Fundações Profundas:

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1 UNIVERSIDADE: Curso: Fundações Profundas: Tubulões Aluno: RA: Professor: Disciplina: Professor Douglas Constancio Fundações I Data: Americana, abril de

2 Fundações Profundas: Tubulões A altura H (embutimento) mínimo recomendado por norma 4 m 1- Tipos de tubulões: A - A Céu aberto: - sem escoramento; - com escoramento. B Pneumático: - Com revestimento metálico; - Com revestimento de concreto. - Métodos de perfuração - Manual (sarrilho + balde + pá + picareta); - mecânico (perfuratriz). Obs: A abertura mecanizada só do fuste, pois a base deverá ser feita manualmente. 3- Detalhe genérico do tubulão: Vista em planta: Onde: F B F Diâmetro do fuste B Diâmetro da base H Altura da base V a Volume de Alargamento

3 60 Vista em corte: F Armadura de coroamento Concreto Va H Rodapé 0,1 a 0, m B 4- Tipos principais: A Tubulão a céu aberto: A.1 Sem escoramento: Nada mais é do que um poço onde na cota de apoio, cria-se uma base e posteriormente a sua abertura, concreta-se o conjunto, constituído de fuste, base e armadura de coroamento. Características gerais: - Escavado manualmente; - φ mínimo do fuste para escavação manual 0,70 m; - Ângulo de 60º é suficiente para que não tenha necessidade de colocação de armadura na base; - Só para receber esforços verticais; - Executado somente acima do lençol freático (N.A.); - Executado em solos coesivos; - Concreto utilizado pode ser o ciclópico. 3

4 A. Com escoramento: A..1 Tipo Chicago: 1,5 a,0 m Anéis metálicos Pranchas de madeira (sarrafos) Diâmetro do fuste Prancha de madeira (sarrafos) Anel Metálico Características gerais: - Escoramento das paredes do fuste é feito com madeira preso por anéis metálicos; - Elementos de escoramento podem ou não ser recuperados durante a concretagem; - Elementos de escoramento, são utilizados em trechos onde o solo é de baixa consistência; - Só para receber esforços verticais; - Executado somente acima do lençol freático (N.A.); - Concreto utilizado pode ser o ciclópico. 4

5 A.. Tipo Gow:,0 m Anéis metálicos (Telescópicos) 1/" Ø Mín 0,8 m Características gerais: - Escoramentos laterais da parede do fuste, são executados com anéis metálicos telescópicos, cravados por percussão; - Elementos de escoramento são recuperados durante a concretagem; - Só para receber esforços verticais; - Executado somente acima do lençol freático (N.A.); - Concreto utilizado pode ser o ciclópico. Nota importante: Os tubulões a céu aberto são considerados o tipo de fundação mais barata, dentro das fundações profundas. B Tubulão pneumático: Generalidades: - As cotas de apoio das bases dos tubulões, são executadas abaixo do lençol freático. (N.A.); - As condições de trabalho normais para elemento humano e de 3 atm (30 m.c.a); - Rebaixamento do N.A. é feito sob pressão, com auxílio de ar comprimido. 5

6 - Revestimento das paredes do fuste pode ser feito com anéis de concreto ou anéis metálicos. B.1 Tipo Benoto: - Executado com cravação mecânica de tubo metálico de espessura ¼ ; - Diâmetro do tubo é igual ao diâmetro do fuste; - concreto utilizado pode ser o ciclópico e o utilizado para a concretagem do fuste pode ter um fck 9,5 MPa (95 kgf / cm ), pois o tubo metálico de aço é considerado como um reforço para os esforços de compressão. - Escavação após a cravação do tubo é feita manualmente. 6

7 Treliça para coloção da campânula e do tubo metálico Peso Cinta metálica Tubo metálico Solda para emenda Braço Máquina Benoto Rotação Peso 7

8 B. Tipo Pneumático: (anel de concreto) Características gerais: - Revestimento das paredes laterais do fuste é feito com anéis de concreto com diâmetro externo igual ao diâmetro do fuste. - Os anéis de concreto, movem-se verticalmente pelo peso próprio; - Escavação é feita manualmente; - As escavações feitas abaixo do N.A. são feitas manualmente com o auxílio de uma campânula; - O diâmetro interno 0,70 m (diâmetro do fuste). Detalhe construtivo: 8

9 Campânula Ar Comprimido Anel de Concreto,0 a 3,0 m N.A. Detalhe construtivo da campânula de compressão: Cachimbo de armadura Porta Cachimbo de Concretagem Cachimbo para retirada de solo Ar Comprimido 9

10 60 Considerações da NB 51/78: (recomendações) 1- Os centros de gravidade da área do fuste e da base devem coincidir com o ponto de aplicação da carga do pilar, (exceto em pilar de divisa), e em qualquer caso os centros de gravidade da área da base e do fuste devem coincidir. - No caso de tubulão sem revestimento, o coeficiente de minoração da resistência do concreto γ c deve ser tomado igual a 1,6 tendo em vista as condições de concretagem, com revestimento γ c 1,5. 3- Desde que a base esteja embutida em material idêntico ao do apoio, num mínimo de 0 cm, o ângulo α pode ser adotado igual a 60º independente da pressão admitida de armadura de base. 4- A altura do alargamento da base (H) não deve ser superior a,0 m, a não ser em casos plenamente justificados. 5- O peso próprio do tubulão não é considerado nos cálculos, pois na fixação da tensão admissível do solo, na cota de apoio, supõe-se a resistência lateral ao longo do fuste igual ao peso próprio do tubulão. A- Pilar isolado Pilar Bloco de transição F Va H 0, m (Rodapé) B Vista em planta: Onde: F B F Diâmetro do fuste Diâmetro B Diâmetro da base Diâmetro H Altura da base 10

11 O fuste deve ser dimensionado com pilar, ou seja, peça estrutural de concreto submetida a uma compressão. Adota-se coeficiente de majoração de carga γ f 1,4. Adota-se coeficiente de minoração de resistência do concreto (γ c ). Sem revestimento: γ c 1,6 Com revestimento: γ c 1,5 Multiplica-se a resistência característica do concreto pelo coeficiente de 0,85 para levar em conta a diferença entre resultados de ensaios rápidos de laboratório e a resistência do concreto sob a ação de cargas de longa duração. F 4 (1,4 P) fck π 0, 85 γ C Diâmetro do fuste A base é calculada para que não ultrapasse a tensão admissível do solo na cota de apoio do tubulão. B 4 P π σ S Diâmetro da base A altura H do alargamento é função da inclinação α que por sua vez deve ser tal que não haja necessidade de introdução de ferragem na base. H B F tgα Altura da base; ondeα 60º Exemplo nº 01: Dimensionar um tubulão para uma carga P 55 t, com um concreto 100 kgf / cm e um solo com σ s 50 tf / m na cota de apoio da base, sendo um pilar isolado, admitir tubulão com revestimento. F 4 (1,4 P) fck π 0,85 γ C 4 (1,4 55) 1000 π 0,85 1,5 0,89 0,90m B 4 P π σ S 4 5 π 50,54m,55m 11

12 B F,55 0,90,55 0,90 H tgα tg60º 1,73 1,4m 1, 45m F 0,90 m 0,0 m H 1,45 m F 0,90 m B,55 m B,55m Onde: VB 4,16m 3 F 0,90 m B,55 m H 1,45 m Como calcular o volume para a base circular (VB): r R h h V 1 π ( R + r + R r) 3 V π R h0 ho V TOTAL V + V VB 1 R H h + ho; onde h altura do rodapé 0 r V1 V Base do tipo comum circular 1

13 Exemplo nº 0: Pilar isolado Seção de 0,80 X 0,60 m Carga P 840 tf fck do concreto 95 kgf / cm 9,5 MPa 950 tf / m σ s 6,0 kgf/cm Admitir tubulão a céu aberto sem revestimento. 13

14 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 semicírculos Viga alavanca ou de equilíbrio A distância do centro do fuste a base da divisa, a, deve se situar no intervalo de: 1, a 1,5 m Uma vez escolhido o valor de a a excentricidade esta definida: b a e a,5cm Onde: b a menor dimensão do pilar /,5 cm folga R 1 P l l e 1 R ΔP P Onde : Δ P R1 P1 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. R1 π B A A + B X σ 4 S A π X B B 4 Onde B a (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. B + X F H tg60º Deve-se limitar o disparo X no máximo ao diâmetro dos semicírculos: X B Os centros de gravidade das áreas do fuste e da base devem estar sobre o eixo da viga alavanca. 14

15 Observar a ilustração com muita atenção! a e f X P1 P Esquema Estático : l DIVISA P1 P R1 R e R1 R l 15

16 Exemplo nº 03: Dados Pilar de divisa: fck do concreto 100 kgf / cm 10 MPa 1000 tf / m σ s 6,0 kgf/cm Admitir tubulão a céu aberto sem revestimento.,5 cm (folga) 6,00 P1 35 tf P 430 tf Divisa 1,0 1,0 0,50 0,60 Dimensionamento do P1: a 1,0 m (adotado) (de 1, a 1,5 m) e a,5 cm b a / (ba: menor dimensão do pilar) e 1,0 0,05 0,50 / 0,95 m P1 l R1 384, 3tf l e 6 0,95 5,075 R1 A σ S 384,3 6,40m 60 B a 1,0m, 40m A π 6,40 π X B,40 0,77 0, 80m B 4,40 4 Mas, X B. Portanto OK! 16

17 F 4 (1,4 P) fck π 0,85 γ C 4 (1,4 384,3) 1000 π 0,85 1,6 1,13 1,15m ( neste caso : P R 1 ) B + X F,40 + 0,80 1,15 H tgα tg60º 1,77 1, 80m F 1,15 m VB 6,55m 3 X 0,80 m B,40 m Dimensionamento do P: ΔP (384,3 35) R P , 38tf F 4 (1,4 P) fck π 0,85 γ C 4 (1,4 400,38) 1000 π 0,85 1,6 4,1 1668,1 1,15m B 4 P π σ S 4 400,38 π 60,91m,95m B F,95 1,15,95 1,15 H tgα tg60º 1,73 1, 55m F 1,15 m B,95 m h V 1 π ( R + r + R r) 3 V π R V h0 TOTAL BASE V1 + V VB, 11 H h + ho 6 m 3 17

18 Como calcular o volume para a base falsa elipse (VB): r h V 1 π ( R + r + R r) 3 x h V ( R + r) h V ( h 3 π R + R r) 0 R R V TOTAL V V V3 ho R r R V1 V x V3 H h + ho; onde h altura do rodapé 0 Base do tipo "falsa elipse" 18

19 Exemplo nº 04: Dados Pilar de divisa: fck do concreto 100 kgf / cm 10 MPa 1000 tf / m σ s 6,0 kgf / cm 60 tf / m Admitir tubulão a céu aberto sem revestimento.,5 cm (folga) 4,00 P1 400 tf P 300 tf Divisa 0,6 0,3 0,3 0,3 19

20 C- Tubulão de pilares próximos: Conselhos importantes: Não associar fundação de dois ou mais pilares com um único tubulão. Ocorrendo superposição das áreas da base, deve-se utilizar falsa elipse. Observações gerais: A. Caso os pilares estejam tão próximos que não seja possível a solução trivial, afastase o centro de gravidade dos tubulões e introduz-se uma viga de ligação. Viga de Interligação Solução trivial comum B. Para pilares muito longos em seção transversal é aconselhável a utilização de dois tubulões na forma de falsa elipse. (l >,00 m). Podem Encostar Pilar l Viga de Interligação C. Na mesma cota de apoio: os tubulões podem encostas as suas bases. Cota de apoio Podem encostar 0

21 Exemplo nº 05: Dados Pilares próximos: fck do concreto 100 kgf / cm 10 MPa 1000 tf / m σ s 5,0 kgf / cm 50 tf / m Admitir tubulão a céu aberto com revestimento. P1 560 tf P 560 tf 0,60 0,60 0,60 0,60,00 Como os pilares são próximos e as bases dos tubulões irão se sobrepor, devemos utilizar base na forma de falsa elipse, afastando o centro de gravidade do tubulão em relação ao centro de gravidade do pilar introduzindo a viga de rigidez. F 4 (1,4 P) fck π 0,85 γ C 4 (1,4 560) 1000 π 0,85 1,5 1,33 1,35m P A σ S ,0m 50 Impondo X B para que a base do tubulão fique o mais parecido a uma circunferência. 4 A 4 11, X B,51m, 55m π + 4 π + 4 Altura da base B + X F,55 +,55 1,35 H tgα tg60º 3,4 3, 5m,00 1,00 1,00 Viga de Rigidez,55 1,35 H 3,5 m,55,55 1

22 D- Em cotas diferentes: α : Deve respeitar Para solo 60º Para rocha 30º a E- Pilares de divisa com pequenas cargas: Nestes casos geralmente o disparo x da valor negativo, e a melhor solução é um tubulão na forma de cachimbo com armadura de fretagem, ou seja, sem coroamento, somente com bloco circular com diâmetro do fuste. A A 0,4 0,4 0,4 Armadura do Pilar F 0,80 m B 0,80 x 1,0 m H 0,70 m Corte A-A Bloco de Fretagem 0, 0,7 Dimensões mínimas para escavação manual 1,0

23 Anexo-01: Projeto Tubulões 01 Projeto Tubulões 0 3

24 1º Projeto Tubulões: Dado o perfil de sondagem abaixo: a- Determinar a cota de apoio do tubulão (Tubulão a céu aberto sem revestimento). b- Determinar a tensão admissível do solo na cota de apoio do tubulão. c- Dimensionar os tubulões dos pilares na planta em anexo. d- Calcular o provável volume de escavação. SPT Descrição do material ( m ) Argila silto arenosa, mole a rija, vermelha clara/escura. (solo residual) /1 I.P. Argila silto arenosa, dura, variegada, vermelha clara/escura, amarela escura. (solo residual) I.P. Impenetrável a percussão N.A 6, Obs-01: Admitir fck do concreto 135 kgf/cm Obs-0: Para calcular o volume de escavação, montar um tabela de resumo de cálculos. Obs-03: VF Volume do fuste VB Volume da base VT VF + VB Tabela: Resumo dos cálculos: Pilar Nº Carga (tf) B (m) F (m) H (m) VF (m 3 ) VB (m 3 ) VT (m 3 ) Volume total escavado m 3 4

25 º Projeto Tubulões: Dado o perfil de sondagem abaixo: a Determinar a cota de apoio do tubulão (Tubulão a céu aberto sem revestimento). b Determinar a tensão admissível do solo na cota de apoio do tubulão. c Dimensionar os tubulões dos pilares na planta em anexo. d Calcular o provável volume de escavação. e Calcular o provável volume de concreto (concreto fck 135 kgf/cm ) SPT Descrição do material ( m ) Argila silto arenosa, mole a rija, vermelha clara/escura. (solo residual) Argila silto arenosa, variegada, vermelha clara/escura, amarela clara. (solo residual) / 30/1 I.P. Argila silto arenosa, com fragmentos de rocha em decomposição, variegada, vermelha clara, amarela clara, preta. (solo saprolítico) I.P. Impenetrável a percussão 6.00 N.A Obs-01: Admitir cota de arrasamento do concreto 0,7 m da superfície Obs-0: Para calcular o volume de escavação, montar um tabela de resumo de cálculos. Obs-03: VF Volume do fuste VB Volume da base VT VF + VB 5

26 Tabela: Resumo dos cálculos: Pilar Nº PT PT Carga (tf) B (m) F (m) H (m) VF (m 3 ) VB (m 3 ) VT (m 3 ) Volume total escavado m 3 6

27 Anexo-0: Locação dos pilares Projeto Tubulões 01 Locação dos pilares Projeto Tubulões 0 Locação dos pilares Projeto Tubulões 03 Volumes de escavação 7

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31 CÁLCULO DO VOLUME DA BASE DOS TUBULÕES r h V 1 π ( R + r + R r) 3 x h V ( R + r) h V ( h 3 π R + R r) 0 R R V TOTAL V V V3 ho R r R V1 V x V3 Base do tipo "falsa elipse" r h h V 1 π ( R + r + R r) 3 R V π R h0 ho V TOTAL V 1 + V R r V1 V Base do tipo comum (circular)