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UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Boa Vista – RR 2010 ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS PROJETO DE RESERVATÓRIOS Projeto de Reservatórios apresentado ao professor Dr. José Neres da Silva Filho, da disciplina de Concreto Armado II. Boa Vista – RR 2010 SUMÁRIO INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 7 1ª QUESTÃO ........................................................................................................................ 8 a) Reservatório elevado dimensionado considerando a flexo-tração ................................ 8 b) Reservatózrio elevado considerando o modelo como viga-parede ............................. 25 2ª QUESTÃO ...................................................................................................................... 28 3ª QUESTÃO ...................................................................................................................... 29 4ª QUESTÃO ...................................................................................................................... 30 5ª QUESTÂO ...................................................................................................................... 49 a) Dados iniciais ........................................................................................................... 49 b) Trecho II .................................................................................................................. 51 c) Trecho I .................................................................................................................... 61 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................. 78 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Características das lajes ..................................................................................... 11 Tabela 2 - Ações atuantes nas lajes ..................................................................................... 12 Tabela 3 - Reações de apoio das lajes ................................................................................. 12 Tabela 4 - Momentos fletores das lajes ............................................................................... 13 Tabela 5 - Resumo do cálculo das armaduras na direção x .................................................. 19 Tabela 6 - Resumo do cálculo das armaduras na direção y .................................................. 20 Tabela 7 - Resumo do cálculo das armaduras nos engastes ................................................. 21 Tabela 8 - Dimensionamento das armaduras ....................................................................... 22 Tabela 9 - Aberturas limites das fissuras ............................................................................. 22 Tabela 10 - Abertura das fissuras .......................................................................................... 24 Tabela 11 - Características das lajes ..................................................................................... 35 Tabela 12 - Ações atuantes no reservatório vazio .................................................................. 35 Tabela 13 - Ações atuantes no reservatório cheio .................................................................. 36 Tabela 14 - Momentos fletores no reservatório vazio ............................................................ 36 Tabela 15 - Momentos fletores no reservatório cheio ............................................................ 36 Tabela 16 - Esforços finais nas lajes do reservatório quando vazio ....................................... 41 Tabela 17 - Esforços finais nas lajes do reservatório quando cheio ....................................... 41 Tabela 18 - Dimensionamento da armadura positiva na direção x para o reservatório vazio .. 42 Tabela 19 - Dimensionamento da armadura positiva na direção y para o reservatório vazio .. 42 Tabela 20 - Dimensionamento da armadura das ligações para o reservatório vazio ............... 42 Tabela 21 - Dimensionamento da armadura positiva na direção x para o reservatório cheio .. 43 Tabela 22 - Dimensionamento da armadura positiva na direção y para o reservatório cheio .. 43 Tabela 23 - Dimensionamento da armadura das ligações para o reservatório cheio ............... 43 Tabela 24 - Áreas de aço efetivas e espaçamentos calculados para o reservatório vazio ........ 44 Tabela 25 - Áreas de aço efetivas e espaçamentos calculados para o reservatório cheio ........ 44 Tabela 26 - Aberturas limites das fissuras ............................................................................. 46 Tabela 27 - Abertura das fissuras .......................................................................................... 46 Tabela 28 - Aberturas limites das fissuras ............................................................................. 47 Tabela 29 - Abertura das fissuras .......................................................................................... 47 Tabela 30 - Armaduras necessárias para limitar a fissuração ................................................. 48 Tabela 31 - Resumo das características das lajes para o trecho II .......................................... 52 Tabela 32 - Resumo das ações nas lajes para o trecho II ....................................................... 53 Tabela 33 - Resumo das reações das lajes para o trecho II .................................................... 53 Tabela 34 - Resumo dos momentos fletores das lajes para o trecho II ................................... 54 Tabela 35 - Resumo de cálculo das armaduras positivas ....................................................... 57 Tabela 36 - Resumo de cálculo das armaduras nas ligações .................................................. 58 Tabela 37 - Áreas de aço e espaçamentos ............................................................................. 59 Tabela 38 - Aberturas limites das fissuras ............................................................................. 59 Tabela 39 - Abertura das fissuras .......................................................................................... 61 Tabela 40 - Resumo das características das lajes com o reservatório vazio do trecho I .......... 64 Tabela 41 - Resumo das ações nas lajes com o reservatório vazio do trecho I ....................... 65 Tabela 42 - Resumo dos esforços nas lajes com o reservatório vazio do trecho I ................... 65 Tabela 43 - Resumo das características das lajes com o reservatório cheio do trecho I .......... 66 Tabela 44 - Resumo das ações nas lajes com o reservatório cheio do trecho I ....................... 66 Tabela 45 - Resumo dos esforços nas lajes com o reservatório cheio do trecho I ................... 67 Tabela 46 - Armadura positiva na direção x para o reservatório vazio .................................. 71 Tabela 47 - Armadura positiva na direção y para o reservatório vazio .................................. 71 Tabela 48 - Armadura dos engastes para o reservatório vazio ............................................... 71 Tabela 49 - Armadura positiva na direção x para o reservatóriocheio .................................. 72 Tabela 50 - Armadura positiva na direção y para o reservatório cheio .................................. 72 Tabela 51 - Armadura dos engastes para o reservatório cheio ............................................... 72 Tabela 52 - Áreas de aço e espaçamentos para o reservatório vazio para o trecho I ............... 73 Tabela 53 - Áreas de aço e espaçamentos para o reservatório cheio para o trecho I ............... 73 Tabela 54 - Abertura das fissuras .......................................................................................... 75 Tabela 55 - Aberturas limites das fissuras ............................................................................. 76 Tabela 56 - Abertura das fissuras .......................................................................................... 76 Tabela 57 - Armaduras necessárias para limitar a fissuração ................................................. 77 LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Reservatório a ser dimensionado (dimensões em metros) ..................................... 8 Figura 2 - Vinculações e vãos teóricos (dimensões em metros) .......................................... 10 Figura 3 - Esquema das ações ............................................................................................ 11 Figura 4 - Reações de apoio e momentos fletores na laje L1 (tampa) .................................. 14 Figura 5 - Reações de apoio e momentos fletores na laje L2 (fundo) .................................. 14 Figura 6 - Reações de apoio e momentos fletores nas lajes L3 e L4 (paredes)..................... 15 Figura 7 - Reações de apoio e momentos fletores nas lajes L5 e L6 (paredes)..................... 15 Figura 8 - Planta baixa do reservatório a ser dimensionado ................................................ 30 Figura 9 - Corte A-A’ do reservatório a ser dimensionado .................................................. 31 Figura 10 - Simplificação para carga triangular .................................................................... 33 Figura 11 - Vinculações e vãos teóricos ............................................................................... 34 Figura 12 - Esquema das ações ............................................................................................ 34 Figura 13 - Momentos fletores nas lajes do reservatório quando vazio ................................. 37 Figura 14 - Momentos fletores nas lajes do reservatório quando cheio ................................. 38 Figura 15 - Planta baixa do reservatório a ser dimensionado ................................................ 50 Figura 16 - Vinculações e vãos teóricos das lajes ................................................................. 52 Figura 17 - Reações de apoio e momentos fletores na laje L1 (tampa) .................................. 54 Figura 18 - Reações de apoio e momentos fletores nas lajes L2, L3, L4 e L5 (paredes) ........ 55 Figura 19 - Esforços finais nas lajes L1 (tampa), L2, L3, L4 e L5 (paredes) ......................... 55 Figura 20 - Carga simplificada ............................................................................................. 63 Figura 21 - Vinculações e vãos teóricos ............................................................................... 64 Figura 22 - Momentos fletores nas lajes L6 e L2/L3/L4/L5 para o trecho I (vazio) ............... 67 Figura 23 - Momentos fletores nas lajes L6 e L2/L3/L4/L5 para o trecho I (cheio) ............... 68 Figura 24 - Esforços finais nas lajes L6 e L2/L3/L4/L5 para o reservatório vazio ................. 70 Figura 25 - Esforços finais nas lajes L6 e L2/L3/L4/L5 para o reservatório cheio ................. 70 7 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS INTRODUÇÃO Os reservatórios usuais dos edifícios são formados por um conjunto de placas, podendo ter uma ou mais células. A divisão do reservatório em células visa permitir a limpeza do mesmo sem que ocorra uma interrupção no abastecimento de água no prédio. No presente projeto serão dimensionados e detalhados os seguintes reservatórios: 1) Reservatório elevado; 2) Reservatório enterrado; 3) Reservatório semi-enterrado. E além do cálculo dos reservatórios supracitados, também serão respondidas questões de cunho muito importante, essenciais para um engenheiro quando se deparar com um projeto de reservatório em sua vida profissional. 8 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 1ª QUESTÃO a) Reservatório elevado dimensionado considerando a flexo-tração 1. Dados iniciais a. Aço CA-50 e CA-60; b. Classe de agressividade ambiental III; c. Cobrimento nominal de 2,5 cm; d. Figura 1 - Reservatório a ser dimensionado (dimensões em metros) 2. Levantamento de cargas 2.1. Cargas na tampa Peso próprio (Pp): Peso do revestimento (Prev): 0 ,1 5 4 ,5 0 0 ,1 5 0 ,15 2,30 0,15 A A ' P1 P2 P3 P4 Par. 1 Par. 2 P a r. 4 P a r. 3 2 ,0 0 0 ,1 5 0 ,1 0 C O R TE VER TIC AL A - A ' 9 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Carga acidental (q): Carga acidental obtida para forros sem acesso ao público, de acordo com a NBR 6120:1980. Carga total na tampa (p1): 2.2. Cargas no fundo 1) Peso próprio (Pp): 2) Peso do revestimento (Prev): 3) Pressão hidrostática (Pa): Carga total no fundo (p2): 2.3. Cargas nas paredes Carga triangular com ordenada máxima: 3. Esforços nas lajes Para o cálculo das reações e momentos, foram utilizadas as tabelas de lajes de Pinheiro (2007). 10 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Figura 2 - Vinculações e vãos teóricos (dimensões em metros) L3 L5 L2 Fundo L6 L1 Tam pa L4 2 ,1 3 4 ,6 5 2 ,13 2,45 4 ,6 5 4 ,6 5 2 ,13 2,45 4 ,6 5 2 ,45 lx la lx la la la 2 ,1 3 2 ,45 ly ly lb lb lb lb 11 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Figura 3 - Esquema das ações 3.1. Características das lajes Apresenta-se a seguir as características das lajes: Tabela 1 - Características das lajes 3.2. Ações atuantes nas lajes As ações atuantes nas lajes são: L1(tampa) L2(fundo) L3 L4 L5 L6 Tipo 1 6 5A/16 5A/16 5A/16 5A/16 lx (cm) 245 245 212,5 212,5 212,5 212,5 ly (cm) 465 465 245 245 465 465 ly/lx 1,90 1,90 1,15 1,15 2,19 2,19 la (cm) - - 212,5 212,5 212,5 212,5 lb (cm) - - 245 245 465 465 la/lb - - 0,87 0,87 0,46 0,46 Lajes Características 12 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Tabela 2 - Ações atuantes nas lajes 3.3. Reações de apoio das lajes As reações de apoio são calculadas conforme: Onde: : Reação de apoio; : Coeficiente obtido na tabela 2.2 de PINHEIRO (2007); : Ação atuante na laje; : Menor vão da laje. Dessa forma, foram obtidos os seguintes resultados paraas lajes: Tabela 3 - Reações de apoio das lajes Obs.: Para o cálculo das reações das cargas triangulares, foi utilizada a tabela 2.3c (tipo 5A) para cargas uniformes, fazendo uma simplificação utilizando a carga média de “p”. L1(tampa) L2(fundo) L3 L4 L5 L6 Peso Próprio 2,50 3,75 - - - - Revestimento 1,00 1,00 - - - - Pressão Hidrostática - 21,00 21,00 21,00 21,00 21,00 Carga acidental 0,50 - - - - - g 3,50 4,75 - - - - q 0,50 21,00 21,00 21,00 21,00 21,00 p 4,00 25,75 21,00 21,00 21,00 21,00 Ações (KN/m²) Lajes L1(tampa) L2(fundo) L3 L4 L5 L6 vx 3,68 - 1,96 1,96 4,38 4,38 vx' - 3,68 2,88 2,88 6,25 6,25 vy 2,50 - - - - - vy' - 2,50 3,14 3,14 3,17 3,17 rx 3,61 - 4,37 4,37 9,77 9,77 rx' - 23,22 6,43 6,43 13,95 13,95 ry 2,45 - - - - - ry' - 15,77 7,01 7,01 7,07 7,07 Reações de Apoio (KN/m) Lajes 13 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 3.4. Momentos fletores das lajes Os momentos fletores são calculados conforme: Onde: m: Momento fletor; : Coeficiente obtido nas tabelas 2.3 e 2.4 de PINHEIRO (2007); : Ação atuante na laje; : Menor vão da laje. Dessa forma, foram obtidos os seguintes resultados para as lajes: Tabela 4 - Momentos fletores das lajes L1(tampa) L2(fundo) L3 L4 L5 L6 μx 9,54 3,99 1,45 1,45 2,98 2,98 μx' - 8,24 4,47 4,47 6,67 6,67 μy 3,29 1,01 1,24 1,24 0,96 0,96 μy' - 5,72 3,17 3,17 3,60 3,60 mx 2,29 6,17 1,38 1,38 2,83 2,83 mx' - 12,74 4,24 4,24 6,33 6,33 my 0,79 1,56 1,18 1,18 0,91 0,91 my' - 8,84 3,01 3,01 3,41 3,41 Momentos Fletores (KNm/m) Lajes 14 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 3.5. Representação das reações e momentos nas lajes Figura 4 - Reações de apoio e momentos fletores na laje L1 (tampa) Figura 5 - Reações de apoio e momentos fletores na laje L2 (fundo) R eações (kN /m ) M om entos (kN .m /m ) 3,61 3,61 2,45 2,45 0,79 2,29 R eações (kN /m ) M om entos (kN .m /m ) 23,22 15,77 12,74 12,74 8,84 8,84 1,56 6,17 23,22 15,77 15 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Figura 6 - Reações de apoio e momentos fletores nas lajes L3 e L4 (paredes) Figura 7 - Reações de apoio e momentos fletores nas lajes L5 e L6 (paredes) 4. Compatibilização dos momentos negativos 4.1. Ligação parede-parede (entre L3/L4 – L5/L6) 4.2. Ligação fundo-parede (entre L2 – L3/L4) 4.3. Ligação fundo-parede (entre L2 – L5/L6) R eações (kN /m ) M om entos (kN .m /m ) 7,01 7,01 6,43 4,37 1,38 1,18 3,01 4,24 3,01 R eações (kN /m ) M om entos (kN .m /m ) 7,07 7,07 13,95 9,77 2,83 0,91 3,41 6,33 3,41 16 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 5. Correção dos momentos positivos do fundo As reduções dos momentos negativos na laje de fundo são dadas por: Aplicando esses momentos nas bordas da laje de fundo, obtêm-se as alterações nos momentos positivos com o emprego da tabela 5.3.1 de José Milton. A relação entre os lados da laje de fundo é dada por: Da tabela 5.3.1 do Professor José Milton, obtêm-se os coeficientes: a. ; b. ; c. ; d. . Os incrementos dos momentos positivos são: Os momentos finais na laje de fundo são dados por: 17 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 6. Esforços finais para o dimensionamento Figura 8 – Esforços finais nas lajes L1 (tampa) e L2 (fundo) Figura 9 – Esforços finais nas lajes L3, L4, L5 e L6. 7. Dimensionamento da armadura positiva 0,79 2,29 2,51 8,38 4,37 4,37 9,77 9,77 13,9513,95 6,43 6,43 7,07 L1 (tam pa) L2 (fundo) 1,36 1,28 2,66 0,99 2,45 3,61 7,07 7,07 7,01 7,01 15,77 23,22 L3 e L4 L5 e L6 18 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Para o cálculo das armaduras, serão utilizadas as seguintes expressões: É desconsiderado o efeito de compreensão da tampa no cálculo, a favor da segurança. Temos que: Se domínio 1. Se domínio 2 ou domínio 3. Dessa forma: 1) Solução no domínio 1: 2) Solução nos domínios 2 e 3: a. Momento reduzido equivalente: b. Momento limite: Obs.: Valor válido para aço CA-50, retirado da tabela 2.4.1 de José Milton. 1) Se armadura simples 2) Se armadura dupla Onde a tensão na armadura comprimida é obtida na tabela 2.4.2 de José Milton. Áreas de aço: 19 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Tabela 5 - Resumo do cálculo das armaduras na direção x L1 L2 L3 L4 L5 L6 Local Tampa Fundo Parede Parede Parede Parede fck Mpa 45 45 45 45 45 45 σcd kN/cm² 2,732 2,732 2,732 2,732 2,732 2,732 fyk Mpa 500,00 500,00 500,00 500,00 500,00 500,00 fyd kN/cm² 43,5 43,5 43,5 43,5 43,5 43,5 Mk kN.cm 229,00 838,00 136,00 136,00 266,00 266,00 Md kN.cm 320,60 1173,20 190,40 190,40 372,40 372,40 Nk kN 9,77 13,95 15,77 15,77 23,22 23,22 Nd kN 13,68 19,53 22,08 22,08 32,51 32,51 b cm 100 100 100 100 100 100 d cm 7 12 12 12 12 12 d' cm 3 3 3 3 3 3 ν 0,0072 0,0060 0,0067 0,0067 0,0099 0,0099 μ 0,0239 0,0298 0,0048 0,0048 0,0095 0,0095 δ 0,4286 0,2500 0,2500 0,2500 0,2500 0,2500 Teste Domínio 0,0020 0,0022 0,0025 0,0025 0,0037 0,0037 Domínio Domínio 2,3 Domínio 2,3 Domínio 2,3 Domínio 2,3 Domínio 2,3 Domínio 2,3 μsd 0,022 0,028 0,002 0,002 0,006 0,006 μlim 0,372 0,372 0,372 0,372 0,372 0,372 ξ 0,028 0,035 0,003 0,003 0,007 0,007 ω' 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 ω 0,029 0,034 0,009 0,009 0,016 0,016 As cm 2 1,289 2,559 0,683 0,683 1,182 1,182 As' cm 2 0 0 0 0 0 0 Armadura Simples Armadura Simples Armadura Simples Armadura Simples LAJES Teste Armadura Armadura Simples Armadura Simples 20 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Tabela 6 - Resumo do cálculo das armaduras na direção y 8. Cálculo da armadura mínima para flexo-tração positiva Para o caso de flexo-tração nos domínios 2 e 3, deve-se garantir que: Onde: Dessa forma: 8.1. Fundo e paredes L1 L2 L3 L4 L5 L6 Local Tampa Fundo Parede Parede Parede Parede fck Mpa 45 45 45 45 45 45 σcd kN/cm² 2,732 2,732 2,732 2,732 2,732 2,732 fyk Mpa 500,00 500,00 500,00 500,00 500,00 500,00 fyd kN/cm² 43,5 43,5 43,5 43,5 43,5 43,5 Mk kN.cm 79,00 251,00 128,00 128,00 99,00 99,0 Md kN.cm 110,60 351,40 179,20 179,20 138,60 138,60 Nk kN 4,37 6,43 7,07 7,07 7,01 7,01 Nd kN 6,12 9,00 9,90 9,90 9,81 9,81 b cm 100 100 100 100 100 100 d cm 7 12 12 12 12 12 d' cm 3 3 3 3 3 3 ν 0,0032 0,0027 0,0030 0,0030 0,0030 0,0030 μ 0,0083 0,0089 0,0046 0,0046 0,0035 0,0035 δ 0,4286 0,2500 0,2500 0,2500 0,2500 0,2500 Teste Domínio 0,0009 0,0010 0,0011 0,0011 0,0011 0,0011 Domínio Domínio 2,3 Domínio 2,3 Domínio 2,3 Domínio 2,3 Domínio 2,3 Domínio 2,3 μsd 0,007 0,008 0,0030,003 0,002 0,002 μlim 0,372 0,372 0,372 0,372 0,372 0,372 ξ 0,009 0,010 0,004 0,004 0,003 0,003 ω' 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 ω 0,011 0,011 0,006 0,006 0,005 0,005 As cm 2 0,465 0,805 0,486 0,486 0,407 0,407 As' cm 2 0 0 0 0 0 0 Armadura Simples Armadura Simples Armadura Simples Armadura Simples LAJES Teste Armadura Armadura Simples Armadura Simples 21 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 8.2. Tampa 9. Dimensionamento da armadura negativa De acordo com a tabela 1.1 de Pinheiro (2007), temos: Com b = 100 cm e d = 12 cm. Tabela 7 - Resumo do cálculo das armaduras nos engastes 10. Cálculo da armadura mínima negativa Para fck = 45 MPa, , de acordo com a tabela 17.3 da NBR 6118:2003. Ligação Mk (kN.m/m) Md (kN.m/m) Kc (cm²/kN) Ks (cm²/kN) As,nec (cm²/m) parede-parede (lajes L3/L4-L5/L6) 3,21 4,49 32,04 0,023 0,861 fundo-parede (lajes L2-L3/L4) 6,04 8,46 17,03 0,023 1,621 fundo-parede (lajes L2-L5/L6) 9,54 13,36 10,78 0,024 2,671 22 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 11. Dimensionamento das armaduras Tabela 8 - Dimensionamento das armaduras 12. Verificação das fissuras nas lajes Tabela 9 - Aberturas limites das fissuras As fórmulas usadas para o cálculo das fissuras, de acordo com José Milton, são: Laje Local Direção Nk (kN/m) Mk (kN.m/m) As,calc. (cm²/m) As,mín (cm²/m) As (cm²/m) Armadura L1 Tampa X 9,77 2,29 1,289 2,28 2,28 ф 5,0 c/10 L1 Tampa Y 4,37 0,79 0,465 2,28 2,28 ф 5,0 c/10 L2 Fundo X 13,95 8,38 2,559 3,42 3,42 ф 6,3 c/10 L2 Fundo Y 6,43 2,51 0,805 3,42 3,42 ф 6,3 c/10 L3 Parede X 15,77 1,36 0,683 3,42 3,42 ф 6,3 c/10 L3 Parede Y 7,07 1,28 0,486 3,42 3,42 ф 6,3 c/10 L4 Parede X 15,77 1,36 0,683 3,42 3,42 ф 6,3 c/10 L4 Parede Y 7,07 1,28 0,486 3,42 3,42 ф 6,3 c/10 L5 Parede X 23,22 2,66 1,182 3,42 3,42 ф 6,3 c/10 L5 Parede Y 7,01 0,99 0,407 3,42 3,42 ф 6,3 c/10 L6 Parede X 23,22 2,66 1,182 3,42 3,42 ф 6,3 c/10 L6 Parede Y 7,01 0,99 0,407 3,42 3,42 ф 6,3 c/10 3,21 0,861 3,02 3,02 ф 6,3 c/10 6,04 1,621 3,02 3,02 ф 6,3 c/10 9,54 2,671 3,02 3,02 ф 6,3 c/10Ligação fundo-parede (Lajes L2-L5/L6) Ligação parede-parede (Lajes L3/L4-L5/L6) Ligação fundo-parede (Lajes L2-L3/L4) Local wlim tampa 0,2 mm fundo 0,2 mm parede 0,2 mm ligações 0,1 mm 23 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Sendo que: Sendo que é dado na fig. 6.11.1 de José Milton, volume 2. Sendo que e é dado na tabela 6.11.1 de José Milton. Se : Se : 24 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Tabela 10 - Abertura das fissuras Fissuração L1 direção x L1 direção y L2 direção x L2 direção y L3/L4 direção x L3/L4 direção y L5/L6 direção x L5/L6 direção y ligação L3/L4- L5/L6 ligação L2- L3/L4 ligação L2- L5/L6 M (kN.cm/m) 320,60 110,60 1173,20 251,00 136,00 128,00 266,00 99,00 321,00 604,00 954,00 N (kN) 13,68 6,12 19,53 9,00 22,08 9,90 32,51 9,81 - - - d (cm) 7 7 12 12 12 12 12 12 12 12 12 d' (cm) 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 Ms (kN.cm/m) 293,2 98,4 1085,3 210,5 36,6 83,5 119,7 54,8 321,0 604,0 954,0 As (cm²/m) 1,29 0,47 2,56 0,81 0,68 0,49 1,18 0,41 0,86 1,62 2,67 As,min (cm²/m) 2,28 3,42 3,42 3,42 3,42 3,42 3,42 3,42 3,02 3,02 3,02 As,final (cm²/m) 2,28 3,42 3,42 3,42 3,42 3,42 3,42 3,42 3,02 3,02 3,02 b (cm) 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 ρ 0,0033 0,0049 0,0029 0,0029 0,0029 0,0029 0,0029 0,0029 0,0025 0,0025 0,0025 n 6,58 6,58 6,58 6,58 6,58 6,58 6,58 6,58 6,58 6,58 6,58 ξ 0,1867 0,2234 0,1758 0,1758 0,1758 0,1758 0,1758 0,1758 0,1662 0,1662 0,1662 k2 0,0163 0,0231 0,0146 0,0146 0,0146 0,0146 0,0146 0,0146 0,0130 0,0130 0,0130 σs (kN/cm²) 25,592 6,228 33,802 8,080 7,404 5,054 12,604 4,289 9,377 17,644 27,868 h0,1 2,898 2,812 4,297 4,297 4,297 4,297 4,297 4,297 4,335 4,335 4,335 h0,2 7,500 7,500 7,500 7,500 7,500 7,500 7,500 7,500 7,500 7,500 7,500 h0 2,898 2,812 4,297 4,297 4,297 4,297 4,297 4,297 4,335 4,335 4,335 Ace (cm²/m) 289,77 281,20 429,67 429,67 429,67 429,67 429,67 429,67 433,53 433,53 433,53 ρse 0,0079 0,0122 0,0080 0,0080 0,0080 0,0080 0,0080 0,0080 0,0070 0,0070 0,0070 fct (Mpa) 3,80 3,80 3,80 3,80 3,80 3,80 3,80 3,80 3,80 3,80 3,80 σso (kN/cm²) 50,734 33,704 50,182 50,182 50,182 50,182 50,182 50,182 56,982 56,982 56,982 β 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 τbm (kN/cm²) 0,512 0,512 0,512 0,512 0,512 0,512 0,512 0,512 0,512 0,512 0,512 εsm-εcm -0,0002 -0,0007 0,0002 -0,0010 -0,0011 -0,0012 -0,0008 -0,0012 -0,0012 -0,0008 -0,0003 υ (mm) 5,0 5,0 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 wk,calculado (mm) -0,027 -0,019 0,035 -0,050 -0,047 -0,035 -0,061 -0,031 -0,065 -0,082 -0,049 wl im (mm) 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1 verif. Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok wk (mm) 0 0 0,035 0 0 0 0 0 0 0 0 25 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS b) Reservatório elevado considerando o modelo como viga-parede 1. Cargas e esforços solicitantes Figura 10 – Cargas nas vigas-parede O peso próprio das vigas, acrescido do revestimento de 1 kN/m², é dado por: 1.1. Paredes L3 e L4 a. Carga total de serviço: b. Momento fletor: c. Reações de apoio: 2,45 kN /m 3,61 kN /m 15,77 kN /m 23,22 kN /m L3 e L4 L5 e L6 Peso próprio Peso próprio 2,45 2, 13 2, 13 4 ,65 26 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 1.2. Paredes L5 e L6 Carga total de serviço: Momento fletor: Reações de apoio: 2. Dimensionamento das paredes L3 e L4 Como: Trata-se de viga-parede. Adotando 2 8 mm, tem-se a área: Ace = 1,01 cm². 2.1. Tensão nos apoios A inclinação da biela é dada por: Tomando d’ = 3 cm, a altura do nó de apoio é . Considerando a largura do apoio igual à espessura da parede, c = 15 cm, tem-se . Como 27 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS resultou , deve-se garantir que onde é a tensão na biela inclinada. Logo, ficando garantida a segurança contra o esmagamento do concreto na região da biela. 2.2. Ancoragem da armadura de flexão Da tabela 1.5a de Pinheiro (2007), obtém-se o comprimento básico de ancoragem com ganchos igual a: . Conclui-se que há espaço disponível para a ancoragem com ganchos. 3. Dimensionamento das paredes L5 e L6 Como: Não se trata de viga-parede. 4. Armadura de pele e de suspensão A armadura de suspensão já foi considerada no dimensionamento das paredes à flexo-tração. E a armadura mínima adotada nas paredes como placas é superior à armadura de pele. Obs.: O detalhamento será apresentado nos anexos. 28 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOSSANTOS 2ª QUESTÃO (Explicar de forma sucinta as maneiras de calcular os esforços solicitantes que atuam nas peças estruturais das caixas d’água.). As caixas d’água são consideradas compostas por várias placas isoladas, ou seja, lajes (paredes, tampa e fundo), e entre elas considera-se, para efeitos de cálculo, as seguintes vinculações: a. Tampa apoiada nas paredes; b. Engastamento entre paredes, porém apoiadas na tampa; c. Fundo engastado nas paredes. De acordo com o tipo de reservatório, estas placas estão sujeitas aos seguintes esforços solicitantes, considerados no cálculo: a. Reservatório Elevado: Peso próprio do fundo e da tampa, carga acidental na tampa, revestimento e o empuxo da água. Se o reservatório estiver apoiado em um pilar central, o peso próprio das paredes será computado; b. Reservatório enterrado: Peso próprio das paredes, do fundo e da tampa, carga acidental na tampa, revestimento, o empuxo da água e o empuxo do solo, estes dois últimos sendo calculados separadamente, ou seja, considerando o reservatório vazio ou cheio; c. Reservatório semi-enterrado: Peso próprio das paredes, do fundo e da tampa, carga acidental na tampa, revestimento, o empuxo da água e o empuxo do solo, estes dois últimos sendo calculados separadamente, ou seja, considerando o reservatório vazio ou cheio, ressaltando que na parte onde não estiver enterrado calcule-se o reservatório como submetido apenas ao empuxo da água, desconsiderando o do solo. 29 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 3ª QUESTÃO (Qual a função das mísulas nos reservatórios e como as lajes de fundo de reservatórios elevado e enterrado são calculadas?). As ligações entre as paredes e entre estas e o fundo devem possuir mísulas, para aumentar o grau de engastamento entre as placas, reduzir os riscos de fissuração e facilitar a aplicação da impermeabilização. As lajes de fundo em reservatórios elevados estão submetidas ao seu peso próprio, ao peso próprio das paredes e da tampa, e ao peso da água, enquanto que as lajes de fundo em reservatórios enterrados estão submetidas aos mesmos esforços, porém, com a vantagem do solo aliviar estes esforços. 30 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 4ª QUESTÃO Dimensionar e detalhar o reservatório totalmente enterrado: 1. Dados iniciais a. Aço CA-50 e CA-60; b. ; c. ; d. ; e. ; f. ; g. ; h. Espessura das paredes de 13 cm; i. Espessura da laje de fundo de 13 cm; j. Espessura da tampa de 10 cm; k. Cobrimento 2,5 cm. Figura 8 - Planta baixa do reservatório a ser dimensionado 4,9 m 3, 5 m A ' A Parede - L5 P ar ed e - L3 Parede - L6 P arede - L4 0, 13 m 0 ,13 m 31 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Figura 9 - Corte A-A’ do reservatório a ser dimensionado 2. Levantamento de cargas 1) Cargas na tampa (vazio ou cheio) Peso próprio: Revestimento: Carga acidental: Empuxo do solo (adotando ): Carga total na tampa: 2) Cargas no fundo (vazio) Obs.: o peso próprio da tampa e das paredes vai se transformar em reação no solo de baixo para cima na laje do fundo. Peso próprio: 3,5 m 2, 8 m h1 Tam pa - L1 Fundo - L2 C orte A - A ' Solo 0,13 m 0, 10 m 0, 13 m 2, 57 m N .T. 32 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Revestimento: Peso próprio da tampa + paredes: Carga total no fundo: 3) Cargas no fundo (cheio) Obs.: são desconsiderados todos os empuxos do solo e do peso próprio da tampa e das paredes, pois, há hipótese de que o solo não esteja em contato nas paredes e que a reação no fundo não seja distribuída, e sim biapoiada, por questões de segurança. Peso próprio: Revestimento: Pressão hidrostática: Carga total no fundo: 4) Carga nas paredes (vazio) Obs.: a carga nas paredes, devido ao empuxo do solo, é trapezoidal, porém, como a espessura de solo acima da tampa é pequena e para simplificar os cálculos, faz-se uma equivalência para uma carga triangular. Carga no topo da parede: Carga na base da parede: 33 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Simplificação: Figura 10 - Simplificação para carga triangular Carga triangular com ordenada máxima: 5) Carga nas paredes (cheio) Carga triangular com ordenada máxima: 3. Esforços nas lajes Para o cálculo das reações e momentos, serão utilizadas as tabelas de lajes de PINHEIRO (2007). 1,20 18,00 19,20 equivale tensão real tensão sim plificada 34 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Figura 11 - Vinculações e vãos teóricos Figura 12 - Esquema das ações 3.1. Características das lajes lx ly la la la la lb lb lb lb lx ly L3 L2 Fundo L5 L6 L4 L1 Tam pa 2,685 3, 37 3, 37 4 ,77 2,685 3, 37 3, 37 4 ,77 2, 68 5 4 ,77 2, 68 5 4 ,77 vazio cheio 35 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Tabela 11 - Características das lajes 3.2. Ações atuantes nas lajes Para o reservatório quando vazio: Tabela 12 - Ações atuantes no reservatório vazio Para o reservatório quando cheio: L1(tampa) L2(fundo) L3 L4 L5 L6 1 6 16 16 16 16 3,37 3,37 - - - - 4,77 4,77 - - - - 1,42 1,42 - - - - - - 2,685 2,685 2,685 2,685 - - 3,37 3,37 4,77 4,77 - - 0,80 0,80 0,56 0,56 Lajes Características Tipo lx (m) ly (m) ly/lx la (m) lb (m) la/lb L1(tampa) L2(fundo) L3 L4 L5 L6 2,20 2,86 0,00 0,00 0,00 0,00 1,00 1,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 -9,97 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 3,60 0,00 -19,20 -19,20 -19,20 -19,20 3,20 3,86 0,00 0,00 0,00 0,00 4,60 -9,97 -19,20 -19,20 -19,20 -19,20 7,80 -6,11 -19,20 -19,20 -19,20 -19,20 Lajes Ações (kN/m²) Peso Próprio Revestimento Pressão Hidrostática Carga acidental g q p Empuxo do solo P.P. da tampa + paredes 36 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Tabela 13 - Ações atuantes no reservatório cheio 3.3. Momentos fletores das lajes Para o reservatório quando vazio: Tabela 14 - Momentos fletores no reservatório vazio Para o reservatório quando cheio: Tabela 15 - Momentos fletores no reservatório cheio L1(tampa) L2(fundo) L3 L4 L5 L6 2,20 2,86 0,00 0,00 0,00 0,00 1,00 1,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 25,70 25,70 25,70 25,70 25,70 1,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 4,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 3,20 3,86 0,00 0,00 0,00 0,00 5,00 25,70 25,70 25,70 25,70 25,70 8,20 29,56 25,7025,70 25,70 25,70 Lajes Ações (kN/m²) Peso Próprio Revestimento P.P. da tampa +paredes Pressão Hidrostática Carga acidental Empuxo do solo g q p L1(tampa) L2(fundo) L3 L4 L5 L6 7,16 3,34 1,57 1,57 2,40 2,40 - 7,31 4,45 4,45 5,85 5,85 3,99 1,63 1,25 1,25 0,92 0,92 - 5,70 3,28 3,28 3,59 3,59 6,34 -2,32 -2,17 -2,17 -3,32 -3,32 - -5,07 -6,16 -6,16 -8,10 -8,10 3,53 -1,13 -1,73 -1,73 -1,27 -1,27 - -3,96 -4,54 -4,54 -4,97 -4,97 Lajes μy μy' mx mx' my my' Momentos Fletores (kNm/m) μx μx' L1(tampa) L2(fundo) L3 L4 L5 L6 7,16 3,34 1,57 1,57 2,40 2,40 - 7,31 4,45 4,45 5,85 5,85 3,99 1,63 1,25 1,25 0,92 0,92 - 5,70 3,28 3,28 3,59 3,59 6,34 11,21 2,91 2,91 4,45 4,45 - 24,54 8,24 8,24 10,84 10,84 3,53 5,47 2,32 2,32 1,70 1,70 - 19,14 6,08 6,08 6,65 6,65 Lajes Momentos Fletores (kNm/m) μx μx' μy μy' mx mx' my my' 37 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Representação dos momentos nas lajes: Para o reservatório quando vazio: Figura 13 - Momentos fletores nas lajes do reservatório quando vazio Para o reservatório quando cheio: 6,34 3,53 2,32 1,13 5,07 5,07 3,963,96 1,73 2,17 6,16 1,27 3,32 8,10 4,974,97 4,54 4,54 L1 (tam pa) L2 (fundo) L3 e L4 L5 e L6 38 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Figura 14 - Momentos fletores nas lajes do reservatório quando cheio 4. Compatibilização dos momentos fletores negativos Compatibilização realizada conforme José Milton. Para o reservatório quando vazio: 1) Ligação parede-parede (entre L3/L4 – L5/L6) 2) Ligação fundo-parede (entre L2 – L3/L4) 6,34 3,53 11,21 5,47 24,54 24,54 19,14 19,14 2,91 8,24 2,326,08 6,08 4,45 10,84 1,706,65 6,65 L1 (tam pa) L2 (fundo) L3 e L4 L5 e L6 39 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 3) Ligação fundo-parede (entre L2 – L5/L6) Para o reservatório quando cheio: 1) Ligação parede-parede (entre L3/L4 – L5/L6) 2) Ligação fundo-parede (entre L2 – L3/L4) 3) Ligação fundo-parede (entre L2 – L5/L6) 5. Correção dos momentos positivos no fundo Para o reservatório quando vazio: As reduções dos momentos negativos na laje de fundo são dadas por: Obs.: com a compatibilização, o momento positivo no fundo diminuiu. Então ele não será alterado do valor inicial, por segurança. Para o reservatório quando cheio: As reduções dos momentos negativos na laje de fundo são dadas por: 40 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Aplicando esses momentos nas bordas da laje de fundo, obtêm-se as alterações nos momentos positivos com o emprego da tabela 5.3.1 de José Milton. A relação entre os lados da laje de fundo é dada por: Da tabela 5.3.1 de José Milton, obtêm-se os coeficientes: a. ; b. ; c. ; d. . Os incrementos dos momentos positivos são: Os momentos finais na laje de fundo são dados por: 6. Esforços finais para o dimensionamento Para o reservatório quando cheio: 41 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Tabela 16 - Esforços finais nas lajes do reservatório quando vazio Para o reservatório quando cheio: Tabela 17 - Esforços finais nas lajes do reservatório quando cheio 6,34 3,53 2,19 1,07 1,73 2,17 1,27 3,32 6,59 4,76 L1 (tam pa) L2 (fundo) L3 e L4 L5 e L6 4,76 4,76 4,76 5,06 5,06 5,06 6,59 6,59 6,34 3,53 15,10 7,87 2,91 13,69 2,326,37 4,45 1,70 L1 (tam pa) L2 (fundo) L3 e L4 L5 e L6 6,37 6,37 6,37 13,69 13,69 17,69 17,69 17,69 42 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 7. Dimensionamento das armaduras De acordo com a tabela 1.1 PINHEIRO (2007): Para o reservatório quando vazio: Tabela 18 - Dimensionamento da armadura positiva na direção x para o reservatório vazio Tabela 19 - Dimensionamento da armadura positiva na direção y para o reservatório vazio Tabela 20 - Dimensionamento da armadura das ligações para o reservatório vazio Para o reservatório quando cheio: Laje d (cm) b (cm) Mk (kN.m/m) Md (kN.m/m) Kc (cm²/kN) Ks (cm²/kN) As,nec (cm²/m) L1 (tampa) 7 100 6,34 8,88 5,52 0,024 1,775 L2 (fundo) 10 100 2,19 3,07 32,62 0,023 0,588 L3 10 100 2,17 3,04 32,92 0,023 0,582 L4 10 100 2,17 3,04 32,92 0,023 0,582 L5 10 100 3,32 4,65 21,51 0,023 0,891 L6 10 100 3,32 4,65 21,51 0,023 0,891 Laje d (cm) b (cm) Mk (kN.m/m) Md (kN.m/m) Kc (cm²/kN) Ks (cm²/kN) As,nec (cm²/m) L1 (tampa) 7 100 3,53 4,94 9,92 0,024 0,988 L2 (fundo) 10 100 1,07 1,50 66,76 0,023 0,287 L3 10 100 1,73 2,42 41,29 0,023 0,464 L4 10 100 1,73 2,42 41,29 0,023 0,464 L5 10 100 1,27 1,78 56,24 0,023 0,341 L6 10 100 1,27 1,78 56,24 0,023 0,341 Ligação d (cm) b (cm) Mk (kN.m/m) Md (kN.m/m) Kc (cm²/kN) Ks (cm²/kN) As,nec (cm²/m) parede-parede (lajes L3/L4-L5/L6) 10 100 4,76 6,66 15,01 0,023 1,277 fundo-parede (lajes L2-L3/L4) 10 100 5,06 7,08 14,12 0,023 1,358 fundo-parede (lajes L2-L5/L6) 10 100 6,59 9,23 10,84 0,024 1,845 43 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Tabela 21 - Dimensionamento da armadura positiva na direção x para o reservatório cheio Tabela 22 - Dimensionamento da armadura positiva na direção y para o reservatório cheio Tabela 23 - Dimensionamento da armadura das ligações para o reservatório cheio 8. Cálculo das armaduras mínimas 8.1. Armadura mínima positiva Para fck = 45 MPa, , de acordo com a tabela 17.3 da NBR 6118:2003. Para L1 (tampa), h = 10 cm: Para as demais lajes, h = 13 cm: Laje d (cm) b (cm) Mk (kN.m/m) Md (kN.m/m) Kc (cm²/kN) Ks (cm²/kN) As,nec (cm²/m) L1 (tampa) 7 100 6,34 8,88 5,52 0,024 1,775 L2 (fundo) 10 100 15,10 21,14 4,73 0,024 4,228 L3 10 100 2,91 4,07 24,55 0,023 0,781 L4 10 100 2,91 4,07 24,55 0,023 0,781 L5 10 100 4,45 6,23 16,05 0,023 1,194 L6 10 100 4,45 6,23 16,05 0,023 1,194 Laje d (cm) b (cm) Mk (kN.m/m) Md (kN.m/m) Kc (cm²/kN) Ks (cm²/kN) As,nec (cm²/m) L1 (tampa) 7 100 3,53 4,94 9,92 0,024 0,988 L2 (fundo) 10 100 7,87 11,02 9,08 0,024 2,204 L3 10 100 2,32 3,25 30,79 0,023 0,623 L4 10 100 2,32 3,25 30,79 0,023 0,623 L5 10 100 1,70 2,38 42,02 0,023 0,456 L6 10 100 1,70 2,38 42,02 0,023 0,456 Ligação d (cm) b (cm) Mk (kN.m/m)Md (kN.m/m) Kc (cm²/kN) Ks (cm²/kN) As,nec (cm²/m) parede-parede (lajes L3/L4-L5/L6) 10 100 6,37 8,92 11,21 0,024 1,784 fundo-parede (lajes L2-L3/L4) 10 100 13,69 19,17 5,22 0,024 3,833 fundo-parede (lajes L2-L5/L6) 10 100 17,69 24,77 4,04 0,024 4,953 44 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 8.2. Armadura mínima negativa 9. Armadura e espaçamentos Tabela 24 - Áreas de aço efetivas e espaçamentos calculados para o reservatório vazio Tabela 25 - Áreas de aço efetivas e espaçamentos calculados para o reservatóriocheio Laje Local Direção Mk (kN.m/m) As,calc. (cm²/m) As,mín (cm²/m) As (cm²/m) Face do reservatório L1 Tampa X 6,34 1,78 1,74 1,78 interno L1 Tampa Y 3,53 0,99 1,74 1,74 interno L2 Fundo X 2,19 0,59 2,26 2,26 interno L2 Fundo Y 1,07 0,29 2,26 2,26 interno L3 Parede X 2,17 0,58 2,26 2,26 interno L3 Parede Y 1,73 0,46 2,26 2,26 interno L4 Parede X 2,17 0,58 2,26 2,26 interno L4 Parede Y 1,73 0,46 2,26 2,26 interno L5 Parede X 3,32 0,89 2,26 2,26 interno L5 Parede Y 1,27 0,34 2,26 2,26 interno L6 Parede X 3,32 0,89 2,26 2,26 interno L6 Parede Y 1,27 0,34 2,26 2,26 interno 4,76 1,28 3,37 3,37 externo 5,06 1,36 3,37 3,37 externo 6,59 1,85 3,37 3,37 externo ф 6,3 c/20 ф e espaçamento ф 5,0 c/20 ф 5,0 c/20 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 Ligação parede-parede (Lajes L3/L4-L5/L6) Ligação fundo-parede (Lajes L2-L3/L4) ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 Ligação fundo-parede (Lajes L2-L5/L6) ф 6,3 c/17,5 ф 6,3 c/17,5 ф 6,3 c/17,5 Laje Local Direção Mk (kN.m/m) As,calc. (cm²/m) As,mín (cm²/m) As (cm²/m) Face do reservatório L1 Tampa X 6,34 1,78 1,74 1,78 interno L1 Tampa Y 3,53 0,99 1,74 1,74 interno L2 Fundo X 15,10 4,23 2,26 4,23 externo L2 Fundo Y 7,87 2,20 2,26 2,26 externo L3 Parede X 2,91 0,78 2,26 2,26 externo L3 Parede Y 2,32 0,62 2,26 2,26 externo L4 Parede X 2,91 0,78 2,26 2,26 externo L4 Parede Y 2,32 0,62 2,26 2,26 externo L5 Parede X 4,45 1,19 2,26 2,26 externo L5 Parede Y 1,70 0,46 2,26 2,26 externo L6 Parede X 4,45 1,19 2,26 2,26 externo L6 Parede Y 1,70 0,46 2,26 2,26 externo 6,37 1,78 3,37 3,37 interno 13,69 3,83 3,37 3,83 interno 17,69 4,95 3,37 4,95 interno ф 6,3 c/20 ф e espaçamento ф 5,0 c/20 ф 5,0 c/20 ф 6,3 c/12,5 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 Ligação fundo-parede (Lajes L2-L3/L4) ф 6,3 c/15 Ligação fundo-parede (Lajes L2-L5/L6) ф 6,3 c/12,5 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 Ligação parede-parede (Lajes L3/L4-L5/L6) ф 6,3 c/17,5 45 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 10. Verificação das fissuras nas lajes As fórmulas usadas para o cálculo das fissuras, de acordo com José Milton, são: Sendo que: Sendo que é dado na fig. 6.11.1 de José Milton, volume 2. Sendo que e é dado na tabela 6.11.1 de José Milton. Se : Se : 46 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 10.1. Reservatório quando vazio Tabela 26 - Aberturas limites das fissuras Tabela 27 - Abertura das fissuras Local wl im tampa 0,2 mm fundo 0,1 mm parede 0,1 mm ligações 0,2 mm Fissuração L1 direção X L1 direção Y L2 direção X L2 direção Y L3/L4 direção X L3/L4 direção Y L5/L6 direção X L5/L6 direção Y ligação L3/L4- L5/L6 ligação L2- L3/L4 ligação L2- L5/L6 M (kN.cm/m) 634 353 219 107 217 173 332 127 476 506 659 d (cm) 7 7 10 10 10 10 10 10 10 10 10 d' (cm) 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 As (cm²/m) 1,78 1,74 2,26 2,26 2,26 2,26 2,26 2,26 3,37 3,37 3,37 b (cm) 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 ρ 0,0025 0,0025 0,0023 0,0023 0,0023 0,0023 0,0023 0,0023 0,0034 0,0034 0,0034 n 6,58 6,58 6,58 6,58 6,58 6,58 6,58 6,58 6,58 6,58 6,58 ξ 0,1667 0,1652 0,1582 0,1582 0,1582 0,1582 0,1582 0,1582 0,1895 0,1895 0,1895 k2 0,0131 0,0129 0,0119 0,0119 0,0119 0,0119 0,0119 0,0119 0,0168 0,0168 0,0168 σs (kN/cm²) 54,023 30,671 10,230 4,998 10,136 8,081 15,508 5,932 15,077 16,027 20,874 h0,1 2,94 2,95 3,81 3,81 3,81 3,81 3,81 3,81 3,70 3,70 3,70 h0,2 17,50 17,50 25,00 25,00 25,00 25,00 25,00 25,00 25,00 25,00 25,00 h0 2,94 2,95 3,81 3,81 3,81 3,81 3,81 3,81 3,70 3,70 3,70 Ace (cm²/m) 294,43 294,78 380,60 380,60 380,60 380,60 380,60 380,60 370,15 370,15 370,15 ρse 0,0060 0,0059 0,0059 0,0059 0,0059 0,0059 0,0059 0,0059 0,0091 0,0091 0,0091 fct (Mpa) 3,80 3,80 3,80 3,80 3,80 3,80 3,80 3,80 3,80 3,80 3,80 σso (kN/cm²) 65,447 66,797 66,415 66,415 66,415 66,415 66,415 66,415 44,185 44,185 44,185 β 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 τbm (kN/cm²) 0,512 0,512 0,512 0,512 0,512 0,512 0,512 0,512 0,512 0,512 0,512 εsm-εcm 0,0007 -0,0004 -0,0014 -0,0017 -0,0014 -0,0015 -0,0012 -0,0016 -0,0005 -0,0005 -0,0003 υ (mm) 5,0 5,0 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 wk,calculado (mm) 0,178 -0,065 -0,085 -0,049 -0,085 -0,072 -0,106 -0,057 -0,048 -0,046 -0,033 wl im (mm) 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 0,2 verif. Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok wk (mm) 0,18 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 47 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 10.2. Reservatório quando cheio Tabela 28 - Aberturas limites das fissuras Tabela 29 - Abertura das fissuras Obs.: A fissuração das ligações L2 – L3/L4 e L2 – L5/L6 do fundo, são superiores às aberturas limites. Para reduzir as fissuras, é necessário aumentar as áreas de aço nesses locais. Local wl im tampa 0,2 mm fundo 0,2 mm parede 0,2 mm ligações 0,1 mm Fissuração L1 direção X L1 direção Y L2 direção X L2 direção Y L3/L4 direção X L3/L4 direção Y L5/L6 direção X L5/L6 direção Y ligação L3/L4- L5/L6 ligação L2- L3/L4 ligação L2- L5/L6 M (kN.cm/m) 634,00 353,00 1510,00 787,00 291,00 232,00 445,00 170,00 637 1369 1769 d (cm) 7 7 10 10 10 10 10 10 10 10 10 d' (cm) 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 As (cm²/m) 1,78 1,74 4,23 2,26 2,26 2,26 2,26 2,26 3,37 3,83 4,95 b (cm) 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 ρ 0,0025 0,0025 0,0042 0,0023 0,0023 0,0023 0,0023 0,0023 0,0034 0,0038 0,0050 n 6,58 6,58 6,58 6,58 6,58 6,58 6,58 6,58 6,58 6,58 6,58 ξ 0,1668 0,1652 0,2097 0,1582 0,1582 0,1582 0,1582 0,1582 0,1896 0,2008 0,2248 k2 0,0131 0,0129 0,0204 0,0119 0,0119 0,0119 0,0119 0,0119 0,0168 0,0188 0,0234 σs (kN/cm²) 54,02 30,67 38,40 36,76 13,59 10,84 20,79 7,94 20,18 38,28 38,61 h0,1 2,94 2,95 3,63 3,81 3,81 3,81 3,81 3,81 3,70 3,66 3,58 h0,2 17,50 17,50 25,00 25,00 25,00 25,00 25,00 25,00 25,00 25,00 25,00 h0 2,94 2,95 3,63 3,81 3,81 3,81 3,81 3,81 3,70 3,66 3,58 Ace (cm²/m) 294,42 294,78 363,43 380,59 380,59 380,59 380,59 380,59 370,14 366,40 358,40 ρse 0,0060 0,0059 0,0116 0,0059 0,0059 0,0059 0,0059 0,0059 0,0091 0,0105 0,0138 fct (Mpa) 3,80 3,80 3,80 3,80 3,80 3,80 3,80 3,80 3,80 3,80 3,80 σso (kN/cm²) 65,45 66,80 35,12 66,41 66,41 66,41 66,41 66,41 44,18 38,78 29,96 β 0,6 0,6 0,38 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,38 τbm (kN/cm²) 0,512 0,512 0,683 0,512 0,512 0,512 0,512 0,512 0,512 0,512 0,683 εsm-εcm 0,0007 -0,0004 0,0012 -0,0001 -0,0013 -0,0014 -0,0009 -0,0015 -0,0003 0,0007 0,0013 υ (mm) 5,0 5,0 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 wk,calculado (mm) 0,1781 -0,0645 0,1795 -0,0320 -0,1006 -0,0886 -0,1116 -0,0714 -0,0353 0,1574 0,1641 wl im (mm) 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1 verif. Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Não passou Não passou wk (mm) 0,178 0,000 0,179 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,157 0,164 48 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 11. Armaduras necessárias para limitar as fissurações Tabela 30 - Armaduras necessárias para limitara fissuração 12. Verificação da ruptura do solo Deve ser verificada a máxima tensão aplicada ao solo, dessa: A tensão atuante máxima foi de: A tensão admissível do solo foi fornecida e é igual a: A condicionante a ser respeitada é: Como: O solo não sofrerá ruptura. local Mk (kN.cm/m) As (cm²/m) armadura wk (mm) wlim (mm) situação ligação L2-L3/L4 1369 6,23 ф 6,3 c/10 0,078 0,1 cheio ligação L2-L5/L6 1769 7,48 ф 6,3 c/10 0,078 0,1 cheio 49 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 5ª QUESTÂO Dimensionar e detalhar o reservatório semi-enterrado: a) Dados iniciais a. Aço CA-50 e CA-60; b. ; c. ; d. ; e. ; f. ; g. ; h. Espessura das paredes de 14 cm; i. Espessura da laje de fundo de 14 cm; j. Espessura da tampa de 12 cm; k. Cobrimento 2,5 cm. 50 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Figura 15 - Planta baixa do reservatório a ser dimensionado Corte A – A’ do reservatório a ser dimensionado 2,1 m 2 ,1 m 0 ,14 m 0 ,1 4 m A A ' 2 ,7 m 2 ,6 m N .A . 2,1 m SO LO 0 ,1 2 m C orte A - A ' y N .T. 0 ,3 5 m 51 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Para efeitos de cálculo consideraremos o TRECHO I (0 < y < 2,70 m) como sendo um reservatório enterrado e o TRECHO II (2,70 m < y < 5,65 m) como reservatório elevado: b) Trecho II 1. Levantamento de cargas 1.1. Cargas na tampa Peso próprio: Revestimento: Carga acidental: Obs.: Valor válido para forros sem acesso ao público, de acordo com a NBR 6120:1980. Carga total na tampa: 1.2. Carga nas paredes Carga triangular com ordenada máxima: 2. Esforços nas lajes Para o cálculo das reações e momentos, foram utilizadas as tabelas de lajes de Pinheiro (2007). Sendo que: L2 = L3 = L4 = L5. 52 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Figura 16 - Vinculações e vãos teóricos das lajes 2.1. Características das lajes Tabela 31 - Resumo das características das lajes para o trecho II la la la la lb lb lb lb lx ly L1 tam paL2 L3 L4 L5 2 ,8 9 1 ,96 1 ,9 6 2 ,89 1,96 1 ,9 6 2 ,89 1 ,9 6 2 ,8 9 1 ,96 L1(tampa) L2/L3/L4/L5 1 5B/16 1,96 - 1,96 - 1,00 - - 2,89 - 1,96 - 1,47 Lajes Características Tipo lx (m) ly (m) ly/lx la (m) lb (m) la/lb 53 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 2.2. Ações nas lajes Tabela 32 - Resumo das ações nas lajes para o trecho II 2.3. Reações das lajes Tabela 33 - Resumo das reações das lajes para o trecho II L1(tampa) L2/L3/L4/L5 2,88 0,00 1,00 0,00 0,00 26,00 0,50 0,00 3,88 0,00 0,50 26,00 4,38 26,00 Ações (kN/m²) Peso Próprio Revestimento Pressão Hidrostática Carga acidental g q p Lajes L1(tampa) L2/L3/L4/L5 2,50 - - 3,66 2,50 1,71 - 2,50 2,15 - - 9,33 2,15 4,36 - 6,37ry' vy vy' rx rx' ry Lajes Reações de Apoio (kN/m) vx vx' 54 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 2.4. Momentos fletores nas lajes Tabela 34 - Resumo dos momentos fletores das lajes para o trecho II Obs.: Para o cálculo das reações das cargas triangulares, foi utilizada a tabela 2.3c (tipo 5B) para cargas uniformes, fazendo uma simplificação utilizando a carga média de “p”. 2.5. Representação das reações e momentos nas lajes Figura 17 - Reações de apoio e momentos fletores na laje L1 (tampa) L1(tampa) L2/L3/L4/L5 4,23 1,20 - 4,14 4,23 1,86 - 4,20 0,71 1,20 - 4,14 0,71 1,86 - 4,20 Lajes Momentos Fletores (kNm/m) μx μx' μy μy' mx mx' my my' R eações (kN /m ) 2,15 2,15 2,152,15 M om entos (kN .m /m ) 0,71 0,71 55 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Figura 18 - Reações de apoio e momentos fletores nas lajes L2, L3, L4 e L5 (paredes) 3. Esforços finais para o dimensionamento Figura 19 - Esforços finais nas lajes L1 (tampa), L2, L3, L4 e L5 (paredes) 4. Dimensionamento da armadura positiva 4,36 6,37 9,33 9,33 1,86 4,14 4,20 1,20 4,20 R eações (kN /m ) M om entos (kN .m /m ) 0,71 0,71 1,86 1,20 2,15 2,15 9,339,33 4,36 4,36 4,36 4,36 56 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Para o cálculo das armaduras, serão utilizadas as seguintes expressões: É desconsiderado o efeito de compreensão da tampa no cálculo, a favor da segurança. Temos que: Se domínio 1. Se domínio 2 ou domínio 3. Dessa forma: 1) Solução no domínio 1: 2) Solução nos domínios 2 e 3: c. Momento reduzido equivalente: d. Momento limite: Obs.: Valor válido para aço CA-50, retirado da tabela 2.4.1 de José Milton. 1) Se armadura simples 2) Se armadura dupla Onde a tensão na armadura comprimida é obtida na tabela 2.4.2 de José Milton. Áreas de aço: 57 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Tabela 35 - Resumo de cálculo das armaduras positivas 5. Cálculo das armaduras mínimas para flexo-tração positiva Para o caso de flexo-tração nos domínios 2 e 3, deve-se garantir que: Onde: Dessa forma: X Y Y X Local Tampa Tampa Parede Parede fck Mpa 20 20 20 20 σcd kN/cm² 1,214 1,214 1,214 1,214 fyk Mpa 500,00 500,00 500,00 500,00 fyd kN/cm² 43,5 43,5 43,5 43,5 Mk kN.cm 71,00 71,00 186,00 120,00 Md kN.cm 99,40 99,40 260,40 168,00 Nk kN 4,36 4,36 9,33 0,00 Nd kN 6,10 6,10 13,06 0,00 b cm 100 100 100 100 d cm 9 9 11 11 d' cm 3 3 3 3 ν 0,0056 0,0056 0,0098 0,0000 μ 0,0101 0,0101 0,0177 0,0114 δ 0,3333 0,3333 0,2727 0,2727 Teste Domínio 0,0019 0,0019 0,0036 0,0000 Domínio Domínio 2,3 Domínio 2,3 Domínio 2,3 Domínio 2,3 μsd 0,008 0,008 0,014 0,011 μlim 0,372 0,372 0,372 0,372 Teste Armadura Arm. Simples Arm. Simples Arm. Simples Arm. Simples ξ 0,010 0,010 0,018 0,014 ω' 0,000 0,000 0,000 0,000 ω 0,014 0,014 0,024 0,012 As cm 2 0,348 0,348 0,739 0,353 As' cm 2 0 0 0 0 Direção L1 (tampa) L2/L3/L4/L5 (paredes)LAJE 58 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 5.1. Fundo e Paredes 5.2. Tampa 6. Dimensionamento da armadura negativa De acordo com a tabela 1.1 de Pinheiro (2007), temos: Com b = 100 cm e d = 12 cm. Tabela 36 - Resumo de cálculo das armaduras nas ligações 7. Cálculo das armaduras mínimas negativas Para fck = 20 MPa, , de acordo com a tabela 17.3 da NBR 6118:2003.Ligação d (cm) b (cm) Mk (kN.m/m) Md (kN.m/m) Kc (cm²/kN) Ks (cm²/kN) As,nec (cm²/m) parede-parede 11 100 4,20 5,87 20,60 0,024 1,175 parede (trecho II)-parede (trecho I) 11 100 4,14 5,79 20,90 0,024 1,158 59 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 8. Armadura e espaçamentos Tabela 37 - Áreas de aço e espaçamentos 9. Verificação das fissuras nas lajes Tabela 38 - Aberturas limites das fissuras As fórmulas usadas para o cálculo das fissuras, de acordo com José Milton, são: Sendo que: Laje Local Direção Mk (kN.m/m) As,calc. (cm²/m) As,mín (cm²/m) As (cm²/m) Face do reser. L1 Tampa X 0,71 0,35 1,80 1,80 interno L1 Tampa Y 0,71 0,35 1,80 1,80 interno L2 Parede Y 1,86 0,81 2,10 2,10 externo L2 Parede X 1,20 0,39 2,10 2,10 externo L3 Parede Y 1,86 0,81 2,10 2,10 externo L3 Parede X 1,20 0,39 2,10 2,10 externo L4 Parede Y 1,86 0,81 2,10 2,10 externo L4 Parede X 1,20 0,39 2,10 2,10 externo L5 Parede Y 1,86 0,81 2,10 2,10 externo L5 Parede X 1,20 0,39 2,10 2,10 externo 4,20 1,19 2,10 2,10 interno 4,14 1,17 2,10 2,10 internoф 6,3 c/12,5 Ligação parede-parede ф 6,3 c/12,5 Ligação parede (trecho 2)-parede ф 6,3 c/12,5 ф 6,3 c/12,5 ф 6,3 c/12,5 ф 6,3 c/12,5 ф 6,3 c/12,5 ф 6,3 c/12,5 ф e espaçamento ф 5,0 c/10 ф 5,0 c/10 ф 6,3 c/12,5 ф 6,3 c/12,5 Local wl im tampa 0,2 mm fundo 0,2 mm parede 0,2 mm ligações 0,1 mm 60 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Sendo que é dado na fig. 6.11.1 de José Milton, volume 2. Sendo que e é dado na tabela 6.11.1 de José Milton. Se : Se : 61 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Tabela 39 - Abertura das fissuras c) Trecho I 1. Levantamento de cargas 1.1. Cargas no fundo (vazio) Obs.: o peso próprio da tampa e das paredes vai se transformar em reação no solo de baixo para cima na laje do fundo. Fissuração L1 direção x L1 direção y L2/L3/L4/ L5 direção y L2/L3/L4/ L5 direção x ligação parede - parede ligação parede (trecho 2) - parede (trecho 1) M (kN.cm/m) 71 71 186 120 420 414 N (kN) 4,36 4,36 9,33 0 - - d (cm) 9 9 11 11 11 11 d' (cm) 3 3 3 3 3 3 Ms (kN.cm/m) 57,9 57,9 148,7 120,0 420,0 414,0 As (cm²/m) 1,96 1,96 2,18 2,18 2,18 2,18 b (cm) 100 100 100 100 100 100 ρ 0,0022 0,0022 0,0020 0,0020 0,0020 0,0020 n 9,865 9,865 9,865 9,865 9,865 9,865 ξ 0,1869 0,1869 0,1792 0,1792 0,1792 0,1792 k2 0,0164 0,0164 0,0151 0,0151 0,0151 0,0151 σs (kN/cm²) 5,726 5,726 10,874 5,322 18,627 18,361 Ace (cm²/m) 343,93 343,93 400,98 400,98 400,98 400,98 ρse 0,0057 0,0057 0,0054367 0,0054367 0,00544 0,005436722 fct (Mpa) 2,21 2,21 2,21 2,21 2,21 2,21 σso (kN/cm²) 40,960 40,960 42,830 42,830 42,830 42,830 β 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 τbm (kN/cm²) 0,298 0,298 0,298 0,298 0,298 0,298 εsm-εcm -0,0009 -0,0009 -0,0007 -0,0010 -0,0003 -0,0003 υ (mm) 5,0 5,0 6,3 6,3 6,3 6,3 wk,calculado (mm) -0,0408 -0,0408 -0,0769 -0,0517 -0,0628 -0,0643 wl im (mm) 0,2 0,2 0,2 0,2 0,1 0,1 verif. Ok Ok Ok Ok Ok Ok wk (mm) 0 0 0 0 0 0 62 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Peso próprio: Revestimento: Peso próprio da tampa + paredes: Carga total no fundo: 1.2. Cargas no fundo (cheio) Obs.: são desconsiderados todos os empuxos do solo e do peso próprio da tampa e das paredes, pois, há hipótese de que o solo não esteja em contato nas paredes e que a reação no fundo não seja distribuída, e sim biapoiada, por questões de segurança. Peso próprio: Revestimento: Pressão hidrostática: Carga total no fundo: 1.3. Carga nas paredes (vazio) Carga triangular com ordenada máxima: 63 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 1.4. Carga nas paredes (cheio) Obs.: a carga nas paredes devido à pressão hidrostática é trapezoidal, porém, faz-se uma equivalência para uma carga triangular. Carga no topo da parede: Carga na base da parede: Simplificação: Figura 20 - Carga simplificada Carga triangular com ordenada máxima: 2. Esforços nas lajes Para o cálculo das reações e momentos, foram utilizadas as tabelas de lajes de PINHEIRO (2007). 26 53 79 Tensão real Tensão sim plificada equivale 64 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Figura 21 - Vinculações e vãos teóricos Para o reservatório vazio: 2.1. Características das lajes Tabela 40 - Resumo das características das lajes com o reservatório vazio do trecho I 1,96 1 ,9 6 2 ,63 1 ,9 6 2 ,6 3 1 ,96 2,63 1 ,9 6 2 ,6 3 1 ,96 la la la la lb lb lb lb lx ly L6 fundo L2 L3 L4 L5 L6 (fundo) L2/L3/L4/L5 1 5B/16 1,96 - 1,96 - 1,00 - - 2,63 - 1,96 - 1,34 Lajes Características Tipo lx (m) ly (m) ly/lx la (m) lb (m) la/lb 65 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 2.2. Ações nas lajes Tabela 41 - Resumo das ações nas lajes com o reservatório vazio do trecho I 2.3. Momentos fletores das lajes Tabela 42 - Resumo dos esforços nas lajes com o reservatório vazio do trecho I Para o reservatório cheio: L6 (fundo) L2/L3/L4/L5 3,36 0,00 1,00 0,00 0,00 0,00 -40,73 0,00 0,00 -17,29 4,36 0,00 -40,73 -17,29 -36,37 -17,29 Lajes Empuxo do terreno Ações (kN/m²) Peso Próprio Revestimento Pressão Hidrostática P.P. da tampa + paredes g q p L6 (fundo) L2/L3/L4/L5 2,02 1,18 5,15 3,98 2,02 1,72 5,15 3,89 2,82 0,78 7,20 2,64 2,82 1,14 7,20 2,58 Lajes Momentos Fletores (kNm/m) μx μx' μy μy' mx mx' my my' 66 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 2.4. Características das lajes Tabela 43 - Resumo das características das lajes com o reservatório cheio do trecho I 2.5. Ações nas lajes Tabela 44 - Resumo das ações nas lajes com o reservatório cheio do trecho I L6 (fundo) L2/L3/L4/L5 1 5B/16 1,96 - 1,96 - 1,00 - - 2,63 - 1,96 - 1,34 Lajes Características Tipo lx (m) ly (m) ly/lx la (m) lb (m) la/lb L6 (fundo) L2/L3/L4/L5 3,36 0,00 1,00 0,00 53,00 79,00 0,00 0,00 0,00 0,00 4,36 0,00 53,00 79,00 57,36 79,00 Lajes Empuxo do terreno Ações (kN/m²) Peso Próprio Revestimento Pressão Hidrostática P.P. da tampa + paredes g q p 67 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 2.6. Momentos fletores das lajes Tabela 45 - Resumo dos esforços nas lajes com o reservatório cheio do trecho I 2.7. Representaçãodos momentos nas lajes Para o reservatório vazio: Figura 22 - Momentos fletores nas lajes L6 e L2/L3/L4/L5 para o trecho I (vazio) Para o reservatório cheio: L6 (fundo) L2/L3/L4/L5 2,02 1,18 5,15 3,98 2,02 1,72 5,15 3,89 4,45 3,58 11,35 12,08 4,45 5,22 11,35 11,81 Lajes Momentos Fletores (kNm/m) μx μx' μy μy' mx mx' my my' 2,82 0,78 1,14 2,58 2,64 2,82 7,20 7,20 7,207,20 2,58 68 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Figura 23 - Momentos fletores nas lajes L6 e L2/L3/L4/L5 para o trecho I (cheio) 3. Compatibilização dos momentos De acordo com José Milton: Para o reservatório vazio: 3.1. Ligação fundo-parede (entre L6 – L2/L3/L4/L5) Para o reservatório cheio: 3.2. Ligação fundo-parede (entre L6 – L2/L3/L4/L5) 4. Correção dos momentos positivos do fundo Para o reservatório vazio: As reduções dos momentos negativos na laje de fundo são dadas por: 4,45 3,58 5,22 11,81 12,08 11,35 11,81 4,45 11,35 11,35 11,35 69 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Aplicando esses momentos nas bordas da laje de fundo, obtêm-se as alterações nos momentos positivos com o emprego da tabela 5.3.1 de José Milton. A relação entre os lados da laje de fundo é dada por: Da tabela 5.3.1 de José Milton, obtêm-se os coeficientes: a. ; b. ; c. ; d. . Os incrementos dos momentos positivos são: Os momentos finais na laje de fundo são dados por: Para o reservatório cheio: As reduções dos momentos negativos na laje de fundo são dadas por: Aplicando esses momentos nas bordas da laje de fundo, obtêm-se as alterações nos momentos positivos com o emprego da tabela 5.3.1 de José Milton. A relação entre os lados da laje de fundo é dada por: Da tabela 5.3.1 de José Milton, obtêm-se os coeficientes: ; ; ; 70 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS . Os incrementos dos momentos positivos são: Os momentos finais na laje de fundo são dados por: 5. Esforços finais para o dimensionamento Para o reservatório vazio: Figura 24 - Esforços finais nas lajes L6 e L2/L3/L4/L5 para o reservatório vazio Para o reservatório cheio: Figura 25 - Esforços finais nas lajes L6 e L2/L3/L4/L5 para o reservatório cheio 3,91 0,78 1,14 2,58 4,92 2,58 4,92 4,92 4,92 4,92 3,91 4,62 3,58 5,22 11,81 11,72 11,81 11,72 11,72 11,72 11,72 4,62 71 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 6. Dimensionamento das armaduras De acordo com a tabela 1.1 de PINHEIRO (2007): Para o reservatório vazio: Tabela 46 - Armadura positiva na direção x para o reservatório vazio Tabela 47 - Armadura positiva na direção y para o reservatório vazio Tabela 48 - Armadura dos engastes para o reservatório vazio Laje d (cm) b (cm) Mk (kN.m/m) Md (kN.m/m) Kc (cm²/kN) Ks (cm²/kN) As,nec (cm²/m) L6 (fundo) 11 100 3,91 5,47 22,10 0,024 1,095 L2 11 100 0,78 1,09 110,81 0,023 0,209 L3 11 100 0,78 1,09 110,81 0,023 0,209 L4 11 100 0,78 1,09 110,81 0,023 0,209 L5 11 100 0,78 1,09 110,81 0,023 0,209 Laje d (cm) b (cm) Mk (kN.m/m) Md (kN.m/m) Kc (cm²/kN) Ks (cm²/kN) As,nec (cm²/m) L6 (fundo) 11 100 3,91 5,47 22,10 0,024 1,095 L2 11 100 1,14 1,60 75,81 0,023 0,306 L3 11 100 1,14 1,60 75,81 0,023 0,306 L4 11 100 1,14 1,60 75,81 0,023 0,306 L5 11 100 1,14 1,60 75,81 0,023 0,306 Ligação d (cm) b (cm) Mk (kN.m/m) Md (kN.m/m) Kc (cm²/kN) Ks (cm²/kN) As,nec (cm²/m) parede-parede (lajes L2/L3-L4/L5) 11 100 2,58 3,61 33,50 0,023 0,692 fundo-parede (lajes L6-L2/L3/L4/L5) 11 100 4,92 6,89 17,57 0,023 1,320 72 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS Para o reservatório cheio: Tabela 49 - Armadura positiva na direção x para o reservatório cheio Tabela 50 - Armadura positiva na direção y para o reservatório cheio Tabela 51 - Armadura dos engastes para o reservatório cheio 7. Cálculo das armaduras mínimas 7.1. Armadura mínima positiva Para fck = 20 MPa, , de acordo com a tabela 17.3 da NBR 6118:2003. Para L6 (fundo), L2, L3, L4 e L5, h = 14 cm. Dessa forma: 7.2. Armadura mínima negativa Laje d (cm) b (cm) Mk (kN.m/m) Md (kN.m/m) Kc (cm²/kN) Ks (cm²/kN) As,nec (cm²/m) L6 (fundo) 11 100 4,62 6,47 18,71 0,024 1,294 L2 11 100 3,58 5,01 24,14 0,024 1,002 L3 11 100 3,58 5,01 24,14 0,024 1,002 L4 11 100 3,58 5,01 24,14 0,024 1,002 L5 11 100 3,58 5,01 24,14 0,024 1,002 Laje d (cm) b (cm) Mk (kN.m/m) Md (kN.m/m) Kc (cm²/kN) Ks (cm²/kN) As,nec (cm²/m) L6 (fundo) 11 100 4,62 6,47 18,71 0,024 1,294 L2 11 100 5,22 7,31 16,56 0,024 1,462 L3 11 100 5,22 7,31 16,56 0,024 1,462 L4 11 100 5,22 7,31 16,56 0,024 1,462 L5 11 100 5,22 7,31 16,56 0,024 1,462 Ligação d (cm) b (cm) Mk (kN.m/m) Md (kN.m/m) Kc (cm²/kN) Ks (cm²/kN) As,nec (cm²/m) parede-parede (lajes L2/L3-L4/L5) 11 100 11,81 16,53 7,32 0,025 3,445 fundo-parede (lajes L6-L2/L3/L4/L5) 11 100 11,72 16,41 7,37 0,025 3,418 73 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS CALCULISTA: ADRIEL CARLOS BATISTA DOS SANTOS 8. Armadura e espaçamentos Tabela 52 - Áreas de aço e espaçamentos para o reservatório vazio para o trecho I Tabela 53 - Áreas de aço e espaçamentos para o reservatório cheio para o trecho I Laje Local Direção Mk (kN.m/m) As,calc. (cm²/m) As,mín (cm²/m) As (cm²/m) Face do reser. L6 Fundo X 3,91 1,095 1,41 1,41 interno L6 Fundo Y 3,91 1,095 1,41 1,41 interno L2 Parede Y 1,14 0,306 1,41 1,41 interno L2 Parede X 0,78 0,209 1,41 1,41 interno L3 Parede Y 1,14 0,306 1,41 1,41 interno L3 Parede X 0,78 0,209 1,41 1,41 interno L4 Parede Y 1,14 0,306 1,41 1,41 interno L4 Parede X 0,78 0,209 1,41 1,41 interno L5 Parede Y 1,14 0,306 1,41 1,41 interno L5 Parede X 0,78 0,209 1,41 1,41 interno 2,58 0,692 2,10 2,10 externo 4,92 1,320 2,10 2,10 externo ф 6,3 c/20 ф e espaçamento ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/12,5 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/12,5Ligação parede-parede Ligação fundo-parede Laje Local Direção Mk (kN.m/m) As,calc. (cm²/m) As,mín (cm²/m) As (cm²/m) Face do reser. L6 Fundo X 4,62 1,294 1,41 1,41 externo L6 Fundo Y 4,62 1,294 1,41 1,41 externo L2 Parede Y 5,22 1,462 1,41 1,46 externo L2 Parede X 3,58 1,002 1,41 1,41 externo L3 Parede Y 5,22 1,462 1,41 1,46 externo L3 Parede X 3,58 1,002 1,41 1,41 externo L4 Parede Y 5,22 1,462 1,41 1,46 externo L4 Parede X 3,58 1,002 1,41 1,41 externo L5 Parede Y 5,22 1,462 1,41 1,46 externo L5 Parede X 3,58 1,002 1,41 1,41 externo 11,81 3,445 2,10 3,44 interno 11,72 3,418 2,10 3,42 interno ф 6,3 c/20 Ligação parede-parede Ligação fundo-parede ф 6,3 c/7,5 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/7,5 ф e espaçamento ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 ф 6,3 c/20 74 DISCIPLINA DE CONCRETO ARMADO II PROJETO DE RESERVATÓRIOS
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