REL 20 M

Prévia do material em texto

SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA 
PROJETO PADRÃO – Nº 10.04.020/0 
RESERVATÓRIO ELEVADO METÁLICO 
Capacidade nominal: 20 m³ 
VOLUME III: Projeto Executivo 
 
Março/2019 
 
 
 
COMPANHIA DE SANEAMENTO DE MINAS GERAIS 
 
PADRÃO 10.04.020/0 
SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA 
RESERVATÓRIO ELEVADO METÁLICO 
V = 20 m³ 
 
CONTRATO: 4600043571 
 
RESUMO: 
Projeto Executivo do Reservatório Elevado Metálico, capacidade nominal de 20 m³. 
 
 
3 Março/2019 B Revisão Geral José Ricardo Gizelda Gizelda COPASA 
2 Nov./2015 B Revisão Geral José Ricardo Gizelda Gizelda COPASA 
1 Jul/2013 B Revisão Geral José Alfredo Gizelda Gizelda COPASA 
0 Ago/2010 C Emissão Inicial José Alfredo Gizelda Gizelda COPASA 
VER DATA TIPO DESCRIÇÃO POR VERIFICADO AUTORIZADO APROVADO 
EMISSÕES 
TIPOS 
A - PARA APROVAÇÃO C - ORIGINAL 
B - REVISÃO D - CÓPIA 
PROJETISTA: 
 
OLIVEIRA E MARQUES ENGENHARIA 
 
AV. PRUDENTE DE MORAIS 621, SL. 501/502 – TEL/FAX (31) 3309-8367 
SANTO ANTÔNIO – CEP 30.380-000 – BELO HORIZONTE–M0G 
e-mail: contato@oemengenharia.com.br 
 
 
 
EQUIPE TÉCNICA: 
Engª Gizelda de Melo Machado 
Engº José Alfredo Carneiro dos Santos 
 
VOLUME: 
VOLUME III – PROJETO EXECUTIVO 
 
 
 
REFERÊNCIA: 
Março/2019 
Arquivo: 10040200-AA-ME-REL-M0020-MC-001-3.doc 
RESERVATÓRIO ELEVADO METÁLICO – V = 20 M³ 
10040200-AA-ME-REL-M0020-MC-001-3.doc – 3 – 
SUMÁRIO 
O Projeto Padrão do Reservatório Elevado Metálico, capacidade nominal de 20 m³ é 
composto dos seguintes volumes: 
VOLUME I – Projeto Básico 
Memorial Descritivo e de Cálculos 
Desenhos 01/04 a 04/04 
VOLUME II – Projeto Elétrico 
Sistema Monofásico 
Memorial Descritivo 
Desenho 01/01 a 01/01 
VOLUME III – Projeto Executivo 
Memória de Cálculo 
Desenhos 01/04 a 04/04 
VOLUME IV – Especificações Técnicas 
Especificações de Obra 
VOLUME V – Orçamento 
Orçamento de Obras 
Lista de Composições 
Mapa de Coleta de Preços de Insumos 
Memória de Cálculo de Quantitativos 
 
RESERVATÓRIO ELEVADO METÁLICO – V = 20 M³ 
10040200-AA-ME-REL-M0020-MC-001-3.doc – 4 – 
ÍNDICE 
1. APRESENTAÇÃO ........................................................................................................................... 5 
2. MEMÓRIA DE CÁLCULO ............................................................................................................... 6 
2.1 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA E CARGAS NA FUNDAÇÃO DO RESERVATÓRIO ................. 6 
2.1.1 Definição do diâmetro da taça (T.189/_) ............................................................................................. 6 
2.1.2 Dimensionamento da tampa .............................................................................................................. 6 
2.1.3 Dimensionamento do Costado da taça, Cone e Fundo ....................................................................... 8 
2.1.4 Dimensionamento dos esforços atuantes na Coluna e chapas de base ..............................................11 
2.1.5 Dimensionamento da coluna base ....................................................................................................15 
2.1.6 Dimensionamento da base metálica ..................................................................................................17 
3. DESENHOS ...................................................................................................................................20 
 
RESERVATÓRIO ELEVADO METÁLICO – V = 20 M³ 
10040200-AA-ME-REL-M0020-MC-001-3.doc – 5 – 
1. APRESENTAÇÃO 
O presente documento compreende o Projeto Executivo do Reservatório Elevado Metálico, 
capacidade nominal de 20 m³, Padrão COPASA 10.04.020/1, elaborado pela Oliveira e 
Marques Engenharia Ltda. para a COPASA, dentro do contrato de prestação de serviços 
número 4600043571. 
Todo o trabalho teve, em linhas gerais, as diretrizes preconizadas nas normas técnicas 
brasileiras e nas normas da COPASA. 
RESERVATÓRIO ELEVADO METÁLICO – V = 20 M³ 
10040200-AA-ME-REL-M0020-MC-001-3.doc – 6 – 
2. MEMÓRIA DE CÁLCULO 
2.1 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA E CARGAS NA FUNDAÇÃO DO 
RESERVATÓRIO 
Reservatório Elevado Metálico (tipo taça sem água na coluna) - capacidade nominal de 20 m³: 
- Dimensões da taça: ØEXT. 2.540 x 4.000 mm – Altura do Cone: 800 mm 
- Dimensões da coluna: ØEXT. 950 x 10.000 mm – Altura Total: 14.800 mm 
- Peso próprio+acessórios: 4.442 kgf 
- Peso do líquido estocado: 24300 kgf (Considerando Volume Total = 24.3m3) 
- Peso total: 28742 kgf 
2.1.1 Definição do diâmetro da taça (T.189/_) 
mVD 52,220357,1357,1 33 

 ..................................................... (item 5.1 da Norma) 
V = Volume de projeto = 20m3 
Adotado o diâmetro de 2,54 metros, cujo desenvolvimento é 8 metros, evitando perda de 
materiais. 
2.1.2 Dimensionamento da tampa 
Para a tampa será adotado a espessura de 4.76 mm já incluído a sobre espessura para 
corrosão de 2 mm, (item 5.6.1 da norma T-189/0) 
Peso próprio ........................................ = 50 kgf/m2 
Sobrecarga de utilização .................... = 100 kgf/m2 
 
 
 
Figura 1: Cargas na tampa 
 
RESERVATÓRIO ELEVADO METÁLICO – V = 20 M³ 
10040200-AA-ME-REL-M0020-MC-001-3.doc – 7 – 
Consideração de cálculo, tampa engastada em todo o perímetro no costado 
 
Figura 2: Tensões atuantes na tampa 
Conforme gráfico, a tensão máxima na tampa é de σ= 63 kgf /cm2, para a sobrecarga de 100 
kgf/m2. 
 
RESERVATÓRIO ELEVADO METÁLICO – V = 20 M³ 
10040200-AA-ME-REL-M0020-MC-001-3.doc – 8 – 
2.1.3 Dimensionamento do Costado da taça, Cone e Fundo 
 
 
Figura 3: Pressões atuantes no costado da taça e cone 
2.1.3.1 Cálculos das espessuras das chapas do costado da taça (conforme item 5.6 - T.189/_) 
Considerações: 
 Sobre-espessura de corrosão ................................................................................. 2 mm 
 Chapas do costado: espessura do 1º ao 4º anel ................................................ 4,75 mm 
 Espessura do 5º anel-cone (800 mm) ................................................................ 4,75 mm 
 Carga hidrostática (h)............................................................................................... 4,8 m 
 Diâmetro da Taça (D)............................................................................................. 2,54 m 
Com E = 0,040 D (H – 0,3) + 2, obtém-se a tabela apresentada a seguir. 
Anel H (m) E (mm) Espessura adotada (mm) 
1º 0,40 2,01 4,75 
2º 1,60 2,12 4,75 
3º 2,80 2,22 4,75 
4º 4,00 2,33 4,75 
5º (cone) 4,80 2,40 4,75 
 
RESERVATÓRIO ELEVADO METÁLICO – V = 20 M³ 
10040200-AA-ME-REL-M0020-MC-001-3.doc – 9 – 
2.1.3.2 Determinação da tensão máxima na chapa do costado 
Tensão circunferencial – junta longitudinal (conforme ASME SEÇÃO XIII) 
 e = (q x R / S x E – 0.6 x q) + C → Sproj. = 291 kgf/cm2 < 1200 kgf/cm2 OK 
 q = pressão atuante = 0.44 kgf/cm2 
 R = Raio interno do reservatório = 1270 mm 
 E = Eficiência de solda = 0.7 
 S = Tensão Admissível do aço, na temperatura de trabalho = 1200 kgf/cm2 
 C = Sobre espessura para corrosão = 2 mm 
Tensão Longitudinal – junta circunferencial 
 e = (q x R / 2 xS x E – 0.4 x q) + C → Sproj. = 145 kgf/cm2 < 1200 kgf/cm2 OK 
 q = pressão atuante = 0.44 kgf/cm2 
 R = Raio interno do reservatório = 1270 mm 
 E = Eficiência de solda = 0.7 
 S = Tensão Admissível do aço, na temperatura de trabalho = 1200 kgf/cm2 
 C = Sobre espessura para corrosão = 2 mm 
 
 
Figura 4: Tensões atuantes no Costado 
Verificação através de elementos finitos, espessura de 4.76mm, a tensão máxima no costado é 
de σ= 350kgf /cm2, para a pressão interna de água, peso da tampa, sobrecarga na tampa e 
vento lateral. 
 
 
 
RESERVATÓRIO ELEVADO METÁLICO – V = 20 M³ 
10040200-AA-ME-REL-M0020-MC-001-3.doc – 10 – 
2.1.3.3 Determinação das tensões nas chapas do Cone 
 
 
Figura 5: Tensões atuantes no Cone 
 
 
Figura 6: Tensões atuantes nachapa e perfis de reforço do fundo do Cone 
Conforme gráfico, a tensão máxima no cone é de σ= 471 kgf /cm2, para a pressão da água, 
peso do costado, peso da tampa mais sobrecarga na tampa. 
Para a chapa de fundo e perfis de reforço a tensão é de σ= 455 kgf /cm2. 
 
Figura 7: Deslocamento da chapa de fundo e reforço do Cone 
RESERVATÓRIO ELEVADO METÁLICO – V = 20 M³ 
10040200-AA-ME-REL-M0020-MC-001-3.doc – 11 – 
2.1.4 Dimensionamento dos esforços atuantes na Coluna e chapas de base 
 
 
Figura 8: Esquema do reservatório de 20 m³ 
 
RESERVATÓRIO ELEVADO METÁLICO – V = 20 M³ 
10040200-AA-ME-REL-M0020-MC-001-3.doc – 12 – 
2.1.4.1 Peso próprio 
 Tampo cônico 
2.54² x π /4x7850x0.005 = 200 kgf 
 Costado 
2.54 x π x 0.005 x 7850 x 4.75 = 1490 kgf 
 Cone 
π x [√ 0.80² + (1.27 - 0.47)² ] x (1.27 + 0.47) = 6.2 m² (superfície) 
6.2 x 0.005 x 7850 = 244 kgf 
 Fundo 
 Peso total 50 kgf 
 Coluna 
 Peso total 1228 kgf 
 Escada de marinheiro 
 Peso = 528 kgf 
 Guarda corpo no teto 
 Peso estimado = 102 kgf 
 Acessórios 
Peso estimado = 600 kgf 
 Água 
Volume da parte cilíndrica 
2.53² x π/ 4 x 4.00=20.3m³ 
Volume do cone 
V= 1/3 x π x 0.80 x [(1.27 + 0.47)² -(1.27 x 0.47) = 2.0 m³ 
Volume total = 24.3 m³ = 24300 kgf 
 - Peso total da estrutura 
Pp = 200 + 1490 + 244 + 50 + 1228 + 528 + 102 + 600 = 4442 kgf 
RESERVATÓRIO ELEVADO METÁLICO – V = 20 M³ 
10040200-AA-ME-REL-M0020-MC-001-3.doc – 13 – 
2.1.4.2 Forças devido ao vento 
Considerações conforme (NBR 6123) 
V0 = velocidade característica do vento = 40 m/s (região de Minas gerais) 
S1 = fator topográfico = 1.0 
S2 = Fator que depende da rugosidade do terreno, dimensões da estrutura e altura sobre o 
terreno. 
Categoria II, classe A 
S2 = 1.05, para Z = 17.0 metros 
S2 = 1.0, para Z = 10.0 metros 
S2 = 0.94, para Z = 5.0 metros 
S3 = Fator estatístico = 1.0 
q = força característica = 0.613 x Vk² ( N/m2) 
Vk = V0 x S1 x S2 x S3 
Para Z = 17 m 
Vk = 40 x 1.0 x 1.05 x 1.0 = 42 m/s 
q1 = 0.613 x 42² = 1082 N/m² = 110 kgf/m² 
Para Z = 10 m 
Vk = 40 x 1.0 x 1.0 x 1.0 = 40 m/s 
q2 = 0.613 x 40² = 981 N/m² = 100 kgf/m² 
Para Z = 5 m 
Vk = 40 x 1.0 x 0.94 x 1.0 = 38 m/s 
q3 = 0.613 x 38² = 885 N/m² = 90 kgf/m² 
Coeficiente de arrasto Ca = 1.10 
Para corpos cilindros, com rugosidade ou saliências = 0.081.L1 e h/L1 = 16.6 e todos os 
valores de Re. 
h = altura total do reservatório = 15.6 metros 
L1 = diâmetro da coluna 0.94 metros 
Força de arrasto Fa 
Fa = Ca x q x Ae 
Ae = área efetiva de ação do vento 
Aetaça =10.7 m2 
Aecone =1.40m2 
Aecoluna 1 = 4.70 m2 
Aecoluna 2 = 4.70 m2 
RESERVATÓRIO ELEVADO METÁLICO – V = 20 M³ 
10040200-AA-ME-REL-M0020-MC-001-3.doc – 14 – 
Fa1 = 1.10 x 110 x 10.70 = 1295 kg → q1 = 309kgf/m 
Fa2 = 1.10 x 110 x 1.40 = 170 kg → q2 = 213kgf/m 
Fa3 = 1.10 x 100 x 4.70 = 517 kg → q3 = 104kgf/m 
Fa4 = 1.10 x 90 x 4.70= 466 kg → q4 = 93kgf/m 
2.1.4.3 Momentos na base devido ao vento 
Mv = 93x 5.00²/2 + 104 x 5.00 x 7.50 + 213 x 0.80 x 10.40 + 309 x 4.19 x 1312.9= 23536 kgf.m 
2.1.4.4 Momento devido ao possível desalinhamento vertical do reservatório, considerado 0.10 
metros. 
 Devido ao peso da água 
M.água = 24300 x 0.10 = 2430 kgf.m 
 Devido ao peso próprio do reservatório 
Mppr = 4442 x 0.10 = 444.2 kgf.m 
 Devido ao peso próprio da escada 
M.escada = 528 x 1.70 = 898 kgf.m 
2.1.4.5 Combinações das cargas atuantes na base e fundação 
 
 
Figura 9: Cargas na base da coluna 
Combinação 1 = Peso próprio+peso da água+vento 
Carga Vertical N = 4442 + 24300 = 28742 Kgf 
Força horizontal FH = 2448 Kgf 
Momento devido ao Vento Mv = 23536 Kgf.m 
RESERVATÓRIO ELEVADO METÁLICO – V = 20 M³ 
10040200-AA-ME-REL-M0020-MC-001-3.doc – 15 – 
Momento total devido ao Peso próprio Mtotalpp = 2430 + 444.2 + 898 = 3772kgf.m 
Momento total Mtotal = 3772 + 23536 = 27308 kgf.m 
Combinação 2 = peso próprio+vento 
Carga Vertical N = 4442 Kgf 
Força horizontal FH =2448 Kgf 
Momento devido ao Vento Mv = 23536 Kgf.m 
Momento total devido ao Peso próprio Mtotalpp = 444.2 + 898 = 1343 kgf.m 
Momento total Mtotal = 1343+23536 = 24879 kgf.m 
 
2.1.5 Dimensionamento da coluna base 
 
 
Figura 10: Tensões na coluna 
 
 
Figura 11: Tensões na coluna próximo á base 
RESERVATÓRIO ELEVADO METÁLICO – V = 20 M³ 
10040200-AA-ME-REL-M0020-MC-001-3.doc – 16 – 
2.1.5.1 Determinação das forças nos parafusos 
 
Figura 12: Forças nos parafusos 
- Adotado Parafuso UNC 7/8” x 21/2” com área bruta = 3.88 cm2 e Classe de resistência 
ASTM A-307 com Resistência à Tração fu = 4150 kgf/cm2. 
 
 Parafuso mais solicitado 
 Força cortante - Fsdvmax. = 803 kgf 
 Força de tração - Fsdtmax.= 4850 kgf 
 
Ab = Área bruta do parafuso Ф7/8 “ = 3.88 cm² 
Abe = Área efetiva = 0.75 . Ab = Abe = 2.91 cm2 
FRdt = Resistência a tração do parafuso = FRdt = Abe.fub/γa2 = 8946 kgf/cm² 
γa2 = Coeficiente de ponderação = 1.35 
FRdv = Resistência ao cisalhamento = 0,4.Ab.fub/γa2 4771 kgf/cm² 
(803/4771)2 + (4850/8946)2 = 0,32 < 1 OK 
 
RESERVATÓRIO ELEVADO METÁLICO – V = 20 M³ 
10040200-AA-ME-REL-M0020-MC-001-3.doc – 17 – 
2.1.5.2 Determinação das tensões nas soldas de união da coluna com a chapa 
 
E = Espessura da solda 7mm →6 x (coseno 45º) = 4.3mm (largura efetiva de trabalho) 
 
σa = tensão admissível na solda = 900 kgf/cm² ( eletrodo E70 xx) 
 
W solda = 47² x ¶ x 0.5 = 3470 cm³ 
 
σm = 2730800/3470 = 787 kgf/cm² 
 
 = 2448/ (0.5 x 94 x ¶) = 17 kgf/cm² 
 
σr = √(787)²+(17)² ≈ 787kgf/cm² < 900 kgf/cm² OK 
 
Verifica-se portanto que a solda resiste ás cargas. 
 
2.1.6 Dimensionamento da base metálica 
As forças nos parafusos devido á fixação da coluna, atuando na chapa superior da base e a 
chapa inferior da base fixada ao concreto através de chumbadores. 
 
Figura 13: Base e Chumbadores 
 
 
Figura 14: Tensões na base 
RESERVATÓRIO ELEVADO METÁLICO – V = 20 M³ 
10040200-AA-ME-REL-M0020-MC-001-3.doc – 18 – 
 
 
Figura 15: Forças nos chumbadores 
2.1.6.1 Definição dos chumbadores 
Adotado chumbador com barra de diâmetro 7/8” , rosca UNC com área bruta = 3.88 cm2 e 
resistência à Tração SAE 1020 Laminado fu = 4500 kgf/cm2 
Chumbador mais solicitado: 
 Força cortante - Fsdvmax. = 1171 kgf 
 Força de tração - Fsdtmax.= 4670 kgf 
 
Ab = Área bruta do parafuso Ф7/8 “ = 3.88 cm² 
Abe = Área efetiva = 0.75 . Ab = Abe = 2.91 cm2 
FRdt = Resistência a tração do chumbador = FRdt = Abe.fub/γa2 = 9700 kgf/cm² 
γa2 = Coeficiente de ponderação = 1.35 
FRdv = Resistência ao cisalhamento = 0,4.Ab.fub/γa2 5173 kgf/cm² 
(1171/5173)2 + (4670/9700)2 = 0,28< 1 OK 
RESERVATÓRIO ELEVADO METÁLICO – V = 20 M³ 
10040200-AA-ME-REL-M0020-MC-001-3.doc – 19 – 
2.1.6.2 Dimensionamento do comprimento de ancoragem dos chumbadores 
Comprimento de ancoragem, com gancho, para concreto fck = 25 Mpa 
Lb = Comprimento de ancoragem Lb = Φ.fyd / 4 . fbd ≥ 25 Φ 
fbd = ƞ1. Ƞ2. Ƞ3 .fctd ↔ fbd = 1 . 1 . 1 .1.283 = 1.283 Mpa 
fctd = 0.15.fck2/3 = fctd = 0.15 . 25 2/3 = 1.283 Mpa 
Lb = 2.2.218 / 4 . 1.283 ↔ Lb ≈ 94cm 
Lbnec. = α1 . lb . Ascalc / Asef ↔ Lbnec. = 0.7 . 94 . 1 ≈ 66cm 
Adotaremos Ascalc / Asef = 1 
α1 = 0.7 para barras tracionadas com gancho 
SERÁ ADOTADO CHUMBADOR COM GANCHO E “Lb ” EMBUTIMENTO NO CONCRETO DE 
75cm. 
 
Figura 16– Chumbadores 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESERVATÓRIO ELEVADO METÁLICO – V = 20 M³ 
10040200-AA-ME-REL-M0020-MC-001-3.doc – 20 – 
3. DESENHOS 
O Projeto Executivo do Reservatório Elevado Metálico, capacidade nominal de 20 m³, 
Padrão 10.04.020/0 da COPASA é composto dos seguintes desenhos: 
 
Desenho 01 10040200-AA-ME-REL-M0020-DS-001-2.dwg 
 Sistema de Abastecimento de Água 
 Reservatório Elevado Metálico – 20 m³ 
 Projeto Executivo 
 Conjunto 
 
Desenho 02 10040200-AA-ME-REL-M0020-DS-002-3.dwg 
 Sistema de Abastecimento de Água 
 Reservatório Elevado Metálico – 20 m³ 
 Projeto ExecutivoDetalhes de Construção 
 
Desenho 03 10040200-AA-ME-REL-M0020-DS-003-2.dwg 
 Sistema de Abastecimento de Água 
 Reservatório Elevado Metálico – 20 m³ 
 Projeto Executivo 
 Base / Tampas / Respiro / P. Identificação – Detalhes 
 de Construção 
 
Desenho 04 10040200-AA-ME-REL-M0020-DS-004-2.dwg 
 Sistema de Abastecimento de Água 
 Reservatório Elevado Metálico – 20 m³ 
 Projeto Executivo 
 Guarda-Corpo / Escadas Externa E Interna – 
 Detalhes de Construção 
 
	374-AA-ME-01-REL-M0020-DS-001-2 Model
	374-AA-ME-01-REL-M0020-DS-002-3 Model
	374-AA-ME-01-REL-M0020-DS-003-2 Model
	374-AA-ME-01-REL-M0020-DS-004-2 Model