Integrar a resposta mecânica do solo ao comportamento de estruturas de concreto armado é um desafio recorrente no projeto de fundações de grandes tanques industriais. Este artigo apresenta uma metodologia de dimensionamento integrada, baseada na associação entre análise estrutural e modelagem estrutural-geotécnica tridimensional (3D) acoplada, aplicada à avaliação da resposta de fundações apoiadas em solo melhorado por colunas de brita executadas por vibro substituição. O estudo foi desenvolvido para tanques de armazenamento de etanol do complexo agroindustrial da FS Bioenergia, localizado em Campo Novo do Parecis (MT), região caracterizada pela presença de solos argilosos e siltosos de baixa resistência superficial, com valores de NSPT entre 2 e 4 nos primeiros 3 a 4 metros de profundidade, condição que inviabiliza o apoio direto das bases dos tanques sobre o terreno natural. A interação solo-estrutura foi analisada por meio de modelagem numérica no software PLAXIS 3D, utilizando o método dos elementos finitos para simular as etapas construtivas e o teste hidrostático dos tanques. Paralelamente, os recalques foram estimados pelo método analítico de Priebe, possibilitando a comparação entre as abordagens numérica e analítica. Os resultados indicaram que os recalques obtidos na modelagem tridimensional foram inferiores aos estimados pelo método analítico. A abordagem numérica proporcionou previsões mais realistas dos recalques de fundação, deformações e esforços estruturais, permitindo um dimensionamento mais otimizado.