Tubulão na Construção Civil: Guia Completo para Engenheiros

O tubulão é um tipo de fundação profunda empregado em obras com cargas elevadas, quando o solo superficial não apresenta resistência suficiente, mas é viável escavar até uma camada mais competente. Sua base alargada permite uma melhor distribuição das cargas, aumentando a eficiência na transmissão das tensões ao solo. Neste artigo, você aprenderá o que são tubulões, como são executados, em quais situações essa solução é mais indicada e como é feito seu dimensionamento.

Tipos de Tubulões

Os tubulões podem ser classificados de acordo com o método de execução e a presença ou não de água no solo. Os principais tipos são:

Tubulão a céu aberto: Escavado manualmente, sem necessidade de contenção lateral, utilizado em solos estáveis e secos.
Tubulão com ar comprimido: Aplicado em terrenos onde há presença de lençol freático, impedindo o colapso do solo durante a escavação.

Quando Utilizar Tubulão?

Os tubulões são indicados em diversas situações, como:

✔️ Em obras onde as cargas são elevadas e exigem um apoio firme, como pontes, edifícios altos e estruturas industriais.
✔️ Quando a fundação precisa alcançar uma camada resistente a grandes profundidades.
✔️ Em solos coesivos, onde a escavação pode ser realizada sem risco de desmoronamento.

Execução do Tubulão Passo a Passo

A construção de tubulões envolve diversas etapas que garantem sua qualidade e segurança. O processo típico inclui:

1️⃣ Marcação e locação – Definição do posicionamento dos tubulões no terreno, conforme o projeto estrutural.
2️⃣ Escavação do Fuste – Realizada manualmente ou com equipamentos mecânicos, até a profundidade necessária.
3️⃣ Verificação do solo de apoio – Confirmação da resistência da camada onde o tubulão será apoiado.
4️⃣ Alargamento da Base (se necessário) – Para aumentar a capacidade de carga do tubulão.
5️⃣ Instalação da armadura – Posicionamento das ferragens conforme o cálculo estrutural.
6️⃣ Concretagem – Lançamento do concreto para preencher o tubulão, garantindo a estabilidade da fundação.

Tubulão a céu aberto: Alargamento da base

Segurança na Execução de Tubulões

Por definição, os tubulões envolvem, em alguma etapa de sua execução, a descida de um operário em seu interior, seja para:

Verificação do solo de apoio
Alargamento da Base (se necessário)
Preparo e lirnpeza da base

Portanto, o uso de máquinas pesadas ou equipamentos vibratórios nas proximidades de um tubulão em execução é proibido, a fim de evitar riscos de desmoronamento.

Ainda, de acordo com a NR – 18 SEGURANÇA E SAÚDE NO TRABALHO NA INDÚSTRIA DA CONSTRUÇÃO:

É proibida a utilização de sistema de tubulão escavado manualmente com profundidade superior a 15 m (quinze metros).
O tubulão escavado manualmente deve:
- ser encamisado em toda a sua extensão;
- ser executado após sondagem ou estudo geotécnico local, para profundidade superior a 3 m (três metros); e
- possuir diâmetro mínimo de 0,9 m (noventa centímetros).
A atividade de escavação manual de tubulão deve ser precedida de plano de resgate e remoção.
É proibido o trabalho simultâneo em bases alargadas em tubulões adjacentes, sejam estes trabalhos de escavação e/ou de concretagem;
É proibida a abertura simultânea de bases tangentes.

Vantagens e Desvantagens dos Tubulões

✅ Vantagens do Tubulão

✔️ Alta capacidade de carga
✔️ Possibilidade de execução manual em terrenos acessíveis
✔️ Menor impacto vibratório em comparação com estacas cravadas
✔️ Melhor controle de execução, pois permite inspeção da base

❌ Desvantagens do Tubulão

❌ Processo mais demorado em comparação com estacas perfuradas
❌ Risco de colapso do solo em terrenos instáveis
❌ Exige condições seguras para escavação manual

Dimensionamento de Tubulão

Como os tubulões transferem as cargas ao solo por meio de tensões de compressão na base, seu dimensionamento geotécnico segue um processo semelhante ao das fundações superficiais. As principais etapas incluem:

Determinação da capacidade de carga do solo na camada de assentamento.
Cálculo da área da base do tubulão para garantir a distribuição adequada das cargas.

Exemplo de Cálculo

Considere os dados abaixo:

N_SPT = 15 golpes
Carga do pilar = 120 tf = 120.000 kgf

Determinação da Capacidade de Carga do Solo

Existem diversos métodos para determinar a Tensão Admissível do Solo a partir dos resultados do ensaio SPT. Neste exemplo, aplicaremos o método de Albieiro e Cintra:

$\sigma_{adm} = \frac{N_{SPT}}{5}$

$\sigma_{adm} = \frac{15}{5} = 3 kgf/cm^{2}$

Cálculo da Área da Base do Tubulão

A área da base do tubulão pode ser calculada por:

$A = \frac{CARGA}{\sigma _{ADM} }$

$A = \frac{120.000 kgf}{3 kgf/cm^{2}} = 40.000 cm^{2}$

Caso a base do tubulão seja Circular, determina-se o diâmetro por:

$D = \sqrt{\frac{4 \cdot A}{\pi } }$

$D = \sqrt{\frac{4 \cdot 40.000}{\pi } } \cong 225 cm$

Para garantir a inclinação recomendada (60°), calcula-se a altura H por:

$H = 0,866 \cdot \left( D -\phi \right)$

$H = 0,866 \cdot \left( 225 -90 \right) \cong 117 cm$

Tubulão: dimensionamento — Tubulão Circular: Dimensionamento

Por motivos de segurança, a altura H é limitada a 1,8 m, a menos que sejam adotadas medidas adicionais para assegurar a estabilidade do solo. No exemplo em questão, o valor obtido está dentro do limite permitido.

Caso a base do tubulão seja uma Falsa Elipse, calcula-se:

Adotando b = 120 cm

$A = \frac{\pi \cdot b^{2} }{4} + b\cdot x$

$40.000 = \frac{\pi \cdot 180^{2} }{4} + 180\cdot x$

$x = \frac{40000 - \frac{\pi \cdot 180^{2} }{4}}{180} \cong 121 cm$

Para garantir a inclinação recomendada (60°), calcula-se a altura H por:

$H = 0,866 \cdot \left( a -\phi \right)$

$H = 0,866 \cdot \left( 301 -90 \right) \cong 183 cm$

Para tubulões com base em Falsa Elipse, recomenda-se que a relação a/b não ultrapasse 2,5. Neste exemplo, verificamos que essa condição é atendida:

$\frac{a}{b} = \frac{301}{180} \cong 1,67$

Controle de Qualidade e Segurança na Execução de Tubulões

A execução de tubulões exige um rigoroso controle de qualidade para garantir a segurança da obra. Algumas práticas essenciais incluem:

🔹 Monitoramento da escavação, para evitar desmoronamentos.
🔹 Ensaios geotécnicos, como SPT, para confirmar a capacidade de carga do solo.
🔹 Controle da concretagem, garantindo que não haja segregação ou falhas na estrutura.
🔹 Verificação da armadura, assegurando que esteja corretamente posicionada.

Conclusão

Os tubulões são uma solução eficiente para fundações profundas, especialmente em projetos que exigem suporte de grandes cargas e não permitem o uso de estacas cravadas. Com um bom planejamento, execução controlada e atenção à segurança, essa técnica garante fundações sólidas e duráveis para diversos tipos de construções.

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