O dimensionamento das armaduras em tubulões e estacas submetidos a esforços verticais é um processo essencial para garantir o desempenho estrutural e a segurança das fundações profundas. Neste artigo técnico, exploramos os fundamentos normativos e práticos que regem o projeto dessas armaduras, conforme as diretrizes da ABNT NBR 6118 e os princípios apresentados na Aula 18 da disciplina de Fundações do Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt da PUC Goiás.

1. Considerações Estruturais e Premissas de Cálculo

Tubulões e estacas são elementos de fundação utilizados para transferir as cargas da superestrutura até camadas mais resistentes do solo. Em condições usuais de projeto, são submetidos predominantemente a esforços axiais de compressão. Neste cenário, seu comportamento é assimilado ao de pilares curtos, onde o concreto é o principal material resistente e o aço fornece a armadura necessária à estabilidade, controle de fissuração e ductilidade da estrutura.

De acordo com a NBR 6118, o dimensionamento deve considerar:

  • O tipo de carregamento (compressão centrada ou excêntrica);
  • As condições de apoio (engastamento, liberdade de movimento);
  • A esbeltez e o fator de flambagem (relevantes para estacas delgadas);
  • Os requisitos mínimos de área de aço e espaçamentos máximos de estribos;
  • A exposição ambiental da fundação.

2. Armadura Longitudinal: Critérios e Cálculo

A armadura longitudinal é responsável por resistir aos esforços de compressão, auxiliar no controle da fissuração por retração e temperatura, além de garantir integridade durante o manuseio e concretagem. O dimensionamento é feito considerando a área da seção transversal de concreto AcA_c e a força axial de projeto NdN_d.

Fórmulas principais:

  • Área mínima de aço:
    As,min=max⁡(0,15%×Ac,As,exec)A_{s,min} = \max(0{,}15\% \times A_c, A_{s,\text{exec}})
  • Cálculo da área necessária:
    Nd=αc⋅fcd⋅Ac+fyd⋅AsN_d = \alpha_c \cdot f_{cd} \cdot A_c + f_{yd} \cdot A_s

Onde:

  • fcdf_{cd}: resistência de cálculo do concreto à compressão;
  • fydf_{yd}: resistência de cálculo do aço;
  • αc\alpha_c: coeficiente de redistribuição de tensões (normalmente 0,85);
  • AsA_s: área total de aço longitudinal.

É comum adotar uma distribuição regular em número par de barras em torno da seção circular. Recomenda-se utilizar bitolas ≥12,5\geq 12{,}5 mm e comprimento de ancoragem adequado ao concreto utilizado.

3. Armadura Transversal: Função e Disposição

Os estribos ou armaduras transversais exercem as seguintes funções:

  • Confinar o concreto da seção transversal, melhorando sua resistência à compressão;
  • Controlar fissuração transversal por retração e temperatura;
  • Garantir a integridade geométrica da armadura longitudinal durante a execução;
  • Contribuir com resistência ao cisalhamento (quando necessário).

Prescrições normativas:

  • Bitola mínima: ϕestr≥5\phi_{\text{estr}} \geq 5 mm;
  • Espaçamento máximo:
    • s≤200s \leq 200 mm;
    • s≤16×ϕlongs \leq 16 \times \phi_{\text{long}};
    • s≤D/2s \leq D/2, onde DD é o diâmetro da seção circular.

Na zona inferior da estaca ou tubulão, recomenda-se redução do espaçamento dos estribos para aumento do confinamento.

4. Distribuição da Armadura ao Longo do Elemento

A distribuição da armadura longitudinal pode ser segmentada em zonas:

  • Zona inferior (transição base-fuste): maior concentração de esforços e necessidade de ancoragem;
  • Zona intermediária (fuste): armadura uniforme mínima;
  • Zona superior (junção com bloco ou sapata): reforço local conforme solicitações.

Cobrimento mínimo:
Deve atender à NBR 6118 em função da agressividade ambiental:

  • Estrutura enterrada em solo: cobrimento ≥50\geq 50 mm (classe II);
  • Ambientes agressivos: pode requerer cobrimento ≥70\geq 70 mm.

5. Aspectos Construtivos e Recomendações

Durante a execução, diversos cuidados devem ser adotados para garantir a função estrutural da armadura:

  • Utilização de espaçadores plásticos ou de concreto;
  • Inspeção do posicionamento das barras antes da concretagem;
  • Garantia de ancoragem mínima nos encontros com blocos e sapatas;
  • Proteção contra contaminação de armaduras com agentes agressivos durante a montagem.

Em estacas moldadas in loco, como é o caso de estacas escavadas ou escavadas com base alargada, é fundamental assegurar a centralização da armadura para evitar deslocamento durante a concretagem.

6. Conclusão

O dimensionamento de armaduras em tubulões e estacas exige o conhecimento das normas vigentes, o entendimento do comportamento estrutural dos elementos de fundação e a adoção de boas práticas de execução. A correta definição da armadura longitudinal e transversal garante maior desempenho estrutural, durabilidade e segurança à obra.

Recomenda-se sempre a integração entre o projetista estrutural, engenheiro de fundações e equipe de campo para assegurar a aderência entre projeto e realidade construtiva.

Para mais artigos sobre engenharia de fundações e obras subterrâneas, acompanhe o blog da APL Engenharia.

Dimensionamento de Armaduras em Tubulões e Estacas: Fundamentos Técnicos e Aplicações Normativas

O dimensionamento das armaduras em tubulões e estacas submetidos a esforços verticais é um processo essencial para garantir o desempenho estrutural e a segurança das fundações profundas. Neste artigo técnico, exploramos os fundamentos normativos e práticos que regem o projeto dessas armaduras, conforme as diretrizes da ABNT NBR 6118 e os princípios apresentados na Aula 18 da disciplina de Fundações do Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt da PUC Goiás.

1. Considerações Estruturais e Premissas de Cálculo

Tubulões e estacas são elementos de fundação utilizados para transferir as cargas da superestrutura até camadas mais resistentes do solo. Em condições usuais de projeto, são submetidos predominantemente a esforços axiais de compressão. Neste cenário, seu comportamento é assimilado ao de pilares curtos, onde o concreto é o principal material resistente e o aço fornece a armadura necessária à estabilidade, controle de fissuração e ductilidade da estrutura.

De acordo com a NBR 6118, o dimensionamento deve considerar:

  • O tipo de carregamento (compressão centrada ou excêntrica);
  • As condições de apoio (engastamento, liberdade de movimento);
  • A esbeltez e o fator de flambagem (relevantes para estacas delgadas);
  • Os requisitos mínimos de área de aço e espaçamentos máximos de estribos;
  • A exposição ambiental da fundação.

2. Armadura Longitudinal: Critérios e Cálculo

A armadura longitudinal é responsável por resistir aos esforços de compressão, auxiliar no controle da fissuração por retração e temperatura, além de garantir integridade durante o manuseio e concretagem. O dimensionamento é feito considerando a área da seção transversal de concreto AcA_c e a força axial de projeto NdN_d.

Fórmulas principais:

  • Área mínima de aço:
    As,min=max⁡(0,15%×Ac,As,exec)
  • Cálculo da área necessária:
    Nd=αc⋅fcd⋅Ac+fyd⋅As

Onde:

  • fcdf_{cd}: resistência de cálculo do concreto à compressão;
  • fydf_{yd}: resistência de cálculo do aço;
  • αc\alpha_c: coeficiente de redistribuição de tensões (normalmente 0,85);
  • AsA_s: área total de aço longitudinal.

É comum adotar uma distribuição regular em número par de barras em torno da seção circular. Recomenda-se utilizar bitolas ≥12,5\geq 12{,}5 mm e comprimento de ancoragem adequado ao concreto utilizado.

3. Armadura Transversal: Função e Disposição

Os estribos ou armaduras transversais exercem as seguintes funções:

  • Confinar o concreto da seção transversal, melhorando sua resistência à compressão;
  • Controlar fissuração transversal por retração e temperatura;
  • Garantir a integridade geométrica da armadura longitudinal durante a execução;
  • Contribuir com resistência ao cisalhamento (quando necessário).

Prescrições normativas:

  • Bitola mínima: ϕestr≥5\phi_{\text{estr}} \geq 5 mm;
  • Espaçamento máximo:
    • s≤200s \leq 200 mm;
    • s≤16×ϕlongs \leq 16 \times \phi_{\text{long}};
    • s≤D/2 onde D é o diâmetro da seção circular.

Na zona inferior da estaca ou tubulão, recomenda-se redução do espaçamento dos estribos para aumento do confinamento.

4. Distribuição da Armadura ao Longo do Elemento

A distribuição da armadura longitudinal pode ser segmentada em zonas:

  • Zona inferior (transição base-fuste): maior concentração de esforços e necessidade de ancoragem;
  • Zona intermediária (fuste): armadura uniforme mínima;
  • Zona superior (junção com bloco ou sapata): reforço local conforme solicitações.

Cobrimento mínimo:
Deve atender à NBR 6118 em função da agressividade ambiental:

  • Estrutura enterrada em solo: cobrimento ≥50\geq 50 mm (classe II);
  • Ambientes agressivos: pode requerer cobrimento ≥70\geq 70 mm.

5. Aspectos Construtivos e Recomendações

Durante a execução, diversos cuidados devem ser adotados para garantir a função estrutural da armadura:

  • Utilização de espaçadores plásticos ou de concreto;
  • Inspeção do posicionamento das barras antes da concretagem;
  • Garantia de ancoragem mínima nos encontros com blocos e sapatas;
  • Proteção contra contaminação de armaduras com agentes agressivos durante a montagem.

Em estacas moldadas in loco, como é o caso de estacas escavadas ou escavadas com base alargada, é fundamental assegurar a centralização da armadura para evitar deslocamento durante a concretagem.

6. Conclusão

O dimensionamento de armaduras em tubulões e estacas exige o conhecimento das normas vigentes, o entendimento do comportamento estrutural dos elementos de fundação e a adoção de boas práticas de execução. A correta definição da armadura longitudinal e transversal garante maior desempenho estrutural, durabilidade e segurança à obra.

Recomenda-se sempre a integração entre o projetista estrutural, engenheiro de fundações e equipe de campo para assegurar a aderência entre projeto e realidade construtiva.

Para mais artigos sobre engenharia de fundações e obras subterrâneas, acompanhe o blog da APL Engenharia.