Aula 11 - Capacidade de carga e dimensionamento de tubuloes

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Aula 11 – Capacidade de Carga e Dimensionamento 
de Tubulões
Prof. Paula Sant’Anna Moreira Pais
paula.pais@prof.unibh.br
28/05/2015Fundações e Obras de Terra - Aula 11
CAPACIDADE DE CARGA DE TUBULÕES
Para a capacidade de carga dos tubulões é válida a mesma definição
dada pela NBR 6122, e já apresentada anteriormente, para as
fundações profundas. O cálculo da capacidade de carga dos tubulões
normalmente é feito por um dos seguintes processos:
a) Formulação clássica de Terzaghi, analogamente ao que já foi
exposto para o cálculo da capacidade de carga das sapatas, uma
vez, que no dimensionamento dos tubulões só é levada em
consideração a sua resistência de ponta;
b) Com base em ensaios de laboratório, como por exemplo, em que a
tensão admissível pode ser adotada como:
Onde: σpa = tensão de pré-adensamento das argilas;
pa 
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CAPACIDADE DE CARGA DE TUBULÕES
c) Com base no valor médio da resistência à penetração
medida no ensaio SPT numa profundidade igual a duas vezes o
diâmetro da base, a partir da cota de assentamento do tubulão:
)(
30
)( MPa
N médioSPT
bDL 2
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TUBULÕES A CÉU ABERTO - DIMENSIONAMENTO 
Normalmente executados acima do nível d’água natural ou rebaixado,
ou, em casos especiais, em terrenos saturados onde seja possível
bombear a água sem riscos de desmoronamento.
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
de coroamento, conforme o esquema a seguir.
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O fuste do tubulão normalmente é de seção circular, conforme
pode-se observar na figura abaixo, adotando-se 70 cm como
diâmetro mínimo (para permitir a entrada e saída de operários).
 A projeção da base poderá ser circular, ou em forma de falsa
elipse. Neste último caso, a relação a/b deverá ser menor que
2,5.
TUBULÕES A CÉU ABERTO - DIMENSIONAMENTO 
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A área da base do tubulão é calculada a partir da seguinte
expressão, na qual tanto o peso próprio do tubulão, quanto o
atrito lateral entre o fuste e o terreno são desprezados:
DIMENSIONAMENTO DA BASE – ÁREA DA BASE 

P
Ab 
Se a seção da base for circular, tem-se:

 P
D
PD
b
b 4
4
2

2
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Mas se a seção da base for uma falsa elipse, tem-se:

 P
bx
b

4
2
DIMENSIONAMENTO DA BASE – ÁREA DA BASE 
bxa 
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DIMENSIONAMENTO DA BASE – ALTURA DA BASE 
BASEH
20cm
α
O valor do ângulo α mostrado na
figura pode ser obtido a partir do
ábaco a seguir.
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DIMENSIONAMENTO DA BASE – ALTURA DA BASE 
Entretanto, para tubulões a céu aberto normalmente adota-se
α=60º. Assim, o valor de H será:
)(866,060
2
)(
fb
ofb DDHtg
DD
H 


)(866,0 fDaH 
ou
Quando a base for uma falsa elipse
A NBR 6122 recomenda que o valor de H deva ser no
máximo igual a 2,0m, a não ser que sejam tomados
cuidados especiais para garantir a estabilidade do
solo.
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DIMENSIONAMENTO DA BASE – VOLUME DA BASE 
O volume da base pode ser calculado, de maneira aproximada,
como sendo a soma do volume de um cilindro com 20cm de
altura e um “tronco”de cone com altura (H - 20cm), ou seja:
)(
3
2,0
2,0 fbfbb AAAA
H
AV 


20 cm
H
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DIMENSIONAMENTO DO FUSTE - ÁREA
A área do fuste é calculada de forma análoga a um pilar sob
carga centrada cuja área de ferro seja nula:
6,1
85,0
4,1
85,0 fckA
P
fckA
P f
c
f
f 


Onde:
Af: área do fuste de seção circular;
P: carga vertical aplicada ao tubulão;
fck: resistência característica aos 28 dias para o concreto utilizado na
execução do tubulão;
γf, γc: coeficiente de majoração das cargas aplicadas e de minoração da
resistência do concreto, que segundo a NBR 6122, valem respectivamente,
1,4 e 1,6.
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DIMENSIONAMENTO DO FUSTE
A fórmula anterior pode ser escrita, de maneira simplificada:
c
f
P
A


Para o caso de concretos com
fck ≈ 13,5 MPa, obtém-se σc=
5 MPa e a NBR 6122 limita o
fck a um valor de 14 MPa.
cf
c
fck


85,0

Em que, segundo a NBR 6122:
Diâmetro do fuste:
c
f
P
D

4

3
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EXERCÍCIO 1- BASE CIRCULAR
Dado o pilar abaixo, projetar a fundação em tubulão a céu aberto
com taxa no solo igual a 0,6 MPa.
P1A= 1400kN/m (ao longo do eixo)
P1B = 1000kN/m (ao longo do eixo)
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EXERCÍCIO 1 - RESOLUÇÃO
Cálculo do centro de carga:
kNmx
m
kN
P A 7005,014001 
cm
xx
P
M
x xcc 6,35
1000700
)501000()15700(0 






kNmx
m
kN
P B 1000110001 
cm
xx
P
M
y
y
cc 5,31
1000700
)151000()55700(0







Base - Diâmetro:
cmoum
x
xP
Db 19090,1
600
170044


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EXERCÍCIO 1 - RESOLUÇÃO
Diâmetro do fuste – Considerando σc= 5MPa = 5000kPa
Altura da base:
cmH
cmDDH fb
105
104)70190(866,0)(866,0


cmm
x
xP
D
c
f 7066,0
5000
170044


Df =70 cm
Db =190 cm
H =105 cm
Verificação:
H ≤ 200 cm – 105 < 200 – Ok! 
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EXERCÍCIO 2- BASE EM FALSA ELIPSE
Projetar um tubulão para o pilar abaixo, considerando que o solo
tenha uma taxa admissível de 0,6 MPa.
cmD
m
x
xP
D
b
b
160
6,1
600
120044



Portanto, não é possível adotar esse diâmetro,
pois está excedendo os 62,5cm do eixo à divisa.
Assim sendo, deve-se adotar uma falsa elipse
para a base.
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EXERCÍCIO 2 - RESOLUÇÃO
O valor de b será 2 x 62,5 = 125 cm, pois, ao
contrário das sapatas, não é necessário deixar
2,5cm para a colocação da fôrma, visto que a
base do tubulão é concretada contra o solo.

 P
bx
b

4
2
0,65m xx
600
1200
25,1
4
25,1 2
cm190 12565a
OK!2,51,52
125
190
b
a
Verificação:
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EXERCÍCIO 2 - RESOLUÇÃO
Diâmetro do fuste:
0,55m
5000
120044
x
xP
D
c
f

Adotando 70 cm, em função das exigências da NBR 6122.
105cm )70190(866,0)(866,0 fDaH
Altura da base:
!200105 OKcmcmH 
4
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TUBULÕES A AR COMPRIMIDO- DIMENSIONAMENTO 
Os tubulões a ar comprimido, com
camisa de concreto, ou de aço,
são utilizados quando se deseja
executar tubulões em solos onde
haja água e não seja possível o
seu esgotamento devido ao
perigo de desmoronamento das
paredes da escavação.
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TUBULÕES A AR COMPRIMIDO- DIMENSIONAMENTO 
O dimensionamento da área da base é feito segundo as mesmas
recomendações apresentadas anteriormente para os tubulões a
céu aberto.
Quanto ao fuste, o dimensionamento é feito semelhante a um
pilar de concreto armado, com carga centrada, e colocando-se
toda a armadura necessária na camisa de concreto.
15,15,1
85,04,1
fyk
A
fck
AP sf 
Onde:
P: carga no pilar;
Af: área do fuste;
As: área da armadura longitudinal;
fck: resistência característica do concreto; 
fyk: resistência característica do aço.
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EXERCÍCIO 3 – TUBULÃO A AR COMPRIMIDO
Projetar um tubulão para o pilar com carga vertical de 8000 kN
usando tubulão a ar comprimido com camisa de concreto.
Adotar:
MPa). 500(fyk CA50 Aço e
16MPafck concreto do ticacaracterís aResistênci
1 solo de Taxa


 MPa
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EXERCÍCIO 3 - RESOLUÇÃO
2
22
9500
4
)110(
4
cm
D
A
f
f 

Adotando para a espessura da camisa de concreto 20 cm e
diâmetro interno de 70 cm, tem-se:
Diâmetro da base:
m
x
xP
Db 20,3
1000
800044


Altura da base:
mDDH fb 80.1)1,12,3(866,0)(866,0 
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EXERCÍCIO 3 - RESOLUÇÃO