capitulo 8 - projeto de fundacoes por tubuloes
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E.E.K - Curso de Fundações
Capítulo 8 – Projeto de Fundações por Tubulões a Céu Aberto
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
E.E.K - Curso de Fundações
Capítulo 8 – Projeto de Fundações por Tubulões a Céu Aberto
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
Índice
1) Definições e procedimentos gerais de um projeto
2) Etapas de execução de tubulões a céu aberto: Caso de obra
3) Dimensionamento de tubulões com base circular e em falsa elipse
4) Dimensionamento de tubulões de divisa e de pilares próximos
5) Exemplos de cálculos de projetos
6) Problemas executivos e prováveis soluções
Capítulo 8
Projeto de Fundações por Tubulões a Céu Aberto
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
1) Definições e procedimentos gerais de um projeto
• Os tubulões a céu aberto são elementos estruturais de fundação constituídos concretando-
se um poço aberto (manual ou mecanicamente) no terreno, geralmente dotado de uma base
alargada, objetivando-se a distribuição das cargas de maneira uniforme no terreno de apoio.
• São executados acima do nível de água natural ou rebaixado, ou em casos especiais, em
terrenos saturados onde seja possível bombear a água sem risco de desmoronamentos.
• No caso da ocorrência apenas de carga vertical são armados com uma armação “de espera”
para ligação com o bloco de coroamento ou de capeamento.
• O fuste é normalmente de seção circular, adotando-se 60 cm como diâmetro mínimo (para
permitir a entrada e a saída de operários (poceiros), sendo recomendado um diâmetro
mínimo de 70 cm (para escavações com profundidades maiores que 8,0 metros).
• A projeção da base pode ser circular ou em forma de falsa elipse, sendo que nesse caso, a
relação entre o lado maior e o lado menor da base (a/b) deverá ser menor do que 2,5.
• Apesar de necessitar de mão de obra especializada, composta por poceiros e perfuratriz
rotativa, o tubulão é uma solução atrativa no que se refere ao aspecto econômico, pois além
da mão de obra ser barata é utilizado um concreto com baixo consumo de cimento e
normalmente sem necessidade de armação.
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1) Definições e procedimentos gerais de um projeto
• Deve-se ficar atento à prática comum de reajustes de preço da mão de obra das escavações
em função da dificuldade de corte e retirada do material do poço. Tal fato ocorre quando o
material escavado é composto por argila e siltes de consistência rija a dura ou na existência
de pedregulhos e/ou matacões no subsolo. A ocorrência de água, também, gera reajustes
no preço das escavações.
• Tecnicamente a solução em tubulões é uma excelente opção pois possibilita “in loco” a
verificação do solo de apoio e das dimensões finais da escavação do fuste e da base.
• Deve-se levar em consideração a viabilidade executiva desse tipo de fundação já que
problemas executivos podem inviabilizar a sua execução, tais como:
– Desbarrancamentos / Soterramentos;
– Choques elétricos (terrenos saturados com a necessidade de utilização de bombas submersas ou de
outros equipamentos elétricos (martelo, etc.);
– Asfixia ou intoxicação com gases.
• Pode-se, também, citar os riscos abaixo relacionados:
– Afogamento (inundação);
– Queda de pessoas ao entrarem e saírem das escavações;
– Queda de ferramentas e equipamentos;
– Infecções e risco de ataques por animais peçonhentos.
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1) Definições e procedimentos gerais de um projeto
• Como principais vantagens podem-se citar:
– Custos de mobilização e desmobilização são menores que os de bate estacas ou outros
equipamentos;
– As vibrações e ruídos provenientes do processo construtivo são de muito baixa intensidade;
– Pode-se observar e classificar o solo retirado durante a escavação e compará-lo às condições do
subsolo apresentadas nas sondagens de referência e previstas no projeto;
– As dimensões (diâmetros e o comprimento do tubulão) podem ser modificadas durante a escavação
para compensar condições do subsolo diferentes das previstas;
– As escavações podem atravessar solos com pedras e matacões, sendo possível penetrar em vários
tipos de rocha;
– Para grandes cargas é possível apoiar cada pilar em um único fuste, ao invés de diversas estacas,
eliminando a necessidade de blocos de coroamento.
• Nas etapas de escavação manual do fuste e da base são utilizadas “bocas de lobo”,
alavancas, alavancas de base, martelos pneumáticos ou elétricos, latas com alças, sarilhos,
etc.
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1) Definições e procedimentos gerais de um projeto
Esquema de
ferramentas para
escavação de
tubulões a céu aberto.
Elementos a serem
especificados em um
projeto de tubulões.
Detalhe de
recobrimento das
armações de
tubulões a céu
aberto.
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1) Definições e procedimentos gerais de um projeto
Determinação empírica da tensão admissível de
solo na cota de assentamento da base de
tubulões com resultados de SPT.
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1) Definições e procedimentos gerais de um projeto
Determinação empírica da tensão admissível de
solo na cota de assentamento da base de
tubulões com resultados de CPT.
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2) Etapas de execução de tubulões a céu aberto
Etapas de execução:
1- Escavação do poço (fuste)
podendo ser manual ou mecanizada.
2- Alargamento manual da base
(“disparo”) .
3- Colocação da armação e
concretagem do tubulão até a cota de
arrasamento.
4- Execução do bloco de coroamento.
5- Moldagem e concretagem do pilar.
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Etapas de execução:
1- Escavação do poço (fuste)
podendo ser manual ou
mecanizada.
2- Alargamento manual da base
(“disparo”) .
3- Colocação da armação e
concretagem do tubulão até a cota
de arrasamento.
4- Execução do bloco de
coroamento.
5- Moldagem e concretagem do
pilar.
2) Etapas de execução de tubulões a céu aberto
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2) Etapas de execução de tubulões a céu aberto: Caso de obra
Escavação mecanizada do fuste. Limpeza do solo proveniente do trado.
Limpeza do trado mecanizado. Alargamento de base – Detalhe do Sarilho.
2) Etapas de execução de tubulões a céu aberto: Caso de obra
Detalhe de escavação manual com funcionário trabalhando em condições inseguras e seguras.
Detalhe de armação integral em tubulão a céu aberto – Cotas de arrasamento e recobrimento.
3) Dimensionamento de tubulões a céu aberto e em falsa elipse
• A área da base do tubulão é calculada de maneira análoga à exposta no Capítulo 5
(Dimensionamento de Fundações Rasas), tendo em vista que tanto o peso próprio do
tubulão quanto o atrito lateral entre o fuste e o terreno (solo) são desprezados. Sendo assim
a área da base (Ab) será:
• Se a base tiver seção circular o diâmetro (D) da mesma será dado por:
• Se a base tiver seção de uma falsa elipse deve-se ter:
Onde escolhido b (ou x) pode-se calcular x (ou b).
a= b + x
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3) Dimensionamento de tubulões a céu aberto e em falsa elipse
• A área do fuste é calculada analogamente a um pilar cuja seção de aço seja nula:
• Em que segundo a NBR-6118, onde se dota um fator de minoração da resistência
característica do concreto e de majoração da carga:
• A fórmula anterior pode ser escrita de maneira simplificada:
Em que, além disso multiplicamos a resistência característica do concreto (fck) por 0,85 :
• Para tubulões a céu aberto adota-se o valor do ângulo a= 60º conforme indicado na Figura
abaixo, sendo assim o valor da altura total da base H será:
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3) Dimensionamento de tubulões a céu aberto e em falsa elipse
• O valor da altura da base deverá ser de no máximo 1,80 metro, a não ser que sejam
tomados cuidados especiais para garantir a estabilidade do solo.
• O volume da base pode ser calculado de maneira aproximada como sendo a soma de um
cilindro com 20 cm de altura e um tronco de cone de altura (H-20 cm), ou seja:
• Em que V será obtido em metros cúbicos (m³), entrando-se com Ab (área da base) e Af
(área do fuste) em metros quadrados (m²).
• Não existe uma fórmula que calcule precisamente o volume de um tubulão com base em
falsa elipse, entretanto, adota-se que o volume desse tipo de base corresponda a
aproximadamente 50% superior à de uma base circular de área de base equivalente.
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3) Dimensionamento de tubulões a céu aberto e em falsa elipse
RESUMO:
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
• O centro de gravidade da área do fuste e da área da base do tubulão tem que coincidir com o
centro de carga do pilar.
• Desde que a base seja embutida em material idêntico ao de apoio num mínimo de 20 cm
(rodapé) e quando se adota um ângulo de disparo igual ou superior a 60º, independente da
taxa de trabalho do solo, não há necessidade de armação na base.
• A antiga norma NBR6122/96 recomendava que as bases ficassem limitadas a uma altura de
2,0 metros, entretanto, a norma NBR-6122/10 prescreve que as alturas de base não devem
ultrapassar 1,80 metro de altura.
• O peso próprio dos tubulões não é considerado nos cálculos do dimensionamento, pois na
determinação da tensão admissível (taxa de trabalho) do solo à cota de apoio da base,
supõe-se que a resistência lateral ao longo do fuste seja igual ao peso próprio do tubulão.
Atualmente alguns projetistas calculam o peso próprio do tubulão para que possam levar em
consideração o atrito lateral ao longo do fuste.
3) Dimensionamento de tubulões a céu aberto e em falsa elipse
Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia
4) Dimensionamento de tubulões de divisa e de pilares próximos
• No caso de um pilar situado junto à divisa do terreno, não se executa o tubulão com base
circular pois a excentricidade seria muito grande.
• Então o alargamento da base é feito na forma de base em falsa elipse.
• Evidentemente há necessidade da introdução de uma viga alavanca ou de se armar esse
tubulão à flexo-compressão.
• O dimensionamento do tubulão de divisa é realizado calculando-se a reação R1:
• Sendo a excentricidade e obtida por: e= b/2 – b0/2 – f
• Então é necessário que se adote um valor para b/2 e em seguida determina-se a área da
base:
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4) Dimensionamento de tubulões de divisa
• Acha-se o comprimento x do retângulo
que compõe a base em falsa elipse:
• Finalmente, verifica-se a dimensão b/2
pois não é interessante ter um valor
elevado para b/2, o que representaria
uma excentricidade muito grande (custo
alto da viga alavanca).
• É fundamental a verificação da relação
a/b que deverá ser menor do que 2,5;
evitando-se assim uma base
demasiadamente alongada.
• No dimensionamento do pilar central
pode-se descontar a metade do alívio:
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4) Dimensionamento de tubulões de divisa e de pilares próximos
• O valor de b/2 pode depender das dimensões do equipamento utilizado na execução do
fuste do tubulão, por exemplo, do equipamento de perfuração mecanizada se for o caso.
• Tubulões de divisa escavados manualmente normalmente apresentam menor
excentricidade devido a facilidade de escavação com o fuste inclusive podendo facear a
divisa (quando possível em relação ao dimensionamento da base).
• Os centros de gravidade das áreas do fuste e da base deve estar sobre o eixo da viga
alavanca.
Pilares próximos:
• Não se deve de forma alguma associar a fundação de dois ou mais pilares com um único
tubulão.
• Logo, se dois pilares estão muito próximos de tal forma que impossibilita a execução de
bases circulares por causa da superposição de áreas, o alargamento de base de um ou de
ambos os tubulões é feito na forma de falsa elipse.
• Entretanto, é obvio que nesse caso não há excentricidade e que os tubulões trabalham
independentemente.
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4) Dimensionamento de tubulões de pilares próximos
• Primeiramente considere que a possibilidade de que seja
necessária apenas uma falsa elipse. Após o
dimensionamento do tubulão (base circular) correspondente
ao pilar P1, adotamos o valor de b/2 em função da distância
entre os pilares. Em seguida faz-se a verificação da relação
a/b ≤ 2,5.
• Caso a verificação não seja atendida, optamos pelo emprego
de duas falsas elipses conforme apresentado ao lado.
• Caso os pilares estiverem tão próximos que não seja possível
as soluções apresentadas anteriormente, então afasta-se o
centro de gravidade dos tubulões e introduz-se uma viga de
interligação.
• Pode-se usar se necessário, dois tubulões sobre três pilares
alinhados com uma viga de interligação.
• Pilar de alinhamento: Permite-se um avanço máximo de 1,0
metro do fuste e do bloco de coroamento (se houver). Quanto
à base do tubulão, não tem limitação por estar a grande
profundidade.
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5) Exemplos de cálculo de projetos
Ex 1: Projetar um tubulão para o pilar P1 para uma tensão admissível de 6,0 kgf/cm² (0,6 MPa):
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5) Exemplos de cálculo de projetos
Ex 2: Projetar a fundação para os pilares P1 e
P2 em tubulão a céu aberto para uma tensão
admissível de 5,0 kgf/cm² (0,5 MPa):
5) Exemplos de cálculo de projetos
Ex 3: Projetar a fundação em tubulões a céu aberto para o pilar indicado e para uma tensão
admissível de 5,0 kgf/cm² (0,5 MPa):
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5) Exemplos de cálculo de projetos
Ex 4: Projetar a fundação para os pilares P1 e P2
em tubulões a céu aberto para uma tensão
admissível de 5,0 kgf/cm² (0,5 MPa):
5) Exemplos de cálculo de projetos
Ex 4: Projetar a fundação para os pilares P1 e P2 em
tubulões a céu aberto para uma tensão admissível de
5,0 kgf/cm² (0,5 MPa):
Aumentando-se o diâmetro do fuste Ø= 110
cm, tem-se H= 200 cm.
Outra solução é aumentar o valor de b e
repetir o cálculo.
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5) Exemplos de cálculo de projetos
Ex 5: Com os dados apresentados projetar as fundações em tubulões a céu aberto para os
pilares P1 e P2. Estime a tensão admissível:
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5) Exemplos de cálculo de projetos
Ex 5: Com os dados apresentados projetar as fundações em tubulões a céu aberto para os
pilares P1 e P2. Estime a tensão admissível:
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5) Exemplos de cálculo de projetos
Ex 5: Com os dados apresentados projetar as fundações em tubulões a céu aberto para os
pilares P1 e P2. Estime a tensão admissível:
Uma outra solução possível que
poderia ser feita é a criação de um
tubulão para o pilar P3 e dois tubulões
para o pilar P4:
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5) Exemplos de cálculo de projetos
Ex 5: Com os dados apresentados projetar as fundações em tubulões a céu aberto para os
pilares P1 e P2. Estime a tensão admissível:
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6) Problemas executivos e prováveis soluções