Coleção 4 – Fundações por tubulões. Aspectos construtivos e de projeto.
 

1) Não havendo informação, supõe-se que a cota de arrasamento seja "superficial" (cota 99, por exemplo). Supõe-se também que as cargas sejam "grandes" (superiores a 2000 kN), compatíveis com fundação em tubulões como solução econômica.

 

1a) Tubulão a céu aberto, sem revestimento. Solo argiloso, estável para abertura de "poço" e mais resistente na região em que será necessário fazer alargamento de base (cota aproximada: 85), tudo aparentemente acima do NA.

 

1b) Tubulão a céu aberto, em princípio sem revestimento (argilas de baixa permeabilidade permitem esgotamento por bonba dentro da própria escavação). Verificar estabilidade dos primeiros metros (argila porosa mole) com tubulão-teste, para se necessário recorrer a revestimento nesse trecho.

 

1c) Tubulão a céu aberto, provavelmente com necessidade de revestimento na areia argilosa (depende de conferir, com tubulão-teste, o quão argilosa). Como no item 1b), verificar necessidade de revestimento na argila porosa mole.

 

1d) Tubulão não seria, em princípio, a solução mais adequada, devido à camada de solo muito mole. Se o local da obra (longe de grandes centros urbanos, por exemplo) impuser dificuldades logísticas às soluções mais indicadas (estacões, por exemplo), pode-se recorrer a tubulões a ar comprimido (sempre revestidos), não apenas para conter o influxo de água (camada de areia, em particular, sob carga hidráulica de cerca de 15 m!) mas também para colaborar na estabilidade do fundo da escavação; de qualquer maneira, a execução seria muito difícil devido à espessura da camada de solo muito mole, e só justificável para uma obra de grande porte (ponte, viaduto); muito dificilmente seria solução competitiva para edifício.

 

2) Cargas adequadas para a solução por tubulões, já que o usual é utilizar um único tubulão para cada ponto de carga. Escavação em silte arenoso, pouco argiloso, acima do NA, pouco a medianamente compacto, mais resistente na região em que será necessário alargamento de base. A pequena fração argila do solo deve garantir a estabilidade para abertura de "poço". Tubulão a céu aberto sem revestimento. Como sempre, se houver dúvida inicial quanto à necessidade de revestimento localizado, acompanhar a execução de tubulão-teste para esclarecer.

 

3) Bases dos tubulões apoiadas a 13 m de profundidade: SPT elevado e crescente a partir daí; solo estável para o alargamento das bases.

 

4) ELU quase nunca é condicionante do dimensionamento de tubulões. Tensões de ruptura (Meyerhof, a partir da Teoria da Plasticidade), muito elevadas, são atingidas somente para deslocamentos muito grandes, de 10 a 20% do diâmetro da base (uns 15 cm para base de 2 m de diâmetro, por exemplo). Mesmo 1/3 desse valor (admitindo linearidade e F=3) ainda seria um recalque excessivo. Então quase sempre a tensão admissível na base é condicionada por ELS.

Predominância de recalques de curto prazo, do tipo elástico (não há terrenos muito compressíveis, sujeitos a grandes variações volumétricas, nas fundações). Usar Teoria da Elasticidade, soluções de placas carregadas no interior do maciço (integrais da solução de Mindlin; ver item 7.9 do Poulos e Davis, link no FundMoodle; ver também exercício 9 abaixo).

Ou usar métodos semi-empíricos (até mesmo Schmertmann — que foi concebido para fundação rasa —, para uma primeira aproximação). Pilares mais críticos em relação a ELS: possivelmente P8-P13, já que os pilares P27 a P34 provavelmente não fazem parte da estrutura principal, mais sensível e de maior responsabilidade; de qualquer maneira, verificar projeto completo. Critério: maior recalque diferencial específico.

5) Mais usual: correlações empíricas de tensão admissível com \(N_{SPT}\), de validade local. Exemplo (São Paulo): \(\sigma_{adm} \cong \; 25\;a\;35\; N_{SPT}\; \cong \; 800 \; kPa\;\) (aproximadamente 1,5 a 2,0 vezes a tensão admissível de uma fundação direta no mesmo solo). Implicitamente levam em conta ELU e ELS.

6a) Db = 2,3 m; Df = 0,9 m; d = 0,7 m (disparo); h = 1,2 m (altura); c = 0,2 m (rodapé)

6b) Db = 2,2 m; Df = 0,9 m; d = 0,65 m (disparo); h = 1,15 m (altura); c = 0,2 m (rodapé)

6c) Falsa elipse (retângulo + 2 semi-círculos) na divisa. Equilíbrio de viga-alavanca.

7) Quais tubulões serão isolados? Quais exigirão vigas-alavanca (divisas)? Embora não obrigatoriamente, P15 e P16 (elevadores) podem ter dois tubulões cada um (verificar possível interferências das bases). P7, P8, P12 e P13 (caixa de escada) provavelmente isolados.

8) Treinamento.

9) Escolha: tubulões mais compridos (maior área lateral) e mais carregados (maiores recalques). Em princípio, vamos excluir os do poço do elevador (mais curtos). Examine-se, por exemplo, o P7, com cerca de 4500 kN. Área lateral do fuste: (zb - zt - h = 13 m – 6 m – 1,5 m) x Df = 13,8 m2.

Lembrar resultado observado experimentalmente: ruptura da base (σb,ult = σb,rupt) ocorre para deslocamentos verticais (recalques) de 10 a 20% de Db. Ruptura ao longo do fuste (τf,ult = τf,rupt) ocorre para deslocamentos relativos (fuste-solo) de 5 a 15 mm. No caso do exercício, já foi fornecido o valor 10 mm (necessário verificar, ao final, se esse deslocamento foi mesmo atingido, de modo a mobilizar plenamente τf,ult).

Procesos de Aoki-Velloso (A-V) e de Décourt-Quaresma (D-Q), disponíveis por exemplo em Velloso e Lopes, vol. 2, págs. 115 a 123, ou em Fundações: Teoria e Prática, permitem estimativa preliminar de τf,ult em função de N. Pela sondagem, pode-se adotar um valor médio N ≈ 10 ao longo do trecho de fuste considerado. Chega-se então a 20 kPa < τf,ult < 35 kPa. Supondo que o recalque tenha sido igual ou superior a 10 mm, com τf,ult = 25 kPa a carga lateral será de 345 kN ou 34,5 tf. Sobra para a base, portanto, uma carga de 4155 kN. Se mantida a tensão de trabalho de 800 kPa, a redução da área da base seria da ordem de 8,0% (convença-se de que a redução de volume de concreto na base seria da ordem de 12%). Essas reduções não são, de fato, muito significativas, pois podem ser englobadas nas incertezas inerentes aos projetos que lidam com processos da natureza (formação de solos, por exemplo). Lembrar, porém, que aqui se está discutindo um tubulão com 5,5 m de fuste. Se fossem 10 ou 12 m, as reduções de volume poderiam ser bem mais relevantes. O mesmo aconteceria para tubulões sujeitos a cargas mais elevadas. Se levado em conta o efeito do atrito lateral, os recalques provavelmente aumentariam um pouco, pois no dimensionamento nominal (sem atrito lateral) se está, na realidade, aplicando ao terreno sob as bases uma tensão inferior a 800 kPa. Utilize os dados acima e a figura 7.24 do Poulos e Davis para confirmar, neste caso, um aumento de recalques da ordem de 4%.

Verificação de recalque. Ainda utlizando a fig. 7.24 do P&D, é necessário estimar G (módulo de cisalhamento) ou E (módulo de Young) do solo sob a base do tubulão (N ≈ 30). Caminho aproximado possível (livro do Braja Das): Fig. 17.16 (D50 ≈ 0,25 mm? Será que esse valor é adequado para o silte arenoso, pouco argiloso? Tente confirmar a partir das escalas granulométricas, por exemplo no livro de Mecânica dos Solos do Prof. Carlos Pinto. Observe também como uma granulometria, ensaio rápido e relativamente pouco oneroso, teria ajudado a melhorar a estimativa.) + equação 17.21 + estimativa de Poisson (ν ≈ 0,35), chegando a G ≈ 35000 kPa. Da fig. 7.24 do P&D, ρz ≈ 2,3 cm (ρz > 10 mm, portanto suficiente para mobilizar plenamente o atrito lateral).

Última atualização: sexta-feira, 31 mar. 2017, 08:48