Medidas de diâmetro - Micrômetro

massas ( ) Peso ( N ) g (m/s2)

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

Tabela 02 – Medidas de peso - Dinamômetro

massa ( ) L1 ( ) L2 ( ) L3 ( )

Lmédio

Tabela 03 – Medidas de comprimento - Paquímetro


11



PROFESSORA: DRA. MURIEL DE PAULI

MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME

Objetivos:

- Caracterizar um movimento retilíneo e uniforme (MRU);

- Calcular a velocidade de um móvel em MRU;

- Construir gráficos de: posição x tempo; e velocidade x tempo.


1. Eleve o plano 15º acima da horizontal

2. Com o auxílio do ímã posicione a esfera na posição x0=0 mm.

3. Libere a esfera, ligue o cronometro e pare-o quando a esfera passar pela

marca x1=100 mm. Anote na tabela 1 a posição e o tempo transcorrido.

4. Repita o mesmo procedimento para x2=200 mm, x3=300 mm e x4=400 mm.

Tabela1.

Posição Espaço percorrido Intervalo de

tempo

Velocidade

Média

x0=0 mm Δx0=0 mm Δt0 = 0 Vm= Δx0 / Δt0

x1= 100 mm Δx1= x1- x0= 100 mm

x2= Δx2=

Δx3=

Δx4=


12

5. Utilizando os dados da tabela construa o gráfico de "x” e “t”. O gráfico obtido

é característico do MRU?

6. Calcule a velocidade média em cada um dos percursos e compelete a tabela;

7. Utilizando os dados da tabela, construa um gráfico de “v” e “t”.


13

8. O gráfico obtido é característico do MRU?

9. O que representa a declividade da reta no gráfico de “v” versus “t”?

10. Calcule a velocidade média da esfera e escreva a função horária do

movimento:

𝑥 = 𝑥0 + 𝑣𝑡

O relatório deve conter as seguintes informações:

a) Descrição da atividade experimental realizada.

b) Tabela dos dados obtidos

c) Gráficos obtidos (Podem ser feitos utilizando régua normal sem a

necessidade de utilização de papel milimetrado.)

d) Resposta das perguntas.

O relatório deverá ser manual e ter no mínimo 20 linhas. Deverá ser

elaborado como um texto onde todas as informações solicitadas serão

adicionadas.


14


15




MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO

Objetivos:

- Caracterizar um movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV);

- Interpretar corretamente diferentes gráficos envolvendo as principais variáveis

do MRUV.


1. Marque na régua quatro posições específicas:

Posição Inicial (m) Posição final (m) Deslocamento (m)

x0= x1= Percurso 1: x1-x0=

x1= x2= Percurso 2:

x2= x3= Percurso 3:

x3= x4= Percurso 4:

2. Meça qual o tempo necessário para fazer cada percurso. Faça cada medida

três vezes:

Medidas Tempo (s)-

Percurso 1

Tempo (s) -

Percurso 2

Tempo (s)-

Percurso 3

Tempo (s)-

Percurso 4

1

2

3

Valores

médios

3. Calcule a velocidade média de cada percurso (não se esqueça das unidades):


16

Percurso 1 Percurso 2 Percurso 3 Percurso 4

Velocidade

Média

4. Faça o gráfico de “v” versus “t” das velocidades médias obtidas em cada

intervalo:

5. O gráfico obtido é característico do MRUV?

6. Você observou variação na velocidade? Qual grandeza é responsável por

essa variação?

O relatório deve conter as seguintes informações:

a) Descrição da atividade experimental realizada.

b) Tabela dos dados obtidos

c) Gráficos obtidos (Podem ser feitos utilizando régua normal sem a

necessidade de utilização de papel milimetrado.)

d) Resposta das perguntas.


17

O relatório deverá ser manual e ter no mínimo 20 linhas. Deverá ser

elaborado como um texto onde todas as informações solicitadas serão

adicionadas.


18




FORÇA ELÁSTICA - LEI DE HOOKE

Parte 1:

Objetivo: Encontrar a aceleração da gravidade.

Procedimento experimental:

a) Com o auxílio de uma balança faça a medida das massas e anote na tabela.

b) Utilizando o dinamômetro meça a força peso de cada uma das respectivas

massas e anote na tabela.

c) Sabendo que a força peso é dada por P = m g, calcule a aceleração da

gravidade.

d) Calcule a média do valor da gravidade obtido para todas as massas.

Massa ( ) Peso ( ) – dinamômetro Aceleração da gravidade ( )

Média da gravidade =

Parte 2:

Objetivo: Encontrar a constante elástica de uma mola analisando a

proporcionalidade entre a elongação da mola e a força aplicada.

Material utilizado:

- Uma mola, massas, suporte, régua.

Procedimento experimental

a) Coloque a mola como mostra a figura e determine a posição inicial;


19

b) Coloque o primeiro peso (P=mg, g=9,8m/s2) no suporte da mola e anote a

elongação na tabela abaixo.

c) Repita o procedimento anterior com os demais pesos.

Massa (Kg) Peso (N) Elongação (m)

d) Construa um gráfico da força peso pela elongação (P versus Δx), com os

dados da tabela.


20

e) A partir do gráfico obtenha a constante elástica da mola. Dica: A constante K

é dada pelo coeficiente angular da reta obtido no gráfico.

Relatório:

Você deve explicar com suas palavras os procedimentos realizados no

laboratório. Seu texto deverá conter as seguintes informações: Valor médio da

aceleração da gravidade obtido na parte 1 do experimento; Explicação do que

é a Lei de Hooke (suas palavras); O que é a constante elástica de uma mola

e como você obteve o valor de K no experimento; Qual o valor da constante

elástica que você obteve; Citar duas aplicações práticas da Lei de Hooke.

No mínimo 10 linhas.


21




2ª LEI DE NEWTON

Objetivos

- Determinar a aceleração de um corpo;

- Determinar experimentalmente a massa de um bloco sujeito a uma força;

- Estudar as equações de Newton.


1. Monte o arranjo experimental conforme a representação abaixo. A massa M

deve ser posicionada sobre o trilho de ar.

2. Com o auxílio da balança faça a medida das massa e anote na tabela abaixo.

3. Quando a M for solta, deve-se medir a distância percorrida sobre o trilho. Meça

também o tempo que leva para realizar o percurso. Repita o procedimento para

as outras massas até completar a tabela.

4. Marque os dados obtidos na tabela abaixo.

Massa + massa do suporte:

Distância entre os sensores:

MASSA DO DESLIZADOR ( )

TEMPO ( ) ACELERAÇÃO ( )

(1/a)

5. Calcule a aceleração da massa e preencha a tabela.


22

6. Construa um gráfico de 1/a versus 1/m

7. Determine os coeficientes angular e linear do gráfico obtido. Compare os

valores com a linearização obtida no item 6 e determine a massa pendurada.

Considere g = 9,806 m/s2.


DISCIPINA DE HIDRÁULICA


23


- PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA -

Objetivos:

- Determinar a perda de carga distribuída;

- Avaliar os parâmetros responsáveis pela perda de carga.

A perda de carga distribuída ocorre ao longo da tubulação e depende do

material, da velocidade do escoamento da água, do diâmetro e do comprimento

da tubulação. A equação para determinar a perda de carga distribuída é dada

por:

hf = fL

D

v2

2g

sendo f o coeficiente de perda de carga distribuída, v a velocidade, D o diâmetro

e g a aceleração da gravidade.


- Conecte as mangueiras nas entradas do manômetro em “U”.

- Antes de ligar a bancada verifique se a válcula 1 se encontra aberta.


24

- Ligue a bancada e ajuste a vazão pelo potenciômetro até identificar o

escoamento através das tubulações, espere o tempo necessário (de 15 a 30

segundos) até o fluxo se estabilizar. Depois feche as válvulas que não fazem

parte da tubulação em que se deseja verificar a perda de carga.

- Varie a vazão e verifique as perdas de carga (diferença de pressão medida em

miímetros pelo menômetro) correspondentes e preencha a tabela abaixo.

Diâmetro (mm) = L=

Vazão – Q (l/h) hf (mm) – medida

- Faça o gráfico da vazão (l/h) em função de hf (mm).

- Utilizando a equação correspondente e os dados de vazão utilizados, determine

qual a perda de carga teórica e preencha a tabela abaixo.

Vazão – Q (l/h) hf (mm) – teórica

- Compare o gráfico dos valores calculados com os valores medidos.

- Repita o experimento para outra tubulação.

Análise:

a) Quais são as fontes de erro do experimento?


25

b) Como seria possível minimizar os erros experimentais?

c) Qual a variação de perda de carga em relação ao material ou ao diâmetro

da tubulação.


26


DISCIPINA DE HIDRAULICA


- PERDA DE CARGA LOCALIZADA -

Objetivos:

- Determinar a perda de carga localizada;

- Avaliar como os parâmetros influenciam na perda de carga localizada.

A perda de carga localizada ocorre devido a inserção de elementos na

tubulação como válvulas, cotovelos, curvas. Para calcular a perda de carga

devido a esses elementos utiliza-se a fórmula:

ℎ𝑠 = 𝑘𝑠

𝑣2

2𝑔

Onde v é a velocidade, g a aceleração da gravidade e ks o coeficiente de perda

de carga distribuída que depende do elemento, você deve verificar


- Conecte as mangueiras do manômetro digital nos pontos onde será verificada

a diferença de pressão.

- Ligue a bancada e ajuste a vazão pelo potenciômetro até identificar o

escoamento através das tubulações, espere o tempo necessário (de 15 a 30

segundos) até o fluxo se estabilizar. Depois feche as válvulas que não fazem

parte da tubulação em que se deseja verificar a perda de carga.

- Varie a vazão e verifique as perdas de carga (diferença de pressão medida em

miímetros pelo menômetro) correspondentes e preencha a tabela abaixo.

Elemento medido:


27

Vazão – Q (l/h) hs (mm) – medida

- Faça o gráfico da vazão (l/h) em função de hs (mm).

- Utilizando a equação correspondente e os dados de vazão utilizados, determine

qual a perda de carga teórica e preencha a tabela abaixo.

Vazão – Q (l/h) hs (mm) – teórica

- Compare o gráfico dos valores calculados com os valores medidos.

- Repita o experimento para outro elemento.

Análise:

a) Quais são as fontes de erro do experimento?

b) Como seria possível minimizar os erros experimentais?

c) Qual a variação de perda de carga em relação ao material ou ao diâmetro

da tubulação.


28




- CARNEIRO HIDRÁULICO –

Objetivos:

- Analisar a eficiência de um carneiro hidráulico;

- Compreender quais os parâmetros relevantes no fenômeno do golpe de Ariète.

O carneiro hidráulico permite fazer a elevação de uma certa quantidade

de água sem a utilização de bomba elétrica, ou seja, utilizando apenas a energia

da água que flui.

O rendimento do carneiro hidráulico é definido pela relação entre uso e

consumo. Ele pode ser calculados em termos de potência útil de saída do

carneiro e a potência fornecida na entrada do carneiro.

Putil = m2 ∙ g ∙ ∆h

Pfornecida = m1 ∙ g ∙ h1

𝜂 =Putil

Pfornecida


- Verifique se o reservatório 3 está cheio

- Selecione o nível do reservatório de alimentação que vai ser utilizado, através

da chave seletora do quadro elétrico.

- Feche a válvula de sucção do reservatório de descarte.

- Abra a válvula de sucção do reservatório de armazenagem.

- Abra a válvula de recalque que direciona a água para o reservatório de uso.

- Ligue a bomba, assim que chegar no nível selecionado ela desligará

automaticamente.


29

Os experimentos podem ser iniciados abrindo a válvula esfera do carneiro

hidráulico a ser analisado. Pode ser necessário dar um impulso na mola interna

presente na válvula de pé com clivo para que o sistema entre em funcionamento.

Para determinar o rendimento do carneiro hidráulico faça as seguintes medidas:

h1 (m)=

h2 (m)=

Δh=

- Calcule as potências útil e fornecida:

Putil (W)=

Pfornecida (W)

- Calcule o rendimento so carneiro hidráulico:

η=

- Repita o procedimento para o carneiro hidráulico nível diferente de reservatório.

- Repita o procedimento para o carneiro hidráulico com diâmetro distinto


30

Análise:

a) Qual a variação de rendimento em relação ao diâmetro do carneiro

hidráulico?

b) Quais os parâmetros relevantes na determinação do rendimento do

carneiro?

c) Quais as fontes de erros experimentais?


31




- ESCOAMENTO EM CANAIS –

Objetivos:

- Determinar a vazão de água em um canal;

- Analisar os parâmetros relevantes na determinação da vazão e

velocidade de escoamento em canais;

- Calcular a profundidade crítica e a distância de remanso devido as

barragens em um canal.

O escoamento em canais é caracterizado por uma superfície

aberta, ou seja, é um escoamento livre. Para a determinação da vazão de

escoamento de água em canais naturais ou artificais pode-se utilizar a

seguinte equação:

Q =A

nRH

23 I

12

Sendo A a área molhada, RH a relação entre a área molhada e o

perímetro molhado, I a inclinação de fundo do canal e n o coeficiente de

Manning que depende do material que o canal é construído (valor este

encontrado nas tabelas).

Um escoamento é definido como crítico quando o número de

Froude é igual a 1.

FR =v2

g ∙ ym

Onde v é a velocidade de escoamento, g a aceleração da gravidade e ym

a relação entre a área e a largura do canal.

A distância de remanso é calculado utilizando a seguinte equação:


32

∆x =H2 − H1

I − J

Sendo H2 e H1 a energia da água dos pontos 2 (sobre a barragem) e 1

(uniforme-longe da barragem), respectivament. I a inclinação de fundo e

J a inclinação de superfície.


O equipamento a ser utilizado para a realização do experimento é o

simulador de canais conforme representado na figura abaixo. Verifique se

o mesmo encontra-se conectado a tomada e o quadro energizado.

- Ligue a bomba e aguarde até a vazão da água tornar-se constante ao

longo do canal.

- Fazendo uso do macaco hidráulico modifique a inclinação do canal e

observe as variações no padrão de escoamento.

- Escolha uma inclinação para a realização das medidas experimentais.

- Meça a inclinação do canal fazendo uso da trena.

- Faça a medida da área molhada.

- Faça a medida a profundidade crítica, lâmina de água formada sobre a

pequena barragem no meio do canal.

- Meça a distância de remanso, ou seja, a distância desde a barragem até

onde existe o acúmulo de água.

Faça os seguintes cálculos;


33

- Determine a vazão do escoamento;

- Calcule a profundidade crítica utilizando o resultado de vazão;

- Determine a distância de remanso

Análise:

a) Compare os valores obtidos experimentalmente com os teóricos

obtidos através dos cálculos para a profundidade crítica e a distância

de remanso.

b) Qual o erro percentual obtido para cada parâmetro analisado.

c) Quais as fontes de erro da medida?


DISCIPLINA: MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO I


34

PROFESSOR: CARLOS BIZ

COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA DOS AGREGADOS (NBR NM 248:

2003)

1. Equipamentos:

a. Balança (resolução de 0,1% da massa da amostra de ensaio);

b. Estufa capaz de manter a temperatura no intervalo de (105 +- 5) °C;

c. Peneiras das séries normal e intermediárias, fundo e tampa;

d. Agitador mecânico de peneiras;

e. Escovas ou pincéis de cerdas de náilon e de cerdas de latão;

f. Bandejas plásticas ou metálicas para a determinação de massa.

2. Procedimento:


35

a. Secar as amostras em estufa (100°C a 110°C), esfriar à temperatura

ambiente e determinar suas massas (m1 e m2). Tomar a amostra m1 e

reservar a m2;

b. Encaixar as peneiras limpas, formando um conjunto, com abertura de

malha em ordem crescente da base para o topo, encaixando o fundo na base;

c. Colocar a amostra ou partes dela na peneira superior, de modo a evitar a

formação de uma camada espessa de material sobre qualquer uma das

peneiras, para evitar a deformação da tela e prejuízos ao peneiramento;

d. As quantidades para ensaios são de 500g para areias e 2000g para brita

12,5mm. No caso do peneiramento da brita, realizar em duas etapas de

1000g;

e. Promover a agitação mecânica do conjunto por 10 a 15 minutos;

f. Destacar e agitar manualmente a peneira superior do conjunto, com tampa

e fundo, até que após 1 min. o material passante seja inferior a 1% do material

retido na peneira;

g. Colocar o material retido em bandeja identificada. Escovar a peneira dos

dois lados, colocando o resíduo interno na bandeja e o externo no fundo.

Todo material do fundo deve ser acrescentado à peneira seguinte;

h. Proceder a partir do item “f” para as demais peneiras. Caso a amostra

inicial tenha sido dividida, tomar nova porção e proceder como descrito a

partir do item “e”;

i. Determinar a massa total de material retido em cada uma das peneiras e

no fundo do conjunto. A soma das massas não deve diferir mais de 0,3% da

massa inicial.

3. Objetivo:

a. Calcular as porcentagens médias, retida e retida acumulada, em cada

peneira, com aproximação de 1%.

b. Determinar a dimensão máxima característica (Dmáx), em mm, como

sendo a abertura da malha da peneira na qual o agregado apresenta uma

porcentagem retida acumulada igual ou mediatamente inferior a 5%.


36

c. Determinar o módulo de finura (MF), com aproximação de 0,01, que é a

soma das porcentagens retidas acumuladas nas peneiras da série normal,

dividida por 100. O valor é tanto maior quanto maior o tamanho do agregado.

d. Lançar os dados obtidos no gráfico da faixa granulométrica:

4. Relatório de Ensaio:

O relatório de ensaio deve conter:

a. Porcentagem média retida em cada peneira;

b. Porcentagem média retida acumulada em cada peneira;

c. Dimensão característica e o módulo de finura dos materiais;

d. Lançamento dos dados no gráfico da faixa granulométrica.




ENSAIOS EM CIMENTO I


37

Determinação da pasta de consistência normal NBR NM43:2003

5. Equipamentos:

a. Balança com resolução de 0,1g e capacidade de 1000g;

b. Misturador com cuba de aço inoxidável com capacidade aproximada de 5

dm3 e uma pá de aço inoxidável;

c. Espátula e régua metálica;

d. Molde de tronco-cônica e de material não absorvente;

e. Aparelho de Vicat contendo a sonda de Tetmajer cilíndrica com base

plana.


38

Sonda de Tetmejer Agulha de início de pega Agulha

de fim de pega

6. Procedimento:


39

6.1 Preparação do aparelho de Vicat:

Ajustar o aparelho de Vicat provido da sonda, baixando-a até que esteja em

contato com a placa de base que será utilizada e ajustar a marca zero da

escala. Levantar a sonda até a posição de espera.

6.2 Preparação da pasta

6.2.1 A massa de cimento (mc) a ser utilizada na preparação da pasta deve

ser de (500,0 ± 0,5)g.

6.2.2 A massa de água (ma) deve ser determinada por tentativas e ser

medida com exatidão de 0,5 g.

6.2.3 Com o misturador parado, em posição de iniciar o ensaio, verter a água

na cuba, adicionar o cimento e deixar 30 s em repouso.

6.2.4 Misturar durante 30 s em velocidade lenta, desligar o misturador e

raspar as paredes da cuba com a espátula de borracha, fazendo com que

toda a pasta a elas aderida fique no fundo; realizar essa operação em 15s.

6.2.5 Imediatamente misturar durante 1 min à velocidade rápida.

6.2.6 Determinar a consistência da pasta. A pasta é considerada como tendo

consistência normal quando a sonda se situa a uma distância de (6 ± 1) mm

da placa base após 30 s do instante em que foi solta.

7. Objetivo:

a. Determinar a consistência da pasta calculando a porcentagem de água

(A) necessária à obtenção da consistência normal da pasta de cimento,

utilizando a fórmula:

ma é a massa de água utilizada para a obtenção da consistência

normal da pasta de cimento, em gramas;

mc é a massa de cimento utilizada no ensaio, em gramas.


40



a. as dosagens executadas contendo a medida de água de cada uma e sua

leitura em mm;

b. o cálculo contendo o resultado que atendeu a norma para determinação

da água de consistência normal;





41

ENSAIOS EM CIMENTO II

Determinação do tempo de pega do cimento NBR NM65:2003

9. Equipamentos:


b. Misturador com cuba de aço inoxidável com capacidade aproximada de 5

dm3 e uma pá de aço inoxidável;

c. Espátula e régua metálica;

d. Molde de tronco-cônica e de material não absorvente;

e. Aparelho de Vicat contendo uma agulha de início de pega e outra para fim

de pega;

f. cronômetro.


42

Sonda de Tetmejer Agulha de início de pega Agulha

de fim de pega

10. Definições

- tempo de início de pega é, em condições de ensaio normalizadas, o

intervalo de tempo transcorrido desde a adição de água ao cimento até o

momento em que a agulha de Vicat correspondente penetra na pasta até

uma distância de (4 ± 1) mm da placa base.


43

- tempo de fim de pega é, em condições de ensaio normalizadas, o


momento em que a agulha de Vicat penetra 0,5 mm na pasta.

11. Procedimento:

11.1 Preparação do aparelho de Vicat:

Ajustar o aparelho de Vicat provido inicialmente da agulha do tempo de início

de pega, baixando-o para realização da primeira leitura 30 min após a

preparação da pasta. Anotar os resultados de todas as penetrações e, por

interpolação, determinar o tempo em que a distância entre a agulha e a placa

base é de (4 ± 1) mm.

11.2 Preparação da pasta:

A pasta de cimento deverá ser preparada com o valor obtido do ensaio de

consistência anteriormente realizado.

12. Objetivo:

a. Determinar os tempos de início e fim de pega do cimento:



a. O resultado de tempo de início de pega, expresso em horas e minutos,

com uma aproximação de 5 min, é o valor obtido em uma única

determinação.

b. O mesmo critério se aplica ao resultado do tempo de fim de pega, com

aproximação de 15 min.e sua leitura em mm.



44



ENSAIOS EM CIMENTO III

Dosagem de concreto e Determinação da consistência pelo abatimento

do tronco de cone NBR NM67:1998

14. Equipamentos:


b. Baldes plásticos de 18lit para pesagem de materiais e água;

c. Régua metálica;

d. Kit Slump Test;

e. Balança com capacidade de 50kg;

f. Aparelho para medição de umidade da areia (Speed Test).


45

15. Definições

- tempo de início de pega é, em condições de ensaio normalizadas, o


momento em que a agulha de Vicat correspondente penetra na pasta até

uma distância de (4 ± 1) mm da placa base.

- tempo de fim de pega é, em condições de ensaio normalizadas, o


momento em que a agulha de Vicat penetra 0,5 mm na pasta.

16. Procedimento:


46

16.1 Dosagem do concreto:

Esta etapa será explanada pelo professor, calculando um traço usual

empregado nas obras de 1m³ para o volume de 20litros de concreto. A água

e areia deverão ser corrigidas suas quantidades em função da umidade da

areia.

16.2 Determinação da umidade da areia:

Pesar uma determinada quantidade de areia úmida (ver tabela de

calibração do aparelho) com resolução de 0,1g;

Colocar o material dentro do aparelho Speed Test junto com as

esferas metálicas;

Em seguida colocar a cápsula de carbureto com cuidado para não

romper o vidro;

Fechar a garrafa e sacudir por 30 segundos quebrando a cápsula com

as esferas;

Ler o resultado apresentado pelo manômetro da garrafa e ver o

resultado da umidade da areia pela tabela de calibração do aparelho.

16.3 Determinação do abatimento do concreto:

Rodar o traço calculado com as devidas correções da água e

areia, colocando os materiais na betoneira na seguinte sequência:

brita, cimento, areia água e por último aditivo. Misturar no mínimo

por 7min.

Umedecer o molde e a placa de base e colocar o molde sobre a

placa de base. Durante o preenchimento do molde com o concreto

de ensaio, o operador deve se posicionar com os pés sobre suas

aletas, de forma a mantê-lo estável. Encher rapidamente o molde

com o concreto coletado conforme o item 3, em três camadas,


47

cada uma com aproximadamente um terço da altura do molde

compactado.

NOTA - A placa de base deve ser colocada sobre uma superfície rígida,

plana, horizontal e livre de vibrações.

Compactar cada camada com 25 golpes da haste de socamento.

Distribuir uniformemente os golpes sobre a seção de cada

camada. Para a compactação da camada inferior, é necessário

inclinar levemente a haste e efetuar cerca de metade dos golpes

em forma de espiral até o centro. Compactar a camada inferior

em toda a sua espessura. Compactar a segunda camada e a

camada superior, cada uma através de toda sua espessura e de

forma que os golpes apenas penetrem na camada anterior. No

preenchimento e na compactação da camada superior, acumular

o concreto sobre o molde, antes de iniciar o adensamento. Se,

durante a operação de compactação, a superfície do concreto

ficar abaixo da borda do molde, adicionar mais concreto para

manter um excesso sobre a superfície do molde durante toda a

operação da camada superior, rasar a superfície do concreto com

uma desempenadeira e com movimentos rolantes da haste de

compactação.

Limpar a placa de base e retirar o molde do concreto, levantando-

o cuidadosamente na direção vertical. A operação de retirar o

molde deve ser realizada em 5 s a 10 s, com um movimento

constante para cima, sem submeter o concreto a movimentos de

torção lateral.

Imediatamente após a retirada do molde, medir o abatimento do

concreto, determinando a diferença entre a altura do molde e a

altura do eixo do corpo-de-prova, que corresponde à altura média

do corpo-de-prova desmoldado, aproximando aos 5 mm mais

próximos.

Objetivo:


48

a. Calcular um traço de concreto de 1m³ para 20litros, para rodar em

betoneira;

b. Determinar a umidade através do aparelho Speed Test;

c. Calcular o acréscimo de areia a ser adicionado na mistura em função da

umidade e a diminuição do valor da água pela mesma função;

d. Determinar o valor do abatimento do concreto antes de colocar o aditivo

e depois de colocar o aditivo na mesma mistura.



a. Conter o traço calculado para 20litros.

b. O valor da umidade da areia.

c. Medidas do Slump Test (abatimento) do concreto antes e depois da adição

do aditivo.


DISCIPLINA: MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO II



49

COMPONENTES CERÂMICOS I

Parte 3: Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e de vedação – Métodos

de ensaio (NBR 15270-3: 2005)


50

Determinação das características geométricas.

Determinação da espessura das paredes externas e septos dos blocos.

Determinação do desvio em relação ao esquadro (D).

Determinação da planeza das faces (F).

Determinação da área bruta (Ab) e da área líquida (Aliq).

18. Equipamentos:

a. balança (resolução de até 10gramas);

b. paquímetro com sensibilidade mínima de 0,05 mm;

c. régua metálica com sensibilidade mínima de 0,05 mm;

d. esquadro metálico de 90 ± 0,5°.


51

19. Procedimento:

a. Os corpos-de-prova devem ser colocados sobre uma superfície plana e

indeformável.

b. Os procedimentos para cada determinação das características

geométricas estão descritos nos itens A.4.2 a A.4.6 da norma.

20. Objetivos:

a. Determinar as medidas das faces – dimensões efetivas;

b. Determinar a espessura dos septos e paredes externas dos blocos;

c. Determinar o desvio em relação ao esquadro (D);

d. Determinar a planeza das faces (F);

e. Determinar área bruta (Ab) e área líquida (Aliq).




52

a) identificação da amostra e de todos os corpos-de-prova;

b) valores individuais das dimensões das faces de cada um dos corpos-de-

prova, em milímetros;

c) valor da média de cada uma das dimensões consideradas, calculado

como a média aritmética dos valores individuais, em milímetros;

d) valores de referência das tolerâncias dimensionais conforme norma;

e) um esquema da face de corte transversal aos furos, com as indicações

dos pontos onde os valores das espessuras foram obtidos;

f) os valores individuais das espessuras das paredes externas e dos septos,

para cada um dos corpos-de-prova, expressos em milímetros;

g) valores de referência dos limites dimensionais conforme norma;

h) valores individuais do desvio em relação ao esquadro (D) para cada um

dos corpos-de-prova, expressos em milímetros;

i) valores de referência dos limites dimensionais conforme norma;

j) valores individuais da planeza das faces (F) para cada um dos corpos-de-

prova, expressos em milímetros;

k) valor médio da área bruta, calculado como a média aritmética dos valores

individuais;

l) valor médio da área líquida, calculado como a média aritmética dos valores

individuais;

m) valores de referência dos limites dimensionais conforme norma;




53


COMPONENTES CERÂMICOS II

Parte 3: Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e de vedação – Métodos

de ensaio (NBR 15270-3: 2005)


54

Determinação da resistência à compressão dos blocos estruturais e de

vedação.

22. Equipamentos:

a. prensa de ensaio a compressão;

b. ser equipada com dois pratos de apoio, de aço, um dos quais articulado,

que atue na face superior do corpo-de-prova;

c. quando as dimensões dos pratos de apoios não forem suficientes para

cobrir o corpo-de-prova, uma placa de aço deve ser colocada entre os pratos

e o corpo-de-prova.


55

23. Procedimento:

a) medir a largura (L), altura (H) e o comprimento (C) dos blocos segundo

A.4.2 da norma;

b) para a regularização das faces de trabalho dos corpos-de-prova, devem

ser utilizadas pastas de cimento ou argamassas com resistências superiores

às resistências dos blocos na área bruta;

c) a superfície onde o capeamento será executado não deve se afastar do

plano mais que 8 x 10-2 mm para cada 4 x 102 mm;

d) o capeamento deve apresentar-se plano e uniforme no momento do

ensaio, não sendo ermitidos remendos;

e) a espessura máxima do capeamento não deve exceder 3 mm;

f) alternativamente, as faces dos corpos-de-prova podem ser regularizadas

por meio de uma retífica, dispensando-se assim o capeamento;

g) todos os corpos-de-prova devem ser ensaiados de modo que a carga seja

aplicada na direção do esforço que o bloco deve suportar durante o seu

emprego, sempre perpendicular ao comprimento e na face destinada ao

assentamento.

2.1 A execução do ensaio deve ser a seguinte:

a) os blocos devem ser ensaiados na condição saturada;


56

b) todos os corpos-de-prova devem ser ensaiados de modo que a carga seja

aplicada na direção do esforço que o bloco deve suportar durante o seu

emprego, sempre perpendicular ao comprimento e na face destinada ao

assentamento;

c) o corpo-de-prova deve ser colocado na prensa de modo que o seu centro

de gravidade esteja no eixo de carga dos pratos da prensa;

d) proceder ao ensaio de compressão, regulando os comandos da prensa,

de forma que a tensão aplicada, calculada em relação à área bruta se eleve

progressivamente à razão de (0,05 ± 0,01) MPa/s.

24. Objetivos:

a. Determinar as medidas das faces – dimensões efetivas;

b. Determinar a espessura dos septos e paredes externas dos blocos;

c. Determinar o desvio em relação ao esquadro (D);

d. Determinar a planeza das faces (F);

e. Determinar área bruta (Ab) e área líquida (Aliq).




b) valor médio de cada uma das dimensões dos blocos medidos;

c) desenho esquemático de como os corpos-de-prova foram ensaiados,

ressaltando a posição dos furos;

d) resistência à compressão de cada corpo-de-prova BLOCO

ESTRUTURAL, expressa em megapascals, com aproximação decimal,

obtida dividindo-se a carga máxima, expressa em newtons, observada

durante o ensaio, pela média das áreas brutas das duas faces de trabalho

de cada bloco, expressa em milímetros quadrados;

e) resistência à compressão de cada corpo-de-prova BLOCO DE

VEDAÇÃO, com aproximação decimal e expressa em megapascals, obtida

dividindo-se a carga máxima, expressa em newtons, observada durante o


57

ensaio, pela média das áreas brutas das duas faces de trabalho de cada

bloco, expressa em milímetros quadrados;

f) resistência média dos blocos expressa em MPa, com aproximação

decimal, calculada como a média aritmética dos valores individuais;

g) resistência característica à compressão estimada, determinada de acordo

com 5.3 da ABNT NBR 15270-2:2005;

h) desvio-padrão, em megapascals;

i) coeficiente de variação, em porcentagem;

j) valor de referência da resistência à compressão.




58


MATERIAIS METÁLICOS I

Ensaio de tração à temperatura ambiente (NBR NM 6892:2013)

Especifica o método de ensaio de tração em materiais metálicos e define as

propriedades mecânicas que podem ser determinadas à temperatura ambiente.

O ensaio consiste em solicitar o corpo-de-prova com esforço de tração,

geralmente até a ruptura, com o propósito de se determinar uma ou mais das

propriedades mecânicas.

A forma e as dimensões dos corpos-de-prova dependem dos produtos metálicos

dos quais o s corpos-de-prova são retirados. O corpo-de-prova é, usualmente,

obtido pela usinagem de uma amostra do produto ou obtido por forjamento ou

fundição. Entretanto, produtos de seção constante (barras, fios, etc.) e também


59

corpos-de-prova fundidos (ferro fundido maleável, ferro fundido branco) podem

ser ensaiados sem ser usinados.

Determinação do gráfico tensão x deformação, tensão de escoamento e

máxima de ruptura.

26. Equipamentos:

a. prensa de ensaio à tração;

b. ser equipada com dispositivo tipo garra para travar o corpo-de-prova;

c. extensômetro;

d. paquímetro.

27. Procedimento:

a) determinar qual material está sendo ensaio.

b) medir o diâmetro do corpo de prova em dois pontos no comprimento da

parte útil, utilizando um micrômetro, e calcular a média.

c) riscar o corpo de prova, isto é, traçar as divisões no comprimento útil.

Uma possibilidade seria para um CP de 50 mm de comprimento, as

marcações serem feitas de 5 em 5mm.

d) Realizar o ensaio controlado até o rompimento da amostra.

28. Objetivos:

a. Determinar o diagrama tensão-alongamento obtido com um extensômetro.

b. Determinar a redução percentual da área ou estricção (Z): máxima

mudança na área da seção transversal, que pode ter ocorrido durante o


60

ensaio (S0- Su), expressa como porcentagem da área da seção transversal

original (S0).

c. Determinar a força máxima (Fm): maior força que o corpo-de-prova

suporta durante o ensaio, uma vez ultrapassado o ponto de escoamento.

Para materiais sem ponto de escoamento, é o valor máximo durante o

ensaio.

d. Determinar a tensão: força dividida pela área da seção transversal original

(So) do corpo-de-prova, em qualquer momento do ensaio.

1- resistência à tração (Rm): Tensão correspondente à força máxima

(Fm);

2- b. tensão de escoamento: Quando durante o ensaio o material metálico

apresentar o fenômeno de escoamento, a deformação plástica ocorre sem

nenhum incremento de força. Deve-se distinguir: –tensão de escoamento

superior (ReH): Valor da tensão no instante em que o primeiro decréscimo

de força é observado. –tensão de escoamento inferior (ReL): Menor valor da

tensão durante o escoamento plástico, desconsiderando-se qualquer efeito

transitório inicial.

e. determinar no gráfico o patamar elástico e plástico do material ensaiado.




b) valor médio de cada uma das dimensões dos blocos medidos;

c) tensão máxima de ruptura em MPa;

d) tensão de escoamento do material em MPa;

e) apresentar no gráfico o patamar elástico e plástico do material ensaiado;




MATERIAIS METÁLICOS II


61

Ensaio de dobramento (NBR ISO 7438:2016) e flexão (ASTM E855-90)

em barras para construção civi.


62

O ensaio de dobramento nos fornece somente uma indicação qualitativa da

ductilidade do material.

Conceito: O ensaio consiste em dobrar um corpo de prova de eixo retilíneo

e seção circular (maciça ou tubular), retangular ou quadrada, assentado em

dois apoios afastados a uma distância especificada, de acordo com o tamanho

do corpo de prova, por meio de um cutelo, que aplica um esforço

perpendicular ao eixo do corpo de prova, até que seja atingido um ângulo

desejado.

O valor da carga, na maioria das vezes, não importa. O ângulo determina

a severidade do ensaio e é geralmente de 90°, 120° ou 180°. Ao se atingir o

ângulo especificado, examina-se a olho nu a zona tracionada, que não deve

apresentar trincas, fissuras ou fendas. Caso contrário, o material não terá

passado no ensaio.

O ensaio de flexão é realizado em materiais frágeis e em materiais

resistentes, como o ferro fundido, alguns aços, estruturas de concreto e outros

materiais que em seu uso são submetidos a situações onde o principal esforço

é o de flexão. A montagem do corpo de prova para o ensaio de flexão é

semelhante à do ensaio de dobramento. A novidade é que se coloca um

extensômetro no centro e embaixo do corpo de prova para fornecer a medida

da deformação correspondente à posição da flexão máxima.

Ensaio de dobramento e flexão em aço para construção civil.


63

30. Equipamentos:

a. Prensa de ensaio à tração. Com dispositivos como o cutelo e o

rolete;

b. b. ser equipada com dispositivo como o cutelo e o rolete;

c. c. extensômetro;

d. d. paquímetro.

31. Procedimento:

e) determinar qual material está sendo ensaio.

f) medir o diâmetro do corpo de prova em dois pontos no

comprimento da parte útil, utilizando um micrômetro, e calcular a média.

g) para o ensaio de dobramento realizar o ensaio controlado até se

atingir um ângulo de 180º com um cutelo de dimensão especificada de acordo

com o tipo de aço da barra - quanto maior a resistência do aço, maior o cutelo.

A aprovação da barra é dada pela ausência de fissuras ou fendas na zona.

h) para ensaio de flexão do aço, posicionar o corpo de prova conforme

norma.

i) colocar um extensômetro no centro e embaixo do corpo de prova

para fornecer a medida da deformação que chamamos de flexa,

correspondente à posição de flexão máxima.

32. Objetivos:

a. Verificar se ao final do dobramento do aço, detecta-se fissuras na região

do dobramento.

b. Determinar o Momento Fletor do aço ensaiado.


64

e. Determinar a Tensão de Flexão do material:

Onde c é igual a metade do valor da sessão da peça (quando for cilíndrica)

e J

f. Determinar o Módulo de Elasticidade do aço ensaiado:



a) identificação da amostra;

b) avaliação da ductilidade do aço através do ensaio de dobramento;

c) o Momento Fletor do aço MPa;

d) o Módulo de Elasticidade do aço em GPa;


DISCIPLINA: MECÂNICA DOS FLUIDOS


– LEI DE PASCAL –


65

Objetivos:

- Estudar a relação entre áreas e pressão;

- Compreender o princípio de Pascal.

O princípio de Pascal foi baseado inicialmente em experimentos com

líquidos, e verificou-se que o aumento de pressão em um ponto do líquido é igual

ao aumento provocado em outro ponto. Pascal enunciou esse fato como: “o

acréscimo de pressão, em um ponto de líquido em equilíbrio, transmite-se

integralmente a todos os pontos deste líquido”.

A prensa hidráulica é constituída por um sistema de dois vasos

comunicantes, com secções cilíndricas diferentes, contendo um líquido,

normalmente óleo, e um êmbolo, em cada um dos vasos. A prensa hidráulica é

considerada um dispositivo multiplicador de forças, cujo funcionamento se

baseia na Lei de Pascal.

A relação entre a força aplicada entre as seringas é dada pela equação:

𝐹1

𝐴1=

𝐹2

𝐴2

O volume de fluído deslocado em uma seringa é igual ao da segunda seringa,

desse modo podemos escrever que:

𝑉1 = 𝑉2

𝐴1ℎ1 = 𝐴2ℎ2

Existem muitas vantagens de se trabalhar com fluido em relação aos

sólidos. Para os sólidos a propagação da força é na direção da sua aplicação e

só se consegue mudá-la através de engrenagens. Já nos fluidos ela se propaga

espontaneamente em todas as direções.

Materiais utilizados:


66

- 3 seringas com tamanhos diferentes;

- 1 mangueira de soro


1. Meça o diâmetro das seringas.

2. Coloque o tubo de soro numa das seringas; mergulhe a outra extremidade

do tubo na água; puxe o êmbolo até enchê-la de água.

3. Coloque a seringa verticalmente com a ponta para cima; aperte devagar o

êmbolo até que saiam todas as bolhas de ar da seringa e do tubo.

4. Coloque água na outra seringa até a metade e una-a no outro extremo do

tubo, conforme ilustrado na figura abaixo.

Questões propostas:

a) Coloque as duas seringas na vertical, uma com o bico para baixo e a outra

com o bico para cima e empurre o êmbolo de uma delas. O que aconteceu com

o outro êmbolo?

b) Coloque uma em posição vertical e outra horizontal. Aperte o êmbolo

horizontal e observe o outro. Observe que um fluido é capaz de alterar a direção

da força aplicada nele. Por exemplo, recebe força na horizontal de um lado e

transmite força na vertical do outro.

c) Aperte o êmbolo da seringa menor até que varie 3ml. Qual a variação na

seringa maior? Compare os resultados experimentais com o cálculo teórico.

d) Se uma força de 15N for aplicada na seringa menor, qual será a força na

seringa maior?

e) Refaça o mesmo experimento para outro conjunto com seringas de diferentes

tamanhos.


67

Relatório:

- Descreva com suas palavras a lei de Pascal e o experimento realizado

abordando os conceitos relacionados a essa lei.

- Informe as medidas realizadas do diâmetro das seringas, bem como a resposta

das questões propostas.


68




– PRÍNCIPIO DE STEVIN –

Objetivos:

- Compreender o fenômeno de pressão estática;

- Analisar a relação entre pressão manométrica e pressão atmosférica.

Essa experiência nos permite observar a ação da pressão atmosférica.

Pressão atmosférica é a pressão que o ar da atmosfera exerce sobre a superfície

do planeta. A pressão absoluta é a pressão total de um certo ponto ou lugar,

ou seja, é o somatório de todas as contribuições para o aumento da mesma. A

sua determinação depende de diversos factores que podem provocar um

aumento de pressão no sistema. A pressão absoluta é dada pela soma entre a

pressão atmosférica e a pressão relativa:

pabs = patm + prel

O princípio de Stevin estabelece a diferença de pressão entre dois

pontos de um fluido. Este valor é também conhecido como pressão efetiva ou

manométrica, pois é a pressão indicada pelos manómetros. A pressão

manométrica entre dois pontos de um mesmo fluído, mas com profundidades

diferentes h1 e h2 é:

prel = δ ∙ ∆h

Materiais Utilizados

- Vela;

- Recipiente de vidro;

- Prato fundo;

- Água;

- Fósforo ou Isqueiro


69


a) Fixe a vela no prato;

b) Coloque a água dentro do prato;

c) Acenda a vela com o fósforo ou isqueiro;

d) Coloque o vidro com a boca para baixo sobre a vela;

e) Espere e veja o que acontece.

Observações:

a) Em que momento a água começa a subir?

b) Qual a altura atingida pela água?

c) Porque a água começa a subir quando a vela apaga?

d) A altura da coluna de água varia dependendo do modo como é colocado o

copo?

e) De que modo é possível aumentar a altura da coluna de água dentro do

recipiente?

f) Calcule a pressão relativa devido a diferença de altura entre a água dentro e

fora do recipiente (H2O=10000N/m2).

Relatório:

- Descreva com suas palavras o Príncipio de Stevin e eplique porque a água

sobe dentro do recipiente após a vela apagar. Cite no seu texto qual a altura

atingida pela água e qual a pressão relativa.


70




VISCOSIDADE DE STOKES

Objetivos:

- Compreender as forças atuantes em uma esfera em um meio viscoso;

- Determinar a viscosidade do fluido;

- Caracterizar o fluido quanto a viscosidade.

Quando uma esfera se move verticalmente, com velocidade

constante, no interior de um fluido viscoso em repouso, as

seguintes forças atuam na esfera.

P = força peso da esfera

E = força de empuxo

FD = força resistente (força de arrasto)

onde:

P = FD + E

FORÇA DE EMPUXO: Conforme o princípio de Arquimedes uma força de

empuxo atua sobre qualquer corpo imerso em um líquido é igual ao peso do

volume de um líquido deslocado pelo corpo. O empuxo exercido sobre uma

esfera completamente imersa em um líquido é calculado pela expressão:

gDE líquido 63

FORÇA DE ARRASTO: A equação geral para força resistente, que deve atuar

sobre uma esfera que se move através de um gás, enquanto investigava o

movimento de uma bala de canhão. Newton estabeleceu teoricamente que a

esfera deve empurrar um volume de gás igual à área projetada da esfera

multiplicada pela sua velocidade.


71

22v8 DCF líquidoDD (II)

FD = força de arrasto sobre a esfera.

CD = coeficiente de arrasto.

D = diâmetro da esfera.

v = velocidade relativa entre a esfera e o líquido.

NÚMERO DE REYNOLDS

O número de Reynolds é um parâmetro adimensional definido pela

expressão:

vDRe

v = velocidade do corpo em cm/s;

D = diâmetro da esfera em cm;

μ= viscosidade dinâmica em Stokes.

Esta função linear é expressa pela equação:

CD = 24 / Re = 24 v / D v (III)

VISCOSIDADE DE STOKES

Substituindo a equação (III) em (II) podemos calcular a força FD exercida

pelo fluido sobre a esfera em queda.

v3 vDF líquidoD (IV)

A equação IV expressa a lei de Stokes. O coeficiente de viscosidade

cinemática de um líquido pode ser obtido pela expressão da força de arrasto FD

de Stokes:


72

DVdF líquidoD 3

Isolando o coeficiente de viscosidade cinemática

DVd

F

líquido

D

3

É possível se utilizar a equação de Stokes quando o valor assumido pelo

número de Reynolds (Re) for menor que 1, isto é (Re < 1), logo: Ao final do

cálculo resultante de verifique se o valor de Re do experimento satisfaz esta

condição.


Massa m da esfera. m = _________ g

Diâmetro da esfera. D = _________ cm

a) Massa específica do fluido

ρlíquido = m / Vlíquido ρlíquido = ________ g/cm³

b) Peso da esfera: Calcule o peso P da esfera, considerando g = 980 cm s-2

P = m g = _________ g cm s-2 [dina]

c) Calcule o empuxo E que o líquido exerce sobre a esfera:

E = ρlíquido Vesfera g E = _________ dina

d) Força de arrasto: Calcule a força de arrasto FD que o líquido oferece sobre a

esfera durante o seu movimento:

FD = P – E FD = _________ dina


73

e) Velocidade terminal do fluido: Determine as distâncias entre as posições

marcadas.

h1 h2 h3 h4

Módulo de

deslocamento

f) Meça o tempo de descida da esfera utilizando o cronômetro.

Medida Δt1 Δt2 Δt3 Δt4

1

2

3

4

5

Média

g) Calcule a velocidade média de cada percurso

Velocidade v1 v2 v3 v4

Obs: Verifique se a velocidade dos dois últimos intervalos se manteve constante.

A velocidade da esfera deve ser constante (aceleração = 0).

h) Utilizando a expressão desenvolvida por Stokes, calcule a viscosidade do

líquido em estudo.

poise___________

v3

v3

DF

vDdF

D

líquidoD


74




- ENERGIA DOS FLUIDOS E COEFICIENTE DE DESCARGA PARA

ORIFÍCIOS –

Objetivos:

- Compreender as energias dos fluidos;

- Analisar a variação de velocidade devido a perda de carga;

- Realizar a determinação do coeficiente de descarga em função do diâmetro do

orifício.

Devido a conservação de energia, um fluido armazenado à uma

determinada altura possui energia potencial gravitacional, ao ser liberado, essa

energia é convertida em energia cinética, logo

mgh =1

2mv2

e assim,

v = √2gh.

Sendo h a altura da coluna de água e g a aceleração da gravidade g=9,8

m/s2.

No entanto, a velocidade real dos jatos que saem por um orifício deve ser

corrigida pelo fator c que depende da perda de energia devido ao orifício,

vr = c ∙ v

E o coeficiente c é obtido através da seguinte relação:

𝑐𝑑 =2𝐴𝑅

𝑡 ∙ 𝐴 ∙ √2𝑔(√ℎ1 − √ℎ2)

Onde AR é a área transversal do reservatório, t o tempo, A a área do

orifício, h1 a altura inicial e h2 a altura final da coluna de água no reservatório.


75


O experimento será realizado utilizando o equipamento Jatos Livres.

1. Acione a bomba e deixe o reservatório encher de água até a posição

desejada. Marque a altura da coluna de água.

2. Posicione o orifício de sua escolha no local apropriado, os tamanhos dos

orifícios são 4, 6, 8, 10 e 12 mm. Obs. Não aperte demais evitando

dificuldades na hora de trocar o orifício.

3. Abra a válvula e marque o

tempo necessário para vazar

o volume escolhido de água.

Obs. Encha o reservatório a

mais do que o ponto de início

da medida. Faça a medida

em três cronômetros distintos

e calcule a média.

4. Faça o cálculo da vazão de

água e determine a

velocidade de saída de água.

5. Calcule o coeficiente de

descarga de orifício para

aquele diâmetro.

6. Repita o procedimento para outros dois orifícios.

Análise:

a) Faça a comparação dos valores de velocidade ideal e real obtidas;

b) Compare os valores de coeficiente de descarga para cada diâmetro

medido, em qual caso o coeficiente é maior.

c) Determine a variação percentual entre a medida de velocidade real

medida e a calculada através do coeficiente de perda de carga em orifício.

Relatório:

O relatório deve conter os seguintes itens:


76

1. Introdução: explicação da energia dos fluidos e do coeficiente de perda

em orifícios

2. Procedimento experimental: explicar detalhadamente como a medida foi

realizada.

3. Resultados: apresente os resultados obtidos

4. Análise: Faça a discussão acerca dos resultados obtidos, utilize as

indicações e análise em seu relatório.

5. Conclusão: apresente quais as conclusões acerca do experimento

realizado.


DISCIPLINA: MECÂNICA DOS SOLOS I

PROFESSORA: GISELE MARILHA PEREIRA REGINATTO


77

DETEMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE

As práticas de laboratório realizadas na disciplina de Mecânica dos Solos

I do curso de Engenharia Civil do Centro Universitário Avantis (Uniavan)

compreendem os ensaios a saber:

Determinação da umidade higroscópica (NBR 6457);

Análise Granulométrica (NBR 7181);

Determinação do Limite de Plasticidade (NBR 7180);

Determinação do Limite de Liquidez (NBR 6459);

Determinação da massa específica (grãos de solo que passam na peneira

4,8mm) (NBR 6508);

Ensaio de compactação (NBR 7182);

Índice de suporte Califórnia (NBR 9895).

Esta prática apresenta o método prescrito na norma NBR 6457,

empregado para a determinação do teor de umidade de solos em laboratório.

Nessa prática os alunos irão realizar os procedimentos do ensaio e calcular o

teor de umidade de um solo.

EQUIPAMENTOS

A Erro! Fonte de referência não encontrada. apresenta os principais

equipamentos empregados na determinação da umidade higroscópica dos

solos.


78

Figura 1: Principais equipamentos para a prática 02.

EXECUÇÃO DO ENSAIO

Para a determinação do teor de umidade de solos em laboratório,

proceder como segue:

1) Tomar uma quantidade de solo em função da dimensão dos grãos maiores

contidos na amostra, como indicado na Tabela 1, destorroá-la, colocá-la em

cápsulas metálicas adequadas e fechar com a tampa;

2) Pesar o conjunto com a resolução correspondente, e anotar como M1;

Tabela 1. Quantidade de material em função da dimensão dos grãos maiores

Dimensão dos grãos maiores contidos na amostra, determinados visualmente [mm]

Quantidade de material (em massa seca) [g]

Balança a ser utilizada Capacidade nominal [Kg]

Resolução[g]

< 2 30 200 0,01 2 a 20 30 a 300 1500 0,1 20 a 76 300 a 3000 5000 0,5

Fonte: NBR 6457


79

3) Remover a tampa e colocar as cápsulas em estufa, à temperatura de 105°C

a 110°C, onde deve permanecer até apresentar constância de massa.

Normalmente, um intervalo de 16 a 24 horas é suficiente para a secagem do

material, podendo intervalos maiores serem necessários dependendo do tipo e

da quantidade de solo ou se o mesmo estiver muito úmido. A tampa não deve

ser recolocada enquanto o material permanecer em estufa;

Obs. Indicar a temperatura de secagem do material, se esta for diferente de

105°C a 110°C.

4) Recolocar a tampa e pesar o conjunto, com a resolução correspondente, e

anotar como M2. Efetuar, no mínimo, três determinações do teor de umidade por

amostra.

CÁLCULOS

O teor de umidade será determinado em laboratório empregando a

equação abaixo.

M1 M2h 100M2 M3

Onde:

h é o teor de umidade, em %;

M1 é a massa do solo úmido mais a massa do recipiente, em g;

M2 é a massa do solo seco mais a massa do recipiente, em g;

M3 é a massa do recipiente (cápsula metálica com tampa), em g.

Calcular a média das determinações efetuadas.

RESULTADOS


80

O resultado final é o teor de umidade do solo, que deve ser expresso com

aproximação de 0,1%.


81




ANÁLISE GRANULOMÉTRICA

Esta prática apresenta o método prescrito na norma NBR 7181

empregado para a realização da análise granulométrica dos solos, por

peneiramento e pela combinação de peneiramento e sedimentação. Nessa

prática os alunos irão realizar os procedimentos do ensaio elaborar a curva

granulométrica de um solo.

EQUIPAMENTOS

A Figura 1 apresenta os principais equipamentos empregados no ensaio

de análise granulométrica dos solos.

Figura 1. Principais equipamentos para a prática 02



82

Para a determinação da distribuição granulométrica do material, apenas

por peneiramento, proceder como segue:

1) Tomar a quantidade de amostra de solo de acordo com Tabela 1.

Tabela 1. Determinação do peso da amostra seca ao ar

Dimensão dos grãos maiores contidos na amostra [mm]


Resolução[g]

> 25 10 1 5 a 25 5 0,5 < 5 1,5 0,1

Fonte: NBR 7181

2) Secar a amostra de solo ao ar livre;

3) Desmanchar no almofariz os torrões de solo presentes na amostra;

4) Determinar com as resoluções da Tabela a massa da amostra seca ao ar e

anotar como Mt;

5) Passar este material na peneira de diâmetro 2,0 mm, tomando-se a precaução

de desmanchar no almofariz todos os torrões eventualmente ainda existentes,

de modo a assegurar a retenção na peneira somente dos grãos maiores que a

abertura da malha;

6) Utilizar a escova com cerdas metálicas para auxiliar a retirada dos grãos

retidos nas malhas da peneira, procedendo-se da mesma forma em todos os

passos que envolvam o peneiramento;

7) Lavar a parte retida na peneira de 2,0 mm a fim de eliminar o material fino

aderente e secar em estufa a 105°C / 110°C, até constância de massa. O

material assim obtido é usado no peneiramento grosso;

Peneiramento grosso:


83

8) Utilizando-se o agitador mecânico, passar esse material nas peneiras de 50,

38. 25, 19, 9,5 e 4,8 mm. Anotar com a resolução indicada na Tabela as massas

retidas acumuladas em cada peneira.

9) Do material passado na peneira de 2,0 mm tomar cerca de 120g. Pesar esse

material com resolução de 0,01 g e anotar como Mh.

10) Do material passado na peneira de 2,0 mm tomar ainda cerca de 100g para

determinar 3 umidades higroscópicas (h), de acordo com a prática 01;

11) Lavar na peneira de 0,075 mm o material obtido conforme o item 9, vertendo-

se água potável a baixa pressão e secar o material em estufa, à temperatura de

105°C a 110°C, até constância de massa. O material assim obtido é usado no

peneiramento fino;

Peneiramento fino:




Para a determinação da distribuição granulométrica do material por

peneiramento e sedimentação, proceder como segue:

1) Tomar a quantidade de amostra de solo de acordo com a Tabela 2.

Tabela 2. Determinação do peso da amostra seca ao ar

Dimensão dos grãos maiores contidos na amostra [mm]


Resolução[g]


84

> 25 10 1 5 a 25 5 0,5 < 5 1,5 0,1

Fonte: NBR 7181

2) Secar a amostra de solo ao ar livre;

3) Desmanchar no almofariz os torrões de solo presentes na amostra;

4) Determinar com as resoluções da Tabela a massa da amostra seca ao ar e

anotar como Mt;

5) Passar este material na peneira de diâmetro 2,0 mm, tomando-se a precaução

de desmanchar no almofariz todos os torrões eventualmente ainda existentes,

de modo a assegurar a retenção na peneira somente dos grãos maiores que a

abertura da malha;

6) Utilizar a escova com cerdas metálicas para auxiliar a retirada dos grãos

retidos nas malhas da peneira, procedendo-se da mesma forma em todos os

passos que envolvam o peneiramento;

7) Lavar a parte retida na peneira de 2,0 mm a fim de eliminar o material fino

aderente e secar em estufa a 105°C / 110°C, até constância de massa. O

material assim obtido é usado no peneiramento grosso;

Peneiramento grosso:




9) Do material passado na peneira de 2,0 mm tomar cerca de 120 g, no caso de

solos arenosos, ou 70 g, no de solos siltosos e argilosos, para a sedimentação

e o peneiramento fino;


85

10) Pesar esse material com resolução de 0,01 g e anotar como Mh. Tomar ainda

cerca de 100 g para realizar 3 determinações de umidade higroscópica (h), de

acordo com a prática 01;

11) Transferir o material assim obtido para um béquer de 250 cm3 e juntar, com

auxílio de proveta com o defloculante (125 cm3 de solução de hexametafosfato

de sódio com a concentração de 44,7 g do sal por 1000 cm3 de solução. A

solução de hexametafosfato deve ser tamponada com carbonato de sódio até

que a solução atinja um pH entre 8 e 9, evitando assim a reversão da solução

para ortofosfato de sódio);

12) Agitar o béquer até que todo o material fique imerso e deixar em repouso, no

mínimo 12 horas;

13) Verter, então, a mistura no copo de dispersão, removendo-se com água

destilada, com auxílio da bisnaga, o material aderido ao béquer. Adicionar água

destilada até que seu nível fique 5 cm abaixo das bordas do copo e submeter a

ação do aparelho dispersor durante 15 minutos (solos que contenham grãos

suscetíveis de sofrerem quebra devem ser dispersos em um intervalo de tempo

menor);

14) Transferir a dispersão para a proveta e remover com água destilada, com

auxílio da bisnaga, todo o material aderido no copo. Juntar a água destilada até

atingir o traço correspondente a 1.000 cm3;

15) Tomar a proveta e, tapando-lhe a boca com uma das mãos, executar, com

auxílio da outra, movimentos enérgicos de rotação, durante 1 minuto, pelos quais

a boca da proveta passa de cima para baixo e vice versa;

16) Imediatamente após terminada a agitação, colocar a proveta sobre uma

mesa, anotar a hora exata do início da sedimentação e mergulhar

cuidadosamente o densímetro na dispersão. Efetuar as leituras do densímetro

correspondentes aos tempos de sedimentação (t) de 0,5, 1 e 2 minutos

(recomenda-se repetir as três primeiras leituras. Para tanto, agitar novamente a


86

proveta, conforme descrito, e refazer as leituras para os tempos de 0,5, 1 e 2

minutos);

17) Retirar lenta e cuidadosamente o densímetro da dispersão. Fazer as leituras

subsequentes a 4, 8, 15 e 30 minutos, 1, 2, 4, 8 e 24 horas, a contar do início da

sedimentação;

Obs.: Cerca de 15 a 20 segundos antes de cada leitura, mergulhar lenta e

cuidadosamente o densímetro na dispersão. Todas as leituras devem ser feitas

na parte superior do menisco, com interpolação de 0,002, após o densímetro ter

ficado em equilíbrio. Assim que uma dada leitura seja efetuada, retirar o

densímetro da dispersão e colocá-lo numa proveta com água limpa, à mesma

temperatura da dispersão.

18) Após cada leitura, excetuadas as duas primeiras, medir a temperatura da

dispersão, com resolução de 0,1° C.

19) Realizada a última leitura, verter o material da proveta na peneira de 0,075

mm, proceder a remoção com água de todo o material que tenha aderido às suas

paredes e efetuar a lavagem do material na peneira mencionada, empregando-

se água potável a baixa pressão.

20) Secar o material retido na peneira de 0,075 mm em estufa, à temperatura de

105°C a 110°C, até constância de massa. O material assim obtido é usado no

peneiramento fino;

Peneiramento fino:





87

CÁLCULOS

Os cálculos serão efetuados em sala de aula empregando as equações

descritas na norma NBR 7181.

RESULTADOS

O resultado final deve ser apresentado graficamente, dispondo-se em

abcissas os diâmetros das partículas, em escala logarítimica, e em ordenadas

as porcentagens das partículas menores do que os diâmetros considerados, em

escala aritmética, conforme apresentado na

2.


88

Figura 2. Gráfico para elaborar a curva granulométrica do solo

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0,001 0,01 0,1 1 10 100

Porc

enta

gem

Pas

san

te (

%)

Diâmetro dos Grãos ( mm )


89




DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE PLASTICIDADE


empregado para a determinação do limite de plasticidade (LP) dos solos e para

o cálculo do índice de plasticidade (IP). Nessa prática os alunos irão realizar os

procedimentos do ensaio e determinar o LP e o IP de um solo.

EQUIPAMENTOS

A Figura 1 apresenta os principais equipamentos empregados na

determinação do limite de plasticidade de um solo.


PREPARAÇÃO DA AMOSTRA


90

Na preparação da amostra para a execução do ensaio do LP proceder

conforme descrito na NBR 6457, a saber:

1) Secar a amostra ao ar, até próximo da umidade higroscópica;

2) Desmanchar os torrões, evitando-se a quebra dos grãos, e homogeneizar a

amostra;

3) Com o auxílio do repartidor de amostra, ou pelo quarteamento, reduzir a

quantidade de material até se obter uma amostra representativa em quantidade

suficiente para a realização do ensaio;

4) Tomar uma fração da amostra e passar na peneira 0,42 mm, de modo a se

ter cerca de 200 g de material passado. O material assim obtido constitui a

amostra a ser ensaiada.

4) Tomar metade da quantidade da amostra assim preparada.


1) Colocar a amostra na cápsula de porcelana, adicionar água destilada em

pequenos incrementos, amassando e revolvendo, vigorosamente e

continuamente, com o auxílio da espátula, de forma a obter uma pasta

homogênea, de consistência plástica;

2) O tempo total de homogeneização deve estar compreendido entre 15 e 30

minutos, sendo o maior intervalo de tempo para solos mais argilosos;

3) Tomar cerca de 10 g da amostra assim preparada e formar uma pequena bola,

que ser rolada sobre a placa de vidro com pressão suficiente da palma da mão

para lhe dar a forma de um cilindro;

4) Se a amostra se fragmentar antes de atingir o diâmetro de 3 mm, retorná-la à

cápsula de porcelana, adicionar água destilada, homogeneizar durante pelo


91

menos 3 minutos, amassando e revolvendo vigorosamente e continuamente com

auxílio da espátula e repetir o procedimento descrito no item 3;

5) Se a amostra atingir o diâmetro de 3 mm sem se fragmentar, amassar o

material e repetir o procedimento descrito em 3;

6) Ao se fragmentar o cilindro, com diâmetro de 3 mm e comprimento da ordem

de 100 mm (o que se verifica com o gabarito de comparação), transferir

imediatamente as partes do mesmo para um recipiente adequado, para

determinação da umidade conforme a prática 01;

7) Repetir as operações 3 a 5 vezes de modo a obter pelo menos três valores de

umidade.

CÁLCULOS

O LP é um teor de umidade (h), logo empregar a equação abaixo.

M1 M2h 100M2 M3

Onde:





Considerar satisfatórios os valores de umidade obtidos quanto, de pelo

menos três, nenhum deles diferir da respectiva média de mais que 5% dessa

média.

A partir de dados do LP é possível determinar o índice de plasticidade (IP)

utilizando a equação abaixo.


92

IP LL LP

Onde:

IP é o índice de plasticidade;

LP é o limite de plasticidade;

LL é o limite de liquidez, determinado de acordo com a NBR 6459 (prática 04).

Quando não for possível determinar o limite de plasticidade, anotar o

índice de plasticidade como NP (não plástico).

RESULTADOS

O resultado final, ou seja, o valor do LP é a média de pelo menos três

valores de umidade considerados satisfatórios. Deve ser expresso em

porcentagem, aproximado para o inteiro mais próximo.

Na impossibilidade de se obter o cilindro com 3 mm de diâmetro e

comprimento da ordem de 100 mm, considerar a amostra como não

apresentando limite de plasticidade (NP).


93




DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE LIQUIDEZ


empregado para a determinação do limite de liquidez (LL) dos solos. Nessa

prática os alunos irão realizar os procedimentos do ensaio e determinar o LL de

um solo.

EQUIPAMENTOS

A Figura 1 apresenta os principais equipamentos empregados na determinação

do limite de plasticidade de um solo.



94


Na preparação da amostra para a execução do ensaio do LL proceder

conforme descrito na NBR 6457, a saber:



amostra;




4) Tomar uma fração da amostra e passar na peneira 0,42 mm, de modo a se



5) Tomar metade da quantidade da amostra assim preparada.


1) Colocar a amostra na cápsula de porcelana, adicionar água destilada em

pequenos incrementos, amassando e revolvendo, vigorosamente e

continuamente, com o auxílio da espátula, de forma a obter uma pasta

homogênea, com consistência tal que sejam necessários cerca de 35 golpes

para fechar a ranhura.

2) O tempo de homogeneização deve estar compreendido entre 15 e 30 minutos,

sendo o maior intervalo de tempo para solos mais argilosos.

3) Transferir parte da mistura para a concha, moldando-a de forma que na parte

central a espessura seja da ordem de 10 mm;


95

4) Realizar esta operação de maneira que não fiquem bolhas de ar no interior da

mistura;

5) Retornar o excesso de solo para a cápsula;

6) Dividir a massa de solos em duas partes, passando o cinzel através da

mesma, de maneira a abrir uma ranhura em sua parte central. O cinzel deve ser

deslocado perpendicularmente à superfície da concha.

7) Golpear a concha contra a base, deixando-a cair em queda livre. Anotar o

número de golpes necessários para que as bordas inferiores da ranhura se unam

ao longo de 13 mm de comprimento, aproximadamente;

8) Transferir, imediatamente, uma pequena quantidade do material junto das

bordas que se uniram para um recipiente adequado para a determinação da

umidade, conforme apresentado na prática 01;

9) Transferir o restante da massa para a cápsula de porcelana. Lavar e enxugar

a concha e o cinzel;

10) Adicionar água destilada à amostra e homogeneizar durante pelo menos 3

minutos, amassando e revolvendo vigorosa e continuamente com o auxílio da

espátula;

11) Repetir as operações obtendo o segundo ponto de ensaio;

12) Repetir as operações de modo a obter pelo menos mais três pontos de

ensaio, cobrindo o intervalo de 35 a 15 golpes.

CÁLCULOS

O LL é um teor de umidade (h), logo empregar a equação ABAIXO.


96

M1 M2h 100M2 M3

Onde:





RESULTADOS

Para determinar o LL, deve-se traçar uma reta que relaciona a umidade e

o número de golpes obtidos, empregando o gráfico apresentado na Figura 2,

onde será possível determinar a umidade aproximada correspondente a 25

golpes.

Figura 2. Gráfico para determinar o LL

O resultado final, ou seja, o valor do LL, deve ser expresso em

porcentagem, aproximado para o número inteiro mais próximo.


97

Na impossibilidade de se conseguir a abertura da ranhura ou o seu

fechamento com mais de 25 golpes, considerar a amostra como não

apresentando liquidez (NL).


98




DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA

Esta prática apresenta o método prescrito na norma NBR 6508,

empregado para a determinação da massa específica dos grãos de solos que

passam na peneira 4,8 mm, por meio do picnômetro, através da realização de

pelo menos dois ensaios. Nessa prática os alunos irão realizar os procedimentos

do ensaio e determinar a massa específica de um solo.

EQUIPAMENTOS

A Figura1 apresenta os principais equipamentos empregados na

determinação da massa específica dos solos.

Figura1. Principais equipamentos para a prática 05


Na preparação da amostra para a determinação da massa específica

proceder conforme descrito na NBR 6457, a saber:


99



amostra;




4) Tomar uma fração da amostra e passar pela peneira 4,8 mm, de modo a se



Observação: o valor da massa específica dos grãos, a ser utilizado no cálculo da

análise granulométrica por sedimentação, deve ser determinado a partir de cerca

de 500g de material passado na peneira de 2,0 mm.


1) Homogeneizar a amostra e pesar, com resolução de 0,01 g, quantidade tal

que a massa seca esteja em torno de 50 g para solos argilosos e siltosos, e de

60g para solos arenosos, quando for empregado picnômetro de 500 cm3, e

anotar a massa como M1. Quando o ensaio for realizado com picnômetro de

1000 cm3, as quantidades de material a serem tomadas são aproximadamente

o dobro;

2) Colocar a amostra a ser ensaiada em um becker com água destilada em

quantidade suficiente para completa imersão do material, durante 12 h, no

mínimo;

3) Com o restante do material determinar a umidade, de acordo a prática 01;


100

4) Transferir a amostra para o copo de dispersão, lavando-se a cápsula com

água destilada para completa remoção do material, tomando-se a precaução de

evitar perda do mesmo;

5) Acrescentar água destilada até cerca da metade do volume do copo e

dispersar durante 15 minutos;

6) Transferir a amostra para o picnômetro, com auxílio do funil de vidro, lavando-

se o copo de dispersão e o funil com água destilada para completa remoção do

material, tomando-se a precaução de evitar perda do mesmo;

7) Adicionar água destilada até cerca da metade do volume do picnômetro. A

seguir aplicar vácuo de, no mínimo, 88 kPa (66 cm de Hg a 0°C), durante pelo

menos 15 minutos, agitando o picnômetro em intervalos regulares de tempo;

8) Acrescentar água destilada até cerca de 1 cm abaixo da base do gargalo e

aplicar a pressão de vácuo já referida, durante o mesmo intervalo de tempo. No

caso de não se obter a remoção total do ar aderente às partículas de

determinados tipos de solo, deve-se colocar o picnômetro em banho-maria

durante 30 minutos, no mínimo, adicionando-se água destilada para compensar

a evaporação;

9) Adicionar água destilada até cerca de 1 cm abaixo da marca de calibração do

picnômetro;

10) Deixar, em seguida, o picnômetro em repouso até que a temperatura do

mesmo se equilibre com a do ambiente;

11) Com o auxílio de um conta-gotas, adicionar água destilada no picnômetro

até que a base do menisco coincida com a marca de referência;

12) Enxugar a parte externa do picnômetro e a parte interna do gargalo acima

do menisco;


101

13) Pesar o conjunto picnômetro + solo + água, com resolução de 0,01 g, e

anotar como M2;

14) Determinar, logo a seguir, com resolução de 0,1°C, a temperatura T do

conteúdo do picnômetro. Com esse valor, obter na curva de calibração

correspondente com resolução de 0,01 g, a massa do picnômetro cheio de água

até a marca de referência e anotar como M3.

15) Calcular a massa específica.

CÁLCULOS

Calcular a massa específica dos grãos do solo utilizando-se a equação

abaixo.

100M1100 hδ δT

100M1 M3 M2100 h

Onde:

δ é a massa específica dos grãos do sol, em g/cm3;

M1 é a massa do solo úmido;

M2 é a massa do picnômetro + solo + água, na temperatura T de ensaio;

M3 é a massa do picnômetro cheio de água até a marca de referência, na

temperatura T de ensaio;

h é a umidade inicial da amostra;

δT é a massa específica da água, na temperatura T de ensaio, obtida na norma

NBR 6508.

RESULTADOS

Considerar os ensaios satisfatórios quando os seus resultados não

diferirem entre si mais que 0,02 g/cm3.


102

O resultado final, média de pelo menos dois ensaios considerados.


103




ENSAIO DE COMPACTAÇÃO

Esta prática apresenta o método prescrito na norma NBR 7182 que

prescreve o método para determinar a relação entre o teor de umidade e a massa

específica aparente seca de solos quando compactados. Nessa prática os

alunos irão realizar os procedimentos do ensaio e determinar o teor de umidade

e a massa específica aparente seca de um solo compactado.

Na aplicação desta Norma é necessário consultar as normas NBR 5734,

6457, 6458 e 6508.

EQUIPAMENTOS


de compactação.



104

EXECUÇAO DO ENSAIO

Ensaio realizado com reuso de material, sobre amostras preparadas com

secagem prévia até a umidade higroscópica.

1) Fixar o molde cilíndrico à sua base, acoplar o cilindro complementar e apoiar

o conjunto em uma base rígida. Caso se utilize o cilindro grande, colocar o disco

espaçador. Se necessário, colocar uma folha de papel filtro com diâmetro igual

ao do molde utilizado, de modo a evitar a aderência do solo compactado com a

superfície metálica da base ou do disco espaçador.

2) Tomar a amostra preparada para ensaios com reuso de material de acordo

com a NBR 6457.

3) Na bandeja metálica, com auxílio da proveta de vidro, adicionar água

destilada, gradativamente e revolvendo continuamente o material, de forma a se

obter teor de umidade em torno de 5 % abaixo da umidade ótima presumível.

Nota:

a) Para determinados solos, a uniformização da umidade, quando da

incorporação da água no material seco até a umidade higroscópica, pode

apresentar algumas dificuldades. Neste caso, recomenda-se que a amostra a

ser ensaiada, após a adição de água e o revolvimento do material, seja colocada

em saco plástico vedado e mantida em processo de cura numa câmara úmida

durante 24 horas. Antes da compactação, deve-se proceder a um revolvimento

adicional da amostra.

4) Após completa homogeneização do material, proceder à sua compactação,

atendo-se ao soquete, número de camadas e número de golpes por camada

correspondentes à energia desejada. Os golpes do soquete devem ser aplicados

perpendicularmente e distribuídos uniformemente sobre a superfícies de cada

camada, sendo que as alturas das camadas compactadas devem resultar

aproximadamente iguais. A compactação de cada camada deve ser precedida

de uma ligeira escarificação da camada subjacente.


105

Nota: Quando o corpo-de-prova estiver sendo moldado para a realização de

outros ensaios, (CBR, compressão simples, permeabilidade), a determinação da

umidade, h, deve ser feita com uma porção da amostra remanescente na

bandeja, retirada imediatamente após a compactação da segunda camada, e de

acordo com a prática 01. Neste caso, fica sem efeito o procedimento preconizado

no item 7.

5) Após a compactação da última camada, retirar o cilindro complementar depois

de escarificar o material em contato com a parede do mesmo, com auxílio de

espátula. Deve haver um excesso de, no máximo, 10 mm de solo compactado

acima do molde que deve ser removido e rasado com auxílio de régua biselada.

Feito isso, remover o molde cilíndrico de sua base e, no caso do cilindro

pequeno, rasar também a outra face.

6) Pesar o conjunto, com resolução de 1 g, e, por subtração do peso do molde

cilíndrico, obter o peso úmido do solo compactado, Ph.

7) Com auxílio do extrator, retirar o corpo-de-prova do molde e do centro do

mesmo, tomar uma amostra para a determinação da umidade, h, de acordo com

a prática 01.

8) Destorroar o material, com auxílio da desempenadeira e da espátula, até que

passe integralmente na peneira de 4,8 mm ou na de 19 mm, respectivamente,

conforme a amostra, após preparada, tenha ou não passado integralmente na

peneira de 4,8 mm.

9) Juntar o material assim obtido com o remanescente na bandeja e adicionar

água destilada, revolvendo o material, de forma a incrementar o teor de umidade

de aproximadamente 2 %.

10) Repetir as operações descritas até se obter cinco pontos, sendo dois no ramo

seco, um próximo à umidade ótima, preferencialmente no ramo seco e dois no

ramo úmido da curva de compactação.


106

CÁLCULOS

Determinar a massa específica aparente seca, utilizando-se a equação

abaixo.

sPh 100γV(100 h)

Onde:

γs é a massa específica aparente seca, em g/cm3;

Ph é peso úmido do solo compactado, em g;

V é o volume útil do molde cilíndrico, em cm3;

h é o teor de umidade do solo compactado, em %.

Recomenda-se determinar a curva de saturação (relação entre a massa

específica aparente seca e o teor de umidade, para grau de saturação do solo

igual a 100%), utilizando-se a equação abaixo.

sSγSh

δa δ

Onde:


S é o grau de saturação igual a 100%;

h é o teor de umidade, arbitrado na faixa de interesse, em %;

δ é a massa específica dos grãos do solo, determinada de acordo com a prática

XX, em g/cm3;

δa é a massa específica da água, em g/cm3 (considerar igual a 1,00 g/cm3.


107

RESULTADOS

Curva de compactação

Utilizando-se coordenadas cartesianas normais, traçar a curva de

compactação, marcando-se em abcissas os teores de umidade, h, e em

ordenadas as massas específicas aparentes secas correspondentes, γs. A curva

resultante deve ter um formato aproximadamente parabólico.

Massa específica aparente seca máxima

Valor correspondente à ordenada máxima da curva de compactação,

expresso com aproximação de 0,01 g/cm3.

Umidade ótima

Valor da umidade correspondente, na curva de compactação, ao ponto de

massa específica aparente seca máxima, expresso com aproximação de 0,1%.

Curva de saturação

Recomenda-se traçar a curva de saturação, no mesmo desenho da curva

de compactação.

Características do ensaio

Indicar a energia e o cilindro de compactação utilizados e o processo de

execução do ensaio utilizado.


108




INDICE DE SUPORTE CALIFORNIA

Esta prática apresenta o método prescrito na norma NBR 9895 que

prescreve o método para determinar o valor do índice de Suporte Califórnia e da

expansão de solos em laboratório, utilizando amostras deformadas, não

reusadas, de material que passa na peneira de 19 mm, com um mínimo de 5

corpos-de-prova. Nessa prática os alunos irão realizar os procedimentos do

ensaio e determinar o índice de Suporte Califórnia de um solo compactado.

Na aplicação desta Norma é necessário consultar as normas NBR 5734,

6457, 6457 e 7182.

EQUIPAMENTOS


de compactação.



109


A quantidade recomendada de material para execução do ensaio é de 50

kg. A amostra deve ser preparada de acordo com a NBR 6457 e observando a

Tabela 11.

Tabela 1. Procedimento após peneiramento

Peneira (mm) % de material retido Observação

4,8 Menor que 7 Desprezar o material retido 19 Menor que 10 Desprezar o material retido 19 Maior que 10 Ver nota abaixo

19 Maior que 30 Não ensaiar de acordo com a

presente Norma Fonte: NBR 9895

Moldagem do corpo de prova

1) Fixar o molde cilíndrico a sua base e colocar o disco espaçador. Se

necessário, colocar uma folha de papel filtro com diâmetro igual ao molde

utilizado, de modo a evitar a aderência do solo compactado a superfície metálica

do disco espaçador.

2) Tomar a amostra preparada para ensaio de acordo com item 1.8.2.

3) Na bandeja metálica, com auxílio da proveta de vidro, adicionar água

gradativamente e revolver continuamente o material, de forma a obter um teor

de umidade em torno de cinco pontos percentuais abaixo da umidade ótima

presumível.

4) Após completa homogeneização do material, proceder a compactação, em

cinco camadas, atendo-se ao número de golpes por camada correspondente à

energia desejada. Os golpes do soquete devem ser aplicados

perpendicularmente e distribuídos uniformemente sobre a superfície de cada

camada, sendo que as alturas das camadas compactadas devem resultar

aproximadamente iguais. A compactação de cada camada deve ser precedida

de uma ligeira escarificação da camada subjacente.


110

5) A determinação da umidade, h, deve ser feita com uma porção da amostra

remanescente na bandeja, retirada imediatamente após a compactação da

segunda camada, e de acordo com o a prática 01.

6) Após a compactação da última camada, retirar o cilindro complementar,

depois de escarificar o material em contato com a parede do mesmo, com auxílio

de espátula. Deve haver um excesso, de no máximo 10 mm de solo compactado

acima do molde que deve ser removido e rasado com auxílio de régua biselada.

Feito isso, remover o molde cilíndrico de sua base.

7) Pesar o conjunto, com resolução de 1g, e, por subtração de massa do molde

cilíndrico, obter a massa úmida do solo compactado, Mh.

8) Repetir as operações descritas para teores crescentes de umidade tantas

vezes quantas necessárias para caracterizar a curva de compactação com um

mínimo de cinco corpos de prova. Estes corpos de prova moldados são utilizados

nos ensaios de expansão e penetração.

EXECUÇAO DO ENSAIO

Expansão

1) Terminadas as moldagens necessárias para caracterizar a curva de

compactação, retirar o disco espaçador de cada corpo-de-prova, inverter os

moldes e fixa-los nos respectivos pratos-base perfurados.

2) Colocar, em cada corpo de prova, no espaço deixado pelo disco espaçador,

o prato perfurado com a haste de expansão e sobre ele dois discos anelares cuja

massa total deve ser de 4540 ± 20 g.

3) Apoiar, na haste de expansão do prato perfurado, a haste do extensômetro

acoplado ao porta-extensômetro, colocado na borda superior do cilindro. Anotar

a leitura inicial e imergir o corpo de prova no tanque. Cada corpo de prova deve

permanecer no banho durante no, mínimo quatro dias e as leituras no


111

extensômetro devem ser efetuadas de 24 em 24 horas. Essas leituas podem ser

indicadas conforme sugestão

Tabela 2.

Tabela 2. Leituras para determinar a expansão

Tempo decorrido (dias) Data Hora Leitura no

extensômetro (mm)

Diferença de leitura no

extensômetro (mm)

Início 1 2 3 4

Altura inicial do corpo de prova (mm)

Fonte: NBR 9895

4) Terminado o período de embebição, retirar cada corpo-de-prova da imersão

e deixar escoar a água durante 15 minutos, Após esse tempo, o corpo-de-prova

está preparado para a penetração.

Penetração

1) Colocar no topo de cada corpo de prova, dentro do molde cilíndrico, as

mesmas sobrecargas utilizadas no ensaio de expansão.

2) Colocar esse conjunto no prato da prensa e proceder ao assentamento do

pistão de penetração no solo, pela aplicação de uma carga de aproximadamente

45 N controlada pelo deslocamento do ponteiro do extensômetro do anel

dinamométrico; zerar, a seguir, o extensômetro do anel dinamométrico e o que

mede a penetração do pistão no solo. Acionar a manivela da prensa com a

velocidade de 1,27 mm/min. Cada leitura considerada no extensômetro do anel

é função de uma penetração do pistão no solo e de um tempo especificado para

o ensaio. Essas leituras podem ser indicadas conforme sugestão na Tabela 3.


112

Tabela 3. Leituras para determinar a expansão

Tempo (min) Penetração (min) Leitura (mm) Carga (N) Pressão (Mpa) 0,5 0,63 1,0 1,27 1,5 1,9 2,0 2,54 2,5 3,17 3,0 3,81 3,5 4,44 4,0 5,08 5,0 6,35 6,0 7,62 7,0 8,89 8,0 10,16 9,0 11,43 10,0 12,7

Fonte: NBR 9895

3) As leituras efetuadas no extensômetro do anel medem encurtamentos

diametrais provenientes da atuação das cargas. No gráfico de aferição do anel

têm-se a correspondência entre as leituras efetuadas no extensômetro do anel

e as cargas atuantes.

CÁLCULOS

Massa específica aparente seca

Determinar a massa específica aparente seca de cada corpo-de-prova,

utilizando se a equação abaixo.

s

Mh 100γV 100 h

Onde:


Mh é a massa úmida do solo compactado, em g;

V é o volume útil do molde cilíndrico, em cm3;

h é o teor de umidade do solo compactado, em %.


113

Expansão

Calcular a expansão em % de cada corpo de prova utilizando a equação

abaixo.

(leiurafinal leiturainicialnoextensômetro)

Expansão 100alturainicialdocorpodeprova

Índice de Suporte Califórnia

1) Traçar a curva pressão aplicada pelo pistão versus penetração do pistão.

2) Apresentando a curva pressão x penetração um ponto de inflexão, traçar uma

tangente a curva neste ponto até que a mesma intercepte o eixo das abcissas.

A curva corrigida será então esta tangente mais a porção convexa da curva

original, considerada a origem mudada para o ponto em que a tangente corta o

eixo das abcissas; seja c a distância deste ponto à origem dos eixos. Somar as

abcissas dos pontos correspondentes as penetrações de 2,54 mm e 50,8 mm a

distância c, com o que se determina, na curva obtida, os valores correspondentes

das novas ordenadas, as quais representam os valores das pressões corrigidas

para as penetrações antes referidas. A correção pode ser obtida como mostra o

gráfico da apresentando na Figura 8 do Anexo da NBR9895.

3) Calcular o Índice de Suporte Califórnia correspondente a cada corpo de prova

de acordo com a Tabela 44, utilizando-se a equação abaixo.

pressãocalculadaoucorrigida

ISC 100pressaopadrão

Nota: Adotar o maior dos valores obtidos nas penetrações de 2,54 mm e 50,8

mm.

Tabela 4. Cálculo do ISC


114

Penetração (mm)

Pressão (MPa) ISC Calculada Corrigida Padrão (%)

2,54 6,90 5,08 10,35

Fonte: NBR 9895

RESULTADOS

Curva de compactação

Utilizando coordenadas cartesianas normais, traçar a curva de

compactação, marcando em abcissas os teores de umidade, h, e em ordenadas

as massas específicas aparentes secas correspondentes, γs.

Massa específica aparente seca máxima

Valor correspondente à ordenada máxima da curva de compactação,

expresso com aproximação de 0,01 g/cm3.

Umidade ótima

Valor de umidade correspondente, na curva de compactação, ao ponto de

massa específica aparente seca máxima, expresso com aproximação de 0,1%.

Índice de Suporte Califórnia e expansão

1) Na mesma folha em que se apresentar a curva de compactação, usar a

mesma escala das umidades de moldagem e registrar em escalas adequadas

os valores dos índices de Suporte Califórnia e expansão obtidos, segundo este

método, correspondentes aos valores das umidades que serviram para a

construção da curva de compactação anteriormente descrita conforme modelo

da Figura 8 do anexo da NBF 9895.

2) O valor de ISC do ensaio deve ser obtido da curva segundo critérios de projeto.


115

3) Características do ensaio: indicar o processo de preparação da amostra e a

energia utilizada na compactação dos corpos de prova.


DISCIPLINA: MECÂNICA DOS SOLOS II


DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA APARENTE DO SOLO “IN

SITU”


116

As práticas de laboratório realizadas na disciplina de Mecânica dos Solos

II do curso de Engenharia Civil do Centro Universitário Avantis (UNiavan)

compreendem os ensaios a saber:

Determinação da massa específica aparente, in situ, com emprego do

frasco de areia;

Adensamento unidimensional;

Ensaio de cisalhamento direto (CD).


empregado para a determinação da massa específica aparente do solo “in situ”,

com emprego do frasco de areia. Nessa prática os alunos irão realizar os

procedimentos do ensaio e determinar a massa específica aparente do solo com

emprego do frasco de areia.

EQUIPAMENTOS

A Figura1 apresenta os principais equipamentos empregados na

determinação da massa específica aparente do solo “in situ”, com emprego do

frasco de areia


117


EXECUÇAO DO ENSAIO E CÁLCULOS

Determinação da massa da areia que preenche o funil e o orifício no rebaixo

da bandeja

1) Montar o conjunto frasco + funil, estando o frasco cheio de areia, determinar

sua massa com resolução de 1 g e anotar como M1;

2) Instalar o conjunto frasco + funil, de modo que o funil fique apoiado no rebaixo

da bandeja, e colocar está sobre uma superfície plana. Abrir o registro, deixando

a areia escoar livremente até cessar o seu movimento no interior do frasco.

Fechar o registro, retirar o conjunto frasco + funil, estando o frasco com a areia

restante, determinar sua massa com resolução de 1 g e anotar como M2;

3) A massa da areia deslocada, que preencheu o funil e o orifício no rebaixo da

bandeja é determinada pela equação abaixo.

M3 M1 M2


118

4) Repetir o procedimento pelo menos duas vezes. A massa de areia, a ser

usada nos cálculos, deve ser a média das determinações. Não são aceitos na

composição da média, resultados individuais que diferem mais de 1% do valor

da média;

Determinação da massa específica da areia




da bandeja, e colocar esta sobre a borda de um cilindro metálico de volume

conhecido (V). Abrir o registro, deixando a areia escoar livremente até cessar o

seu movimento no interior do frasco. Fechar o registro, retirar o conjunto frasco

+ funil, estando o frasco com a areia restante, determinar sua massa com

resolução de 1 g e anotar como M5;

7) A massa da areia que preenche o cilindro de volume conhecido é determinada

pela equação abaixo.

M6 M4 M5 M3

Onde:

M3 é a massa da areia que preencheu o funil e o orifício no rebaixo da bandeja.

8) Repetir os procedimentos anteriores pelo menos duas vezes. A massa de

areia que enche o cilindro, a ser usado nos cálculos, deve ser a média das

determinações. Não são aceitos na composição da média, resultados individuais

que diferenciam mais de 1% do valor da média;

9) Calcular a massa específica da areia utilizando a equação abaixo.


119

M6γarV

Onde:

γar é a massa específica aparente da areia, em g/cm3;

M6 é a massa da areia que preencheu o cilindro, em g;

V é o volume do cilindro, em cm3.

Determinação da massa de areia que preenche a cavidade no terreno

10) Limpar a superfície do terreno tornando-a, tanto quanto possível, plana e

horizontal, o que é verificado com auxílio do nível de bolha;

11) Colocar a bandeja, certificando-se há um bom contato entre a superfície do

terreno e a bandeja, em torno do orifício central, e escavar, com 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;

12) Recolher cuidadosamente na bandeja o solo extraído da cavidade,

determinar a massa do material com resolução de 1 g e anotar como Mh.

13) Determinar o teor de umidade, h, do solo extraído da cavidade, conforme a

prática 01;




da bandeja. Abrir o registro do frasco, deixando a areia escoar livremente até

cessar o seu movimento no interior do frasco. Fechar o registro, retirar o conjunto

frasco + funil, estando o frasco com a areia restante, determinar sua massa com

resolução de 1 g e anotar como M8.


120

16) A massa da areia deslocada que preencheu o funil, o orifício no rebaixo da

bandeja e a cavidade no terreno é determinada pela equação abaixo.

M9 M7 M8

17) A massa da areia deslocada, que preencheu a cavidade no terreno é

determinada pela equação abaixo.

M10 M9 M3

Onde:

M3 é a massa da areia que preencheu o funil e o orifício no rebaixo da bandeja.

Nota: Parte da areia utilizada pode ser reusada, desde que não esteja

contaminada por outros materiais.

18) Calcular a massa específica aparente seca do solo “in-situ” (γs), utilizando a

equação abaixo.

s100Mhγ γar

M10100 h

Onde:

γs é a massa específica aparente seca, so solo “in situ”, em g/cm3;

γar é a massa específica aparente da areia, em g/cm3, obtida no item 9;

Mh é a massa do solo extraído da cavidade no terreno, em g;

M10 é a massa da areia que preencheu a cavidade no terreno, em g;

h é o teor de umidade do solo extraído da cavidade no terreno, em %.


121

RESULTADOS

A massa específica aparente seca do solo “in situ” deve ser expressa com

três algarismos significativos, em g/cm3 e, o teor de umidade do solo, com

aproximação de 0,1%.

Caso o teor de umidade não tenha sido determinado com o uso de estufa,

indicar o processo utilizado.


122




ENSAIO DE ADENSAMENTO UNIDIMENSIONAL

Esta prática objetiva apresentar o método prescrito na norma NBR 12007

empregado para a determinação das propriedades de adensamento de um solo,

caracterizadas pela velocidade e magnitude das deformações, quando o solo é

lateralmente confinado e axialmente carregado e drenado. Nessa prática os

alunos irão realizar os procedimentos do ensaio e determinar a curva de

compressibilidade do solo.

EQUIPAMENTOS

A Figura apresenta os principais equipamentos empregados no ensaio de

adensamento unidimensional.

Figura 1. Prensa de adensamento para a prática 02


123

PREPARAÇÃO DAS AMOSTRAS

1) Os corpos-de-prova podem ser obtidos a partir de amostras indeformadas

(coletadas na forma de blocos ou por meio de tubos amostradores de parede

fina) ou de amostras deformadas compactadas em laboratório.

2) Técnicas adequadas devem ser empregadas na coleta de amostras

indeformadas no campo, visto que os resultados do ensaio são altamente

dependentes da qualidade das amostras. Devem ser tomadas precauções

relativas à selagem e ao transporte das amostras e à sua retirada dos tubos

amostradores em laboratório, para a manutenção de suas condições naturais

(recomenda-se, na operação de extração, obedecer ao mesmo sentido de

deslocamento relativo entre a amostra e amostrador que ocorreu na

amostragem). As amostras devem ser mantidas em câmara úmida até a

execução dos ensaios, procurando-se minimizar o tempo de armazenamento.

DETERMINAÇÕES PRELIMINARES

Previamente a execução do ensaio, os seguintes dados devem ser

determinados:

Umidade inicial (h), em %;

Peso específico aparente úmido inicial, em g/cm3;

Peso específico aparente seco, em g/cm3;

Índice de vazios inicial;

Altura equivalente dos grãos, em cm.

EXECUÇAO DO ENSAIO

Após a determinação dos dados preliminares os procedimentos a seguir

são realizados em laboratório.

1) Após a colocação da célula de adensamento no sistema de aplicação de carga

com os devidos ajustes, instalar o extensômetro e aplicar uma pressão de


124

assentamento de 5kPa para solos resistentes ou 2 kPa para solos moles. O

extensômetro deve ser zerado, cinco minutos antes da aplicação dessa pressão.

2) Decorrido esse período de tempo, transmitir cargas adicionais à célula de

adensamento, em estágios, para obter pressões totais sobre o solo de

aproximadamente 10kPa; 20kPa; 40kPa; 80kPa; 160kPa, etc., mantendo-se

cada pressão pelo período de tempo necessário a sua consolidação. O

carregamento do corpo de prova deve continuar até a definição da região de

compressão virgem. Em casos especiais, podem ser introduzidos alguns

estágios intermediários de pressão, de forma a poder-se definir com mais

precisão a pressão de pré-adensamento.

3) Em amostra indeformada saturada nas condições de campo ou extraída

abaixo do lençol freático, o ensaio deve ser executado com inundação do corpo-

de-prova, imediatamente após a aplicação da pressão de 10kPa. Nessas

condições, eventual tendência à expansão do corpo de prova deve ser evitada,

através do aumento gradativo de pressão, limitando à pressão vertical do campo.

4) Para cada um dos estágios de pressão, fazer leituras no extensômetro da

altura ou variação de altura do corpo de prova, com resolução de 0,01mm,

imediatamente antes do carregamento (correspondente ao tempo zero) e, a

seguir, nos intervalos de tempo de 1/8min; 1/4min; 1/2min; 1min; 2min; 4min;

8min; 15min; 30min; 1h; 2h; 4h; 8h e 24h contados a partir do instante de

aplicação do incremento de carga.

5) Para solos com elevado grau de saturação, as leituras devem continuar, se

necessário, por um intervalo de tempo maior, até que fique definida a reta de

compressão secundária no gráfico altura do corpo-de-prova em função do

logaritmo do tempo ou, alternativamente, até que sejam atingidos 100% de

adensamento primário no gráfico altura do corpo-de-prova em função da raiz

quadrada do tempo.

6) A duração de cada estágio de pressão deve ser aproximadamente a mesma

ao longo de todo o ensaio, exceção feita, se necessário, nos fins de semana.


125

7) Em ensaios sobre solos pouco compressíveis, as leituras de altura, ou

variação de altura, efetuadas ao longo do tempo, devem ser corrigidas,

somando, ou subtraindo, a deformação do conjunto célula de adensamento

sistema de aplicação de carga, correspondente ao estágio de pressão aplicada,

obtida conforme o Anexo da norma em questão.

8) Completadas as leituras correspondentes ao máximo carregamento

empregado, efetuar o descarregamento do corpo-de-prova em estágios,

fazendo-se leituras no extensômetro e corrigindo-as, se necessário, de forma

análoga aos estágios de carregamento. O descarregamento deve ocorrer em, no

mínimo, três estágios.

9) Após ter-se atingido no descarregamento a pressão de 10kPa e verificada a

estabilização da altura do corpo-de-prova, descarregar totalmente o corpo-de-

prova e imediatamente retirar da célula de adensamento o anel com o corpo-de-

prova. Proceder ao enxugamento das superfícies expostas ao corpo-de-prova

com papel absorvente, determinar a sua massa com resolução de 0,1g e, a

seguir, tomar porções do material para determinar o teor de umidade final, de

acordo com a MB-27.

10) Corpos de prova provenientes de amostras não saturadas podem ser

inundados em pressões que simulem futuras condições de campo. Em tais

casos, o corpo de prova deve ser inundado somente após o término do

adensamento primário daquele estágio de pressão. Após a inundação, devem

ser efetuadas leituras de variação de altura do corpo-de-prova até a

estabilização, por um tempo mínimo de 24h.

CÁLCULOS

Após a execução do ensaio, os seguintes dados devem ser determinados:

Coeficiente de compressibilidade, em cm2/kg;

Altura final, em cm;

Índice de vazios final;


126

Variação do índice de vazios;

Pressão aplicada em kg/cm2;

Variação da pressão, em kg/cm2;

Coeficiente de adensamento, em cm2/s;

Coeficiente de permeabilidade, em cm/s;

Tensão de pré-adensamento, em kPa, pelo método gráfico de Pacheco e Silva.

As equações e o método gráfico, empregados na determinação das

variáveis acima encontram-se na norma NBR 12007 e serão elucidadas pelo

Professor da disciplina.

RESULTADOS

Como resultado final deve ser elaborada a curva de compressibilidade do

solo ensaiado, esta curva relaciona o índice de vazios no solo (no eixo das

ordenadas) com a tensão efetiva vertical (no eixo das abcissas).


127




ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRETO NA CONDIÇÃO CONSOLIDADA

DRENADA

Esta prática apresenta o método prescrito na norma ASTM

D3080/D3080M-11, empregado para a determinação dos parâmetros de

resistência ao cisalhamento dos solos (ângulo de atrito e coesão).

EQUIPAMENTOS

A Figura 1 apresenta os principais equipamentos empregados na

determinação dos parâmetros de resistência ao cisalhamento dos solos.

Figura 1 - Principais equipamentos para a prática 03


128


1) A quantidade de material coletado deve ser suficiente para que três amostras

possam ser preparadas a partir do mesmo. Embora este método se aplique para

medidas em uma amostra de solo, o ensaio deve ser realizado em no mínimo 3,

empregando diferentes tensões de consolidação.

2) O corpo de prova a ser ensaiado pode ser solo compactado ou de uma

amostra indeformada. Se compactado, a amostra deve apresentar a densidade

e a umidade conforme especificado. Se oriundo de amostra indeformada, todo o

cuidado deve ser tomado na moldagem para evitar o amoldamento do solo. Em

ambos os procedimentos a determinação da umidade deve ser realizada com o

solo que sobrou da moldagem.

3) Após a moldagem do corpo de prova, que deve ser realizada de tal forma que

o solo preencha todo o volume do mole, pesar o conjunto corpo de prova mais o

molde metálico;

4) Transferir o corpo de prova do mole para a caixa de cisalhamento.

5) Determinar as dimensões do molde metálico e calcular o seu volume;

6) Determinar o peso específico do solo ensaiado, subtraindo o peso do molde

do peso do conjunto corpo de prova mais o molde metálico e dividir pelo volume

do molde.

EXECUÇAO DO ENSAIO

1) Instalar na prensa de cisalhamento a caixa de cisalhamento contendo o corpo

de prova entre as pedras porosas e a placa dentada, de tal maneira que o corpo

de prova fiquei no meio, entre as partes inferior e superior da caixa.

2) Colocar o pendural para aplicação da tensão vertical e ajustar o extensômetro

vertical para dar início a fase de consolidação do ensaio.


129

3) Aplicar o carregamento previamente definido (através de pesos) e iniciar as

leituras de deformação de corpo de prova a partir do extensômetro vertical.

Quando as deformações se estabilizarem é dada por concluída esta fase.

4) Inicia-se a fase de cisalhamento do solo. O início do cisalhamento se dará

após os ajustes do extensômetro horizontal, a partir do qual serão realizadas as

medidas de deslocamento horizontal da caixa de cisalhamento, a uma

velocidade constante e em intervalos de tempo específicos.

5) Repetir as operações pelo menos em mais dois novos corpos de prova com

tensões normais diferentes.

CÁLCULOS

1) Traçar a curva de desenvolvimento do ensaio com os valores da tensão de

cisalhamento (τi) e a deformação específica (εi). Nessa curva é obtido o valor

máximo da tensão cisalhante.

2) Traçar o gráfico de variação de volume (∆vi) em função da deformação

específica (εi).

3) Traçar a melhor reta no gráfico que relaciona a tensão de cisalhamento (τi)

com a tensão normal (σ) aplicada na fase de consolidação do solo, definindo

assim a envoltória de ruptura, a partir da qual são determinados os valores do

ângulo de atrito interno do solo e o intercepto coesivo.

RESULTADOS

Determinação do ângulo de atrito interno do solo e do intercepto coesivo.

ROTEIRO DE ATIVIDADE EXPERIMENTAL 1

DISCIPLINA: QUÍMICA TECNOLÓGICA

PROFESSOR: RODRIGO ZANDONAI


130

GALVANIZAÇÃO E OXIDAÇÃO

34. Equipamentos:

Amostras: Placas de Cobre e parafusos galvanizados

Reagentes: Ácido clorídrico e Sulfato de Cobre

Tubos de ensaio grandes: Com metal já exposto por meses no ácido.

Tubo falcon: Com parafusos e sal (NaCl)

Balança: medição em miligramas

Fonte digital de corrente para eletroquímica EQ030C.

Becker: para reação de cobreação.

35. Objetivo:

Mostrar a ações de oxidação dentro de ambientes corrosivos altamente

lesivos aos metais e a capacidade de cobrir um metal com outro usando corrente

elétrica.

36. Procedimento 1:

a) Mostra a reação dos metais em contato com ácido clorídrico, mostrar

em tubos já preparados a mudança de estado e composição do metal

já sob ação de corrosão e a total perda das propriedades que

compõem o metal.

b) Separar os metais para reação dentro dos tubos de ensaio

c) Acrescentar o ácido clorídrico a 50 %

d) Observar a reação

37. Análise 1:

e) Considerar a reação de corrosão, verificar o desprendimento de gases

e observar a superfície do metal sofrendo a corrosão. Correlacione


131

com aula teórica ação de ambientes corrosivos sobre os metais e suas

diferentes formas e produtos da corrosão.

38. Procedimento 2:

a) Pesar o sulfeto de cobre: em média 150 a 300 mg

b) Diluir o sulfeto de cobre em 500 ml de água destilada usando espátula

dentro do Becker. (Sem aquecimento)

c) Montar a fonte: Fonte digital de corrente para eletroquímica EQ030C.

d) Colocar os eletrodos em contato com os metais que serão mergulhados

na solução na solução de sulfeto de cobre e água destilada.

e) Montar o sistema e ligar a fonte observar a reação de acordo com o

aumento da amperagem.

39. Análise 2:

a) Utilizando os dados coletados, descreva o que foi observado na

reação.

b) Pesquise em manuais de engenharia e na literatura os princípios dessa

reação e suas utilidades na engenharia.




ELETROQUÍMICA


132

40. Equipamentos:

Os acadêmicos farão uma pesquisa e trarão seus próprios materiais e

reagentes os grupos irão realizar uma competição de montagem do melhor

sistema de geração de energia a partir de reação de oxirredução e troca

eletrônica

Único equipamento fornecido é um multímetro que será usado para aferir a

voltagem de cada sistema

41. Objetivo:

Colocar em prática os conceitos de eletroquímica, estimulando a pesquisa

trabalhando na capacidade de trabalho em equipe.

42. Procedimento:

Os grupos irão se separar por bancadas dentro do laboratório cada um com

seus experimentos, terão ao todo 2 horas para colocar o sistema em

funcionamento e irão medir a voltagem no tempo zero, após 20 minutos, após

40 minutos, após 60 minutos e por final com 80 minutos.

43. Análise 1:

Realizar a montagem da descrição do seu experimento, uma análise do

rendimento da pilha, e por final a montagem do gráfico, relação voltagem por

tempo. A análise do gráfico faz a conclusão do relatório.




MONTAGEM DE FILTROS


133

44. Equipamentos:

Os acadêmicos farão uma pesquisa e trarão seus próprios materiais e

reagentes os grupos irão realizar uma competição de montagem do melhor

sistema filtração montado pelos acadêmicos.

Os filtros montados serão testados frente a soluções ácidas ou básicas já

preparadas onde uma será de ácido clorídrico a 7% e outra de hidróxido de sódio

a 10 %.

Será utilizado o Phmetro, já calibrado para medir o resultado do filtro

montado.

45. Objetivo:

Colocar em prática os conceitos da aula teórica onde diferentes matérias

servem para correção de ph bem como retirada de impurezas, estimulando a

pesquisa e trabalhando na capacidade de trabalho em equipe.

46. Procedimento:


seus experimentos, terão ao todo 2 horas para colocar os filtros em

funcionamento, após esse período de filtragem, o material filtrado será analisado

no phmetro.

47. Análise 1:

Realizar a montagem da descrição do seu experimento, uma análise

comparativa do ph anterior da solução com o ph da solução após a filtragem,

fazer análise desse resultado comparativo e concluir a eficiência do filtro

montado.


134




NOVAS FORMULAÇÕES DE CONCRETO

48. Equipamentos:


135

Corpo de prova padrão

Espátulas

Baldes para mistura

Cimento Portland CPIV

Carrinho de mão

Pá

Óleo para lubrificação do corpo de prova

Bastões para homogeneização

Balança

49. Objetivo:

Criar novas formulações de concreto, existem no mercado diferentes aditivos

para aumentar as propriedades de uma argamassa e do próprio concreto todos

eles antes de entrarem no mercado foram elaborados e testados, mas partiram

de uma hipótese no uso de materiais ou reciclados como agregantes ou aditivos

no aglomerante. Essa ver trazer a oportunidade de criar algo novo, mexendo

com a formulação padrão de um concreto.

50. Procedimento:

Primeiramente será realizada a formulação padrão de um concreto de uso

comum, onde todos os acadêmicos participarão dessa formulação, após as

pesagens dos materiais e incorporação dos mesmos será montado o corpo de

prova padrão que será usado como controle na verificação da resistência dessa

formulação.


seus experimentos, terão ao todo 4 horas para elaborar a mistura adicionando

seus diferentes aditivos e agregantes conforme estipulado pelo grupo.

Após a montagem do corpo de prova os mesmos entram em estágio de cura

por 15 dias, sendo ao final desse período será feita a medição da resistência na

CBR MARSHALL AUTOMÁTICA, no laboratório de materiais.


136

51. Análise 1:

Realizar a montagem da descrição do seu experimento, uma análise

comparativa do seu resultado comparado com o corpo de prova padrão,

montagem do relatório descrevendo sua prática, montagem da formulação e

conclusão do comparativo com o corpo de prova padrão.


DISCIPLINA: SANEAMENTO BÁSICO

PROFESSOR: Msc. VICTOR EDUARDO CURY SILVA

ANÁLISE DA COMPOSIÇÃO GRAVIMÉTRICA DE RESÍDUOS SÓLIDOS

INTRODUÇÃO

Para muitos, a limpeza urbana e o manejo de resíduos sólidos não

se enquadram em saneamento básico. Entretanto, eles são fundamentais


137

para se manter um ambiente saudável. É essencial que exista em toda

cidade um programa de coleta, tratamento e destinação adequada do lixo

produzido pela população, bem como os lixos encontrados nas vias públicas.

Figura 1 - Sistema de Reciclagem de resíduos sólidos – enfardamento

A Lei nº 12.305/10 define os padrões de qualidade e a classificação

dos resíduos sólidos, sendo que para sua correta gestão e aperfeiçoamento

dos projetos de estações de tratamento como biodigestores, pátios de

compostagens. Para gestão destes resíduos é imprescindível a

caracterização gravimétrica.


138

Figura 2 - Sistema de tratamento de resíduos sólidos orgânicos - biodigestor

1 OBJETIVOS

O Objetivo da aula prática é de capacitar os alunos na caracterização dos

resíduos sólidos. Para o estudo proposto, será realizada verificação dos

seguintes parâmetros:

Composição gravimétrica de resíduos sólidos

Segregação de acordo com a NBR 10004 de 2004

Parâmetros físicos – Caracterização gravimétrica de Resíduos sólidos

A variação na composição dos resíduos sólidos urbanos é notória,

podendo apresentar diferenças consideráveis de acordo com as regiões de uma

mesma cidade, variando principalmente de acordo com o poder aquisitivo, a

época do ano e a cultura associada a esta população. Alguns fatores interferem

na geração dos RSU tais como, fatores econômicos, sociais, geográficos,

educacionais, culturais e legais, tanto em relação à quantidade gerada como na

composição gravimétrica, apresentando assim grande diversidade e

complexidade na composição dos resíduos.

A composição gravimétrica é usada para avaliação de alternativas

tecnológicas de tratamento fornecendo, juntamente com a taxa de geração, uma

estimativa da quantidade gerada por cada categoria avaliada. É um dos


139

instrumentos indispensáveis para a elaboração do Plano de Gerenciamento de

Resíduos Sólidos (PGRS). Consiste na determinação da massa de cada

componente de uma amostra de resíduos, podendo ser realizada com o auxílio

de uma balança e de outros utensílios como baldes, luvas e pinças.

MATERIAIS

Amostra de resíduos sólidos

Balança

Baldes

Luvas

Pinças

MÉTODOS - DETERMINAÇÃO DA COMPOSIÇÃO GRAVIMÉTRICA

Consiste na determinação da massa de cada componente de uma

amostra de resíduos, podendo ser realizada com o auxílio de uma balança e de

outros utensílios como baldes, luvas e pinças.

1. Abertura da amostra;

2. Separação de acordo com a classificação NBR1004/2004;

3. Aferição da massa de cada classe de resíduos;

4. Cálculo da fração gravimétrica de cada classe de resíduos.

MÉTODOS – CLASSIFICAÇÃO DOS RESÍDUOS

De acordo com a NBR 1004/2004 Os resíduos sólidos são classificados

em: classe I) perigosos; classe II.A) não-perigosos e não-inertes; classe II.B) não

perigosos e inertes.

Sendo que:

Resíduos de Classe I - Perigosos

Podem apresentar risco à saúde pública e ao meio ambiente. Devem apresentar

ao menos uma das seguintes características: inflamabilidade, corrosividade,

reatividade, toxicidade e patogenicidade.


140

Resíduos de Classe II A – Não Inertes

Aqueles que não apresentam periculosidade, porém não são inertes.

Apresentam propriedades tais como: combustibilidade, biodegrabilidade ou

solubilidade em água. Resíduos sólidos domésticos!

Resíduos de Classe II B – Inertes

Quaisquer resíduos que submetidos a um contato estático ou dinâmico com

água, não tenham nenhum de seus componentes solubilizados a concentrações

superiores aos padrões de potabilidade de água.

2 BIBLIOGRAFIA

ABNT - NBR 1004/2004

MINISTÉRIO DA SAÚDE, PORTARIA Nº 2914 DE 2011

MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE LEI 12.305 -

http://www.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=636

http://www.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=636


141




ANÁLISE DE SÓLIDOS EM ÁGUA

3 INTRODUÇÃO

A água é usada para diversos fins, como consumo humano, lazer, irrigação,

entre outros. Para saber se esse recurso natural está apropriado aos diversos

usos, é preciso monitorar a qualidade das águas superficiais e subterrâneas.

Este monitoramento é realizado pela ANA (Agência Nacional da Água e por

outros órgãos estaduais e municipais gestores de recursos hídricos.

O monitoramento da qualidade da água pode ser realizado para diversos

fins, como por exemplo:

1- Verificação da qualidade da água em corpos de água superficial

(CONAMA 357/2005 – Classificação dos corpos d´agua) antes de um

sistema de captação (para monitorar a qualidade da água captada).

2- Verificação da efetividade do tratamento de esgoto - antes e após o

lançamento de efluentes (CONAMA 430/2011 - Padrões de lançamento

de efluentes) - para monitorar o impacto do lançamento de efluentes

tratados em corpos de água naturais).

3 - Verificação de balneabilidade (274/2000 – Definições –

balneabilidade).

4 - Verificação da qualidade da água para consumo humano e seu padrão

de potabilidade pela Portaria nº 2914/11 do Ministério da Saúde

4 OBJETIVOS

O Objetivo da aula prática é de capacitar os alunos na aferição de

parâmetros de qualidade da água. Para o estudo proposto, será realizada

verificação dos seguintes parâmetros:

Sólidos em suspensão totais (SST)


142

Sólidos em suspensão voláteis (SSV)

Sólidos em suspensão não voláteis (SSNV)

Parâmetros físicos – Série de sólidos

Em saneamento, sólidos nas águas correspondem a toda matéria que

permanece como resíduo, após evaporação, secagem ou calcinação da amostra

a uma temperatura pré-estabelecida durante um tempo fixado. Em linhas gerais,

as operações de secagem, calcinação e filtração são as que definem as diversas

frações de sólidos presentes na água (sólidos totais, em suspensão, dissolvidos,

fixos e voláteis).

Os métodos empregados para a determinação de sólidos são gravimétricos

(utilizando-se balança analítica ou de precisão). Nos estudos de controle de

poluição das águas naturais, principalmente nos estudos de caracterização de

esgotos sanitários e de efluentes industriais, as determinações dos níveis de

concentração das diversas frações de sólidos resultam em um quadro geral da

distribuição das partículas com relação ao tamanho (sólidos em suspensão e

dissolvidos) e com relação à natureza (fixos ou minerais e voláteis ou orgânicos).

Este quadro não é definitivo para se entender o comportamento da água em

questão, mas constitui-se em uma informação preliminar importante. Deve ser

destacado que, embora a concentração de sólidos voláteis seja associada à

presença de compostos orgânicos na água, não propicia qualquer informação

sobre a natureza específica das diferentes moléculas orgânicas eventualmente

presentes que, inclusive, iniciam o processo de volatilização em temperaturas

diferentes, sendo a faixa compreendida entre 550-600°C uma faixa de

referência.

Alguns compostos orgânicos volatilizam-se a partir de 250°C, enquanto que

outros exigem, por exemplo, temperaturas superiores a 1000°C. No controle

operacional de sistemas de tratamento de esgotos, algumas frações de sólidos

assumem grande importância. Em processos biológicos aeróbios, como os

sistemas de lodos ativados e de lagoas aeradas mecanicamente, bem como em

processos anaeróbios, as concentrações de sólidos em suspensão voláteis nos

lodos dos reatores tem sido utilizada para se estimar a concentração de


143

microrganismos decompositores da matéria orgânica. Isto porque as células

vivas são, em última análise, compostos orgânicos e estão presentes formando

flocos em grandes quantidades relativamente à matéria orgânica “morta” nos

tanques de tratamento biológico de esgotos. Embora não representem

exatamente a fração ativa da biomassa presente, os sólidos voláteis têm sido

utilizados de forma a atender as necessidades práticas do controle de rotina de

uma Estação de Tratamento de Esgotos. Pode-se imaginar, por exemplo, as

dificuldades de se utilizar a concentração de DNA para a identificação da

biomassa ativa nos reatores biológicos.

Algumas frações de sólidos podem ser relacionadas, produzindo

informações importantes. É o caso da relação entre Sólidos em Suspensão

Voláteis e Sólidos em Suspensão Totais (SSV/SST), que representa o grau de

mineralização de um lodo. Por exemplo, determinado lodo biológico pode ter

relação SSV/SST = 0,8 e, depois de sofrer processo de digestão bioquímica, ter

esse valor reduzido abaixo de 0,4, já que, no processo de digestão bioquímica,

a fração orgânica é oxidada, enquanto a fração inorgânica se mantém. Para o

recurso hídrico, os sólidos podem causar danos aos peixes e à vida aquática.

Eles podem sedimentar no leito dos rios destruindo organismos que fornecem

alimentos ou, também, danificar os leitos de desova de peixes. Os sólidos podem

reter bactérias e resíduos orgânicos no fundo dos rios, promovendo

decomposição anaeróbia. Altos teores de sais minerais, particularmente sulfato

e cloreto, estão associados à tendência de corrosão em sistemas de distribuição,

além de conferir sabor às águas.

MATERIAIS

Soluções de efluente tratado, água bruta e tratada;

Balança de precisão;

Tubos de ensaio;

Ellenmayer;

Água destilada;

Funil de filtração;

Filtros;


144

Proveta 50 ml;

Estufa;

Cadinhos;

Mufla;

MÉTODOS - DETERMINAÇÃO DA SÉRIE DE SÓLIDOS.

É realizado a partir da pesagem, filtração e secagem dos sólidos.

1 – Montar o aparato de filtração na bancada;

2 – Pesar o filtro seco;

3 – Colocar 100 ml de amostra no aparato de filtração;

4 – Aguardar a passagem de todo o liquido pelo filtro;

5 – Secar o filtro após a secagem na estufa;

6 – Pesar os filtros secos;

7 – Queimar os sólidos na muffla;

8 – Pesagem após a mufla;

9 – Fazer os cálculos.

EQUIPAMENTOS NESCESSÁRIOS PARA ANÁLISE DE SÓLIDOS (balança

de precisão, aparato de filtração, estufa e mufla):


145

EQUACIONAMENTO PARA SÉRIE DE SÓLIDOS:

Sólidos em suspensão totais - SST (mg/ml)

SST = (Peso do filtro com material seco (mg))−(peso do filtro seco (mg))

Volume filtrado (ml)

Sólidos em suspensão voláteis - SSV (mg/ml)

SSV = (Peso do filtro com material seco (mg))−(peso do filtro com material queimado (mg))


Sólidos em suspensão não voláteis – SSNV (mg/ml)

SSNV = (Peso do filtro com material queimado (mg))−(peso do filtro seco (mg))


relação entre Sólidos em Suspensão Voláteis e Sólidos em Suspensão

Totais - SSV/SST(%)

%orgânica = (SSV(mg/ml)/SST(mg/ml))x100


146

5 BIBLIOGRAFIA

COMPANHIA, DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO BÁSICO. CETESB. Significado ambiental e sanitário das variáveis de qualidade das águas e dos sedimentos e metodologias analíticas de amostragem. São Paulo, 2008. CONAMA, Resolução. 357, de 17 de março de 2005. Conselho Nacional do Meio Ambiente-CONAMA, v. 357, 2005. CONAMA, Resolução. 430/2011. Dispõe sobre condições e padrões de lançamento de efluentes, 2011. LANA, Paulo et al. Avaliação ambiental de estuários brasileiros: diretrizes metodológicas. Museu Nacional, 2006. MINISTÉRIO DA SAÚDE, Portaria nº 2914 de 2011


147




ANÁLISE DE ÓLEOS E GRAXAS

6 INTRODUÇÃO




Este monitoramento é realizado pela ANA (Agência Nacional da Água) e por












balneabilidade).


de potabilidade pela Portaria nº 2914/11 do Ministério da Saúde.

7 OBJETIVOS




Óleos e graxas.


148

Parâmetros Físico-Químicos – Óleos e graxas

Os óleos e graxas são substâncias orgânicas de origem mineral, vegetal

ou animal. Estas substâncias geralmente são hidrocarbonetos, gorduras,

ésteres, entre outros. São raramente encontrados em águas naturais, sendo

normalmente oriundas de despejos e resíduos industriais, esgotos domésticos,

efluentes de oficinas mecânicas, postos de gasolina, estradas e vias públicas.

Óleos e graxas, de acordo com o procedimento analítico empregado, consistem

no conjunto de substâncias que consegue ser extraído da amostra por

determinado solvente e que não se volatiliza durante a evaporação do solvente

a 100°C. Essas substâncias, solúveis em n-hexano, compreendem ácidos

graxos, gorduras animais, sabões, graxas, óleos vegetais, ceras, óleos minerais

etc. Este parâmetro costuma ser identificado também por MSH – material solúvel

em hexano.

Os despejos de origem industrial são os que mais contribuem para o

aumento de matérias graxas nos corpos d’água, entre eles os de refinarias,

frigoríficos, saboarias etc. A pequena solubilidade dos óleos e graxas constitui

um fator negativo no que se refere à sua degradação em unidades de tratamento

de despejos por processos biológicos e causam problemas no tratamento d’água

quando presentes em mananciais utilizados para abastecimento público. A

presença de material graxo nos corpos hídricos, além de acarretar problemas de

origem estética, diminui a área de contato entre a superfície da água e o ar

atmosférico, impedindo, dessa maneira, a transferência do oxigênio da

atmosfera para a água. Em seu processo de decomposição, os óleos e graxas

reduzem o oxigênio dissolvido, devido à elevação da DBO5,20 e da DQO,

causando prejuízos ao ecossistema aquático. Na legislação brasileira a

recomendação é de que os óleos e as graxas sejam virtualmente ausentes para

os corpos d´água de classes 1, 2 e 3.


149

MATERIAIS


Funil de decantação;

Água destilada;

Proveta 50 ml;

Proveta 100 ml;

MÉTODOS - DETERMINAÇÃO DE ÓLEOS E GRAXAS.

Para determinação da quantidade de óleos e graxas contida em cada

amostra (mL/mL) é necessário: 1 homogeneizar a mistura de água + óleo; 2-

colocar uma quantidade conhecida da mistura após homogeneização no funil de

decantação; 3 Aguardar a separação completa entre as fases (água e óleo); 4 –

Retirar a fração de água no béquer e medir o volume em uma proveta; 5 –

Descartar o óleo de forma correta (Béquer identificado).

Figura 1 - Funil de decantação - Este deve estar montado na estante para realização do experimento.

Após a medida é necessário fazer o cálculo da proporção e óleos e graxas

na amostra inicial:

Óleos e graxas (% ml/ml) = [1-(Volume de água retirado (ml)

Volume inicial (ml) )]*100%

8 BIBLIOGRAFIA


150

COMPANHIA, DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO BÁSICO. CETESB. Significado ambiental e sanitário das variáveis de qualidade das águas e dos sedimentos e metodologias analíticas de amostragem. São Paulo, 2008. CONAMA, Resolução. 357, de 17 de março de 2005. Conselho Nacional do Meio Ambiente-CONAMA, v. 357, 2005. CONAMA, Resolução. 430/2011. Dispõe sobre condições e padrões de lançamento de efluentes, 2011. LANA, Paulo et al. Avaliação ambiental de estuários brasileiros: diretrizes metodológicas. Museu Nacional, 2006. MINISTÉRIO DA SAÚDE, Portaria nº 2914 de 2011


151




ANÁLISE DE pH E TEMPERATURA

9 INTRODUÇÃO




Este monitoramento é realizado pela ANA (Agência Nacional da Água) e por












balneabilidade).


de potabilidade pela Portaria nº 2914/11 do Ministério da Saúde.

10 OBJETIVOS




pH


152

Temperatura

Parâmetros físicos - Temperatura

Variações de temperatura são parte do regime climático normal e corpos

de água naturais apresentam variações sazonais e diurnas, bem como

estratificação vertical. A temperatura superficial é influenciada por fatores tais

como latitude, altitude, estação do ano, período do dia, taxa de fluxo e

profundidade. A elevação da temperatura em um corpo d’água geralmente é

provocada por despejos industriais (indústrias canavieiras, por exemplo) e

usinas termoelétricas.

A temperatura desempenha um papel crucial no meio aquático,

condicionando as influências de uma série de variáveis físico-químicas. Em

geral, à medida que a temperatura aumenta, de 0° a 30°C, viscosidade, tensão

superficial, compressibilidade, calor específico, constante de ionização e calor

latente de vaporização diminuem, enquanto a condutividade térmica e a pressão

de vapor aumentam. Organismos aquáticos possuem limites de tolerância

térmica superior e inferior, temperaturas ótimas para crescimento, temperatura

preferida em gradientes térmicos e limitações de temperatura para migração,

desova e incubação do ovo.

Parâmetros Químicos - pH

Por influir em diversos equilíbrios químicos que ocorrem naturalmente ou

em processos unitários de tratamento de águas, o pH é um parâmetro importante

em muitos estudos no campo do saneamento ambiental. A influência do pH

sobre os ecossistemas aquáticos naturais dá-se diretamente devido a seus

efeitos sobre a fisiologia das diversas espécies. Também o efeito indireto é muito

importante podendo, em determinadas condições de pH, contribuírem para a

precipitação de elementos químicos tóxicos como metais pesados; outras

condições podem exercer efeitos sobre as solubilidades de nutrientes. Desta

forma, as restrições de faixas de pH são estabelecidas para as diversas classes

de águas naturais, tanto de acordo com a legislação federal, quanto pela


153

legislação do Estado de São Paulo. Os critérios de proteção à vida aquática

fixam o pH entre 6 e 9. Nos sistemas biológicos formados nos tratamentos de

esgotos, o pH é também uma condição que influi decisivamente no processo de

tratamento. Normalmente, a condição de pH que corresponde à formação de um

ecossistema mais diversificado e a um tratamento mais estável é a de

neutralidade, tanto em meios aeróbios como nos anaeróbios. Nos reatores

anaeróbios, a acidificação do meio é acusada pelo decréscimo do pH do lodo,

indicando situação de desequilíbrio. A produção de ácidos orgânicos voláteis

pelas bactérias acidificadoras e a não utilização destes últimos pelas

metanobactérias, é uma situação de desequilíbrio que pode ser devido a

diversas causas.

O decréscimo no valor do pH, que a princípio funciona como indicador do

desequilíbrio, passa a ser causa se não for corrigido a tempo. É possível que

alguns efluentes industriais possam ser tratados biologicamente em seus valores

naturais de pH, por exemplo, em torno de 5,0. Nesta condição, o meio talvez não

permita uma grande diversificação hidrobiológica, mas pode acontecer de os

grupos mais resistentes, algumas bactérias e fungos, principalmente, tornem

possível a manutenção de um tratamento eficiente e estável. Mas, em geral,

procede-se à neutralização prévia do pH dos efluentes industriais antes de serem

submetidos ao tratamento biológico.

Nas estações de tratamento de águas, são várias as etapas cujo controle

envolve as determinações de pH. A coagulação e a floculação que a água sofre

inicialmente é um processo unitário dependente do pH; existe uma condição

denominada “pH ótimo” de coagulação que corresponde à situação em que as

partículas coloidais apresentam menor quantidade de carga eletrostática

superficial. A desinfecção pelo cloro é um outro processo dependente do pH. Em

meio ácido, a dissociação do ácido hipocloroso formando hipoclorito é menor,

sendo o processo mais eficiente. A própria distribuição da água final é afetada

pelo pH.

Sabe-se que as águas ácidas são corrosivas, ao passo que as alcalinas

são incrustantes. Por isso, o pH da água final deve ser controlado, para que os

carbonatos presentes sejam equilibrados e não ocorra nenhum dos dois efeitos

indesejados mencionados. O pH é padrão de potabilidade, devendo as águas

para abastecimento público apresentar valores entre 6,0 a 9,5, de acordo com a


154

Portaria 518/04 do Ministério da Saúde. Outros processos físico-químicos de

tratamento, como o abrandamento pela cal, são dependentes do pH.

No tratamento físico-químico de efluentes industriais muitos são os

exemplos de reações dependentes do pH: a precipitação química de metais

tóxicos ocorre em pH elevado, a oxidação química de cianeto ocorre em pH

elevado, a redução do cromo hexavalente à forma trivalente ocorre em pH baixo;

a oxidação química de fenóis em pH baixo; a quebra de emulsões oleosas

mediante acidificação; o arraste de amônia convertida à forma gasosa dá-se

mediante elevação de pH etc. Desta forma, o pH é um parâmetro importante no

controle dos processos físico-químicos de tratamento de efluentes industriais.

Constitui-se também em padrão de emissão de esgotos e de efluentes líquidos

industriais, tanto pela legislação federal quanto pela estadual. Na legislação do

Estado de São Paulo, estabelece-se faixa de pH entre 5 e 9 para o lançamento

direto nos corpos receptores (artigo 18 do Decreto 8.468/76) e entre 6 e 10 para

o lançamento na rede pública seguida de estação de tratamento de esgotos

(artigo 19-A).

MATERIAIS


Erllenmayer;

Água destilada;

Termômetro Digital;

PHmetro digital;

MÉTODOS - DETERMINAÇÃO DO pH e da TEMPERATURA.


155

É realizado a partir do equipamento denominado pHmetro digital de

bancada. 1 – Colocar 100 ml de amostra no béquer; 2 – Fazer a leitura no

equipamento; 3 – Anotar os valores.

Atenção – o pHmetro deve ser calibrado com solução tampão antes das

medidas. Para calibração procure o professor ou a laboratorista.

11 BIBLIOGRAFIA

COMPANHIA, DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO BÁSICO. CETESB. Significado ambiental e sanitário das variáveis de qualidade das águas e dos sedimentos e metodologias analíticas de amostragem. São Paulo, 2008. CONAMA, Resolução. 357, de 17 de março de 2005. Conselho Nacional do Meio Ambiente-CONAMA, v. 357, 2005. CONAMA, Resolução. 430/2011. Dispõe sobre condições e padrões de lançamento de efluentes, 2011. LANA, Paulo et al. Avaliação ambiental de estuários brasileiros: diretrizes metodológicas. Museu Nacional, 2006. MINISTÉRIO DA SAÚDE, Portaria nº 2914 de 2011.


156


DISCIPLINA: INTRODUÇÃO A TOPOGRAFIA

PROFESSOR: Me. CRISTIAN REINELLI

INSTALAÇÃO E NIVELAMENTO DA ESTAÇÃO TOTAL


157

1 Equipamentos:

Cabeçote da estação total, tripé de sustentação, prisma refletivo, trena, bússola.

2 Montagem e nivelamento do conjunto:

a) A montagem parte da determinação do ponto que vai ser avaliado, sendo

que fixa-se o tripé horizontalmente sobre o ponto, com uma abertura que

apresente segurança ao equipamento e ao operador, a uma altura ergonômica

que facilite o trabalho. Conforme figura a seguir:

b) Instala-se o cabeçote da estação total sobre o tripé, prendendo ambos

pelo parafuso de fixação. A seguir imagem do cabeçote da estação total utilizada.


158

c) Neste momento é verificado se o aparelho se apresenta sobre o ponto

desejado, realizando os ajustes para que o ponto objetivo seja visualizado pela

lente vertical.

d) Após as etapas anteriores estarem adequadas, inicia-se o nivelamento do

equipamento, este é de fundamental importância para todo o trabalho, e caso

perdido durante a execução deve ser refeito, ele se inicia com o nivelamento

grosseiro, sendo a referência o nível de bolha circular do aparelho, o ajuste se

dá pelo nivelamento horizontal utilizando dois calantes movimentando os

mesmos no sentido inverso (para dentro ou para fora), conforme figura a seguir:

e) Após este nível, é realizado o nivelamento vertical utilizando somente 1

calante contrário e verificando o nível na bolha.

f) Após realizado o nivelamento grosseiro, é identificado se o equipamento

se encontra ajustado com o ponto de interesse, caso não esteja, inicia-se da

primeira parte novamente. Ou caso contrário segue para a próxima etapa.

g) Agora se inicia o nivelamento fino, o qual se caracteriza em realizar o

nivelamento horizontal 3 vezes, seguindo os 3 pares de calantes como

anteriormente, sempre cuidado muito para que os movimentos sejam simétricos,

observando sempre o nível da bolha retangular nesta etapa.

h) Após realizada esta ação, se verifica se o equipamento está sobre o ponto

de interesse novamente, caso falte pouco para o ajuste, é liberado cerca de 2

voltas do parafuso de fixação e movimenta-se o cabeçote da estação sobre a

base do tripé até que seja ajustado.

i) Agora deve ser verificado se o equipamento permanece nivelado, sendo

que mesmo a base sendo lisa, ainda possui irregularidades, sendo necessário o


159

nivelamento do equipamento para garantir a precisão. Repetido o processo

quantas vezes forem necessárias.

3 Iniciando a medição

Após o equipamento instalado e nivelado sobre o ponto alvo, devemos

iniciar a configuração da estação total, sendo que para isto devemos medir a

altura que o equipamento ficou do ponto, ajustar as coordenadas iniciais.

4 Objetivos

Esta primeira atividade de campo, se objetiva para que os alunos

possuam o primeiro contato com o equipamento na prática, entendo melhor seu

funcionamento e as influências do ambiente na realização de um levantamento

topográfico.

A partir desta aula é realizado um relatório completo da atividade para

fixação do processo, sendo de fundamental importância para que seja realizado

de maneira correta, precisa e o mais ágil possível nas demais aulas, sendo que

este processo deve ser realizado diversas vezes, uma vez sobre cada ponto de

interesse em um levantamento de uma área de poligonal fechada, visando a ré

e a vante em cada etapa.

Sendo que o aluno já faz algumas visadas para aprendizado assim como

a primeira vez que identificam o norte com a bússola para entender a coleta de

dados do azimute.


160




COLETA DE DADOS TOPOGRÁFICOS PARA MAPEAMENTO I

5 Equipamentos:

Cabeçote da estação total, tripé de sustentação, prisma refletivo, trena,

bússola.

6 Coleta de dados:

a) Para iniciar a coleta de dados com a estação total, devemos realizar um

croqui objetivo da área estimada a ser mapeada, sendo no caso desta aula, o

levantamento topográfico da delimitação dentro do estacionamento do Centro

Universitário Avantis.


161

b) É apresentado um limite de pontos para que os alunos consigam produzir

em tempo hábil, sendo assim 5 pontos de controle no mínimo.

c) Após a montagem e nivelamento do equipamento como aprendido e

praticado na aula anterior, este processo se repete sobre cada um dos pontos

trabalhados.

d) Inicialmente é identificado o azimute do projeto trabalhado, aonde a

estação total é focada ao norte, zerado os valores de ângulos horizontais e

direcionada para a direção da ligação entre os pontos 1 e 2, o ângulo oriundo da

abertura em sentido horário do norte até este alinhamento é chamado de

azimute, que vai ser utilizado para direcionamento do projeto e futuros cálculos.

e) Ainda sobre o mesmo ponto, é realizada a coleta das distâncias

horizontais do ponto 1 ao ponto 2, assim como do ponto 1 ao ponto 5. Seguido

da coleta do valor do ângulo horizontal referente ao ponto 1 que é a abertura do

ponto 1 ao 5.

f) Este processo se repete por todos os pontos, sempre coletando as

distâncias e os ângulos, utilizando da estação total e do prisma para

determinação dos pontos.

g) O processo é operado por 3 acadêmicos, sendo um responsável pelo

aparelho de medição, outro no prisma e o terceiro aluno realizando as anotações,

e a cada ponto existe a troca de posições para que cada aluno posso realizar

todas as operações necessárias.

7 Dados coletados

Após a coleta dos dados, é realizada uma rápida conferência,

identificando se foram medidos somente ângulos internos da poligonal e

realizando o ajuste para este ângulo caso tenha ocorrido a coleta do valor do

ângulo externo.

Calculado superficialmente o erro angular, sendo que o valor deve se

aproximar de 540 em uma poligonal de 5 vértices, caso contrário existe o retorno

da equipe para tentar encontrar o erro.

Os dados são reproduzidos pelos membros da equipe com imagens, para

que todos possuam as informações para a próxima aula prática, que ocorre em

sala de aula utilizando o laboratório móvel computacional de geoprocessamento.


162

8 Objetivos

Esta segunda atividade a campo, tem como função a coleta de dados de

um terreno padrão, simples, para iniciar o aprendizado no levantamento de

dados topográficos, sendo o primeiro momento pratico que realmente identificam

as dificuldades de obstáculos, planejamento para execução, cuidados com a

precisão em cada etapa do levantamento topográfico.

Os dados coletados são parte de um projeto completo da produção do

mapa entregue para obtenção da nota na disciplina.




PROCESSAMENTO DE DADOS TOPOGRÁFICOS

1 Equipamentos:

Computador com softwares necessários, Excel, AutoCad e Qgis. Este

equipamento é disponibilizado pelo Centro Universitário AVANTIS - UNIAVAN,

através do laboratório de processamento.

2 Objetivo:

Esta aula tem como objetivo instruir os acadêmicos na atividade prática

de topografia, sendo que após a coleta de dados a campo, iniciamos a atividade

de processamentos dos dados, correção angular, linear e produção do mapa.

3 Processamento de dados:


163

A atividade topográfica se inicia no escritório com o planejamento da a ser

mapeada, e após a coleta dos dados devemos realizar as correções dos dados,

produção do mapa e plotagem do mesmo.

a) Estruturação dos dados: a primeira etapa é computar os dados na planilha

do Excel conforme a técnica a ser realizada, esta trabalhamos com poligonal

fechada e a leitura dos ângulos internos da mesma, caso esteja com dados

incompatíveis, como ângulos externos e medidas de distâncias não sejam as

horizontais e em metros.

b) Após esta etapa, iniciamos pela correção do erro angular, onde o mesmo

deve partir da identificação do ângulo perfeito da somatória dos ângulos internos

da figura geométrica trabalhada, e dividido o resíduo da mesma figura coletada

a campo. Sendo ela (N° de vértices -2)*180 e após confrontando com os valores

de campo e distribuído os resíduos, como o modelo a seguir:

c) Após esta etapa é realizado o cálculo dos azimutes seguintes, sendo que

a campo foi coletado somente o alinhamento do norte até a linha do ponto A ao

B, sendo utilizada a fórmula do (Azimute +180) -Ângulo interno, gerando assim

o azimute seguinte e repetindo esta operação com o novo azimute encontrado

sucessivamente.

d) Na sequência é calculado o perímetro da área a partir da somatória de

todas as distancias.

e) E finalmente é calculado a longitude e latitude de projeção sendo

calculado o sen do azimute e multiplicando pela distância e posteriormente o cos

do azimute e multiplicando pela distância.


164

f) Após esta etapa, verificamos no fechamento que a poligonal não ficou

perfeitamente fechada, isto por causa do erro linear, o que segue par aproxima

etapa de correção. Este erro é ajustado a partir de uma proporção do erro

encontrado, dividido por cada alinhamento, para não sobrecarregar uma única

linha.

g) E finalmente despois de corrigido erro linear, as nossas longitudes e

latitudes retornam ao mesmo eixo inicial, finalizando a correção e iniciando a

locação sobre a coordenada correta e após inseridos no auto cad, no caso desta

aula, a coordenada inicial é fictícia.

h) Ao finalizar esta etapa, os pontos são lançados no auto cad ou no qgis,

para ser realizado a aplicação de cotas e selo do mapa. Como modelo a seguir:


165

4 Conclusões

Esta última atividade é muito pertinente ao aluno, por que o mesmo

observa a concretização de um trabalho, que algumas vezes ainda requer ajuste

a campo e voltar ao processo final, mas que demostra ao mesmo a produção de

um mapa planimétrico do início ao final.

Sendo de grande utilidade profissional direta como para regularização de

imóveis, como entender e coordenar o padrão de qualidade de trabalhos

entregues ao mesmo, sabendo como utilizá-lo no seu trabalho posterior.


166




COLETA DE DADOS TOPOGRÁFICOS PARA MAPEAMENTO II

5 Equipamentos:

Cabeçote da estação total, tripé de sustentação, prisma refletivo, trena,

bússola.

6 Adequação de aula:

Esta etapa da aula possui função de adequação do projeto, sendo que

após os cálculos e a prévia do mapeamento, em alguns casos foram encontrados

erros acima do permitido pela regulamentação técnica, sendo assim, retornamos

a campo para correção dos erros do projeto inicial, levantamento de dados com


167

equipamentos de leitura direta para comparação do sistema de medição utilizado

e novo para aprendizado de como realizar locação de pontos conhecidos no

terreno com a estação total.

7 Coletas de dados:

a) Correção de dados: quando coletamos dados a campo, podem ocorrer

diversos tipos de erros, entre eles os mais comuns são ocasionados pelo

operado como: anotação de dados errados, confusão nos pontos coletados,

desnivelamento do equipamento, desalinhamento vertical do prisma.

Para estas correções a única possibilidade é realizando uma nova medição dos

pontos suspeitos e verificando a compatibilidade das informações, seguindo as

atividades do relatório 2. Após identificado o erro partimos para novo ajuste

conforme o relatório 3.

b) Levantamento de dados medição direta de distância: os distanciometrôs

possuem inúmeras formas e modelos, e um dos equipamentos mais utilizados

no dia a dia apesar de ser considerado de media precisão são as trenas de lona,

as quais apesar de serem simples necessitam ser manipuladas com alguns

conhecimentos técnicos mínimos, como a utilização de apoio de baliza para

medição de distância horizontal, abaloamento e torção da trena, entre outros

erros técnicos comuns de ocorrer. Sendo que após coletar as medidas com estes

equipamentos os dados são conferidos em relatório com os dados da medição

com a Estação Total.


168

c) Alocação de pontos em campo: em vários casos seguimos o padrão de ir

até o terreno e realizar os levantamentos dos dados deste, mas na construção

civil, em diversos casos as medidas de divisa do terreno são utilizadas para

projetar algo no local, e a partir destes pontos calculados devemos encontrá-los

a campo, e com o auxílio da estação total, conseguimos identificar estes pontos.

Esta ação segue a mesma ideia de coleta de dados, mas devemos alocar a

estação total sobre um ponto conhecido, e configurar a mesma para o ponto que

desejamos, seja a partir do azimute e distância ou das coordenas planas

projetadas, aonde movemos o prisma até o ponto objetivo e marcamos no

terreno.

8 Conclusões

Esta última atividade tem função de aprendizado com fixação, sendo que

após diversas etapas o acadêmico possui um maior entendimento das atividades

desenvolvidas, e agora consegue construir uma análise de campo mais crítica,


169

detalhando o projeto para cada realidade encontrada no dia a dia, sendo que os

levantamentos topográficos possuem sempre condicionantes diferentes,

devemos aprender a interpretar os dados e corrigir erros.

Entendendo que mesmo engenheiros experientes podem cometer erros

ou analisar atividades de forma irregular, ou ainda mesmo, novas exigências

projetuais tendo que adaptar o projeto inicial. Com isto, esta atividade traz esta

experiência para o acadêmico o preparando para futuros trabalhos diretamente

envolvidos na topografia ou complementares.


DISCIPLINA: TOPOGRAFIA E GEODESIA

PROFESSOR: ME. CRISTIAN REINELLI

RETIFICAÇÃO GEORREFERENCIADA DE UMA CARTA TOPOGRÁFICA

9 Equipamentos:

Laboratório computacional de geoprocessamento com software Spring,

Carta Topográfica.

10 Objetivo:

O objetivo desta aula prática é apresentar o mundo do sistema de

informação geográfica para os alunos, demonstrando outras técnicas de

mapeamento além da medição com a estação total, e o entendimento da

aplicação de coordenadas geográficas e como estes pontos são trabalhados.


170

Será georreferenciada uma imagem simples e após será mapeada uma

área aleatória por cada aluno, aprendendo sobre erros de imagens e vetorização.

11 Desenvolvimento de aula

a) Materiais: o software trabalhado é o SPRING, sendo este gratuito e de

fonte aberta, o qual se pode realizar o download a partir do site do Instituto

Nacional de Pesquisa Espacial (INPE), assim como a carta que iremos trabalhar

ou a de qualquer outro local do pais no site do IBGE.

b) A primeira etapa consiste em converter o arquivo .TFI em .SPG; em

seguida, copia-se a carta Irati 1 (imagem) do diretório de trabalho; abre-se o

executável INPIMA e a imagem da carta também; seleciona-se a Banda 1; por

fim, define-se a resolução: ResX:, ResY:, que é definida pelo tamanho do pixel

no terreno (a carta foi escanerizada com resolução de 300 DPI).

c) Logo após, desenha-se e pode-se definir a área de interesse; modifica-se

a resolução de saída (amostragem) para 1; selecionadas 3 bandas de saída você

salva a imagem colorida; salva-se então o arquivo em .SPG; no diretório do

próprio estudante; fecha-se o INPIMA.


171

d) Abrindo a tela de projeto, dá-se um nome ao projeto; clicando no botão

projeção define-se o sistema de Projeção e o Modelo da Terra (no caso,

UTM/SIRGAS2000); é definido então o fuso ou zona UTM (zona: 22); definir o

retângulo envolvente (obrigatoriamente maior que a imagem a importar); em

seguida, configurar o hemisfério (sul, no caso) e Ativar;

e) Após a etapa de gestão do projeto, inicia-se o ajuste dos pontos que irão

servir de base para o georreferenciamento da imagem, sendo que neste trabalho

iram ser utilizado apenas 4 pontos, com coordenadas fornecidas a partir de

dados da própria carta topográfica.


172

f) Após a imagem já alocada aos pontos de controle, identificamos o erro de

controle e extrapolamos pelo tamanho do pixel, e assim determinado o erro base.

Após esta etapa a imagem retificada é salva em formato do aplicativo, a qual não

irá perder a coordenadas georreferenciadas a cada pixel.

g) Esta imagem será importada para a base do Spring, sendo que cada

imagem em uma base de cores RGB, que realizando a composição de coloração

podemos ter a nossa imagem em cor padrão.

h) A última etapa é a conferência do erro, sendo que a grade de coordenadas

da carta esta em distância de 2 por 2 mil metros, realizamos a medição de

distância e conferimos se a mesma está em uma qualidade aceitável.

4) Conclusão

Esta aula de geoprocessamento ocorre simultânea a aulas teóricas,

reforçando o conteúdo ministrado em aula em cada etapa, e está ligada as

atividades de classificação e vetorização de mapas da aula a segui.

Esta atividade é a ação inicial em utilização de imagens para produção de

mapas a partir de imageamentos, sendo possível a utilização da mesma técnica

para mapas scaneados, imagens de satélites, fotografias aéreas e até mesmo

imageamentos com drones.


173



PROFESSOR: ME. CRISTIAN REINELLI

VETORIZAÇÃO SOBRE IMAGEM

12 Equipamentos:

Laboratório computacional de geoprocessamento com software Spring,

Carta Topográfica.

13 Objetivo:


174

O objetivo é que o acadêmico aprenda a realizar vetorização sobre

imagem, entendo a atividade de produção de mapas a partir de sensores

remotos, entendendo a precisão e causa de erros, além de como utilizar as

ferramentas para medições e produção de mapas.


a) Utilização de imagem retificada: para iniciar a atividade, devemos ter a

imagem pretendida retificada e já verificada para uso e a partir disto cada

acadêmico irá determinar uma área de 3.600 ha, e a partir dela desenvolver o

mapa.

b) As exigências de para produção do mapa, é a vetorização das áreas de

rios, estradas principais, estradas secundarias, perímetro urbano e curvas de

nível.

c) Após a vetorização de todos os objetos, devemos realizar a produção de

classes, as quais irão ter função de diferenciar cada camada de linhas, além de

quantificarmos de forma direta estas informações, sabendo comprimentos,

perímetros e áreas.


175

d) Após a vetorização, e as medidas de classe, foi definido a base

cartográfica do mapa, com a produção de um mapa completo, seguindo

informações mínimas como título, norte, legenda, datum, altimetria.


176

e) A parte final da atividade é o desenvolvimento de um memorial descritivo,

em um padrão mínimo para aceite em cartório, além do relatório de produção da

aula.

4) Conclusão

Esta aula tem função da aplicação de atividades detalhadas para

cartografia, identificação de dados em uma imagem, mensurar os padrões de

atividades para vetorização interna de uso e ocupação da terra, assim como

tendo os mais diversos usos para mensuração de áreas com menor precisão

utilizados como áreas de preservação permanente ou áreas para planejamento

de futuros projetos com maior precisão.



177



COMPARAÇÃO DE MAPAS REALIZADOS A PARTIR DE FONTES

DIFERENTES

15 Equipamentos:

Estação total, GPS de navegação, Imagem retificada com GPS de

navegação, imagem do Google Earth, laboratório computacional de

geoprocessamento.

16 Objetivo:

Permitir ao acadêmico produzir mapas em diferentes situações, e a partir

deles entender os erros gerados em cada um dos casos, e entender a utilidade

de cada tipo ferramenta e os problemas que podem ser causados por cada tipo

de produção.


A aula será dividida em etapas conforme a produção dos mapas, sendo

utilizado um para cada equipamento.

a) Estação Total: O mapa da área de referência, sendo este considerado o

mapa mais preciso como base de referência, sendo possível utilizar a mesma

base da aula de introdução a topografia. Este mapa deve possuir uma referência

de local, sendo gravado os pontos dos vértices trabalhados, e a mesma poligonal

vai ser repetida para todos os equipamentos.

b) Imagem retificada no Qgis: O QGIS, por ser uma ferramenta de código

aberto, surge como uma alternativa de peso às soluções proprietárias. Sua

interface, flexibilidade e desempenho são notáveis, no que tange um projeto

geográfico no ambiente QGIS. Seu desenvolvimento descentralizado, a partir de

usuários e voluntários programadores, permite a troca e disseminação de

soluções, ajustes e ideias direcionados a diversos fins.


178

Para esta ação foram coletados 10 pontos ou mais de controle para fazer a

retificação da imagem.

c) Google Earth: é uma ferramenta gratuita de fácil utilização disponível on

line, mas que possui graves problemas de precisão e qualidade no trabalho pela

instabilidade no gerenciamento dos dados, mas que vem sendo muito utilizado

no mercado nos últimos tempos, e causando graves problemas em liberações

de obras e disputas entre confrontantes.

d) Mapa final: sendo realizada a confrontação de todos os dados e assim o

comparativo dos resultados atingidos, podendo classificar as formas mais

eficientes conforme a precisão pretendida no melhor custo benefício.


179

4) Conclusão

Esta atividade teve uma ação construída simultânea entre a sala de aula

e o campo, fazendo os alunos interagem diretamente com os equipamentos e os

processamentos dos dados continuamente.

Esta ação tem além de aumentar o convívio dos alunos e com a prática

mostrar aos mesmos as diferenças gritantes de produção topográfica com

equipamentos e recursos não confiáveis, além de aumentar a compreensão de

como o sistema funciona.



180



MAPA HIPSÔMETRO E CRIAÇÃO DE CURVAS DE NÍVEL

18 Equipamentos:

Estação total, GPS de navegação, Trena, laboratório geoprocessamento.

19 Objetivo:

Os levantamentos altimétricos são de fundamental importância para

planejamentos de obras, identificação de áreas de preservação permanente,

drenagem do terreno, planejamento de estradas, entre tantas outras

possibilidades.


A aula será dividida em parte prática de campo e processamento de dados

no laboratório computacional.

a) Coleta de dados: a coleta de dados foi realizada a partir da nuvem de

pontos, coletando os valores de azimute, distancia horizontal e distancia vertical,

estas informações foram coletadas com a estação total, seguindo procedimentos

já listados em aulas anteriores.

b) Processamento inicial: a primeira ação é a determinação das

coordenadas de latitude e longitude de cada ponto, isto se faz a partir do cálculo

de dispersão do plano cartesiano a partir do transporte de coordenadas

trabalhado em aula teórica.

c) Criação da nuvem de pontos: esta atividade foi realizada inicialmente

no Excel, sendo ajustada uma tabela com o identificador do ponto, coordenada

X e Y seguido da distância vertical identificada como cota. Todos os valores de

cota são referentes ao ponto inicial onde a estação total foi alocada.


181

d) Importação para o SIG: os dados alocados na planilha foram importados

em um sistema de shape para o Qgis, software utilizado como base de sistema

de informação geográfica, o qual os dados são representados por pontos

georreferenciados e com a informação Z (cota).

e) Detalhamento dos pontos: após os pontos alocados e dispersos, é

constituído uma área de trabalho para iniciar a modelagem geoespacial da

criação dos dados pelos sistemas numéricos do terreno.


182

f) Interpolação IDW: esta penúltima etapa realiza um sistema de

modelagem estatística o qual produz pontos por toda a área de trabalho, no final

deste processo é gerado uma imagem de camadas que proporciona a

capacidade da criação de linhas de equidistância.

g) Contornos: a criação dos contornos é a parte final desta atividade prática,

nesta etapa que determinamos a equidistância entre linhas, e assim geramos as

curvas de nível, as quais vão representar os pontos em que se encontram

determinada altitude.


183

4) Conclusão

Esta atividade atingiu o objetivo de integrar o acadêmico a modelagem de

dados espaciais a partir de modelos numéricos do terreno, criando a perspectiva

de como interpretar o seu terreno para planejar estudos mais profundos.

Após esta ação os contornos são salvos para trabalhos futuros, como

cálculos volumétrico, modelos de declividade, determinação de áreas de APP,

planejamentos de drenagem entre tantas outras utilizações.

Documents

EXPERIÊNCIAS LABORATORIAISEM ENGENHARIA CIVILcdn.avantis.edu.br/wp-content/uploads/2019/08/23205907... · 2019-08-23 · EXPERIÊNCIAS LABORATORIAISEM ENGENHARIA CIVIL 8 Como medir