DESENVOLVIMENTO DE UM APLICATIVO EM VISUAL BASIC FOR ...

VII ENECRio de Janeiro - RJ3 a 6 de abril de 2018

DESENVOLVIMENTO DE UM APLICATIVO EM VISUAL BASIC FOR APPLICATIONS PARA CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS PELO MÉTODO

TRANSPORTATION RESEARCH BOARD DA AASHTO

Filipe Augusto Alves da Costa (� [email protected])

Resumo: Por meio da mecânica dos solos ou geotécnica é possível conhecer melhor cada tipo de solo existente, de forma que o mesmo possa ser aplicado na construção civil sem danos futuros. Para isso existem as técnicas de caracterização e classifi cação dos solos, sendo que na classifi cação dos solos encontram-se diferentes sistemas para se utilizar acordo com a fi nalidade desejada. Para pavimentação o mais utilizado é o Transportation Research Board. Como em todas as áreas de conhecimento a tecnologia vem sendo introduzida para melhorar e facilitar o dia-a-dia, o presente trabalho propõe a informatização desse sistema de classifi cação aplicado a pavimentação, para isso utilizou-se dos recursos disponíveis no Visual Basic for Applications para modelagem de um aplicativo que possa realizar tal feito. Que diante das comparações feitas com trabalhos existentes pode-se constatar que o aplicativo trabalha de maneira satisfatória e coerente. Palavras-chave: Pavimentação. Solos. VBA.

INTRODUÇÃO

Para o desenvolvimento de um bom projeto de pavimentação o profi ssional da engenharia que atua nes-sa área necessita conhecer os tipos de solos que irá trabalhar tanto in situ como também os que serão buscados em áreas de empréstimo. Com isso o DENIT (2006) afi rma que para um solo ser utilizado como fundação o mesmo necessita ser classifi cado de modo que se possa formular métodos e projetos baseados em algumas de suas propriedades. Com essa necessidade da classifi cação surgiram alguns sistemas para tal, onde cada um é adequado a uma utilização diferente.

Dentre as diversas classifi cações existentes para solos temos a TRB (Transportation Research Board) que a AASHTO (2010) aponta como uma das mais utilizadas no reconhecimento de solos para a construção de pavimentos rodoviários. Por meio de uma tabela de interação divide os solos em grupos e subgrupos, onde tal divisão é feita a partir de suas informações de caracterização.

No decorrer do estudo da disciplina Mecânica dos Solos I em paralelo com a disciplina Planilhas Avan-çadas na Universidade Estadual de Goiás, com a necessidade da elaboração de um projeto fi nal para a ultima mencionada e com a intenção de dinamizar e acelerar o processo de classifi cação dos solos na primeira disci-plina citada, opta-se por focar o trabalho em tal área, aplicando os conhecimentos de Excel avançado.

Com a ferramenta Visual Basic for Applications (VBA) disponível no pacote Offi ce, é possível então elaborar um algoritmo que possibilite realizar a classifi cação de forma rápida e pratica como também solucio-nar diversas outras situações desvendando o universo existente dentro da linguagem de programação visual orientada a objetos. O presente trabalho buscou realizar a informatização do procedimento de classifi cação de solos do sistema TRB por meio de um aplicativo desenvolvido em linguagem de programação VBA com en-trada de dados via

formulário e classifi cação por estruturas de controle, de forma que se torne um procedimento rápido e fácil, porém, efi ciente.

Revista FENEC - 2(1): 123-133, abril, 2018 123


Filipe A. A. da C. Desenvolvimento de um aplicativo em visual basic for applications para classificação de solos pelo método transportation research board da aashto.

1. REFERENCIAL TEÓRICO

1.1 Sistema de classificação TRB

Existem diferentes formas de se classificar um solo, como pela sua origem, evolução, presença ou não de matéria orgânica, estrutura e preenchimento de seus vazios. Entretanto na engenharia de solos os sistemas mais conhecidos são os baseados no tipo e no comportamento das partículas que constituem o material (PIN-TO, 2006).

Para Pinto (2006) os sistemas de classificação que se baseiam nas características dos grãos que consti-tuem os solos têm por objetivo a definição de grupos que apresentem comportamentos semelhastes sobre as-pectos de interesse da Engenharia Civil. Um desses sistemas mencionado é o sistema Transportation Research Board da AASHTO, que divide os solos em 7 grupos que podem ser visualizados na tabela de interação 1 uti-lizada neste processo apresentada na Figura 1.

Figura 1. Tabela de Classificação TRB

Fonte: DENIT 2006.

No sistema TRB as principais características analisadas do solo são: granulometria, índices de consis-tência e seu índice de grupo, os quais são abordados a seguir.

Para Almeida (2004) conhecer a granulometria do solo trata-se de conhecer o tamanho de suas partícu-las, e em qual quantidade se encontra os diferentes tamanhos de grãos de uma amostra, o que também é conhe-cido como textura ou tamanho relativo dos grãos que constituem a fase sólida dos solos.



Com a necessidade de saber qual será o comportamento do solo em diferentes situações como por exem-plo a variação da umidade, deve-se então atentar-se aos seus índices de consistência. Que Pinto (2006) des-creve como indicadores da influência exercida pelos finos argilosos no comportamento do solo, onde certos materiais com taxas elevadas de argila podem apresentar aspectos e comportamento distintos conforme a va-riação do seu teor de umidade.

Já o índice de grupo é definido por, dentre outros, Guimarães (2017) como um número inteiro, que po-de variar de 0 a 20, assim definindo a capacidade de suporte de um solo para ser utilizado como fundação de um pavimento. Sendo que quanto mais próximo de zero for esse índice mais resistente será esse solo, ou seja, ideal para uso.

1.2 O Visual basic for applications

Ferreira (2010) descreve o Visual Basic for Applications (VBA) como uma linguagem de programação visual orientada a objetos cujos recursos são semelhantes aos recursos da linguagem Visual Basic, tal lingua-gem é utilizada para escrever ou editar macros dentro do Visual Basic Editor (VBE).

Pode-se ainda recorrer ao trabalho de Otsuka (2012) para ampliar o entendimento sobre o VBA:

O “for Applications” do nome VBA, trata-se de que qualquer software de aplicação, como Excel, Access, Word, ou até mesmo pacotes que não sejam da Microsoft, que podem ser manipulados programando-se em VBA. A diferença básica entre eles consiste em seus objetos específicos. Por exemplo, alguns objetos do Excel são células e planilhas, enquanto o Word possui parágrafos, e o PowerPoint Slides.

Uma modelagem geralmente possui muitas tarefas, o que em VBA é chamado de sub-rotina, macro ou simplesmente sub. Que trata-se de um grupo de códigos que executam uma determinada tarefa, sendo que uma sub-rotina deverá sempre ser nomeada, porem opcionalmente terá um argumento (OTSUKA, 2012).

As macros têm a função de otimizar rotinas, ou seja, conjuntos de tarefas que são realizadas frequente-mente. As macros podem executar rotinas das mais simples às mais complexas e podem ser criadas com o gra-vador de macros ou com o editor de Visual Basic (FERREIRA, 2010).

No Visual Basic podemos contar com o recurso de formulários que também são chamados de UserForm, Ferreira (2010) os define como sendo uma interface de comunicação ente os usuários e o computador, como uma caixa de dialogo onde se pode incluir controles diversos, onde cada um pode ser associado a determina-das ações.

Os dados que entraram via formulário pode ser armazenados em variáveis e manipulados de acordo com a modelagem recebida, esta pode conter ferramentas e artificios uteis ao objetivo final existente, um exemplo comum dessas ferramentas são as estruturas de decisão e repetição.

2. METODOLOGIA DE DESENVOLVIMENTO

O aplicativo nomeado PavClass foi projetado para ter uma interface simples e intuitiva de forma que qualquer usuário com conhecimento básico em informática possa opera-lo sem um curso ou treinamento espe-cifico. O aplicativo foi distribuído em três formulários distintos como mostra o fluxograma sintetizado na Fi-gura 2, sendo, uma tela inicial que é a primeira visão que o usuário terá do PavClass, a tela de classificação e a tela que traz informações sobre o aplicativo e desenvolvedor.



Figura 2. Fluxograma do aplicativo

Fonte: O autor.

No momento em que o arquivo do Excel que contém o aplicativo é iniciado a tela de início é chamada sem que a planilha padrão do software seja mostrada, para isso utilizou-se dois comandos, o Application.Visi-ble = False é responsável por ocultar a planilha padrão, logo em seguida executa-se o comando form_inicio.Show, este é responsável por chamar o formulário onde foi correspondente a tela de início, sendo que form_ini-cio é o nome dado ao formulário em questão no momento de sua modelagem.

Figura 3. Tela inicial

Fonte: O autor.

A função de cada um dos botões presentes na tela de início é chamar as demais telas, ao realizar isto ele também deverá fechar o formulário atual, evitando assim que no momento em que o primeiro for chamado no-vamente o aplicativo trave, utilizou-se então o comando Unload Me.

Caso o usuário vá prosseguir para classificação é importante que ele tenha os resultados do ensaio de granulometria e índices de consistência da amostra, em vista disto no momento em que o botão IR PARA CLASSIFICAÇÃO é acionado surge uma mensagem na tela alertando-o para tal, utilizou-se para isto o co-mando MsgBox de informação no evento click. Vale ressaltar que um evento trata-se do momento em que uma rotina deve ser realizada, para esse caso escolheu-se o clique realizado no botão.

Ao seguir para o menu de classificação o usuário encontrará a tela de entrada de dados juntamente com alguns botões de comando com ações distintas como: Classificação Rápida, Gerar Laudo, Nova Classificação e Início. Como apresentado na Figura 4.



Figura 4. Tela de classificação

Fonte: O autor.

Na tela de classificação é dado ao usuário duas opções para conhecer o grupo pertencente de determina-da amostra de solo no sistema TRB, tem-se a classificação rápida e o laudo que podem ser acionados após en-trar com todos os dados da amostra nas caixas de texto, caso contrário surge uma caixa de diálogo solicitando a entrada dos mesmos se o usuário tentar prosseguir.

Para classificação rápida o usuário receberá como resposta apenas o grupo que o solo pertence, tal infor-mação é retornada na caixa de texto posicionada abaixo do botão Classificação Rápida. Sendo que cada infor-mação inserida no formulário é armazenada em uma variável, para posteriormente usando estrutura de decisão designar então em qual grupo o solo se enquadra. A estrutura de decisão utilizada no aplicativo foi If... then... else, onde as condições a serem cumpridas pela amostra são as mesmas apresentadas na tabela de interação da Figura 1.

A estrutura de condição neste caso age como filtros, dessa maneira durante a rotina executada o compila-dor do VBA vai lendo linha por linha do código e com base nos valores fornecidos pelo usuário vai verificando os intervalos especificados no algoritmo, ou seja, se os dados de entrada atenderem a restrição então ele reali-za determinada ação, caso não, segue executando o código até o momento em que se encontre uma condição cumprida, como mostra a Figura 5.



Figura 5. Parte do código da classificação rápida

Fonte: O autor.

Caso o usuário opte pela classificação com laudo, ou seja, classificação completa, a mesma estrutura de decisão irá operar, porem o diferencial dessa modelagem é que as informações de entrada juntamente com os resultados serão registrados em um arquivo padrão redigido e formatado na planilha 1 e depois exportados co-mo PDF para um diretório do computador escolhido pelo usuário.

No fragmento do código apresentado na figura o trecho Plan1.Cells(22,7) = “A-1-a” como também sua linha seguinte são responsáveis por registrar o grupo do solo no arquivo do laudo. Sendo que o número vinte e dois corresponde a linha e o número sete corresponde a coluna de localização da célula.

Figura 6. Parte do código da classificação com laudo

Fonte: O autor.



Figura 7. Parte do código destinada ao cálculo do índice de grupo

Fonte: O autor.

Na Figura 7 pode-se observar o cálculo do índice de grupo da amostra, como também o armazenamen-to dos dados informados pelo usuário na planilha. As variáveis correspondentes a constantes da formula foram necessárias pelo uso da vírgula nas mesmas, sendo que dentro do VBE o separador decimal utilizado é o ponto, portanto haveria um conflito no receber de dados, cálculo do índice e transferência para planilhas.

Para exportar em formato PDF o relatório gerado, utilizou-se dos recursos apresentados na Figura 8. Que através do comando FileDialog é possível consultar ao usuário em qual diretório deseja salvar seu relató-rio de classificação. Nota-se também as informações do formato de arquivo a ser gerado, o intervalo de célu-las que deve ser selecionado para gerar o arquivo a ser exportado, que nesse caso selecionou-se as células que compreendem o intervalo de A1 a K52 da planilha.

Figura 8. Código para exportar em pdf

Fonte: O autor.

Na tela de classificação existem ainda os botões início e nova classificação, de modo que o botão “iní-cio” como o próprio nome sugere volta para o formulário inicial, e o “nova classificação” limpa as caixas de texto onde os dados são inseridos, como também limpa as células da planilha que receberam os dados para ge-rar o laudo e reabilita os botões de classificar que foram desabilitados durante a ação.



Figura 9. Código do botão nova classificação

Fonte: O autor.

A última tela do sistema consiste apenas em uma tela de informações, sendo estas sobre o aplicativo e qual sua finalidade juntamente com a identificação e contato do desenvolvedor.

Figura 10. Tela de informações

Fonte: O autor.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Dentre os diversos dados usados para teste no aplicativo utilizou-se quatro amostras estudadas por Maia, et. al (2014) em seu trabalho, possibilitando assim verificar a funcionalidade do aplicativo com dados reais e já apresentados em literatura.



Tabela 1. Dados de amostras de solo usadas para teste

Informações Solo 1 Solo 2 Solo 3 Solo 4 Peneira 200 36,31% 36,84% 22,34% 17,84% Peneira 10 72,44% 67,31% 70,81% 73,22% Peneira 40 58,64% 55,35% 48,96% 50,28% Limite de Liquidez 37,88% 37,71% 34,53% 25,78% Índice de Plasticidade 16,89% 20,28% 14,15% 8,85% Grupo A-6 A-6 A-2-6 A-2-4 Índice de Grupo 2 3 0 0

Fonte: Adaptado de Maia et Al (2014).

Ao executar o PavClass com os dados apresentados na Tabela 1 os resultados gerados pelo aplicativo foram de grande precisão como mostra a Tabela 2, onde as quarto amostras de solo obtiverão os mesmos re-sultados indicados por Maia, et. al (2014). Isso comprova que as condições definidas no código do aplicativo foram programadas totalmente de acordo com a tabela de interação do método TRB.

A classificação foi realizada pelo PavClass de maneira rápida e precisa, assim reduzindo o tempo utili-zado para realiza-la manualmente o que vem ocasionar também a redução das chances de cometer um erro ao classificar determinada amostra, isto por meio da eficiência computacional.

Tabela 2. Resultaos obtidos no PavClass

Informações Solo 1 Solo 2 Solo 3 Solo 4 Grupo A-6 A-6 A-2-6 A-2-4 Índice de Grupo 2 3 0 0

Fonte: O autor (2017).

Figura 11. Classificação obtida no PavClass por laudo

Fonte: O autor.

A Figura 11 exemplifica como são gerados os resultados apresentados na tabela 2, que são classificados por meio da ferramenta gerar laudo, que além dos resultados numéricos traz também observações sobre o gru-po do solo classificado.



CONSIDERAÇÕES FINAIS

Em conformidade com os resultados dos ensaios obtidos por Maia et. al, (2014), pode-se confirmar a eficiência do PavClass na classificação de amostras de solo com a aplicabilidade na área de pavimentação da engenharia, visto que usando o aplicativo a classificação torna-se mais rápida e pratica, porém não perdendo sua eficiência. Outro ponto positivo do aplicativo é seu custo financeiro, visto que o único requisito para exe-cução é um computador com o software Excel instalado, facilitando assim sua implantação sem um alto custo de investimento.

Ressalta-se que o aplicativo pode ainda ser mais trabalhado, aumentamdo então sua eficiência no pro-cesso de classificação. Como por exemplo o acréscimo de um menu para importação de dados de outro ar-quivo, e a classificação de um número maior de amostras ao mesmo tempo. O que fica como sugestão para próximas versões desenvolvidas do mesmo ou projetos similares.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

AASHTO. Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing. 2010.

ALMEIDA, G. C. P. Caracterização Física e Classificação dos Solos. UFJF - FACULDADE DE ENGENHA-RIA DEPARTAMENTO DE TRANSPORTES. Juiz de Fora 2004.

DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES - DNIT. Manual de pavi-mentação. Publicação IPR - 719. 2. ed. Rio de Janeiro: Ministério dos Transportes, Instituto de Pesquisas Ro-doviárias, 2006. 274 p.

FERREIRA, V. M. Excel VBA - Modulo I. Impacta Editora, 2010.

GUIMARÃES, R. C. Classificação de Solos. 5 out. 2017. 17 slides. Material apresentado para a disciplina de Mecânica dos Solos I no curso de Engenharia Civil da UEG.

MAIA, S. E, et. al. Estudo de melhoramento de solo com utilização de resíduo de indústria de celulose. Re-vista Tecnologia, Fortaleza 2014.

OTSUKA, T. S. Tutorial sobre modelagem em VBA. IMECC - Instituto de Matemática, Estatística e Compu-tação Científica Campinas, 2012.

PINTO, C. S. Curso Básico de Mecânica dos Solos em 16 Aulas. 3. ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2006.

BIBLIOGRAFIA CONSULTADA

ALMEIDA, João Guilherme Rassi. Classificação dos solos - Geotecnia 1. Pontifícia Universidade Católica de Goiás (PUC) - Goiás, 2018.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7181: Solo – Análise granulométrica, Rio de Janeiro, 1984.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Solo – Identificação e descrição de amostras de solos obtidas em sondagens de simples reconhecimento dos solos. Rio de Janeiro: NBR 7250, agosto de 1982.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7180. Solo – Determinação do limite de plasticidade, Rio de Janeiro, 1984.



ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6459: Solo – Determinação do limite de li-quidez, Rio de Janeiro, 1984.

SILVA, A. Programação em VBA texto introdutório, DEI-Isep. Porto, 2009.

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