ESTRUTURAS DE FUNDAÇÕES E CONTENÇÕES cap 5

8/13/2019 ESTRUTURAS DE FUNDAES E CONTENES cap 5

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DISCIPLINA: FUNDAES

1

TUBULES A CU ABERTO

So fundaes constitudas por fustes escavados manual ou mecanicamente, neste casoutilizando trados acionados por perfuratrizes. As mais comuns so hidrulicas, montadassobre caminhes ou esteiras, conforme mostrado na figura 59 a seguir.

FIGURA 59 - EQUIPAMENTOS PARA PEFURAO MECANICA A TRADO

CAPTULO VFUNDAES PROFUNDAS TUBULES

1


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DISCIPLINA: FUNDAES

1

TUBULES A CU ABERTO

1.1 - Processo executivo

O processo executivo engloba as fases mostradas na figura 60.

O dimetro mnimo exigido para o fuste de 60cm, devido ao alargamento manual da base, ea altura desta deve ser limitada a 2m. A concretagem do tubulo deve ser processadaimediatamente aps concluso da abertura da base (no mximo 24h, conforme NBR6122/96)e o concreto deve ser auto adensvel (abatimento em torno de 15cm) para propiciaradequado preenchimento sem necessidade de adensamento. Recomenda-se ainda olanamento atravs de funil para evitar desagregao e contaminao com o solo,normalmente ocorrentes quando lanado diretamente no interior da escavao.


2


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DISCIPLINA: FUNDAES

1

TUBULES A CU ABERTO


3

FIGURA 60 - PROCESSO EXECUTIVO DOS TUBULES


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DISCIPLINA: FUNDAES

1

TUBULES A CU ABERTO

1.2 Aplicao

A soluo aplicvel em solos que permitem a escavao sem necessidade de revestimento(solos apresentando alguma coeso) e, situados acima do lenol fretico (NA subterrneo).

1.3 Controle

O controle da execuo compreende a inspeo do material escavado que deve estar deacordo com o mostrado pelas sondagens, a conferencia da cota de assentamento obtida, quedever ser compatvel com a prevista, a conferencia da geometria do tubulo (fuste e base),

de sua locao e desaprumo e, da concretagem, incluindo caractersticas do concreto (fck eabatimento) , lanamento e adequado preenchimento da base.


4


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DISCIPLINA: FUNDAES

1

TUBULES A CU ABERTO

1.4 Dimensionamento

1.4.1 Fuste

O dimetro do fuste dimensionado como um pilar sem considerao da flambagem.Usualmente no armado, sendo simplesmente colocada uma armadura de espera comcerca de 2m de comprimento e que visa estabelecer melhor ligao com a infraestruturasobrejacente e absorver algum esforo de flexo oriundo de pequenas excentricidadesexecutivas.

O clculo feito pelas relaes abaixo indicadas:

Onde f = dimetro do fuste

Sc = rea da seo transversal do fuste


5

21

4

cf

S


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DISCIPLINA: FUNDAES

1

TUBULES A CU ABERTO

Onde Q = carga atuante

fc = tenso admissvel no concreto

1.4.2 Base

O dimetro da base dimensionado em funo da tenso admissvel no terreno, obtida apartir da resistncia SPT medida nas sondagens de simples reconhecimento percusso.

O clculo feito pelas relaes abaixo indicadas:


6

c

cf

QS

6,14,185,0

fck


7/54DISCIPLINA: FUNDAES

1

TUBULES A CU ABERTO

Onde b = dimetro da base

Sb = rea de apoio da base

Sb = Q/qadmOnde Q = carga atuante

qadm = tenso admissvel no terreno

N = SPT na cota do assentamento

D = profundidade do tubulo (m)A aplicao da frmula acima exige N 6, no decrescente a partir da cota de apoio, no seadmitindo ainda apoio sobre solos orgnicos, colapsveis, ou, expansveis e, aterros deconstruo no controlada e qualidade no garantida. Exige-se ainda D 3B.

Para D < 3 B considera-se fundao direta e qadm = N / 5 (vide item 4.2, captulo III)


7

21

4

bb

S

215,03 cm

kg

D

N



1

TUBULES A CU ABERTO

A altura da base (figura 61) calculada por:

O rodap que visa permitir adequado preenchimento da base pelo concreto tomado como20cm (mnimo valor conforme NBR6122/96).


8

602

tgH fb

b

FIGURA 61 - BASE DE UM TUBULO



1

TUBULES A CU ABERTO

Exemplo de clculo

Dimensionar um tubulo para carga de 50t, a ser executado em local onde o subsolo representado pela sondagem abaixo, empregando concreto de fck 13 MPa


9



1

TUBULES A CU ABERTO

Adotando-se uma profundidade de 5m:


10

cmRodap

cmtgH

cmadotarcm

cmadotarcm

cmS

cmS

cmkgf

cmkgMpafck

cmkgq

b

b

f

b

c

c

adm

20

60602

60130

)130(126125004

)60(3610204

125004

50000

102049

50000

/496,14,1

13085,0

/13013

/405,4515,03

10

21

21

2

2

2

2

2



1

TUBULES A CU ABERTO

A tenso admissvel no terreno usualmente obtida, atravs do SPT, pela frmula empricaanteriormente apresentada.

Entretanto, possvel tambm determina-la atravs de processo terico como o

exposto para fundaes diretas.

A avaliao da capacidade de carga do terreno pode ser feita pela frmula j vista no captuloIII, item 2, sendo o recalque calculvel pelo processo exposto no item 3 do mesmo captulo. Oembutimento a ser considerado aquele efetivamente existente na camada de apoio dotubulo, desprezadas as camadas sobrejacentes.

Nestas condies, o exemplo apresentado acima, poderia ser calculado como a seguir:


11



1

TUBULES A CU ABERTO

Camada de apoio do tubuloSilte areno argiloso

SPT na cota de apoio10 c=0

SPT na cota de apoio10 c=0

f = 15 (20x10)1/2@ 30 Nq = 18,40Ng = 15,10

2tgf(1-senf)2= 0,289

g = 1,9 t/m2


12

6,03,1

3,14,01

6,1303,1

3,11

0,2

30,1

s

tgs

mD

m

q

b



1

TUBULES A CU ABERTO


13

2

2

2

/1103

329

/3290,10,16,01,153,19,15,00,13,16,14,183,8

/3,89,12513

0,1

0,1

3,13,1

2289,01

mtq

mtq

mtmq

ii

d

arctgd

s

u

q

q



1

TUBULES A CU ABERTO

Adotando-se como admissvel um recalque de 2 cm


14



1

TUBULES A CU ABERTO

Na fig. 38 para fundao circular


15

85,33,15

3,0

/192511175

30,1

02,02

1

2

2

BH

mtE

mbLB

mcms

E

IBqs

65,0

54,13,1

2

13,1

3,1

74,0

21

21

D

BL

BL

D

B

L

I



1

TUBULES A CU ABERTO

Na figura 39

a = 0,67

Critrio de ruptura qadm = 110 t/m2

Critrio de recalque qadm = 66 t/m2

Portanto qadm = 66t/m2Pode-se verificar que este valor supera em 65% o encontrado pela frmula emprica (40t/m2),a qual, em geral, mostra-se conservadora, mas tem utilizao corrente na prtica.


16

2

2 /6667,074,03,013,1

192502,0mtq



1

TUBULES A CU ABERTO

1.5 Situaes especiais

Em algumas situaes as bases dos tubules so abertas em formato no circular,adotando-se o formato de falsa elipse,como o mostrado na figura 62, correspondendo a 2

semicrculos unidos por um retngulo ou quadrado

FIGURA 62 BASE EM FALSA ELIPSE


17



1

TUBULES A CU ABERTO

A rea da figura vale:

Recomenda-se que:

A altura do tubulo vale


18

BABS 24

5,2

B

BA

602

tgBA

H f

b

Esta configurao da base utilizada quandoexiste alguma limitao de espao que impedea adoo da base circular.

A seguir so apresentados alguns exemplosdestas situaes:



1

TUBULES A CU ABERTO

Exemplo 1

Dimensionar a fundao em tubulo a cu aberto para um pilar de 80x30cm, suportando umacarga de 450t, em local onde a tenso admissvel no solo seja de 50 t/m2. Adotar concreto de

fck 150 kg/m2


19

2

21

2

79066,14,115085,0

450000

10014,3

79064

950

450

cmS

cm

mS

fus te

b

base

cmtgH

cm

b

f

21060

2

100340

10014,3

79064 2

1



1

TUBULES A CU ABERTO

Como a altura da base no deve exceder a 2m, consideraremos 2 tubules para o pilar.Entretanto, para que o bloco de distribuio da carga do pilar, para os tubules, no sejamuito grande, vamos adotar 2 tubules com base em falsa elipse com [ (A + B) / B] = 1,2 .

Teremos assim


20

mB

mBB

BA

BBA

B

BA

mSbase

15,2

5,42,04

14,3

2,0

2,1

2,1

5,450

4505,0

222

2

cmtgH

cm

cmS

mA

b

f

fus te

160602

7040215

7014,3

39534

39536,14,115085,0

4500005,0

4,015,22,0

21

2



1 TUBULES A CU ABERTO

A soluo ser:


21




Exemplo 2 Tubulo em divisa

Dimensionar as fundaes em tubules a cu aberto para os pilares P1 e P2, para umatenso admissvel no solo de 30t/m2 e fck 13 Mpa


22


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DISCIPLINA: FUNDAES


O problema perfeitamente anlogo ao de fundaes diretas. A existncia da divisa implicaem que o tubulo de P1 seja excntrico e a excentricidade seja combatida por meio de vigaalavanca. O tubulo excntrico ser projetado com base em falsa elipse de modo que a

excentricidade seja a mnima e a base resulte com . O alvio em P2

tambm pode ser considerado, no mximo como 50% da reao negativa nele computada.

O roteiro de clculo, idntico ao j estudado em fundaes diretas mostrado a seguir:

Admite-se por hiptese inicial e portanto A=B

A rea da falsa elipse ser


23

5,2

B

BA

2

B

BA

222785,1

4BBBS


24/54

DISCIPLINA: FUNDAES


Calcula-se

Faz-se 1,67 = 1,785B2

Portanto B @ 1,0m

Checa-se OK


24

267,1

30

50mSinic

mA

A

mS

tR

me

nec

05,1

83,1114

83,1

30

55

55325,00,4

325,05050

325,0025,02

3,00,1

2

2

5,205,2

1

105,1


25/54

DISCIPLINA: FUNDAES


Se maior que 2,5 aumentar B e recalcular

Base do tubulo de fundao do P1Adotar ff = 0,60m

A = 1,05m

B = 1,0m


25

cm

cmS

cmkgf

f

c

c

3811234

112349

55000

/496,14,1

13085,0

21

2

2

mtgHb 30,1602

6,00,105,1


26/54

DISCIPLINA: FUNDAES


O pilar P2 pode ser aliviado de 0,5 5 = 2,5 t

Portanto a carga em P2 ser 802,5 @ 77,5 t


26

mtgH

m

mS

mAdotar

cm

cmS

b

b

b

f

f

c

0,1602

6,08,1

80,158,24

58,230

5,77

60,0:

4415824

1582

49

77500

21

2

21

2


27/54

DISCIPLINA: FUNDAES


A figura a seguir apresenta a soluo encontrada:


27


28/54

DISCIPLINA: FUNDAES


Exemplo 3 Tubulo de canto

Dimensionar as fundaes em tubules a cu aberto para os pilares P1 e P2, para umatenso admissvel no solo de 30t/m2 e fck 13 Mpa


28


29/54

DISCIPLINA: FUNDAES


O problema tambm completamente similar ao j estudado para fundaes diretas. Assim, asoluo, obtida por tentativas, procura o menor tubulo que seja possvel com a mnimaexcentricidade.

Da geometria do problema podemos concluir que e, portanto

Arbitrando-se um primeiro valor para ex por exemplo ex = 50cm teremos ey = 25cm

O tubulo de base em falsa elipse, possvel, sem ultrapassar as divisas ter:

Donde se conclui queB = 130cm

A = 5cm

A rea desta base ser


29

2

4

y

x

e

e

yx ee 2

cmB

cmBA

6540252

5,675,17502


30/54

DISCIPLINA: FUNDAES



A carga suportada por este tubulo ser:

A reao neste tubulo ser

Como P < R conclui-se que o tubulo pequeno e para aument-lo devemos aumentar aexcentricidade.


30

2

2 39,105,03,1

3,14mS

ttP 427,413039,1

tR 57

5,00,4

5,05050


31/54

DISCIPLINA: FUNDAES


Em uma segunda tentativa vamos arbitrar portanto

Donde se conclui que

B = 160cm

A = 35cm



31

cmex 80 cmey 40

cmB

cmBA

8040402

5,975,17802

2

2 57,235,06,1

6,14mS


32/54

DISCIPLINA: FUNDAES




Como P > R conclui-se que o tubulo grande e para diminui-lo devemos diminuir aexcentricidade.

Em uma terceira tentativa vamos arbitrar portanto


32

cmB

cmBA

5,72405,322

5,72405,322

ttP 771,773057,2

tR 63

8,00,4

8,05050

cmex 65 cmey 5,32


33/54

DISCIPLINA: FUNDAES



B = 145cm

A = 20cm





33

2

2 94,12,045,1

45,14mS

ttP 582,583094,1

tttR 58607,59

65,00,4

65,05050


34/54

DISCIPLINA: FUNDAES


Em uma quarta tentativa vamos arbitrar portanto


B = 150cm

A = 25cm




34

cmB

cmBA

7540352

5,875,17702

cmex 70 cmey 35

22 14,225,05,15,14

mS

ttP 642,643014,2


35/54

DISCIPLINA: FUNDAES



ok

Conclumos que o tubulo possvel resiste a 64 t e a reao que nele atuar ser de 61t.Teoricamente ainda seria possvel diminuir a excentricidade, que seria superior a 65cm,conforme j visto na terceira tentativa. Esta diminuio ser inteiramente desprezvel emtermos prticos (menor que 5cm) e portanto a soluo do problema


35

ttR 616,60

7,00,4

7,05050

2

2

124549

61000

/496,14,1

13085,0

150

25

cmS

cmkgf

cmB

cmA

f

c

cmtgH

cmAdotarcm

b

ff

100602

60180

60:4012454

21


36/54

DISCIPLINA: FUNDAES


Para o pilar 2 podemos considerar um alvio de


36

t5,5115,0

cmtgH

cmm

mS

cmAdotarcm

cmS

b

b

b

ff

f

100602

60180

18078,1

480,24

48,230

5,74

60:4415204

152049

74500

21

2

21

2


37/54

DISCIPLINA: FUNDAES


A soluo ser


37


38/54

DISCIPLINA: FUNDAES

2 Tubules pneumticos (ar comprimido)

Quando se pretende executar tubules em solos abaixo do nvel dgua, onde no seja

possvel seu esgotamento (bombeamento) devido ao perigo de desmoronamento das paredesdo fuste e/ou base, utilizam-se tubules pneumticos, tambm denominados a ar comprimido(figura 63)

A camisa (revestimento) utilizada usualmente de concreto armado e premoldada no local,antes de se iniciar a perfurao abaixo do nvel dgua. Eventual e muito raramente utiliza-secamisa de ao.

A presso de ar obtida atravs da injeo utilizando compressor, no interior da campnula etubulo, impede a entrada da gua e o desmoronamento das paredes ainda no revestidas.

Conforme Norma Regulamentadora n 15 , anexo 16 da Portaria 3214 do Ministrio doTrabalho, a presso mxima de ar comprimido a ser utilizada de 3,4 atm (3,4 kg/cm2) o quelimita a escavao abaixo do NA a 34m.


38


39/54

DISCIPLINA: FUNDAES


A utilizao de presses superiores a 1,5 atm, somente permitida pela legislao quando asseguites providncias forem tomadas:

-Exista equipe de socorro mdico permanentemente disposio da obra.

-Exista cmara de descompresso devidamente equipada na obra.-Existam disponveis na obra compressores e reservatrios de ar comprimido de reserva.

-A renovao do ar dentro da campnula e tubulo seja garantida e o ar injetado apresentecondies satisfatrias para o trabalho humano.

importante realar que excesso de presso pode ocasionar desconfinamento do fuste do

tubulo e perda de sua resistncia por atrito lateral. Assim desaconselhvel que guaeventualmente acumulada no tubulo seja eliminada por presso de ar, devendo para talempregar-se bombeamento e remoo atravs da campnula.


39


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DISCIPLINA: FUNDAES


A utilizao de tubules pneumticos, face aos riscos do trabalho sob ar comprimido, baixaprodutividade do processo e elevados custos de execuo, atualmente s tem se mostradoadequada em obras de arte fora de permetro urbano e onde o emprego de estacas no semostre mais vantajoso.

O dimensionamento do tubulo anlogo ao j apresentado para os tubules a cu aberto,exceto o fuste que deve prever um dimetro mnimo de 70cm no interior da camisa deconcreto que tem, normalmente, espessura mnima de 15cm, resultando em dimetro mnimodo fuste de 100cm.

A camisa de concreto sempre armada e a NBR 6122/96 recomenda que toda a armaduralongitudinal seja colocada preferencialmente nela.


40


41/54

DISCIPLINA: FUNDAES 41

FIGURA 63 TUBULOPNEUMTICO

(AR COMPRIMIDO)


42/54

DISCIPLINA: FUNDAES


O clculo da armadura feito no estado limite de ruptura empregando-se a frmula abaixo:

onde

P = carga atuante no tubulo

fck = resistncia caracterstica do concreto da camisa compresso

Sc = rea da seo de concreto da camisa

fyk = resistncia caracterstica do ao compresso

Sf = rea da seo de ao da camisa


42

fc Sykf

Sfck

P 15,1

'

5,185,04,1


43/54

DISCIPLINA: FUNDAES


Alem disto, tendo em vista o trabalho sob ar comprimido, os estribos devem ser calculadospara resistirem a uma presso 30% superior mxima presso de ar comprimido a serempregada (p), admitindo-se nula a presso externa de terra ou de gua. Assim:

F = 1,3 p R

Onde:

R= raio da armadura de estribo

As = seo de estribo por unidade de comprimento (mesma unidade adotada para R)

O concreto de enchimento da camisa, aps escavao (ncleo), assim desprezado naresistncia do fuste, cabendo lembrar que a presso de ar somente pode ser aplicada quandoo concreto da camisa atingir o fck adotado em projeto.


43

ykf

FAs

'

61,1

CAPTULO V


44/54

DISCIPLINA: FUNDAES

3 Volume da base (seo circular) de tubules

Em anexo apresenta-se tabela para determinao do volume de base (bases circulares) detubules em funo das sees de fuste e base, altura da base e rodap de 20cm

Para bases no circulares costuma-se admitir que o volume seja 1,55 vezes superior ao deuma base circular com dimetro igual mdia das dimenses da base em falsa elipse e alturacorrespondente, isto :


44

2

1

3

2,02,0 fbfb

bb SSSS

HSV

602

2

tgH

BBA

f

b


45/54



46/54


CAPTULO V


47/54

DISCIPLINA: FUNDAES

4 Reviso

Clculo do dimetro do fuste

Onde f = dimetro do fuste

Sc = rea da seo transversal do fuste


47

21

4

c

f

S

Onde Q = carga atuante

fc = tenso admissvel no concreto

c

cf

QS

6,14,1

85,0

fck

CAPTULO V


48/54

DISCIPLINA: FUNDAES

4 Reviso

Onde b = dimetro da baseSb = rea de apoio da base

Sb = Q/qadm


48

21

4

bb

Sqadm = tenso admissvel no terreno

N = SPT na cota do assentamento

D = profundidade do tubulo (m)

215,03 cm

kg

D

N

A altura da base calculada por:

602

tgH fb

b

CAPTULO V


49/54

DISCIPLINA: FUNDAES

4 Reviso

A rea da figura vale:

Recomenda-se que:

A altura do tubulo vale


49

BABS 24

5,2

B

BA

602

tgBA

H f

b

Esta configurao da base utilizada quandoexiste alguma limitao de espao que impedea adoo da base circular.

A seguir so apresentados alguns exemplosdestas situaes:

CAPTULO V


50/54

DISCIPLINA: FUNDAES

4 Reviso

Clculo da armadura (tubulo pneumticoestado limite)

onde

P = carga atuante no tubulo

fck = resistncia caracterstica do concreto da camisa compresso

Sc = rea da seo de concreto da camisa

fyk = resistncia caracterstica do ao compresso

Sf = rea da seo de ao da camisa


50

fc Sykf

Sfck

P 15,1

'

5,185,04,1

CAPTULO V


51/54

DISCIPLINA: FUNDAES

4 Reviso

Os estribos devem ser calculados para resistirem a uma presso 30% superior mximapresso de ar comprimido a ser empregada (p), admitindo-se nula a presso externa de terraou de gua. Assim:

F = 1,3 p R

Onde:

R= raio da armadura de estribo

As = seo de estribo por unidade de comprimento (mesma unidade adotada para R)


51

ykf

FAs

'

61,1

CAPTULO V


52/54

DISCIPLINA: FUNDAES

4 Reviso

Clculo do volume da base de um tubulo circular:

Para bases no circulares costuma-se admitir que o volume seja 1,55 vezes superior ao deuma base circular com dimetro igual mdia das dimenses da base em falsa elipse e alturacorrespondente, isto :


52

2

1

3

2,02,0 fbfb

bb SSSS

HSV

602

2

tgH

BBA

f

b


53/54



54/54

ESTRUTURAS DE FUNDAÇÕES E CONTENÇÕES cap 5

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