4-Aulas 8 e 9

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ESTRUTURAS DE FUNDAÇÕES E 
CONTENÇÕES
AULAS 08 e 09 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
Planejamento da Aula
Projeto de fundações profundas
• Tubulão a Céu Aberto
• Tubulão a Ar Comprimido
FUNDAÇÕES PROFUNDAS
Tubulão a céu aberto:
Os Tubulões são elementos estruturais de
fundação com grande capacidade de carga
devido a sua base poder ser alargada na cota de
assentamento.
Os tubulões serão armados no fuste e na base se
caso for necessário (ver tabela 4 da norma 6122 a
seguir – Tensão de compressão simples atuante
abaixo da qual não é necessário armar). Além disso,
também necessitarão de armaduras se caso
estiverem expostos a alguma outra carga além da
vertical tais como momento, flambagem e cargas
horizontais.
Geralmente, os tubulões a céu aberto são
executados acima do lençol freático, em alguns
casos especiais o tubulão a céu aberto pode ser
executado em solos saturados, porém, o tipo de
solo deve permitir o bombeamento da água sem
que haja desmoronamento das laterais.
Tubulão
Obs: Não se deve confundir bloco de capeamento (ou
coroamento) com bloco de fundação. Os blocos de
coroamento são os construídos sobre estacas ou
tubulões, sendo os mesmos armados de modo a poder
transmitir a carga dos pilares para as estacas ou os
tubulões.
Fonte: Escola Engenharia Fonte: Total Construções (2020)
Construção de Tubulão
Fonte: Meia Colher (2015)
Processo de execução de tubulão a céu aberto
Tipos de modelo de base:
• Circular: Utilizada quando não há restrições
de espaços para abertura da base.
Tipos de modelo de base:
• Falsa Elipse: Utilizada quando há alguma
limitação de espaço para a abertura da base.
Dimensionamento do Tubulão a céu Aberto:
Para calcular a área da base do tubulão
pode-se utilizar a mesma formulação utilizada
em sapatas, ou seja:
σs = P/A
Se a base estiver formato circular a área é
calculada da seguinte maneira:
Se a base estiver formato de uma elipse a área é
calculado da seguinte maneira:
O fuste, normalmente, é de seção circular, adotando-se
70 cm como diâmetro mínimo pela NBR 6122, e 90 cm
pela NR18 para permitir a entrada e saída de operários,
porém a projeção da base poderá ser circular ou em
forma de falsa elipse, neste caso, a relação a/b deverá
ser menor ou igual a 2,5.
a = x + b
5 cm
65 cm
b/2 = 65 cm portanto, b = 130 cm
• Cálculo da altura da base.
O valor da altura total deverá ser no máximo 2 m (H=1,8 m +
rodapé= 0,2 m).
A altura H poderá ser maior desde que sejam tomados
cuidados especiais para garantir a estabilidade do solo. Por
exemplo, escoramentos de madeira.
Base circular Base elipse
Nota da norma NBR-6122 sobre o ângulo de 60°e a base de 20 cm.
Nota: O ângulo indicado nesta Figura deve ser tal que as
tensões de tração que venham a ocorrer no concreto possam ser
absorvidas por este material. Quando, por alguma razão, for
preciso adotar um ângulo menor que o indicado, deve-se armar a
base do tubulão. Desde que a base esteja embutida no material
idêntico ao de apoio, no mínimo 20 cm, um ângulo igual a 60º
pode ser adotado, independentemente da taxa, sem necessidade
de armadura.
Dimensionamento do Fuste:
Em casos de tubulão a Norma NBR-6122 não
considera o atrito lateral do fuste, porém, também não
considera o peso próprio do tubulão.
Para o cálculo do diâmetro do fuste a Norma NBR-
6122 solicita que a tensão de compressão deve ser
minorada pelos seguintes coeficiente:
Onde, a tensão do concreto é:
Onde, o diâmetro do fuste é calculado através da
fórmula:
σc = P/A (eq.I)
(eq.II)
𝒄
(eq.I e II)
A norma NBR-6122 indica que o fck mínimo seja 14 MPa.
EXERCÍCIOS
DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE TUBULÃO
Deseja-se encontrar as dimensões do tubulão
b = valor “estimado” 
σs + bx
𝒄𝒌
𝒇 𝒄
ALTERAÇÕES IMPORTANTES DA NORMA 6122
= 2,2 e Asmin=0,4% . Af
ALTERAÇÃO DA NORMA NR 18 
DIÂMETRO MÍNIMO O FUSTE: 90cm
Exemplo de dimensionamento:
Dimensionar um tubulão para
suportar uma carga de 1150 kN de
um pilar de 20 x 40 cm. Este pilar esta
próximo da divisa e como já se sabe
nenhum tipo de fundação pode
invadir o terreno do vizinho.
Dados:
Tensão do solo: 0,5 MPa = 500 kN/m2
fck = 25 MPa
85 cm
Resolução do Exercício:
• Cálculo da área da base:
σs = P/A A=P/σs; 
onde: 
Portanto, P/ σs = π.D²/4, isolando d, tem-se:
D
Substituindo os valores da tensão admissível do solo e
carga do pilar, tem-se o diâmetro da base.
D
𝟏𝟏𝟓𝟎∗𝟒
𝟓𝟎𝟎∗𝝅
Dividindo o diâmetro por dois temos o valor do raio e
comparando o valor do raio com a distância do eixo do pilar é
possível saber se a base do tubulão ultrapassará a divisa.
Comparando os valores tem-se que 85,5 cm > 70 cm,
portanto, o tubulão com base circular acabará invadindo o terreno
do vizinho.
Como visto a base circular do tubulão não será possível
ser executada, neste caso, o tubulão é dimensionado com base
de elipse.
P/ σs = π.b²/4 + bx
b pode ser tomado como:
b = 2.(70 - 5) = 2. 65 = 130 cm
Portanto:
X = 0,75 m = 75 cm
Como
a = 75 + 130 = 205 cm = 2,05 m
• Cálculo do diâmetro do fuste:
𝒄
𝟎,𝟖𝟓.𝒇𝒄𝒌
𝜸𝒇.𝜸𝒄
𝒄
𝟎,𝟖𝟓∗𝟐𝟓
𝟏,𝟒∗𝟐,𝟐 𝒄
Onde:
𝒇
𝒄 (tab. 4 NBR 6122:2019)
𝑷.𝟒
𝝈𝒄.𝝅
𝟏𝟏𝟓𝟎∗𝟒
𝟔𝟗𝟎𝟎∗𝝅
< 90cm 
Como o diâmetro calculado é menor que mínimo exigido
pela 6122 (80 cm) e a NR 18 (90cm), adota-se 90cm.
• Cálculo da altura da base do tubulão:
Detalhamento do tubulão
EXERCÍCIO 1
Dimensionar geometricamente e estruturalmente, o tubulão
circular para a carga de 95 tf e um solo de taxa igual a 2,5 kgf/cm².
Calcular a carga total na base do tubulão e verificar a condição de
estabilidade.
Concreto usado fck = 250 kgf/cm² (25 MPa)
Peso específico do concreto armado: 2,5 t/m³
Bloco 90 x 90 / 90
Comprimento igual a 6m.
A dimensão do bloco sempre
acompanha o fuste do tubulão.
Solo argiloso (estável)
Considerar:
𝐬𝐟
𝐟
RESOLUÇÃO
Diâmetro da base circular:
95 tf
Diâmetro do fuste:
kgf/cm²
c
c
fuste: adotar valores múltiplos de 10
ø ø
concreto
solo
adotar
Altura H:
H < 180 cm OK!
Se H > 180 cm  É possível reduzir a base com o aumento da profundidade,
uma vez que há um aumento da taxa de solo. Essa taxa de solo é uma das
variáveis para o cálculo do diâmetro da base.
Armação do fuste:
ø
A cada 400 cm² de área  1 cm² de aço
adotar
Adotar 
Volume do tubulão:
ø
Vbloco=0,9 x 0,9 x 0,9 = 0,729 m³
comp. fuste
Peso total descarregando na base do tubulão:
95 t + (5,76 m³ . 2,5 t/m³) + (0,729 x 2,5) = 95 + 14,4 + 1,83 = 111,23 t
Carga do pilar descarregada no tubulão
Peso próprio do tubulão
Tensão da estrutura ( e) que “chega” na base:
A= ²
e = Pt/A = 111230 kgf/ cm2
e = 2,93 kgf/cm² 
Portanto, maior do que a tensão admissível do solo (2,5 kgf/cm²)
O que fazer?
1- Aumentar a profundidade do tubulão (cota de assentamento) = aumentar a 
tensão admissível do solo
2- Aumentar a área da base = diminuir a tensão da estrutura
3- Não fazer nada e aprovar como está, pois o solo na verdade irá romper com 
7,5 kgf/cm² (2,5 x 3 = tensão de ruptura) = valores próximos de Te com tensão 
admissível do solo.
https://www.revistamanutencao.com.br/literatura/cientifica/engenharia/lei-de-
hooke-um-ensaio-fundamental-para-compreender-a-resistencia-dos-materiais-
resmat.html
𝒓
EXERCÍCIO 2
Projetar um tubulão com base “falsa elipse” para o pilar com
carga de 120 tf e com taxa no solo de 6 kgf/cm². Calcular a carga
total na base do tubulão e verificar a condição de estabilidade.
Concreto usado fck = 250 kgf/cm² (25 MPa).
O eixo do pilar está a 62,5 cm da divisa.
Bloco 90 x 90 / 90
Comprimento igual a 6m.
Solo argiloso
RESOLUÇÃO
Diâmetro da base circular:
Não é possível fazer tubulão circular, pois a distância do centro do pilar até a
divisa é menor que metade do diâmetro da base. Assim, deve-se adotar uma falsa
elipse com b = 2 . 62,5 = 125 cm.
Comprimento do retângulo da falsa elipse:
s
adotar
Diâmetro do fuste:
c
c
ø
adotar
Cálculo da Altura H:
ø
Cálculo do Volume do tubulão:
f
ø
Volume do tubulão:
Peso total descarregando na base do tubulão:
120 tf + (4,28 m³ . 2,5 tf/m³) + (0,729 m³ x 2,5 tf/m³) = 
120 + 10,7 + 1,83
Peso total = 132,53 tf
Tensão da estrutura ( e) que “chega” na base:
A= = (3,14 x (125) )/4 + 125x65
A=20.396,85
e = Pt/A = 132530 kgf/20.396,85cm2
e = 6,5 kgf/cm² 
Portanto, maior do que a tensão admissível do solo (6,0 kgf/cm²)
Desta forma, considera-se os mesmos argumentos 
do exercício anterior
Tubulão a ar comprimido
Pretendendo-se executar tubulões em solo
onde há a presença da água e não seja possível
sua retirada devido aos riscos de
desmoronamento das paredes do fuste é
utilizado a técnica de tubulões feitos a ar
comprimido com camisa de concreto ou de aço.
Caso seja optado pela utilização de camisa de concreto
todo o processo de escavação e concretagem do
tubulão deve ser feita sob ar comprimido. Somente o
processo de cravação da camisa que e feito sem ar
comprimido.
Se optar por camisa de aço a cravação da camisa é feita
com auxílio de equipamentos, portanto, a cravação da
camisa de aço é feita à céu aberto. Somente a
concretagem e a escavação é feita sob ar comprimido.
Tubulão camisa 
de concreto
Tubulão camisa de concreto
Recomendações para tubulões a ar comprimido:
• A pressão máxima de ar comprimido empregada é de
0,3 MPa, por esse motivo os tubulões pneumáticos têm
sua profundidade limitada a 30 m abaixo do nível da
água. A partir de 30 m a pressão da água supera a
pressão do ar comprimido.
• Neste tipo de tubulão também é desprezada a força de
atrito lateral do fuste, sendo considerado somente a
resistência de base.
• O dimensionamento da base do tubulão de ar
comprimido será da mesma forma como foi calculado
no céu aberto. O cálculo da altura será da seguinte
forma: H = 0,866 (D – d)
• Para tubulões a ar comprimido com camisa de
concreto ou de aço as únicas armaduras a serem
colocadas devem ser dispostas na camisa e na
transição entre fuste e base. No caso de camisa de
aço, a camisa já é considerada como uma armadura.
• Tubulão com camisa de concreto:
O fck do concreto colocado na base e no núcleo do fuste
deve ter valor mínimo de 18 MPa.
Para o cálculo da armadura longitudinal colocada ao longo
do fuste e na transição entre base e fuste, deve ser calculada
através da seguinte expressão´:
𝒔 𝒇
𝒄𝒌
𝒚𝒌
Sendo:
𝒇
P – a carga que o tubulão irá suportar
fck = resistência característica do concreto
fyk = resistência característica ao escoamento
do aço
Tubulão a Ar Comprimido
Fonte: Caio Pereira (2015)
Fonte: Meia Colher (2015)
Fonte: Meia Colher (2015)
Fonte: Geo Saoluções (2020)
Fonte: Construindo Decor
... Relembrando
Segundo a NBR 6118 (Projeto de estruturas de
concreto – Procedimento) – para pilares, a armadura
longitudinal mínima deve ser:
Onde,
P = Carga do pilar;
Ac = Área de concreto.
Como os trabalhos no tubulão serão feitos sob ar
comprimido os estribos colocados ao longo do
fuste deverão resistir a uma pressão de cerca de
30% a mais da pressão de trabalho (ar
comprimido).
Para o cálculo desta armadura deve-se calcular a
força que a pressão de trabalho ( ) solicita ao
fuste e somente com o valor desta força pode-se
calcular a quantidade de aço.
= (diâmetro total do fuste – 2xcobrimento)/2
Relembrando...
Segundo a NBR 6118 (Projeto de estruturas de
concreto – Procedimento) – para pilares:
Espaçamento máximo = 20 cm
DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL DE TUBULÃO
Deseja-se encontrar as dimensões do tubulão e a área de aço
𝒄𝒌 ) . 
𝒚𝒌
H=0,866 . (D - d)
D
= + 2.
𝒔
F = 1,3. p. R
Deseja-se encontrar a área de aço do estribo
EXERCÍCIOS SOBRE TUBULÃO A 
AR COMPRIMIDO
EXERCÍCIO 1:
Dimensionar um tubulão a ar comprimido para suportar uma
carga de 9000 kN de um pilar de seção circular com diâmetro igual a 50
cm. Este pilar vai suportar o peso do tabuleiro de uma ponte.
Dados:
Tensão do solo: 1 MPa
fck = 16 MPa (fck = resistência característica do concreto)
Aço CA-50 (fyk = 50 kN/cm²)
fyd = fyk/ s, sabendo que s=1,15 ( s = coeficiente de minoração da
resistência do aço)
Pressão interna (p) = 0,15 MPa
Cobrimento 5 cm
Espessura da camisa de 20 cm
Diâmetro interno do fuste 70 cm
Resolução do exercício:
Portanto,
Isolando o diâmetro tem-se:
D
𝒔
Substituindo os valores da carga do pilar e da
tensão admissível do solo, tem-se o valor a área da
base.
D
• Cálculo da altura da base:
Para este exemplo será adotado uma espessura da camisa de 20
cm e o diâmetro interno do fuste 70 cm. Portanto, o diâmetro do fuste terá
110 cm = (70 + 20 + 20).
Portanto para o cálculo da altura deve-se utilizar a seguinte
expressão:
H = 0,866.(D – d) = 0,866.(340 – 110) = 200 cm
𝒇
𝒔
Tabela de aço para o
ferro de transição e
para o ferro de
longitudinal do fuste.
Como a área de aço
necessária é de 91,7
cm².
Adotando-se um
diâmetro nominal de
25 mm para a barra
de aço, será
necessário 19 barras,
totalizando uma área
de 93,27 cm² 
𝟐
19 Ф 25 mm
Cálculo do estribo: 
F = 1,3 m . 150 . 0,50 = 97,5 kN/m
Sendo:
= (110 – 10)/2 = 50 
(10 cm do cobrimento)
Ф 6,3 cada 9 cm (tabela)
Tabela de aço para o ferro estribo do fuste
Exercício 1
Projetar a fundação para um pilar com carga
vertical de 8000 kN usando tubulão a ar comprimido
com camisa de concreto. Adotar taxa no solo
, resistência característica do concreto
e aço CA-50. supor que a pressão
interna do ar comprimido seja .
Cobrimento = 3 cm.
Adotar camisa de concreto de 20 cm de espessura e
diâmetro interno de 70 cm.
• Tubulão a ar comprimido camisa de ferro
Caso o tubulão fique totalmente enterrado
a seção transversal da camisa metálica pode ser
considerada como armadura longitudinal do
fuste, neste caso, deve-se descontar apenas 1,5
mm de espessura para levar em conta o efeito
de corrosão.
As espessuras de camisas de aço mais utilizadas são:
 ¼” para tubulões com fuste de diâmetro até 100
cm;
 5/16” para tubulões com fuste diâmetro maiores de
100 cm.
Para saber qual tipo de chapa a ser utilizada e qual
a quantidade de ferro de transição a ser utilizado,
geralmente, é feito a consulta a planilhas existentes para
facilitar e agilizar o dimensionamento.
Obs: Esta planilha utilizada restringe o fck = 16 MPa.
Exercício 2
Dimensionar um tubulão a ar comprimido com
camisa de aço para suportar uma carga de 7000 kN
de um pilar de seção circular com diâmetro igual a 50
cm.
Dados:
Tensão do solo: 1 MPa
fck = 16 MPa
Aço CA-50
Resolução:
Para o dimensionamento do diâmetro do fuste, chapa e
da quantidade de ferro de transição utiliza-se a planilha
mostrada anteriormente. Portanto:
Como a carga é de 7000 kN, tem-se:
Diâmetro do fuste: 100 cm;
Chapa a ser utilizada: 5/16 pol
Ferragem de transição: 24 Ф 25 mm
Para o cálculo da base do tubulão será feito conforme
ao exercício anterior:
Cálculo da altura H da base:
H = 0,866 (D – d) = 0,866 (300 – 100) = 175 cm