Fundamentos e Características dos Tubulões

79 8 Tubulões João Crisóstomo dos Santos Neto Introdução O tubulão é um tipo de fundação profunda constituído concretandose um poço aberto no terreno da construção Esse tipo de fundação é indicada para obras em que as cargas resultantes são bastante elevadas construídas em áreas com dificuldade de adoção de outros tipos de fundação mais mecanizadas ou localizadas em regiões mais afastadas dos centros urbanos Os tubulões são caracterizados por um fuste cilíndrico podendo ser ou não revestido por uma camisa e por uma base que pode ser alargada ou não Eles podem ser escavados a céu aberto ou com a utilização de ar comprimido Objetivos Após a leitura dos conteúdos apresentados nesse capítulo espero que você seja capaz de Verificar a importância estrutural dos tubulões Identificar os elementos de um tubulão Identificar os tipos de tubulões Observar as características de um tubulão a céu aberto Verificar as características de um tubulão a ar comprimido Dimensionar um tubulão Esquema 81 Tubulões 811 Elementos do Tululão 812 Tipos de Tululão 8121 Tubulão a Céu Aberto 81211 Execução do Tubulão a Céu Aberto 8122 Tubulão a Ar Comprimido 82 Dimensionamento do Tubulão 83 Conclusão 80 81 Tubulões De acordo com a NBR 6122 2010 os tubulões podem ser caracterizados como uma fundação profunda escavada manual ou mecanicamente em que há descida de alguém para o alargamento da base ou limpeza do tubulão Neste tipo de fundação as cargas são transmitidas essencialmente pela sua base Figura 34 Tubulão Fonte Autor 2017 O tubulão é composto por um cilindro vertical de concreto que pode apresentar ou não um alargamento em sua base Esse cilindro de concreto é chamado de fuste e o seu diâmetro não deverá ser inferior que 70 cm Essa dimensão mínima é necessária para que seja possível a descida de um operário em casos em que o tubulão seja executado manualmente Segundo Rebello 2008 ao se atingir a cota de profundidade que irá depender da carga que será transmitida ao tubulão ele poderá ter um alargamento da sua base podendo ser circular ou uma falsa elipse alongada É importante ressaltar que a altura da base não poderá ser superior que 2 metros No intuito de tornar a sua execução mais facilitada é recomendável evitar que a base seja armada Para isso a base do tubulão deve ser dimensionada de tal forma que as forças de tração sejam absorvidas pelo concreto sem que o mesmo seja armado Dessa forma é necessário que a inclinação da base tenha um ângulo que seja maior ou igual a 60º 81 811 Elementos do Tululão Os tubulões são compostos pelos seguintes elementos Cabeça esse elemento é o segmento inicial do tubulão responsável por distribuir as tensões resultantes do pilar Caso o engenheiro julgue necessário a cabeça poderá ser substituída por um bloco sobre o fuste Fuste esse elemento é dimensionado como um pilar de concreto simples submetido à compressão simples Caso exista o momento fletor deverá ser considerado para dimensionar o fuste Base esse elemento é o responsável pela transmissão da carga proveniente do pilar ao terreno podendo ser ou não alargada 812 Tipos de Tululão Os tubulões de acordo com a forma como são executados podem ser classificados em dois tipos Tubulão a céu aberto Tubulão a ar comprimido 8121 Tubulão a Céu Aberto Os tubulões a céu aberto segundo Alonso 2010 podem ser classificados como um elemento estrutural constituído concretandose um poço aberto em um terreno e possui normalmente um alargamento em sua base Este tipo de tubulão deve ser ter a sua execução realizada acima do lençol freático ou com o rebaixamento do nível da água Em algumas situações como nos casos terrenos saturados por exemplo o tubulão a céu aberto poderá ser executado desde que haja a possibilidade de bombear a água impossibilitando assim o risco de desmoronamento 82 Caso o tubulão receba somente cargas verticais não será necessário a sua armação Nesses casos colocase apenas uma ferragem de topo para fazer o ligamento com o bloco de coroamento 81211 Execução do Tubulão a Céu Aberto Para a execução de um tubulão a céu aberto as fases descritas abaixo deverão ser realizadas a Escavação o fuste poderá ser escavado por operários manualmente ou por equipamento próprio até a profundidade desejada É importante no caso de escavação manual é importante que o prumo e a forma do fuste sejam verificados durante a sua execução b Alargamento da Base No caso de necessidade do alargamento da base é imprescindível a descida de um poceiro para a realização desse procedimento Por tratar se de um processo que apresenta riscos ao operário é importante que todos os requisitos de segurança sejam adotados como a utilização dos equipamentos de segurança Após o alargamento da base realizase a limpeza da base do tubulão c Verificação Após a realização do alargamento da base pelo operário o responsável técnico pela obra deverá descer para realizar a conferência das dimensões da base bem como o ângulo formado entre a base e o fuste Em muitas situações essa fase não ocorre pela confiança do engenheiro em seus funcionários mas vale ressaltar que é o responsável técnico que possui os conhecimentos necessários para a verificação do serviço que foi executado d Concretagem a fase de concretagem do tubulão deverá ser realizada imediatamente após a escavação A concretagem é realizada com o lançamento do concreto da superfície podendo utilizar ou não um vibrador para facilitar a ocupação do concreto em toda a dimensão do tubulão 8122 Tubulão a Ar Comprimido Os tubulões a ar comprimido são recomendados nos casos que há a necessidade de utilização desse tipo de elemento de fundação em solos que possuem a presença de água e que não seja possível o seu esgotamento Dessa forma para evitar o risco de desmoronamento são utilizados os tubulões a ar comprimido com camisa de aço ou de concreto 83 De acordo com Alonso 2010 caso a camisa seja de concreto a cravação da camisa e a abertura e concretagem da base deverá ser realizada sob a ar comprimido Caso a camisa seja feita de aço a diferença está na cravação da camisa que deverá ser feita através de equipamentos específicos A pressão máxima utilizada para os tubulões a ar comprimido deverá ser de 3 atm 03 MPa limitando assim a sua profundidade a 30 metros abaixo do nível da água 82 Dimensionamento do Tubulão O primeiro passo para determinar as dimensões de um tubulão é a determinação da área de sua base Para isso devemos utilizar a expressão abaixo Ab P 𝜎𝑠 Onde Ab área da base P carga atuante no tubulão σs tensão admissível do solo Após a determinação da área da base do tubulão é possível determinar o seu diâmetro Dessa forma utilizase a seguinte expressão Db 4 Ab 𝜋 Onde Db Diâmetro da base Ab área da base 84 Em seguida devese determinar a área necessária para o fuste do tubulão Para isso utilizamos a expressão a seguir Af P 038 Fck Onde Af área do fuste P carga atuante no tubulão fck resistência característica do concreto Após a determinação da área do fuste do tubulão é possível determinar o seu diâmetro Dessa forma utilizase a seguinte expressão Df 4 Af 𝝅 Onde Df Diâmetro do fuste Af área do fuste Após encontrar a área e o diâmetro do fuste e da base do tubulão fazse necessário a determinação da altura da base do tubulão A altura pode ser determinada utilizando a seguinte expressão H 0866 Db Df Onde Db Diâmetro da base Df Diâmetro do fuste 85 Exemplificando Dimensione um tubulão com as seguintes características Carga 1250 kN Tensão admissível do solo 02 MPa Concreto C25 Determinação da área da base Ab P σs Ab 1250 200 Ab 625 m² Determinação do diâmetro da base Db 4 Ab π Db 4 625 π 𝐃𝐛 𝟐 𝟖𝟐 𝐦 Determinação da área do fuste Af P 038 fck Af 1250 038 25000 Af 013 m² Determinação do diâmetro do fuste Df 4 Af π Df 4 013 π 𝐃𝐟 𝟎 𝟒𝟏 𝐦 OBS Adota Df como 070 m 86 Determinação da altura H 0866 Db Df H 0866 282 070 𝐇 184 m 83 Conclusão O tubulão é um tipo de fundação profunda recomendada para situações em que o nível do lençol freático esteja bem elevado e que não seja aconselhável a utilização de estacas Esse tipo de fundação é bastante utilizado em estruturas que apresentam cargas bastante elevadas como pontes edifícios de grandes alturas e indústrias Em virtude das características de sua execução é muito importante que a sua construção seja sempre acompanhada por um responsável técnico no intuito de garantir a segurança de todos os envolvidos nos procedimentos executivos Resumo Neste oitavo capítulo iniciamos o nosso estudo referente às estacas dando destaque à importância estrutural dos tubulões aos elementos do tubulão aos tipos de tubulões às características de um tubulão a céu aberto às características de um tubulão a ar comprimido ao dimensionamento de um tubulão Referências ALONSO Urbano Exercícios de Fundação 2 ed São Paulo Blucher 2010 206 p ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 6122 Projeto e Execução de Fundações Rio de Janeiro 1996 HACHICH Waldemar et al Fundações Teoria e prática 2 ed São Paulo Pini 1998 751 p MILITITSKY Jarbas CONSOLI Nilo SCHNAID Fernando Patologia das Fundações 1 ed São Paulo Oficina de Textos 2008244 p 87 REBELLO Yopanan Fundações guia prático de projeto execução e dimensionamento São Paulo Zigurate 2008 240 p VELLOSO Dirceu LOPES Francisco Fundações 1 ed São Paulo Oficina de Textos 2010 583 p