10 Capaciade de Carga Tubulões UFG

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Prof. John Eloi Bezerra
FUNDAÇÕES – 7043
FUNDAÇÕES PROFUNDAS
Introdução Parte V
UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁSUNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS
Curso de Engenharia Civil
Catalão-GO
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β = 0 para estacas tracionadas e Bp = B.
Capacidade de Carga Vertical
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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 ser obtida da seguinte equação:
Onde:
Ap = área da ponta da estaca;
α = fator da execução da estaca (α = 1, estaca escavada, α = 0,5 para estacas cravadas);
λ = fator de carregamento (λ = 1 para estacas comprimidas e, λ = 0,7 para estacas tracionadas);
β = fator de dimensão da base;
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;
qp,rup = resistência de ponta da estaca.
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Método de Velloso (1981)
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 7.12.
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Método de Teixeira
Pelo método de Teixeira (1996), a capacidade de carga à compressão
de uma estaca pode ser obtida a partir da equação geral (Equação 47),
introduzindo-se os parâmetros α e β, apresentados na Tabela 7.13.
em que:
��b = valor médio do N-SPT medido no intervalo de 4B acima da base da
estaca e 1B abaixo da base da estaca;
NL = valor médio do NSPT medido ao longo do fuste da estaca Ab =
área da base da estaca (ponta);
L, B = comprimento e diâmetro da estaca, respectivamente.
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Método de Teixeira
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Método de Teixeira
OBSERVAÇÕES:
1. O parâmetro α é função da natureza do solo, enquanto β é função
do tipo de estaca, conforme Tabela7.13.
2. Os dados da tabela são válidos para valores de 4 < NSPT < 40.
3. Os dados da Tabela 7.13 não se aplicam ao cálculo de estacas
premoldadas de concreto, cravadas em argilas 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
atrito lateral, FS =1,5.
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CASOS PARTICULARES
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A) PARA ESTACAS ESCAVADAS
Nesta proposta, se U é o perímetro da estaca, se os valores do N-SPT
são determinados a cada metro (é o comum) e se Ql,rup é a parcela de
resistência lateral da estaca, tem-se:
Alonso (1983)
ou
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, em relação 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
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b) Para Estacas Tipo Raiz
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:
Cabral (1986)
onde ∆L = espessura de solo caracterizado por NSPT; Np = N-SPT no nível da ponta da
estaca; β0 = fator que depende do B da estaca (em cm) e da pressão de injeção (em
kgf/cm2), conforme apresentado na Tabela 14; β0 também pode ser calculado:
p = pressão de injeção (kgf/cm²);
B = diâmetro da estaca acabada em centímetros
β1, β2 = fatores dependentes do tipo de solo, conforme Tabela 7.15.
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b) Para Estacas Tipo Raiz
Cabral (1986)
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C) PARA ESTACA HÉLICE CONTÍNUA
c1) Método de Antunes e Cabral (1996)
Permite obter previsões bastante seguras de capacidade de carga de
uma estaca hélice contínua, com valores até maiores que 250 tf, de
acordo com a seguinte equação:
onde β1´, β2´ = fatores dependentes do tipo de solo (Tabela 7.16).
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C) PARA ESTACA HÉLICE CONTÍNUA
c2) Método de Alonso (1996)
Propõe o uso do SPT-T (SPT com a medição do Torque) para estimativa
da capacidade de carga de estacas hélice contínua a partir da fórmula
geral da capacidade de carga. A resistência de atrito lateral é obtida por:
onde T = torque (kgf.m); h = comprimento cravado do amostrador;
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C) PARA ESTACA HÉLICE CONTÍNUA
c2) Método de Alonso (1996)
A resistência de ponta é obtida por:
em que:
����
��	
= 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 da estaca.
O valor do parâmetro β” depende do tipo de solo, conforme mostrado na
Tabela 16.
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C) PARA ESTACA HÉLICE CONTÍNUA
c2) Método de Alonso (1996)
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Capacidade de Carga Vertical
TUBULÕES
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• Embora seja considerada uma fundação profunda, por causa da sua profundidade de
embutimento ser relativamente 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).
• Os tubulões a céu aberto são usados praticamente para qualquer faixa de carga, sendo
seu limite de carga limitado pelo diâmetro da base.
• Uma vantagem importante: durante sua execução não há incidência de vibrações no
terreno e em áreas adjacentes.
• De uma maneira geral, a base deve ter o diâmetro limitado a 4 metros e altura h ≤ 2,0
(solos de baixa resistência).
• É oportuno ressaltar que, menos o volume do bloco, o volume de dois tubulões (cujo
fuste seja ≥ 0,70m) é menor que o de apenas um, para a mesma carga. Daí, às vezes,
parece ilusório acreditar que o uso de um tubulão com base muito grande é melhor do
que dois tubulões de base menor.
• Quando solicitado por uma vertical de compressão, as forças presentes num tubulão são
as indicadas na Figura 7.13.
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TUBULÕES
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• Quando solicitado por uma vertical de compressão, as forças presentes num tubulão são
as indicadas na Figura 7.13.
Figura 7.13 – 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;
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Capacidade de Carga VerticalTUBULÕES
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• Tem sido prática comum desprezar a resistência
lateral ao longo do fuste de tubulões, e deste modo
considera-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 ser feito
por um dos métodos teóricos, semi-empíricos, ou
empíricos, tal como se faz, por exemplo, comuma
sapata.
• Alonso (1983) apresenta uma equação semi-empírica baseada no SPT:
� Para 6 ≤ N ≤ 18
• NBR 6122: Para solos arenosos, p.e, a tensão admissível na base de tubulões:
• onde σ0´ é o valor de σ0 corrigido, obtido da referida tabela,
incorporando devidamente o efeito do tamanho da base do tubulão
(eq. 69A), e q é o valor da tensão vertical ao nível da cota de base
do tubulão.
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TUBULÕES
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Tensão corrigida ! (eq. 69A):
- Uma estimativa da resistência lateral do tubulão (parcela geralmente 
desprezada), segundo Caputo (1977):
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PROCEDIMENTOS DE PROJETO:
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PROCEDIMENTOS DE PROJETO:
Df (Diâmetro do Fuste) ≥ 70 cm;
a/b ≤ 2,5
Ab = Área Base
σs = Tensão Admissível do
terreno;
Base Circular:
Base Circular:
Base em falsa elipse:Relações Geométricas:
� � 60°
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PROCEDIMENTOS DE PROJETO: Área Fuste (Af):
P = carga vertical atuante
σc = tensão limite no concreto = 
Altura da base do tubulão – Hb:
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PROCEDIMENTOS DE PROJETO:
Volume da Base do Tubulão:
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PROCEDIMENTOS DE PROJETO:
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PROCEDIMENTOS DE PROJETO:
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PROCEDIMENTOS DE PROJETO:
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PROCEDIMENTOS DE PROJETO:
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Exemplo 01:
Dimensionar um tubulão para uma carga P = 255 t, com um concreto 100 kgf / cm2 e um
solo com σs = 50 tf / m2 na cota de apoio da base, sendo um pilar isolado, admitir tubulão
com revestimento:
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Exemplo 01:
Dimensionar um tubulão para uma carga P = 255 t, com um concreto 100 kgf / cm2 e um
solo com σs = 50 tf / m2 na cota de apoio da base, sendo um pilar isolado, admitir tubulão
com revestimento:
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Exemplo 01:
Dimensionar um tubulão para uma carga P = 255 t, com um concreto 100 kgf / cm2 e um
solo com σs = 50 tf / m2 na cota de apoio da base, sendo um pilar isolado, admitir tubulão
com revestimento:
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Exemplo 02:
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Exemplo 02:
B- PILAR DE DIVISA (ALAVANCADO)
• Não se executa tubulão com base circular, porque a excentricidade da peça seria
• muito grande;
• Usamos alargamento da base na forma de falsa elipse:
• 1 retângulo
• 2 semicírculos
• Viga alavanca ou de equilíbrio:
• A distância do centro do fuste a base da divisa, “a”, deve se situar no intervalo de: 1,2 a 
1,5 m;
• Uma vez escolhido o valor de “a” a excentricidade esta definida:
Onde: ba = menor dimensão do pilar / 2,5 cm = folga
A - PILAR ISOLADO
Seção de 0,80 X 0,60 m
Carga P = 840 tf
fck do concreto = 95 kgf / cm2 = 9,5 MPa = 950 tf / m2
σs = 6,0 kgf/cm2
Admitir tubulão a céu aberto sem revestimento !
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Exemplo 02:
� A falsa elipse, composta de um retângulo e dois semicírculos, é calculada de tal forma
que a área total, “A”, transmita carga para o solo, em função de sua pressão admissível,
assim, conhecendo-se esta área “A”, calcula-se o disparo “X”.
Onde B ≅ 2a (Por causa das limitações de espaço)
� A altura deve ser calculada de tal forma que na maior dimensão seja respeitado o
ângulo de 60º com a horizontal.
� Deve-se limitar o disparo “X” no máximo ao diâmetro dos semicírculos:
� Os centros de gravidade das áreas do fuste e da base devem estar sobre o eixo da viga
alavanca.
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Referências Bibliográficas:
1. ABEF (2004), Manual de Especificações de Produtos e Procedimentos ABEF – Engenharia de 
Fundações e Geotecnia. Ed. PINI, 3ª Edição revisada, São Paulo.
2. ALONSO, U. R. Dimensionamento de Fundações Profundas. 1a edição, Edgard Blucher, 1994.
3. ALONSO, U. R. Exercício de Fundações. 9a edição. Edgard Blucher, 1995.
4. ANJOS, G. M. – Apostila Fundações – UFPA.
5. ANTUNES, W. R. e TAROZZO, H. (1998), Estacas Tipo Hélice Contínua, Capítulo 9,
6. Através da Utilização de Ensaios de Placa”, Dissertação de Mestrado, UFPB, Campina Grande, 
PB.
7. Cavalcanti Júnior, D. A. (2004), Comunicação pessoal.
8. DANZIGER, B.R. (1991), Analise Dinâmica de Cravação de Estacas, Tese de D.Sc., COPPE –
UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
9. DAS, B.M. (2000), Fundamentals of Geotechnical Engineering, Brooks/Cole.
10. FUNDAÇÕES: Teoria e Prática (1998), Editora PINI, Patrocínio da Associação Brasileira de 
Mecânica dos Solos, 2ª Edição, São Paulo.
11. HACHICH, W.; FALCONI, F.; FROTA, R.; CARVALHO, C.S.; NIYAMA, S. Fundações: teoria e 
prática. 2. ed. São Paulo: Pini, 2003.
12. MONTEIRO, P.F. (1980), Estacas Escavadas, Relatório interno de Estacas Franki Ltda, citado 
por Velloso e Lopes (2002).
13. NBR 6122 (2010), Projeto e Execução de Fundações, ABNT, 91p.
14. PASSOS, P.G. (2001), “Contribuição ao Estudo do Melhoramento de Depósitos Arenosos
15. SOARES , J. M. D. Apostila de Fundações. UFSM.
16. SOARES, V. B. e SOARES, W. C. (2004), Estacas de Compactação – Melhoramento de Solos 
Arenosos com Estacas de Compactação – Ed. Paraibana, 176p.
17. TERZAGHI, K. & Peck, R.B. (1967), Soil Mechanics in Engineering Practice, 2nd ed., John 
Willey & Sons, Inc., New York.
18. VELLOSO, D. A, e LOPES, F. R. (2002), Fundações Profundas, Vol. 2, Ed. COPPE/UFRJ.