UNIVERSIDADE DO VALE DO PARAIBA

FACULDADE DE ENGENHARIAS, ARQUITETURA E URBANISMO

ENGENHARIA CIVIL

Dimensionamento De Tubulão A Ar Comprimido

CINTIA ARAÚJO OLIVEIRA

MARIA RAFAELA GONÇALVES AMARO

Orientador interno da FEAU: Prof. Octavio Manhães De Andrade Junior

São José dos Campos – São Paulo

Dezembro/ 2016

DIMENSIONAMENTO DE TUBULÃO A AR COMPRIMIDO

Trabalho de Conclusão de Curso de

graduação, submetido à Universidade do Vale do

Paraíba como parte dos requisitos necessários para a

obtenção do Grau de Engenharia Civil. Sob a

orientação do Professor Octavio Manhães de

Andrade Junior

SÃO JOSÉ DOS CAMPOS

2016

RESUMO

Independente da sua finalidade, a fundação de uma obra é a mais importante com a

relação do conjunto estrutural, sendo assim, iremos abordar alguns quesitos para sustentar

esse estudo. Este trabalho consiste no dimensionamento do tubulão a ar comprimido para

obras com cargas elevadas, obras que apresentam áreas com grau de dificuldades para

escavações do fuste. Ou seja, quando o solo é areia ou slite na presença de água, tomando

inviável a execução do tubulão convencional. Daí faz-se necessário recorrer ao

revestimento do fuste, com uso de camisas de aço ou concreto, até que se atinja a rocha ou

um solo impermeável capaz de suportar as cargas. Apresentam-se todos os cálculos

necessários e hipóteses assumidas para o dimensionamento do tubulão a ar comprimido.

Foram analisados os cuidados necessários sob trabalhar com ar comprimido.

Palavras-chaves: Tubulão a ar comprimido; Fundação; Solo.

ABSTRACT

Regardless of its purpose, the foundation of a work is the most important with the

relation of the structural set, therefore, we will address some questions to support this study.

This work consists in the dimensioning of the compressed air pipe for works with high loads,

works that present areas with degree of difficulty for excavations of the shaft. That is, when

the soil is sand or slite in the presence of water, making impracticable the execution of the

conventional pipe. From there it is necessary to resort to the lining of the shaft, using steel

shirts or concrete, until the rock is reached or a waterproof soil capable of supporting the

loads. All necessary calculations and assumed assumptions for the design of the compressed

air pipe are presented. Care was taken when working with compressed air.

Keywords: Caisson compressed air; Foundation; Ground.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos, primeiramente, a Deus, que nos concedeu energia, paciência e força de

vontade pra conseguirmos terminar nosso trabalho.

Ao Prof. Dr. Octavio Manhães De Andrade Junior, pelos ensinamentos transmitidos e

pela amizade em todas as etapas deste trabalho.

A minha família, pela confiança e motivação.

Aos amigos e colegas, pela força e pelo entusiasmo em relação a esta jornada.

Aos professores e colegas de Curso, pois percorremos anos juntos para conclusão de

uma nova etapa muito importante de nossas vidas.

A todos que, com boa intenção, colaboraram para a realização e finalização deste

trabalho.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1- Tubulão a céu aberto ................................................................................................ 11

Figura 2- Tubulão a ar comprimido ......................................................................................... 12

Figura 3- Base circular ............................................................................................................ 14

Figura 4- Base em falsa elipse ................................................................................................. 14

Figura 5- Bloco de coroamento ................................................................................................ 15

Figura 6- SP1 ............................................................................................................................ 17

Figura 7- SP2 ............................................................................................................................ 18

Figura 8- Locação ..................................................................................................................... 19

Figura 9- Terraplenagem ......................................................................................................... 20

Figura 10- Instalação da armadura ........................................................................................... 21

Figura 11- Concretagem .......................................................................................................... 22

Figura 12- Inicio da escavação ................................................................................................. 23

Figura 13- Campânula .............................................................................................................. 24

Figura 14- Alagamento da base ................................................................................................ 24

Figura 15- Concretagem da base .............................................................................................. 25

Figura 16- Etapas da execução ................................................................................................. 26

LISTA DE TABELA Tabela 1 - Tabela de compressão e descompressão ................................................................. 30

SUMÁRIO

1.INTRODUÇÃO ....................................................................................................................... 9

1.1 Objetivo ...................................................................................................................... 10

1.1.1 Objetivo geral ........................................................................................................... 10

1.1.2 Objetivo especifico .............................................................................................. 10

1.2 Justificativa.................................................................................................................. 10

2. MATERIAIS E METODOS ............................................................................................... 10

2.1 Fundações profundas ................................................................................................... 10

2.2Tubulão......................................................................................................................... 11

2.2.1 Tubulão a céu aberto ............................................................................................ 11

2.2.2 Tubulão a ar comprimido ..................................................................................... 12

2.3 Fuste ............................................................................................................................ 12

2.3.1 Fuste escavado mecanicamente ................................................................................ 13

2.3.2 Fuste escavado manualmente .............................................................................. 13

2.4 Base ............................................................................................................................. 13

2.4.1 Base circular ............................................................................................................ 14

2.4.2 Base em falsa elipse ............................................................................................ 14

2.5 Bloco de coroamento ................................................................................................... 15

2.6 Vantagens do tubulão a ar comprimido....................................................................... 15

2.7 Estudo do solo ............................................................................................................ 15

2.8 Execução do tubulão ................................................................................................... 20

2.8.1Terraplanagem e escavação preliminar ................................................................. 20

2.8.2 Instalação das fôrmas e montagem das armaduras ............................................. 21

2.8.3 Concretagem da primeira sessão ......................................................................... 21

2.8.4 Escavação sob ar comprimido ............................................................................ 22

2.8.5 Campânula de ar comprimido.............................................................................. 23

2.8.6 Alargamento da base ........................................................................................... 24

2.8.7 Concretagem da base .......................................................................................... 25

2.9 Efeitos fisiológicos provocados pelo ar comprimido ................................................. 27

2.9.1 Cuidados com trabalho sob ar comprimido. ........................................................ 28

3.RESULTADOS E DISCUSSÃO. ......................................................................................... 30

3.1 Memorial de Cálculo ................................................................................................... 30

3.2 Dimensionamento da base do tubulão ........................................................................ 30

3.2.1 Cálculo da tensão do solo .................................................................................... 31

3.2.2 Cálculo da área da base ........................................................................................ 31

3.2.3 Cálculo do diâmetro da base ................................................................................ 31

3.2.4 Cálculo da altura da base ..................................................................................... 31

3.3 Dimensionamento do fuste e sua resistência ............................................................... 32

3.3.1 Cálculo da área do fuste ....................................................................................... 32

3.3.2 Valor da resistência característica do concreto à compressão (fck) .................... 32

3.3.3 Cálculo da resistência dimensionamento a compreensão (fcd) ........................... 33

3.3.4 Cálculo da resistência do fuste ............................................................................ 33

4. CONCLUSÃO ...................................................................................................................... 34

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................... 35

9

1. INTRODUÇÃO

Com o crescimento das cidades brasileiras e devido ao grande aumento populacional,

houve uma crescente demanda no setor da construção civil, tornando-se um incentivo à

construção de estruturas com cargas consideradas elevadas, como por exemplo, pontes,

viadutos e edificações de grande porte.

Independente da obra, por mais acessível que seja, só pode ser adequadamente projetada

depois de um estudo do terreno, ou seja, do subsolo no local onde será executado a obra. Com

o conhecimento será identificado o tipo de fundação necessária. Mas como estamos falando

de estruturas com cargas elevadas, esta exige o tipo de fundação profunda.

As fundações profundas têm como sua principal função, suportar com segurança as

cargas provenientes das estruturas.

Segundo a Associação Brasileira de Normas Técnica (ABNT) Norma Brasileira

Regulamentadora (NBR) 6122/2010, define-se como fundação profunda aquela que transmite

a carga proveniente da superestrutura ao terreno pela base (resistência de ponta) ou por sua

superfície lateral (resistência de fuste), ou até mesmo a combinação das duas. As fundações

deverão ser apoiadas em profundidade superior ao dobro da menor dimensão em planta, e no

mínimo 3,0 m. São classificados para este tipo de fundação as estacas e os tubulões. [1]

O tubulão um dos elementos de fundação profunda, que se caracteriza por ter a base

alargada, isto é, o diâmetro da base é superior que o diâmetro do fuste. De forma que, a maior

parte da capacidade de carga decorre do contato direto da base com o solo, ao mesmo tempo

que a estaca resiste aos esforços principalmente devido ao contato lateral com o solo. Os

tubulões são classificados em dois tipos básicos: a céu aberto e a ar comprimido.

Tubulão a céu aberto é um poço executado acima do nível d’água, onde é favorável

quando há solos bastante rígidos, ou também em solo abaixo do nível d’água que se mantenha

estável, que seja possível o bombeamento da água sem risco de desmoronamento. [2]

Esse tipo de tubulão a escavação normalmente é manual, mais pode ser feita

mecanicamente com equipamentos de perfuração, em que na última etapa, haja a descida de

um operário para executar a base ou limpeza do fundo quando não há base. A profundidade

máxima é de 35 m abaixo do nível do lençol freático devido as condições suportadas pelo ser

humano. A legislação trabalhista exige as condições de compressão e descompressão dos

operários deste tipo de trabalho. [3]

O estudo em questão é sobre a utilização do tubulão a ar comprimido, como elemento

10

de fundação profunda, indicado para solos com presença de lençol freático e que apresentam

riscos de desabamento.

1.1 OBJETIVOS

1.1.1Objetivo Geral

A proposta do projeto é dimensionar o tubulão pneumático para estruturas com cargas

elevadas e sob um solo com presença de lençol freático, ao ponto de garantir que a construção

se mantenha estável e sem recalques consideráveis. São desenvolvidos todos os cálculos

necessários para o dimensionamento geotécnico do tubulão. [4]

1.1.2 Objetivo Específico

Compreender como a norma NBR 6122/2010 auxilia na execução do tubulão;

Fazer um levantamento de equipamentos e como é feita a segurança na execução.

Dimensionar um tubulão a ar comprimido de acordo com a norma e com o local da

execução da obra.

1.2 Justificativa

Identificamos que em algumas obras existem risco de desmoronamento do solo na

realização da fundação devido a presença de água. Por isso é necessário a utilização da

campânula de ar comprimido para fazer o afastamento da água no solo.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

2.1 Fundações Profundas

Fundações profundas é executada devido o nível da profundidade ser maior em relação

ao terreno adjacente da área total da fundação.

O elemento tem a função de transmitir as cargas estruturais ao terreno através da base,

por sua superfície lateral (o fuste) ou a combinação da base e fuste.

11

O tubulão é um dos grupos que faz parte de fundação profunda. [1]

2.2 Tubulão

Com forma de cilíndrico é um elemento de fundação profunda, em que na etapa final é

necessário há descida de um operário para terminar a escavação ou para fazer a limpeza do

solo.

O tubulão pode ser classificado como céu aberto, (figura 1) ou sob ar comprimido

(pneumático) (figura 2). Em caso de necessidade de trabalhar abaixo do nível da água é

necessário usar o ar comprimido. [1]

2.2.1Tubulão A Céu Aberto

É exercido acima do lençol freático, ou em caso de o solo conseguir ficar permanente

estável sem risco de desmoronamento poderá ser executado abaixo do nível d’água. [5]

Figura 1 – Tubulão a céu aberto

Fonte: Macêdo,P.D [6]

12

2.2.2 Tubulão sob ar comprimido

A técnica é indicada para solos com presença de lençol freático sem probabilidade de

esgotamento. É essencial as paredes do fuste ser encamisada com anéis de concreto ou de

tubos de aço, e quando atingir o solo adequado para fazer a realização da base do tubulão.

Na descida manual do operário, a camisa simboliza segurança, pois serve de auxílio

para o equipamento campânula que é necessário para o método ser executado abaixo do nível

d’água e ainda protege os operários do solo ruim.

A execução de tubulão pneumático pode ter problemas durante a compressão e

descompressão da campânula se não for executado com segurança dos operários. [5]

Figura 2- Tubulão a ar comprimido

Fonte: Macêdo,P.D [6]

2.3 Fuste

No tubulão uma parte importante é o fuste onde o centro da gravidade da área do fuste

deve coincidir com o ponto de execução da carga do pilar.

A coluna do tubulão é composto por bloco de transição, fuste e a base. E

executado freqüentemente por anéis de concreto armado e sua extensão não permite um

escape maior que 30 cm [3]. O diâmetro do fuste deve ser no mínimo de 70 cm para conceder

a entrada e saída do operário.

13

No fuste existem dois tipos de aplicação. O escavado mecanicamente e o escavado

manualmente. [7]

2.3.1 Fuste escavado mecanicamente

Frequentemente coloca-se um revestimento metálico. A perfuração do fuste é feita por

equipamento, conservando a água no interior do tubulão. Atingida a profundidade prevista, é

fixada a campânula, é injetado o ar comprimido e os operários descem para fazer o

alargamento da base.

Uma parte do fuste e a base é concretada sob ar comprimido. Depois de obter a

resistência no concreto, pode ser feita a remoção da campânula e a outra parte do fuste é

concretado a céu aberto. [8]

2.3.2 Fuste escavado manualmente

Estabelece um revestimento metálico ou de concreto. Quando o diâmetro do tubulão

atinge as disponibilidades de revestimentos metálicos (cerca de 1,50 m), ou por razões de

custo, trabalha com o revestimento de concreto armado. [8]

2.4 Base

No tubulão a base pode ser alargada ou não. Os alargamentos da base são realizados de

modo que a fase conclusiva da base seja isenta de armadura. Por isso, é adotado um ângulo

60° com a horizontal para que não haja obrigação de aplicação de armadura na base. Os

alargamentos dão origem numa base circular (figura 3) ou elíptica (figura 4).

No caso de necessidade do alargamento da base é fundamental a descida de um

operário.

Normalmente a base não pode ultrapassar lateralmente o fuste maior que 30 cm. O

rodapé é recomendado a uma altura de no mínimo 20 cm.

14

2.4.1 Base circular

Através do carregamento, do peso do fuste e da capacidade de carga do solo é gerado as

dimensões da base. [9]

Figura 3- Base circular

Fonte: Eberle,P.C [10]

2.4.2 Base em falsa elipse

Composta de um retângulo e dois semicírculos é prevista de modo que a área total

conduza a carga para o solo. [9]

Figura 4- Base em falsa elipse

Fonte: Eberle,P.C [10]

15

2.5 Bloco de transição ou coroamento

Faz a junção entre o elemento vertical que é o fuste e horizontal (arquitrave ou imposta

de um arco) de propriedades estáticas muito diferentes.

Figura 5 – Bloco de coroamento

Fonte: Macêdo,P.D [6]

2.6 Vantagens do tubulão a ar comprimido

Execução abaixo do n.a;

Processo executivo com pouca produção de ruídos ou vibrações se comparado com

cravação de estacas, por exemplo;

O solo retirado das escavações pode ser avaliado por um engenheiro de fundações e

compará-lo com o projeto;

É possível apoiar cada pilar em fuste único, ao invés de cravação de diversas estacas e,

por consequente, execução de blocos de coroamento;

As escavações podem atravessar horizontes com pedras e matacões, se mecanizadas;

O diâmetro e o comprimento do tubulão pode se modificar durante a escavação

Baixo custo de mobilização de equipamentos. [11]

2.7 Estudo do solo

A sondagem a percussão é conhecida como “simples reconhecimento de solo com SPT

16

(Standard Penetration Test)”. O reconhecimento do tipo de solo é fundamental para verificar a

reação ao receber as cargas esperada.

A sondagem à percussão é necessária, pois é identificado qual é altura do lençol

freático, que os tipos de solo que estão sob a obra, a sua profundidade, a capacidade de carga

do sub-solo, em diversas profundidades. O resultado deste estudo é obtido através de ensaio

geotécnico (SPT).

Para este trabalho foi feito o estudo do ensaio (SPT), onde apresentamos os resultados,

para ser executados na obra.

Sondagem de Simples Reconhecimento de Solo com SPT

As investigações compreendem, conforme a norma ABNT NBR 6484, a execução de

dois furos de sondagem à percussão, totalizando 40.90 ml. de perfurações de solo, com a

retirada de amostras para determinação dos horizontes geológicos e classificação segundo a

resistência dos materiais encontrados, bem como a compacidade, consistência, cor,

composição, etc. [12]

As perfurações foram executadas por percussão e lavagem, usando tubos de

revestimento de diâmetro 2 ½”.

As resistências (SPT) oferecidas pelo terreno à cravação do amostrador tipo padrão

“Terzaghi& Peck” de diâmetro interno e externo respectivamente de 35 mm (1 3/8”) e 51 mm

(2”), foram obtidas mediante golpes de um peso de 65kg, caindo de altura padrão de 75cm.

Os resultados dessas medidas, expressos em números de golpes necessários à

penetração dos 45cm do amostrador, em 3 etapas de 15 cm, estão indicados, sob forma gráfica

e numérica para seus 30 cm finais nos desenhos SP1 (figura 6) a SP2 (figura 7). Nos casos em

que a penetração das etapas parciais do amostrador for diferente de 15 cm, o registro é

apresentado na forma de fração, onde o numerador indica os números de golpes e o

denominador, a penetração em centímetros.

A classificação foi tátil-visual, permitindo apenas uma visão geral do solo amostrado.

A profundidade de ocorrência do lençol freático varia com o tempo, dependendo

principalmente das ocorrências de chuvas. A sondagem à Percussão não é o método mais

indicado para a determinação precisa do nível da água (NA). Caso este seja determinante para

a escolha do tipo de fundação, recomenda-se uma perfuração de diâmetro maior.

A sondagem à percussão é considerada indispensável pela Norma ABNT NBR

6122/2010 – Projeto e Execução de Fundações. Entretanto em determinadas situações podem

ser convenientes Ensaios Geotécnicos complementares. [13]

17

Figura 6 – SP1

Fonte: Teixeira, W [13]

18

Figura 7 – SP2

Fonte: Teixeira, W [13]

19

Figura 8 – Locação

Fonte: Teixeira, W [13]

9,00

m

20

2.8 Execução do tubulão

Todo trabalho passa por um estagio ou por um processo de atividades, e com este não é

diferente, pois afinal, além de ser um trabalho extenso, este é dividido em seis etapas que são

“terraplanagem e escavação preliminar (figura 9), instalação das formas e montagem das

armaduras (figura 10), concretagem da primeira sessão (figura 11), escavação sob ar

comprimido (figura 12), campânula de ar comprimido (figura 13), alargamento da base

(figura 14), e por último concretagem da base (figura 15) ”. Com isto podemos dar execução

no serviço, mas afinal, o que cada etapa faz? E como se faz? Com estas perguntas enumero

cada uma delas e descriminamos cada significado.

2.8.1 Terraplanagem e escavação preliminar

Antes de qualquer execução ou qualquer fundação é feito um mapeamento geotécnico,

ou seja, é feito a verificação do perímetro todo, a área. Depois de feito o mapeamento dá-se

início aos trabalhos com o terraplenagem do local. Em seguida, a ação feita é uma escavação

preliminar, a céu aberto, onde se executa um poço, geralmente entre 1,5 m e 2 m de

profundidade, de apoio à colocação das fôrmas. E existem duas maneiras de fazer as

escavações, manualmente ou mecanicamente, ou seja, com um trado mecânico para a

execução do tubulão. [14]

Figura 9 – Terraplenagem

Fonte: Junior, L.A. [15]

21

2.8.2 Instalação das fôrmas e montagem das armaduras

É preciso ser montado de uma forma circular o primeiro poço, e pode-se fazer de duas

maneiras, metálicas ou de madeira, onde é armada a ferragem do tubulão. Depois de concluir

a armação é preciso instalar uma forma circular externa, ou seja, fora, e vão varia muito os

diâmetros de acordo com o projeto. E com base em outras pesquisas o primeiro segmento

costuma-se ser em torno de 4 metros, metade dentro do poço e outra metade acima do nível

do terreno. [14]

Figura 10 – Instalação da armadura

Fonte: Junior, L.A. [15]

2.8.3 Concretagem da primeira sessão

O terceiro passo é sobre a concretagem da camisa, ou seja, como esta é feita. Para a

concretagem da primeira sessão é preciso de espaço entre as fôrmas interna e externa. Após a

22

concretagem e a cura do concreto, depois disso é feito a desenforma interna e externa, onde

são fixados chumbadores nas extremidades superior da camisa de concreto para acoplar a

campânula, que é usada para comprimir o ar. [14]

Figura 11 – Concretagem

Fonte: Junior, L.A. [15]

2.8.4 Escavação sob ar comprimido

Depois do primeiro segmento tubular já concretado, é colocado a campânula sobre o

tubulão em execução. A partir daí, inicia-se os trabalhos de escavação onde são feitos sob ar

comprimido, estes são avançados geralmente em trechos de 1 m a 1,5 m. Depois de feito

todos os métodos, é retirada a campânula para concretagem de novos segmentos do tubulão,

onde cada segmento é efetuado com o mesmo arranjo de armação e de fôrmas internas e

externas, “Para a concretagem da primeira sessão é preciso de espaço entre as fôrmas interna

23

e externa. ” (3 Concretagem da primeira sessão). Até que se atinja a profundidade adequada,

estipulada pela inspeção é feita a sequência de concretagem-escavação. [14]

Figura 12- Inicio da escavação

Fonte: Junior, L.A. [15]

2.8.5 Campânula de ar comprimido

A campânula nada mais é que uma peça, e como toda peça é composta por algo, esta

não é diferente, pois é composta de várias outras peças, as quais são presas umas as outras

como parafusos, porcas, arruelas e vedações. A preparação para instalação da campânula

sobre o tubulão será executada por um guindaste. Depois de montada é pressurizada a câmara

de compressores de no mínimo dois compressores de 250 pcm conectados a um reservatório

de ar, filtros e resfriador. Esta, ainda tem a função de segurança para com seus profissionais,

pois é pela câmara que os operários operam através do processo de compressão e

descompressão para conseguir executar o trabalho sob ar comprimido. [14]

24

Figura 13 – Campânula

Fonte: Junior, L.A. [15]

2.8.6 Alargamento da base

Para fazer o alargamento da base é preciso atingir a cota de assentamento do tubulão,

depois de atingido é feita a inspeção do terreno. É preciso expandir a base em caso de

exigência, e qual seria essa exigência? A capacidade de carga, de resistência, entre outros

fatores, que foi atingida. Para melhor aproveitamento a maioria dos casos, usa-se base

alargada com intuito de melhor capacidade resistente do terreno. Após o alargamento, uma

nova vistoria é feita para conferir as dimensões e verificar a armadura da base, para ver se esta

batendo com os cálculos exatos feitos anteriormente. E por fim, é feito o preenchimento com

concreto, sem remoção da campânula. [14]

Figura 14 - Alargamento da base

Fonte: Escola engenharia [7]

25

2.8.7 Concretagem da base

Por meio do cachimbo de concretagem, é introduzido o concreto na campânula com

intuito de preencher toda a base. Após o preenchimento desta é encerrado a execução do

tubulão. Ele deve permanecer comprimido durante seis horas após a concretagem da base.

Com base nesses dados podemos dar inicio a nossa obra; E para facilitar o entendimento

colocamos uma imagem demonstrativa como exemplo para simplificar tudo o que foi citado

acima, contendo passo a passo da execução de um tubulão a ar comprimido. [14]

Figura 15 – Concretagem da base

Fonte: Escola engenharia [7]

26

Figura 16-Etapas das execuções.

Fonte: Carvalho,K. [14]

.

2.8.1

2.8.5

2.8.7

2.8.4

2.8.3

2.8.2

2.8.6

27

2.9 Efeitos fisiológicos provocados pelo ar comprimido

De acordo com o autor Moraes, Marcello da Cunha,1976, livro “Estruturas de

Fundações” podemos identificar que apesar de ocorrer diversas rupturas de vasos sanguíneos

e tímpanos geralmente os homens mais experientes encontram certas dificuldades e

impossibilidades de entrar quando estão resfriados, onde podemos identificar esses problemas

vindos durante a descompressão; a partir disso podemos identificar que sensações

experimentadas quando se trabalha no ar comprimido e quando na fase de descompressão

podem ocorrer ligeiras vertigens, como: incapacidade de falar e dificuldade nos movimentos

devido à densidade do ar, dores violentas nos ouvidos, ao deixar o ar comprimido, alguns

sentem frio e ainda uma forte comichão sob a pele em várias partes do corpo.

Fechando a boca e tampando o nariz é possível ocorrer uma melhora, juntamente da

ação de expelir o ar dos pulmões, pode-se também engolir em seco. Ainda, a câmera de

descompressão pode ser aquecida em caso de frio, ainda em caso de frio pode-se dar a cada

funcionário na fase de descompressão café quente e roupas apropriadas evitando doenças

provocadas pelo ar comprimido, que são diversas ocorrentes em trabalhadores que não

tiveram à assistência ideal, desencadeando: dores nevrálgicas e de gravidade variável, suor

frio abundante, dor na boca do estomago acompanhada de vômitos, paralisia ocasional de

intensidade variável que atinge principalmente as pernas, vertigens, visão dupla e incoerência

nas palavras, nos casos fatais, a congestão cerebral.

Segundo Edward Levy (1976), um grande pesquisador deste assunto onde se tem mais

de 20.000 casos estudados, afirma que existem aproximadamente 4.370 casos de doenças

causadas por causa do ar comprimido. Este ainda afirma que: Os trabalhos no ar comprimido

não devem ultrapassar mais de 3,4 atmosferas ou 3,516 kg/cm². “Estruturas de Fundações”

Com isso, têm-se condições para execução de trabalhos em ar comprimido, ou seja, um

bom estado físico, cuidados por parte da empresa como roupas adequadas, materiais exatos,

permitem que o trabalhador desenvolva um perfeito trabalho, na Alemanha diversos

especialistas adotam como tempo de descompressão 2 minutos para 0,1 atmosferas ou 20

minutos por atmosfera, não que isso seja regra, mas foi um padrão adotado pelo o país para o

desenvolvimento a este trabalho.

28

Apesar de a descompressão ser lenta existe outras preocupações que podem ser adotadas

como: fornecimento de boa quantidade de ar fresco, iluminação elétrica no lugar de gasolina

ou querosene, pois essas viciam o ar, o ar deve ser conservado a uma temperatura mais

razoável possível fazendo-o passar por uma serpentina apropriada.

Mesmo sendo lenta a recompressão esta é mais solúvel trazendo uma ótima solução

para curar a doenças do ar comprimido. É preciso manter também em prontidão uma câmara-

hospital para qualquer problema maior ou até mesmo com o intuito de evitar problemas

maiores, pois durante a descompressão os homens precisam estar sempre em movimentações

e massageando suas juntas, evitando problemas.

A muito tempo tem acontecido trabalhos a 80m de profundidade, onde existe um grande

número de incertezas para assegurar os graus de descompressão. Em trabalhos nesta

profundidade, o trabalhador deve subir até uma profundidade de 35m e aí permanecer 3

minutos. Paradas devem ser feitas nas profundidades de 25m, 20m, 15m e 10m; depois desta

última parada o trabalhador vem à superfície e entra na câmara de descompressão, onde a

pressão é de 3,50 atmosferas.

O trabalhador deve permanecer na câmara por duas horas e durante esse tempo a

pressão é gradativamente reduzida, e para uma profundidade de 80m o trabalhador tem um

tempo máximo submerso de no máximo 15 minutos. [3]

2.9.1 Cuidados com trabalho sob ar comprimido.

Segundo a Norma Regulamentadora- NR 15 - anexo VI:

“Tubulão de ar comprimido é uma estrutura vertical que se estende abaixo da

superfície d’água ou solo, através da qual os trabalhadores devem descer, entrando pela

campânula, para uma pressão maior que a atmosfera. A atmosfera pressurizada opõe-se à

pressão da água e permite que os homens trabalhem em seu interior. Trabalhos sob ar

comprimido são os efetuados em ambientes onde o trabalhador é obrigado a suportar

pressões maiores que a atmosférica e onde se exige cuidados a descompressão.”[16]

O dispositivo neste item aplica-se a trabalhos sob ar comprimido em tubulões pneumático:

29

O trabalhador não poderá sofrer mais que uma compressão num período de 24 (vinte e

quatro) horas;

Durante o transcorrer dos trabalhos sob ar comprimido, nenhuma pessoa poderá ser

exposta à pressão superior a 3,4 kgf/cm² (34 m.c.a, 3,4 atm, 340 Kpa), exceto em caso de

emergência ou durante tratamento em câmara de recompressão, sob supervisão direta do

médico responsável;

A duração do período de trabalho sob ar comprimido não poderá ser superior a 8 (oito)

horas, em pressões de trabalho de 0 a 1,0 kgf/cm2; a 6 (seis) horas em pressões de trabalho de

1,1 a 2,5 kgf/cm2; e a 4 (quatro) horas, em pressão de trabalho de 2,6 a 3,4 kgf/cm2;

Após a descompressão, os trabalhadores serão obrigados a permanecer, no mínimo, por

2 (duas) horas, no canteiro de obra, cumprindo um período de observação médica;

Os operários devem ter mais de 18 (dezoito) e menos de 45 (quarenta e cinco) anos de

idade;

Presença de um médico, reservatório de ar comprimido. A compressão deve ser gradual,

no primeiro minuto, após o início da compressão, a pressão não poderá ter incremento maior

que 0,3 kgf/cm2. Atingido este valor, o aumento da pressão deverá ser feito a uma velocidade

não-superior a 0,7 kgf/cm2, por minuto, para que nenhum trabalhador seja acometido de mal-

estar;

Na descompressão de trabalhadores expostos à pressão de 0,0 a 3,4 kgf/cm2, será

obedecida a tabela anexada (Tabela 1) de acordo com as seguintes regras:

a) Quando duas pessoas ou mais estiverem passando pelo o processo de descompressão

na mesma campânula e seus períodos de trabalho forem diferentes é preciso ter uma

descompressão maior de acordo com o período de pressão de trabalho experimentada pelo os

trabalhadores envolvidos.

b) De acordo com o estágio de descompressão a pressão será reduzida a uma velocidade

não superior a 0,4 kgf/cm2/minuto. É preciso manter a campânula ou eclusa na mesma

pressão, ou melhor, naquela pressão; pelo o tempo indicado em minutos. Depois é preciso

diminuir a pressão à mesma velocidade de antes, até o próximo estágio e assim por diante.

30

Para cada 5 (cinco) minutos de parada, a campânula deverá ser ventilada à razão de 1 (um)

minuto, como mostraremos na tabela. [16]

Tabela 1: Tabela de compressão e descompressão

Fonte: NR 15 [16]

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

3.1 Memorial de Cálculos

Após a verificação do ensaio de solo para a carga aplicada perante a resistência do

mesmo, começaram a dimensionar o tubulão ar comprimido. Neste estudo foi adotada a carga

de 200.000 kg.

Através dos ensaios geotécnicos SPT, foi usado o SPT de 25 kg e a resistência do solo

de 5. [10]

SPT = 10 + 11 + 13 + 15 + 14 + 21 + 29 + 16 + 34 + 31 +35 + 39 + 48 = 24,3 kg

13

Adotado o SPT de 25 kg

3.2 Dimensionamento da base do tubulão

31

3.2.1 Cálculo da tensão do solo

SPT (Standard Penetration Test) = Teste de Penetração Padrão

[10]

s= SPT

= 25 kg

= 50.000 kg/m² Resistencia do solo 5

3.2.2 Cálculo da área da base

[10]

s= Tensão do solo

P= Carga

3.2.3 Cálculo do diâmetro da base

D =√(4 *Ab)/π

Ab = área da base [10]

D = √ 4 *(4) / π = 2,26 m

3.2.4 Cálculo da altura da base

Para o calculo da altura da base foi adotado para o diâmetro do fuste mínimo de 0,70 m.

Ab = P

s

Ab =

200.000kg = 4 m²

50.000kg/m²

32

H = tg 60 * (D- d)/2

D = diâmetro da base [10]

d = diâmetro do fuste

H =tg 60 *( 2,26-0,70) / 2 = 1,35 m

3.3 Dimensionamento do fuste e sua resistência

Dimensionado a altura da base, agora iremos verificar se o fuste aguenta a carga

adotada de 200.000 kg.

3.3.1 Cálculo da área do fuste

Já sabemos que o diâmetro do fuste é de 0,70 m, então temos:

,

3.3.2 Valor da resistência característica do concreto à compressão (fck)

Para calcular a resistência do fuste, foi necessário primeiro calcular a Resistência

Característica do Concreto à Compressão (fck). Essa resistência é medida através de ensaios

de compreensão de corpos de prova do concreto extraído da obra. Obtivemos:

fck = 25Mpa = 2,5E6 kg/m²

Af= π*d² = π *(0,70m)² = 0,3848 m²

4 4

33

3.3.3 Cálculo da resistência dimensionamento a compreensão (fcd)

Com isso, conseguimos calcular a resistência de dimensionamento a compreensão (fcd).

Fcd= fck = 2,5E6 kg/m² = 1,786E6 kg/m²

ᴕ 1,4

3.3.4 Cálculo da resistência do fuste

Para finalizar nosso dimensionamento, a resistência do fuste tem que ser maior ou igual

a carga adotada.

Rf = fcd * Af = 1,786E6 kg/m² * 0,3848 m² = 687.252,8 kg

Rf ≥ Nd

687.252,8 kg ≥ 200.000 kg

Os tubulões trabalham por ponta, ou seja, toda carga vertical proveniente da estrutura é

distribuída uniformemente na base. As dimensões da base possuem diferenças em relação ao

fuste, que é dimensionado para que o concreto do tubulão trabalhe por compressão simples, já

a base é dimensionada para trabalhar com a tensão admissível (σadm) do material onde o

mesmo será apoiado.

No dimensionamento realizado, a resistência do fuste suportaria a carga, sem a

necessidade de acréscimo de barras. E a base será em falsa elipse.

34

4. Conclusão

Através do trabalho desenvolvido certificamos a importância de um correto

dimensionamento dos tubulões, uma vez que a ausência de critério razoável neste sentido

pode causar acidentes.

Compreendemos o quanto é necessário consultar as normas pois desta forma

conseguimos ter soluções de precauções e evitando acidentes durante a compressão e

descompressão do ar comprimido.

Analisamos que o equipamento principal para execução do tubulão sob ar comprimido é

a campânula, pois ela é responsável pelo compressão e descompressão do ar e também o

afastamento da água no solo.

35

REFERÊNCIAS

[1] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6122: Projetos e

execução de fundações – segunda edição. Rio de Janeiro, 1996. 33 p.

[2] ENGENHARIA, S. (S.D.). Tubulão a céu aberto. Acesso em 15 de 10 de 2016, disponível

em http://sete.eng.br/tubulao-a-ceu-aberto-1024-servico-10885

[3] MORAES, MARCELLO DA CUNHA, 1929. Estruturas de fundações. 2.ed. São Paulo:

mcgraw-Hill do Brasil,1976. 70-75 p.

[4] FOGAÇA, M. (11 de 2012). Fundações e contenções. Acesso em 02 de 05 de 2016,

disponível em PINI: http://infraestruturaurbana.pini.com.br/solucoes-

tecnicas/20/artigo271662-3.aspx

[5] FUNDAÇÕES PROFUNDAS. Disponível em http://www.lmsp.ufc.br/arquivos

/graduação /fundacao/apostila/04.pdf - Acesso em Maio de 2016

[6] MACÊDO, P. D. (2014). Prova de carga direta sobre terreno de fundação. Acesso em 30

de 10 de 2016, disponível em Ruptura Generalizada: http://slideplayer.com.br/slide/1612695/

[7] ENGENHARIA, E. (s.d.). Tubulão a céu aberto . Acesso em 2016 de 10 de 28, disponível

em http://www.escolaengenharia.com.br/tubulao-a-ceu-aberto/

[8] ANGONESE, W. (1 de 2015). Estudo de caso de uma fundação . Acesso em 2016 de 11

de 1, disponível em UNIC: http://www.ebah.com.br/content/abaaag6tuaa/tcc-

finalizado?Part=2

[9] MORAES, MARCELLO DA CUNHA, 1929. Estruturas de fundações. 1 ed. São Paulo:

mcgraw-Hill do Brasil,1976. 41- 43 p.

36

[10] EBERLE, P. C.(S.D.).Fundacoes e obras de terra II. Acesso em 10 de 2016, disponível

Em sinop: http://sinop.unemat.br/site_antigo/prof/foto_p_downloads/fot_7335aula_9_

_dimensionamento_e_execuyyo_de_tubulyes_pdf

[11] GUIMARÃES, F. (S.D.). Fundações . Acesso em 1 de 11 de 2016, disponível em

Tubulões pneumático: http://ec2-107-21-65-169.compute-1.amazonaws.com/content

/abaaabyfwa C/fundacoes-apresentacao

[12] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. Solo – Sondagens de

simples reconhecimento com SPT – Método de ensaio: NBR 6484/2001.17 p.

[13] TEIXEIRA, W. (08 de 2015). Persolo Perfurações De Solo Ltda.

[14] CARVALHO, K. (08 de 2014). Fundações e Contenções. Acesso em 02 de 05 de 2016,

disponível em PINI: http://infraestruturaurbana.pini.com.br/solucoes-tecnicas/41/tubuloes-

com-ar-comprimido-319515-1.aspx

[15] JUNIOR, L. A. (s.d.). Lan Consultoria De Fundações Pesadas E Geotecnia - RPA.

Acesso em 3 de 11 de 2016, disponível em Especialista em Fundação Pesada e Geotecnia:

https://sites.google.com/site/langeotecniaefundacao/contato/produtos

[16] NORMA REGULAMENTADORA – NR15 - Atividades e Operações Insalubres