Apostila de Fundações Profundas Revisao 1

8/16/2019 Apostila de Fundações Profundas Revisao 1

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UNIP – 2014 - FUNDAÇÕES PROF. ABDOUL AZIZ DIENE, DSc

FUNDAÇÕES PROFUNDAS

1. DEFINIÇÕES

Segundo a NBR 6122/1996, define-se como fundação profunda aquela que transmite a carga provenienteda superestrutura ao terreno pela base (resistência de ponta), por sua superfície lateral (resistência defuste), ou pela combinação das duas. Além disto, segundo este referida norma, nas fundações profundas a

profundidade de assentamento deve ser maior que o dobro da menor dimensão em planta do elemento de

fundação, conforme esquematicamente mostrado na Figura 1.1.

Figura 1.1 – Fundação profunda segundo a NBR 6122/1996

De acordo com a NBR 6122/1996, se enquadram na definição apresentada acima os seguintes elementos:

Estacas: elemento de fundação profunda executado com o auxílio de ferramentas ou equipamentossem que haja descida de operário em qualquer fase de execução (cravação a percussão, prensagem,vibração, ou por escavação, etc), podendo ser constituído de madeira, aço, concreto, etc;

Tubulões: elemento cilíndrico de fundação profunda que, em pelo menos na sua fase final, ocorredescida de operário, podendo ser executado a céu aberto ou a ar comprimido, e ter ou não, a basealargada;

Caixões: elemento de fundação de forma prismática, concretado na superfície do terreno, einstalado por escavação interna, podendo-se ainda na sua instalação usar, ou não, ar comprimido, e

ter, ou não, a sua base alargada.

As fundações profundas são normalmente utilizadas quando os solos superficiais não apresentamcapacidade de suportar elevadas cargas, ou estão sujeitos a processos erosivos, e também, quando existe a

possibilidade da realização de uma escavação futura nas proximidades da obra.




2. FUNDAÇÕES POR ESTACAS

2.1. CLASSIFICAÇÃO DAS ESTACAS

Atualmente é grande a variedade de estacas empregadas como elementos de fundação

nas obras civis correntes, diferindo-se entre si basicamente pelo método executivo e materiais de que sãoconstituídas.

Vários são os critérios para a classificação das estacas, dentre os quais se destacam:

1. Efeito produzido no solo:a. Grande deslocamento;

b. Pequeno deslocamento;c. Sem deslocamento;

2. Processo de execução:

# Estacas moldadas in loco:

a. _ Estacas tipo Franki; b. _ Estacas sem lama bentonítica: estacas tipo Strauss, estacas escavadas mecanicamente

com trado helicoidal, estacas tipo broca, etc;

c. _

Estacas tipo hélice contínua;d. _ Estacas escavadas com lama bentonítica;e. _ Estacas injetadas: microestacas e as estacas-raiz;

# Estacas pré-moldadas:

a. _ Estacas de concreto; b. _ Estacas de madeira;c. _ Estacas metálicas, etc.

3. Forma de funcionamento:a. Estacas de ponta: trabalham basicamente pela resistência de ponta;

b. Estacas de atrito ou flutuante: trabalham somente por atrito lateral desenvolvido no fuste;

c.

Estaca mista;4. Forma de carregamento:

a. Estacas de compressão; b. Estacas de tração;c. Estacas de flexão;

2.2. CRITÉRIOS PARA ESCOLHA DO TIPO DE ESTACA

Segundo Hachich et al., (1998), para a escolha do tipo de estaca a ser utilizada em uma determinada obradevem ser observados os seguintes aspectos:

Esforços nas fundações, procurando-se distinguir:o Nível de cargas nos pilares;o Outros esforços (tração e flexão).

Características do subsolo:o Argilas muito moles dificultam a execução de estacas de concreto moldadas inloco;o Solos muito resistentes são difíceis de serem atravessados por estacas pré-moldadas

executadas por cravação;o Solos com matacões dificultam a execução de qualquer tipo de estaca;o Solos com nível de água elevado dificultam a execução de estacas de concreto moldadas in

loco;o Aterros executados sobre camadas de solo mole, ainda em adensamento, fazem com que seja

desenvolvido atrito negativo nas estacas executadas nesta camada; Características da obra:

o Acesso de equipamentos em terrenos acidentados;o Limitação de altura para instalação do equipamento;




o Obras muito distante dos grandes centros, oneram o custo dos equipamentos; Características de construções vizinhas:

o Tipo e profundidade das fundações;o Existência de subsolos;o Sensibilidade a vibrações;o Danos já existentes.

2.3. CAPACIDADE DE CARGA DAS ESTACAS

Segundo a NBR 6122/1996, a capacidade de carga de uma fundação profunda, estaca ou tubulão isolado,é definida como a força aplicada sobre o elemento de fundação que provoca apenas recalques que aconstrução pode suportar sem inconvenientes, oferecendo simultaneamente segurança satisfatória contra aruptura do solo ou do elemento de fundação.

Segundo Alonso (1983), o cálculo da capacidade de carga de uma estaca pode ser feito por meio de doismétodos:

o Realização de provas de carga;o Métodos semi-empíricos, dentre os quais destacam-se o método de Aoki e Velloso

(1975), e o método de Decourt e Quaresma (1978).

Nesta apostila serão apresentados apenas os métodos semi-empíricos de Aoki e Velloso (1975) e Decourte Quaresma (1978), de uso mais corrente na Engenharia de Fundações no Brasil para o cálculo dacapacidade de carga, e consequentemente, da carga admissível de estacas. Pela própria definiçãoapresentada pela NBR 6122/1996 para as fundações profundas, esquematicamente mostrada na Figura4.1, a carga de ruptura, ou a capacidade de carga de uma fundação profunda, em estaca, é calculada como:

P R = P L + P P

Onde:

P R: carga de ruptura, ou capacidade de carga de uma fundação em estaca;

P L: parcela da carga de ruptura devido ao atrito lateral solo-estaca desenvolvido ao longo do fuste daestaca (capacidade de carga do fuste);

P P : parcela da carga de ruptura resistida pela ponta da estaca (capacidade de carga de ponta);

Os valores de PL e PP podem ser determinados, respectivamente, por meio das seguintes expressões(Alonso, 1983):

P P = A P .r P

Onde:r L: atrito lateral desenvolvido no contato fuste-solo;

r P : resistência de ponta;

A P : área da ponta da estaca;

U : perímetro da seção transversal do fuste;

Δl : trecho do fuste onde se admite r L constante.

As diferenças básicas existentes entre os diferentes métodos semi-empíricos, mais especificamente entre

os métodos de Aoki e Velloso (1975) e Decourt e Quaresma (1978), consistem na maneira como sãodeterminadas a resistência de ponta (r P) e a resistência por atrito lateral (r l ).

O método de Aoki e Velloso (1975) foi originalmente desenvolvido a partir de resultados obtidos emensaios de penetração estática (cone), sendo possível a sua utilização a partir de ensaios de penetração




dinâmica (SPT) por meio da utilização de um fator de conversão (K). Por este método, as resistências de ponta (r P) e lateral (r L) são calculadas como:

e

Onde: N SPT : valor da resistência à penetração dinâmica obtida nos ensaios SPT;

α: relação entre as resistências de ponta e lateral local do ensaio de penetração estática, segundo Vargas(1977) apud Schnaid (2000);

K : coeficiente de conversão da resistência de ponta do cone para NSPT;

F 1 e F 2: coeficientes de correção das resistências de ponta e lateral;

Os valores de α e K estão apresentados na Tabela 1, em função do tipo de solo, e os valores de F1 e F2 sãoapresentados na Tabela 2, em função do tipo de estaca.

Tabela 1 – Valores dos coeficientes K e α propostos por Aoki e Velloso (Alonso, 1983)

Tabela 2 – Valores dos coeficientes F1 e F2 propostos por Aoki e Velloso (Alonso, 1983)

O método de Decourt e Quaresma (1978) consiste num método para a estimativa da capacidade de cargaque foi desenvolvido exclusivamente a partir de ensaios SPT. Este método foi originalmentedesenvolvido para estacas pré-moldadas de concreto, tendo sido estendido posteriormente para outrostipos de estacas, como as estacas escavadas em geral, hélice contínua e injetadas (Schnaid, 2000).




Segundo o método de Decourt e Quaresma (1978) apud Schnaid (2000), as resistências de ponta e lateralsão calculadas, respectivamente, pelas seguintes expressões:

e

onde:

K: coeficiente que relaciona a resistência de ponta com o valor de NP, dado na Tabela 3; e : determinados em função do tipo de estaca e apresentados na Tabela 4 e na Tabela 5,

respectivamente;

NP: média dos valores de NSPT na ponta da estaca, imediatamente acima e abaixo.

Tabela 3 – Valores atribuídos à variável K empregada no método de Decourt e Quaresma

(Schnaid, 2000)

Tabela 4 – Valores atribuídos ao coeficiente _ empregado no método de Decourt e Quaresma (1978) emfunção do tipo de estaca e do tipo de solo (Schnaid, 2000)

Tabela 5 – Valores atribuídos ao coeficiente _ empregado no método de Decourt e

Quaresma (1978) em função do tipo de estaca e do tipo de solo (Schnaid, 2000)

Uma vez determinada a carga de ruptura ( P R), ou capacidade de carga da estaca, a carga admissível dasestacas ( P ) será calculada como:

a) Para estacas Franki, pré-moldadas ou metálicas:

b) Para estacas escavadas com a ponta em solo:

Onde: P estrutural : carga admissível estrutural da estaca.




2.3.1 CAPACIDADE DE CARGA VERTICAL (OUTROS MÉTODOS)

MÉTODO DE VELLOSO (1981)

É um critério para o cálculo da capacidade de carga de estacas e de grupos de estacas, com base no CPT.Para uma estaca, de comprimento L, fuste de diâmetro B e ponta Bp, a capacidade de carga pode serobtida da seguinte equação:

Onde:Ap = área da ponta da estaca; = fator da execução da estaca ( = 1, estaca escavada, = 0,5 para estacas cravadas);λ= fator de carregamento (λ = 1 para estacas comprimidas e, λ= 0,7 para estacas tracionadas);

= fator de dimensão da base;

= 0 para estacas tracionadas e Bp = B.

em que b = diâmetro da ponta do CPT (= 3,6cm para o cone padrão);

ql,rup = atrito lateral médio em cada camada de solo atravessada pela estaca;q p,rup = resistência de ponta da estaca.

OBSERVAÇÕES:

a) Com os resultados de sondagem com SPT, para o método de Velloso 1981), pode- se adotar:

onde N é a resistência à penetração do SPT e os parâmetros a´, b´, a e b, são obtidos

de correlações entre o SPT e o CPT, cujos valores são fornecidos na Tabela 5-1Tabela 5-1 – Valores aproximados dos fatores a´, b´, a e b (Velloso, 1981)

.MÉTODO DE TEIXEIRA (1996)Pelo método de Teixeira (1996), a capacidade de carga à compressão de uma estaca pode ser obtida a

partir da equação geral, introduzindo-se os parâmetros e , apresentados na Tabela 5-2.

em que:

= valor médio do N-SPT medido no intervalo de 4B acima da base daestaca e 1B abaixo da base daestaca;

NL = valor médio do NSPT medido ao longo do fuste da estaca A b = área da base da estaca (ponta);L, B = comprimento e diâmetro da estaca, respectivamente.




Tabela 5-2 – Valores dos fatores e , propostas por (Teixeira, 1996).

OBSERVAÇÕES:1. O parâmetro é função da natureza do solo, enquanto é função do tipo de estaca, conforme Tab.5-2.2. Os dados da tabela são válidos para valores de 4 < NSPT < 40.3. Os dados da Tabela 5-2 não se aplicam ao cálculo de estacas premoldadas de concreto, cravadas emargilas moles sensíveis.4. Para as estacas dos tipos I,II e IV, o coeficiente de segurança deve ser o da norma, ou seja, FS = 2,

enquanto que para as estacas escavadas, do tipo III, recomenda-se para a ponta FS = 4,0, e para o atritolateral, FS =1,5.

CASOS PARTICULARES

A. PARA ESTACAS ESCAVADAS Alonso (1983)

Nesta proposta, se U é o perímetro da estaca, se os valores do N-SPT são determinados a cada metro (é ocomum) e se Ql,rup é a parcela de resistência lateral da estaca, tem-se:

onde,

o somatório é realizado ao longo do fuste da estaca. O valor mais provável de ξ é igual a 3.Coeficiente de segurança: para estaca escavada, a norma brasileira estabelece FS igual a 2,0, emrelação à soma das cargas de ponta e lateral. Além disso, deve ser atendido o seguinte critério:

Qtrab = carga de trabalho; Ql,rup = carga lateral de ruptura

B. PARA ESTACAS TIPO RAIZ Cabral (1986)

Aplica-se às estacas raiz com um diâmetro final B ≤ 45cm, injetada com uma pressão p ≤ 4 kg/cm2, pode-se estimar Qr (Capac. Carga. Vert. Ruptura) pela equação:




onde ΔL = espessura de solo caracterizado por NSPT; Np = N-SPT no nível da ponta da estaca; 0 = fatorque depende do B da estaca (em cm) e da pressão de injeção (em kgf/cm2), conforme apresentado naTabela 5-3; 0 também pode ser calculado:

p = pressão de injeção (kgf/cm²);B = diâmetro da estaca acabada em centímetros1, 2 = fatores dependentes do tipo de solo, conforme Tabela 5-4.Tabela 5-3: Fator 0 ( Cabral, 1996)

Tabela 5-4.Fatores 1 e 2 ( Cabral, 1996)

C. PARA ESTACA HÉLICE CONTÍNUA Método de Antunes e Cabral (1996)

Permite obter previsões bastante seguras de capacidade de carga de uma estaca hélice contínua, comvalores até maiores que 250 tf, de acordo com a seguinte equação:

onde,

1´, 2´ = fatores dependentes do tipo de solo (Tabela 5-5).




Tabela 5-5.Fatores ´1, ´2 e ´´ para estaca de Hélice contínua.

Método de Alonso (1996)

Propõe o uso do SPT-T (SPT com a medição do Torque) para estimativa da capacidade de carga deestacas hélice contínua a partir da fórmula geral da capacidade de carga. A resistência de atrito lateral éobtida por:

com; ondeT = torque (kgf.m); h = comprimento cravado do amostrador;

A resistência de ponta é obtida por:

= média aritmética dos valores de torque mínimos (kgf.m) ao longo de 8B acima da ponta da

estaca;

= média aritmética dos valores de torque mínimos (kgf.m) ao longo de 3B abaixo da ponta daestaca.O valor do parâmetro ” depende do tipo de solo, conforme mostrado na Tabela 5-5.




2.4. CÁLCULO DE ESTAQUEAMENTO

Nesta apostila, um estaqueamento é definido como qualquer conjunto de duas ou mais estacas destinadasa receber a carga proveniente da estrutura e transmiti-la ao solo de fundação pelos mecanismos jádescritos anteriormente. A Figura 2.1 mostra um estaqueamento formado por um grupo de estacas-raiz.

Figura 2.1 – Estaqueamento formado por um grupo de estacas-raiz

Para o caso do centro de carga coincidir com o centro do estaqueamento, o número de estacas doestaqueamento pode ser calculado como:

Onde:

N : número de estacas constituinte do bloco;

P PILAR: carga do pilar;

: carga admissível da estaca, determinada como a menor carga necessária para provocar a ruptura dosolo, ou do elemento estrutural.

Uma vez determinado o número de estacas, as suas dimensões e a sua carga admissível, o espaçamentomínimo entre estacas pode ser determinado a partir da Tabela 6 (Alonso, 1983). Segundo Alonso (1983),

os valores para o espaçamento mínimo apresentados nesta tabela servem apenas como orientação,devendo ser confirmados em cada caso.




Tabela 6 – Espaçamento mínimo adotado entre estacas constituintes de um estaqueamento

(Alonso, 1983)

A disposição das estacas em um estaqueamento deve ser feita, sempre que possível, de forma a seconduzir a blocos com o menor volume possível. Alonso (1983) apresenta algumas orientações para aformação dos blocos de estacas, ou estaqueamentos:




a) A distribuição das estacas deve ser feita, sempre que possível, em torno do centro de carga do pilar e deacordo com os blocos padronizados apresentados na Figura 2.2:

Figura 2.2 – Estaqueamentos padronizados compostos por até 6 estacas (Alonso, 1983)




Figura 2.3 – Estaqueamentos padronizados compostos de 7 a 8 estacas (Alonso, 1983)




b) O espaçamento mínimo entre estacas (Tabela 6) deve ser obedecido entre estacas do mesmoestaqueamento e entre estaqueamentos vizinhos:

Figura 2.4 – Espaçamento entre estaqueamentos vizinhos

c) A distribuição do pilar deve ser feita, sempre que possível, no sentido da maior dimensão do pilar,conforme Figura 2.4, devendo-se evitar a configuração apresentada na Figura 2.5:

Figura 2.5 – Estaqueamento feito segundo a menor direção do pilar (menos recomendável)

d) No caso de um bloco com mais de um pilar, o estaqueamento adotado deverá ter o seu centro

coincidente com o centro de carga dos pilares;e) No caso de blocos com duas estacas para dois pilares, deve-se evitar a posição da estaca embaixo dos

pilares:

Figura 2.6 – Estaqueamento com pilar sobre estaca

f) É recomendável que para blocos de até duas estacas ocorra a sua amarração com outros blocos da obra;g) Blocos submetidos a carga vertical e momentos:




Figura 2.7 – Estaqueamento submetido a carga vertical e momentos segundo as direções x e Y

Para a situação mostrada na Figura 8, a carga em cada estaca é calculada somando se separadamente osefeitos da carga vertical e dos momentos. Para isto é necessário que os eixos x e y sejam os eixos

principais de inércia, e que as estacas sejam verticais, do mesmo tipo, diâmetro e comprimento. A cargaatuante em cada estaca para a situação mostrada na Figura 2.7 é dada pela seguinte expressão:

Onde:

P i: carga atuante na estaca i;

P PILAR: carga vertical do pilar;

N: número de estacas do estaqueamento;

Mx: momento transmitido pelo pilar na direção x;

M y: momento transmitido pelo pilar na direção y;

xi e yi: coordenadas da estaca i, segundo as direções x e y, respectivamente.




3. FUNDAÇÕES POR TUBULÕES

Os tubulões são elementos de fundação profunda executados a partir da concretagem de uma escavação(revestida ou não) aberta no terreno, em que ocorre descida de operário pelo menos na sua fase final,dividindo-se em dois tipos básicos: os tubulões a céu aberto e os tubulões a ar comprimido.

Embora seja considerada uma fundação profunda, por causa da sua profundidade de embutimento serrelativamente grande, o tubulão também pode ser enquadrado no grupo das fundações diretas, visto que

praticamente toda a carga é transmitida pela base (Cintra et al, 2002).3.1. TUBULÕES A CÉU ABERTO

Os tubulões a céu aberto são elementos estruturais de fundação profunda construídos a partir daconcretagem realizada em um poço aberto no terreno, geralmente dotado de base alargada (Alonso,1983), conforme pode ser visto na Figura 3.1.

Figura 3,1 – Tubulão a céu aberto com base alargada

Uma vantagem importante: durante sua execução não há incidência de vibrações no terreno e em áreas

adjacentes.Os tubulões a céu aberto são usados praticamente para qualquer faixa de carga, sendo seu limite de cargalimitado pelo diâmetro da base.Os tubulões a céu aberto são normalmente executados acima do nível d’água natural ou rebaixado, ou, emcasos especiais, em terrenos saturados onde seja possível bombear a água sem riscos de desmoronamento.De uma maneira geral, a base deve ter o diâmetro limitado a 4 metros e altura h ≤ 2,0 (solos de baixaresistência).É oportuno ressaltar que, menos o volume do bloco, o volume de dois tubulões (cujo fuste seja ≥ 0,70m) émenor que o de apenas um, para a mesma carga. Daí, às vezes, parece ilusório acreditar que o uso de umtubulão com base muito grande é melhor do que dois tubulões de base menor.




No caso do carregamento atuar apenas na direção vertical não há necessidade de se armar o tubulão,sendo necessário, neste caso, apenas uma ferragem de topo para a ligação do mesmo com o bloco decoroamento, conforme esquematicamente mostrado na Figura 3.2.

Figura 3.2 – Tubulão a céu aberto

O fuste do tubulão normalmente é de seção circular, conforme pode-se observar na Figura 3.3, adotando-se 70 cm como diâmetro mínimo (para permitir a entrada e saída de operários), porém a projeção da base

poderá ser circular, ou em forma de falsa elipse. Neste último caso, a relação a/b deverá ser menor que2,5.

Figura 3.3 – Tubulões a céu aberto de seção circular e falsa elipse

A área da base do tubulão é calculada a partir da seguinte expressão, na qual tanto o peso próprio dotubulão, quanto o peso próprio são desprezados:

Onde:

Ab: área da base do tubulão, se seção circular ou na forma de falsa elipse;

P : carga vertical aplicada ao tubulão;

σ s : tensão admissível do solo.

A área do fuste é calculada de forma análoga a um pilar sob carga centrada cuja área de ferro seja nula:




Onde:

A f : área do fuste de seção circular;

P : carga vertical aplicada ao tubulão;

f ck : resistência característica aos 28 dias para o concreto utilizado na execução do tubulão; γ f , γc:coeficiente de majoração das cargas aplicadas e de minoração da resistência do concreto, que segundo a

NBR 6122/1996, valem respectivamente, 1,4 e 1,6.

O valor do ângulo mostrado na Figura 3.2 pode ser obtido a partir da Figura 3.3 para o cálculo da alturados blocos de fundação. Entretanto, para tubulões a céu aberto normalmente adota-se igual a 60º, o queresulta na seguinte expressão para o cálculo da altura da base do tubulão:

H = 0,866 (D-ɸ ), ou, H = 0,866 (a-ɸ ), quando a base for uma falsa elipse.

A NBR 6122/1996 recomenda que o valor de H deva ser no máximo igual a 2,0m, a não ser que sejamtomados cuidados especiais para garantir a estabilidade do solo.

3.2. TUBULÕES A AR COMPRIMIDOOs tubulões a ar comprimido, com camisa de concreto, ou de aço, são utilizados quando se desejaexecutar tubulões em solos onde haja água e não seja possível o seu esgotamento devido ao perigo dedesmoronamento das paredes da escavação.

Neste tipo de tubulão, a pressão máxima de ar comprimido empregada é de 3,4 atm (340 kPa, ouaproximadamente 34 mca), razão pela qual estes tubulões têm sua profundidade limitada aaproximadamente 30 m abaixo do nível d’água. É importante ressaltar que no caso de utilização de arcomprimido, em qualquer etapa de execução dos tubulões, deve-se observar que o equipamento deve

permitir que se atendam rigorosamente os tempos de compressão e descompressão prescritos pela boatécnica e pela legislação vigente, só se admitindo trabalhos sobre pressões superiores a 150 kPa quanto as

seguintes providências forem tomadas (Hachich et al., 1998):

Equipe permanente de socorro médico à disposição da obra; Câmara de descompressão equipada disponível na obra; Compressores e reservatórios de ar comprimido de reserva; Renovação de ar garantida, sendo o ar injetado satisfatório para o trabalho humano.

No caso de tubulões com camisa de concreto, mostrado na Figura 3.4, todo o processo de cravação dacamisa, abertura e concretagem da base é feito sob ar comprimido, manualmente por operários e umguincho que opera um balde para a retirada do solo escavado, operação esta que vai sendo realizada até se

encontrar o nível d’água. Uma vez atingida a profundidade de projeto, a camisa de concreto deve serconvenientemente escorada durante os serviços de alargamento da base para evitar a sua descida.

Para os tubulões a ar comprimido com camisa de concreto, o dimensionamento da área da base é feitosegundo as mesmas recomendações apresentadas anteriormente para os tubulões executados a céu aberto.Quando ao fuste, o dimensionamento é feito semelhante a um pilar de concreto armado, com cargacentrada, dispensando-se a verificação da flambagem quando o tubulão for totalmente enterrado, ecolocando-se toda a armadura necessária na camisa de concreto. Quando isto não for possível, a NBR6122/1996 recomenda que deve ser acrescentada uma armadura no núcleo do fuste, que deve ser montadade maneira suficientemente rígida para que não haja deformação durante o seu manuseio e instalação. Ocálculo do fuste é então feito no estado-limite de ruptura pela seguinte expressão

(Alonso, 1983):




Onde:

P : carga no pilar;

A f : área do fuste

A s: área da armadura longitudinal;

f ck : resistência característica do concreto aos 28 dias, que para o núcleo deve ser limitada a 18 MPa; f yk : resistência característica do aço.

O cálculo dos estribos deve ser feito para que os mesmos possam resistir a uma pressão 30% maior que a pressão de trabalho, admitindo-se que não exista pressão externa de terra ou de água. Desta forma, ocálculo da área dos estribos para tubulões a ar comprimido com camisa de concreto é feito por meio daseguinte expressão:

Onde: A sw: área de armadura transversal (estribos)




Figura 3.4 – Execução de tubulão a ar comprimido com camisa de concreto

Se a camisa for de aço, a cravação da mesma é feita com auxílio de equipamentos e, portanto, a céu

aberto, conforme mostrado na Figura 3.5, sendo feitos apenas os serviços de abertura e concretagem da base sob ar comprimido, analogamente ao tubulão com camisa de concreto.




Figura 3.5 – Execução de tubulão a ar comprimido com camisa de concreto

Com relação ao dimensionamento estrutural, se a camisa de aço permanecer totalmente enterrada, poder-se-á considerar a seção transversal da mesma como armadura longitudinal, descontando-se 1,5 mm naespessura da camisa para levar em consideração uma eventual corrosão. O cálculo do fuste é feito noestado-limite último, no qual a camisa de aço é considerada como armadura longitudinal, e para o estado-limite de utilização, em que só é considerada a seção de concreto.

A carga a adotar para o tubulão é o menor dos valores obtidos pelas seguintes expressões:

a) Estado-limite último:

b) Estado-limite de utilização:




O valor de f ck deve ser limitado a 18 MPa e a camisa de aço é considerada com f yk igual 240 MPa. Pelofato da camisa metálica existir apenas do topo da base alargada para cima, é necessário colocar umaarmadura de transição entre o fuste e a base alargada, que não leva estribos e é cravada na base logo apósa sua concretagem.

3.3. CAPACIDADE DE CARGA DOS TUBULÕES

Quando solicitado por uma vertical de compressão, as forças presentes num tubulão são as indicadas naFigura 3.6.

Figura 3.6 – Esquema de carregamento vertical de compressão em um tubulão.Para estabelecer a condição de equilíbrio, pode-se escrever:

em que

Qsm = parcela mobilizada de resistência lateral; Qbm = parcela mobilizada de resistência de base; ms e mb = fatores de mobilização de carga lateral última e da carga última de base, respectivamente;

Qsf e Qsb = cargas limites últimas na ligação tubulão-solo e no apoio da base, respectivamente; σ´vb = tensão vertical efetiva na cota de apoio do tubulão; G = peso próprio do tubulão; Ls = comprimento do fuste

Tem sido prática comum desprezar a resistência lateral ao longo do fuste de tubulões, e deste modoconsidera-se que toda a carga do pilar é transmitida através da base.• Usando-se o conceito de tensão admissível, o cálculo da capacidade de carga de um tubulão pode serfeito por um dos métodos teóricos, semi-empíricos, ou empíricos, tal como se faz, por exemplo, comum asapata.




Para a capacidade de carga dos tubulões é válida a mesma definição dada pela NBR 6122/1996, e jáapresentada anteriormente, para as fundações profundas. O cálculo da capacidade de carga dos tubulõesnormalmente é feito por um dos seguintes processos (Alonso, 1983):

a) Formulação clássica de Terzaghi, analogamente ao que já foi exposto para o cálculo da capacidade decarga das sapatas, uma vez, que no dimensionamento dos tubulões só é levada em consideração a suaresistência de ponta;

b) Com base em ensaios de laboratório, como por exemplo, no caso das argilas, em que a tensãoadmissível pode ser adotada como:

Onde: pa: tensão de pré-adensamento das argilas;

c) Com base no valor médio da resistência à penetração medida no ensaio SPT numa profundidade igual aduas vezes o diâmetro da base, a partir da cota de assentamento do tubulão:

== Para 6 ≤ N ≤ 18

NBR 6122: Para solos arenosos, p.e, a tensão admissível na base de tubulões:

ondeσ0´ é o valor de σ0 corrigido, obtido da referida tabela, incorporando devidamente o efeito do tamanho da

base do tubulão (eq. A), e q é o valor da tensão vertical ao nível da cota de base do tubulão.

Tensão corrigida ! (eq. A):

-Uma estimativa da resistência lateral do tubulão (parcela geralmente desprezada), segundo Caputo(1977):

Tabela 6 – Indicação de valores preliminares para previsão de atrito lateral em tubulão (Caputo, 1977).




PROCEDIMENTOS DE PROJETO:

Relações Geométricas:Df (Diâmetro do Fuste) ≥ 70 cm;a/b ≤2,5=60°Ab = Área Baseσs = Tensão Admissível do terreno;

Base Circular:

Base em falsa elipse:

Altura da base do tubulão – Hb:




Área Fuste (Af):

P = carga vertical atuante

sc = tensão limite no concreto = &

Volume da Base do Tubulão:

Apostila de Fundações Profundas Revisao 1

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