FUNDAÇÕES EM TUBULÕES

São peças de grande diâmetro e elevada capacidade de carga .É uma fundação direta profunda .É assente a uma profundidade pequena em relação à sua maior dimensão .Razão principal para o uso de tubulões :

“ Aproveitar uma camada de solo de alta capacidade de carga “

Execução : perfurar um poço até a camada resistente e seu enchimento com concreto .Critério : despreza-se o atrito lateral, embora exista . Ocorre que, sendo a camada de apoio muito resistente, os recalques são práticamente nulos, e assim o atrito não é mobilizado .

Tipos de tubulão :

1 – A céu aberto2 – A ar comprimido

A CÉU ABERTO

Utiliza-se em solos coesivos e acima do N. A.

Semelhante a uma sapata, apoiada a grande profundidade .

FUSTE

BASE ALARGADA

Execução

Primeiramente escava-se o fuste até a profundidade prevista em projeto, a qual é confirmada por inspeção “ in loco “ do tipo e firmeza do solo . Aprovado o solo de apoio, passa-se à execução da base de acordo com as dimensões de projeto . Concluída e aprovada a base, o tubulão é concretado lançando-se o concreto da superfície do terreno . Nesta operação emprega-se um funil a fim de dirigir o concreto e evitar que desça raspando pelas paredes do fuste causando a segregação do agregado . A concretagem é feita sem vibração do concreto, prevendo-se apenas o espalhamento manual a fim de garantir o total enchimento da base. Próximo à cota de arrasamento, o concreto é vibrado para obter um melhor adensamento .

Normalmente os tubulões a céu aberto não são armados, prevendo-se apenas uma ferragem de topo ( cerca de 2 m de comprimento a partir da cota de arrasamento ) para ligação com o bloco de coroamento. Quando submetido a esforços que exijam sua armação, todo o cuidado deverá ser tomado durante o enchimento da base, a fim de não ocorrerem falhas de concretagem causadas pela presença da armação . Por este motivo deve-se sempre que possível evitar de colocar ferragem dentro da base de tubulões .

Os tubulões a céu aberto podem ter o fuste escavado manual ou mecânicamente. Para escavação manual, o diâmetro mínimo é de 0,70 m , aumentando de 10 em 10 cm até cerca de 2,0 m . Para escavação mecânica, o diâmetro mínimo é de 0,45 m desde que se disponha de alargador mecânico que dê início à execução da base, permitindo a conclusão por escavação manual. O fuste é normalmente dimensionado admitindo-se uma tensão admissível no concreto de 50 kg/cm2 , para um concreto de resistência mínima a 28 dias de 180 kg/cm2 . A base é escavada manualmente, apresentando diâmetros que vão de 1,0 m até um máximo da ordem de 6,0 m .

Os tubulões a céu aberto são normalmente empregados acima do lençol freático. Abaixo deste, somente em solos argilosos em que for possível controlar a água com bombas e que apresentem suficiente coesão para permitir a escavação da base sem ocorrência de desbarrancamentos . O projeto de tubulões a céu aberto abaixo do nível d’ água somente deverá ser feito após a escavação de poços exploratórios que confirmem a sua viabilidade .

A AR COMPRIMIDO

Utilizam-se em terrenos submersos, onde as estacas não são econômicas

São executados de duas formas :

1 – Com camisas de tubos pré-moldados de concreto

2 – Com camisas de aço

Execução

O primeiro segmento da camisa é concretado e a seguir arriado escavando-se manualmente por dentro da camisa . Os primeiros dois metros de camisa são mais largos internamente, constituindo-se na “ câmara de trabalho “ .

Cravado o primeiro segmento, um segundo é concretado no topo e, a seguir, arriado . Prossegue-se neste sistema até encontrar o nível d’ água, quando então é colocada a campânula no topo da camisa passando-se então à escavação sob ar comprimido. O esquema de operação é o seguinte : com todos os registros e comportas fechadas, os operários entram por uma porta que a seguir é fechada . A seguir, o operador externo abre um registro e aplica ar comprimido até expulsar a água do fuste ( aplica uma pressão superior á hidrostática ) . O operador abre outro registro passando a comprimir lentamente o interior da campânula . Quando a pressão interna igualar aquela atuante no fuste a comporta de acesso ao fuste abre-se automáticamente . O operário desce pelo balde até o fundo do poço e inicia a escavação . O material escavado sobe pelo balde e é depositado dentro do cachimbo de saída de terra ( comporta interna aberta e a externa fechada ) . Cheio o cachimbo, fecha-se a comporta interna e o operador no exterior abre a comporta externa, descarregando a terra escavada .

A escavação prossegue até alcançar a profundidade de projeto, quando então a camisa é escorada com duas escoras de eucalipto. Confirmado o solo de apoio, a base é escavada, a ferragem de transição fuste-base é colocada e procede-se á concretagem . Com a comporta interna do cachimbo de concretagem fechada, abre-se a comporta externa e enche-se o cachimbo de concreto . Inverte-se a abertura destas comportas e deixa-se o concreto cair dentro do tubulão . A concretagem é feita sob ar comprimido até encher a câmara de trabalho e a seguir interrompida , mantendo-se o tubulão comprimido. Depois de umas 12 horas a campânula pode ser removida e o restante da concretagem efetuada a céu aberto .

Os tubulões com camisa de concreto são dimensionados como peças de concreto armado, não se ultrapassando porém uma tensão de 60 kg/cm2 na seção plena do fuste . Esta tensão relativamente baixa procura levar em conta imperfeições de execução como desaprumo da camisa, desalinhamento do eixo do fuste, concretos diferentes na camisa e no enchimento, etc .

Os fustes variam de 1,2 a cerca de 2,0 m de diâmetro, sendo concretados em segmentos de 4,0 m de comprimento, deixando um furo interno de 0,80 m . A profundidade máxima alcançada por estes tubulões é de cerca de 25 m abaixo do nível de água, a fim de limitar a pressão no ar comprimido a cerca de 2,5 kg/cm2 . Acima dessa pressão o trabalho torna-se perigoso .

A operação de compressão e descompressão dos operários é feita gradualmente, tornando-se progressivamente mais lenta que a pressão aumenta . A jornada de trabalho varia inversamente com a pressão, tornando o serviço mais lento e oneroso á medida que a pressão alcança valores mais elevados .

O tubulão a ar comprimido com camisa de concreto está progressivamente caindo em desuso, principalmente para fundações urbanas. Nas cidades, o trabalho noturno é proibido em virtude do barulho causado pelos compressores e pela operação da campânula .

TUBULÕES A AR COMPRIMIDO COM CAMISA DE AÇO

Neste tipo de tubulão , a camisa protetora é de aço e é implantada no solo por escavação interna feita mecânicamente . A escavação interna é feita com uma pesada escavadeira de mandíbulas enquanto um equipamento auxiliar imprime movimento alternado ao tubo com a finalidade de reduzir o atrito lateral e facilitar a sua introdução no solo . Para atingir a cota de projeto a camisa protetora de aço pode ser composta de vários segmentos que vão sendo emendados por meio de solda elétrica . Naquela cota é colocada a campânula de ar comprimido. A escavação e concretagem da base é feita de maneira idêntica àquela adotada nos tubulões de camisa de concreto .

Os diâmetros de fuste dos equipamentos disponíveis variam de 0,8 m a 1,5 m . Os tubos são feitos de chapa de aço com espessura variável de ¼ a 3/8 de polegada .

Em relação ao tubulão com camisa de concreto, os tubulões com camisa de aço apresentam a vantagem de empregar ar comprimido apenas para a execução da base . Em certos terrenos onde a base fica totalmente dentro de uma camada de argila, é muitas vezes possível embutir o tubo na camada para vedar a água do sub-solo e possibilitar a abertura a céu aberto, sem emprego de ar comprimido .

DIMENSIONAMENTO

FUSTE

σc = = Øf =

BASE

σS = = Øb =

hb = . tg 60o ≤ 1,8 m

Øf ≥ 70 cm

α ≥ 60o

Øb

hb

P

AP

¶ . Øf2

4

4 . P

¶ . σc

P

A

P

¶ . Øb2

4

4 . P

¶ . σs

Øb - Øf

2

TUBULÃO DE DIVISA

Princípio : A ≤ 2.B

Assim , a área da falsa elipse será ( adotando-se A = 2.B ):

S = B2 + ¶ . D2 / 4 = B2 ( 1 + B/4 ) = 1,7854 . B2

Roteiro de cálculo :

1 ) R = 1,1 P

2 ) B = ; S =

3 ) e = B / 2 - b / 2 - 2,5

4 ) R´ =

Comparar R com R´ . Se R ≠ R´ , redimensionar ,

5 ) S = R / σs , resultando um novo B .

6 ) Calcular a nova excentricidade

7 ) Calcular R´´ e comparar com R´

8 ) Se R´´ ≠ R´ , ir para 5)

NÃO PODE

SOLUÇÃO

FALSA ELIPSE

VIGA

ALAVANCA

B

A

R

σS ( 1 + ¶ / 4 )

Rσs

P . ll - e

Se resultar hb > 2,0 m , redimensionar o fuste :

> 1,8 m 1,8 m

Fuste alargado

1,0 m