Capitulo 8 - Projeto de Fundacoes Por Tubuloes

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


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



• 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.



• 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.



• 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.



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.



Determinação empírica da tensão admissível de

solo na cota de assentamento da base de

tubulões com resultados de SPT.



Determinação empírica da tensão admissível de

solo na cota de assentamento da base de

tubulões com resultados de CPT.


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.


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



Escavação mecanizada do fuste. Limpeza do solo proveniente do trado.

Limpeza do trado mecanizado. Alargamento de base – Detalhe do Sarilho.


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



• 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:



• 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.



RESUMO:


• 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.




• 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:


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:

Engº. Sérgio Araujo - M.Sc em Geotecnia


• 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.


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.


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):



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):


Ex 3: Projetar a fundação em tubulões a céu aberto para o pilar indicado e para uma tensão




Ex 4: Projetar a fundação para os pilares P1 e P2

em tubulões a céu aberto para uma tensão



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.

Engº. Sérgio Araujo - M.Sc em Geotecnia


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:








Documents

Capitulo 8 - Projeto de Fundacoes Por Tubuloes