Cálculos do Reservatório Elevado Tipo Taça

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE DE ARARAQUARA – UNIARA
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA ADMINISTRAÇÃO E TECNOLOGIA
ENGENHARIA CIVIL 5°ANO A
SANEAMENTO
MEMORIAL DE CÁLCULO – PROJETO RESERVATÓRIO
ORIENTADOR: ALEXANDRE COAN PIERRI
CAROLINE NICOLA 07916-077
LETÍCIA CRISTINA VIEIRA 07917-553
LETICIA FERREIRA 07916-094
ARARAQUARA
2020
Reservatório Elevado Tipo Taça
Diâmetro= 5m ou 500cm
aço= 1200 kgf/cm²
aço= 7480 kgf/m³
 água= 1000 kgf/m³
1. Calcular a Pressão:
Onde: 
P= Pressão
= Peso específico
h= Altura do reservatório
P= 1000kgf/m³ * 6,60m¹
P= 6600 kgf/m² ou 0,66 kgf/cm²
2. Calcular Espessura da Chapa:
Onde:
e#= Espessura da chapa
P= Pressão
= Diâmetro
= Sigma da chapa 
e#=
e#= 
e# = 
e# = 0.1375cm ou 1,37mm
3. Calcular Peso da Chapa:
P#= aço * Vol#
Onde:
P#= Peso da chapa
aço= Peso específico do aço = 7480kgf/m³
Vol#= Volume da chapa
3.1 Para calcularmos o peso da chapa primeiramente precisamos calcular o volume da chapa.
Área do círculo= *2,5²= 19,63m²
Área do cilindro= 6,6* 2* 2,5= 103,67m²
Área total= 19,63+103,67= 123,30m²
Área lateral= *g*(R+r) = *1,5*= 23,32m²
Área base menor= = *1,415²= 6,29m²
Área total= 23,32+6,29= 29,61m²
Área círculo superior= *1²= 3,14m²
Área círculo inferior= *1²=3,14m²
Área lateral= 15*2*1= 94,24m²
Área total= 3,14+3,14+94,24= 100,52m²
Área total= 123,30+100,52+29,61= 253,43m²
Volume#= área total * espessura da chapa
Volume#= 253,43m² * 0,0003m= 0,076m³
3.2 Agora que encontramos o volume da chapa podemos calcular o peso da chapa.
P#= aço * Vol#
P#= 7480kgf/m³ * 0,076m³
P#= 568,48kgf ou 0,56tf
4. Calcular Peso da Água
Págua= água * Volágua
Onde:
Págua= Peso da água
água= Peso específico da água= 10kn/m³
Volágua= Volume da água
Págua= água * Volágua
Págua= 10kn/m³ * 129,59m³
Págua= 1295,90kn ou 129,59tf
5. Calcular Peso Total 
Ptotal= Peso da chapa + peso da água
Ptotal= 0,56tf + 129,59tf 
Ptotal= 130,15tf + 10% (margem de segurança)
Ptotal= 143,16tf ou 1431kn
6. Cálculo do Vento
De acordo com a NBR 6123/1988 adota-se velocidade básica pelo mapa de isopletas para a região de Araraquara de 37m/s, e para encontrar S2 adota-se a classe 2 pois é um lugar descampado, o fator S1= 1 pois considera-se uma superfície plana e o fator S3= 0,95 por ser uma instalação industrial de baixo fator de ocupação assim como diz na tabela 3.
Vo= 37m/s
S1= 1
S2= 1,158
S3= 0,95
Vk= Vo * S1 * S2 * S3
Vk= 37 * 1 * 1,158 * 0,95
Vk= 40,70 m/s
7. Calcular Pressão Dinâmica
q= 0,613 * (Vk)2
q= 0,613 * (40,70)2
q= 1015,42N/m² ou 1,02kn/m²
8. Calcular Força de Arrasto
fa= q * Ar * Ca
Onde: 
fa= força de arrasto
q= pressão dinâmica
Ar= Área do reservatório
Ca= Coeficiente de arrasto
8.1 Área do Reservatório
Foi encontrada através do AutoCAD a área de 65,25m²
8.2 Coeficiente de Arrasto
8.2.1 Calcular Reynolds (Re)
Re= 70.000 * Vk * l1
Onde:
Vk= Cálculo do vento (40,70m/s)
l1= Diâmetro (5m)
Re= 70.000 * Vk * l1
Re= 70.000 * 40,70 * 5
Re= 14.245.000 4,2
Onde:
h= altura do reservatório (21,60m)
l1= Diâmetro (5m)
 = 4,32
8.2.2 Conforme a NBR 6123 encontra-se Ca= 0,5
8.3 Agora que encontramos área do reservatório e coeficiente de arrasto já conseguimos calcular a força de arrasto.
Fa= q * Ar * Ca
Fa= 1,02kn/m² * 65,25m² * 0,5
Fa= 33,27kn
9. Calcular Momento
9.1 Para calcular o momento encontramos o nosso centroide de 13,20m através do AutoCAD.
M= Fa*d
Onde:
M= momento
Fa= força de arrasto
d= distância (centroide da peça = 13,20m)
M= Fa * d
M= 33,27kn * 13,20m
M= 439,16kn*m
10. Fundação do Reservatório
Vamos trabalhar com a fundação do tipo Hélice Contínua, com 32cm de diâmetro preenchido com concreto, com 12 metros de profundidade.
Foi utilizado o software EstaqV para dimensionamento das forças em cada uma das estacas para descobrir os piores casos.
10.1 Dimensionamento do espaçamento das estacas
Por ser uma estaca escavada precisa-se deixar um espaço entre elas de 3*, portanto a distância mínima será = 3*= 3*32= 96cm ou 0,96m.
A base do bloco do reservatório ficou dimensionado da seguinte forma:
10.1.2 Esforços resultantes
Devido as reações no reservatório colocamos no Software Estaqv, para descobrir as reações de cada estaca.
Dimensionando então as estacas para as seguintes reações devido ao pior caso: 
compressão: 235,24kn
cisalhamento: 3,69kn 
momento: 1,84kn*m.
10.2 Bloco de Transição
10.2.1 Altura do Bloco
A base do reservatório (bw) já foi encontrada e tem 2,75m assim como vemos na figura do item [10.1].
Como é um bloco muito rígido primeiro devemos encontrar a distância a.,
a = De-C1
Onde:
C1= 0,15*b 
De = distância entre os eixos das estacas = 0,96m ou 96cm.
b = a base do reservatório ligado ao bloco = 2,00m
a = De-C1
a = 0,96m – (0,15*2) 
a= 0,66m
Utilizaremos a seguinte fórmula para descobrir a altura do bloco:
Onde:
d = altura da base
Fazendo uma relação com o lado esquerdo: 
d 1,32m ou 132cm. Assim ajustando a relação para 0,66 d 1,32.
 Para os cálculos seguintes utilizaremos a menor altura possível de bloco para economia, de 0,66m.
Verificação: Para sabermos se as dimensões estão certas, fazemos uma verificação, que seria a solicitação de cálculo ser maior ou igual à resistência de cálculo:
3*(γc*Vk)/(Bw*d) Rc
Sendo:
yc: coeficiente de segurança = 1,96
Vk: sendo a carga em uma estaca, utilizamos o pior caso = 235,24kn em uma das estacas.
Bw: largura do bloco = 2,75m.
d: a altura útil do cálculo da média = 0,66m
Rc: Resistência de cálculo
Multiplica-se por 3 porque o peso será distribuído por 3 bielas na sessão.
Rc = Resitência de cálculo, igual a 2*ftk, um ftk quando o concreto é de 20MPa é igual a 0,1fck, ficando então: 0,1*20, igual 2MPa, Rc = 2*2 = 4MPa
3*(γc*Vk)/(Bw*d) Rc
3* Rc 
= 762kn/m² ou 0,762MPa 4MPa
10.2.2 Altura do Bloco
Cálculo Tx, força utilizado para cálculo das armaduras:
Tx= (∑〖Ni*a〗)/(0,85*d)
	
		Onde:
∑Ni: Estacas no eixo*força de compressão
		a: conforme já encontrado = 0,66
		d: conforme encontrado =0,66 (o menor)
Tx= 
Tx= 
Tx= 830,25kn
Área de aço:
Para achar a área de aço(As), para cálculo das armaduras utilizamos a seguinte fórmula:
As = (1,61*Tx)/fyk
Onde
Tx = 830,25kn
fyk= CA50
As= 
As= 
As= 26,74cm²
Podemos adotar qual é o mais viável:
12 barras de 20 de ∅ diâmetro (3/4).
Pelo bloco de transição ser simétrico, a armadura é repetida nos dois lados.
Estribos = 1/8*As, sendo então 1/8*26,74 = 3,34m²
Sendo viável então 6 barras de 10mm para os estribos.
10.2.3 Armação do Reservatório
Se a tensão for menor que 5MPA não é necessário armar, Se tiver algum trecho que ultrapasse 5MPA de tensão, armar nesse trecho. Então iremos cálcular para o pior caso.
Onde:
Ae = (π*d^2)/4 > (π*0,32²)/4 = 0,080m²
Força = 830,25kn
kn/m² ou 2,94MPa
2,94MPa < 5MPa então não é obrigatório armar
	 Como não é obrigatório armar, mas por norma é obrigatório ter uma armadura mínima, será utilizada a mínima catalogada, de acordo com a norma, sendo 4 ferros longitudinais de 16mm armado em 6m de profundidade e 4 ferros de 6,5mm ao longo da armadura de 6m.