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SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA PROJETO PADRÃO – Nº 10.05.500/0 RESERVATÓRIO APOIADO METÁLICO Capacidade nominal: 500 m³ VOLUME III: Projeto Executivo Agosto/2010 COMPANHIA DE SANEAMENTO DE MINAS GERAIS PADRÃO 10.05.500/0 SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA RESERVATÓRIO APOIADO METÁLICO V = 500 m³ CONTRATO: 4600025986 RESUMO: Projeto Executivo do Reservatório Apoiado Metálico, capacidade nominal de 500 m³. 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–MG 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: Agosto/2010 Arquivo: 10055000-AA-ME-RAP-M0500-MC-001-0.doc Reservatório Apoiado Metálico – V = 500 m³ 10055000-AA-ME-RAP-M0500-MC-001-0.doc – 1 – SUMÁRIO O Projeto Padrão do Reservatório Apoiado Metálico, capacidade nominal de 500 m³ é composto dos seguintes volumes: VOLUME I – Projeto Básico Memorial Descritivo e de Cálculos Desenhos 01/05 a 05/05 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 Apoiado Metálico – V = 500 m³ 10055000-AA-ME-RAP-M0500-MC-001-0.doc – 2 – ÍNDICE 1. APRESENTAÇÃO ...................................... .................................................................... 3 2. MEMÓRIA DE CALCULO ................................ .............................................................. 4 2.1 Mapa de Cargas das Forças Atuantes na Fundação .......................................................................4 2.1.1 Definição do diâmetro do costado (T.188/0) ...........................................................................4 2.1.2 Considerações para Cálculo das Forças devido ao Vento (NBR 6123) .................................4 2.1.3 Cálculo das espessuras das chapas do costado ....................................................................6 2.1.4 Cálculo das vigas de sustentação do teto ...............................................................................6 2.1.5 Cálculo dos Momentos Aplicados na viga ...............................................................................7 2.1.6 Cálculo do mastro central ........................................................................................................7 3. DESENHOS ................................................................................................................... 9 Reservatório Apoiado Metálico – V = 500 m³ 10055000-AA-ME-RAP-M0500-MC-001-0.doc – 3 – 1. APRESENTAÇÃO O presente documento compreende o Projeto Executivo do Reservatório Apoiado Metálico, capacidade nominal de 500 m³, Padrão COPA SA 10.05.500/0, elaborado pela Oliveira e Marques Engenharia Ltda. para a COPASA, dentro do contrato de prestação de serviços número 4600025986. Todo o trabalho teve, em linhas gerais, as diretrizes preconizadas nas normas técnicas da ABNT e da COPASA. Reservatório Apoiado Metálico – V = 500 m³ 10055000-AA-ME-RAP-M0500-MC-001-0.doc – 4 – 2. MEMÓRIA DE CALCULO 2.1 Mapa de Cargas das Forças Atuantes na Fundação Reservatório Apoiado Metálico - capacidade nominal de 500 m³: Dimensões .............................................................................................. Ø 9,55 x 7,80 m Peso próprio+acessórios ................................................................................. 19.000 kgf Peso do líquido estocado .............................................................................. 541.000 kgf Peso total do reservatório .............................................................................. 560.000 kgf 2.1.1 Definição do diâmetro do costado (T.18 8/0) 3 /75,1 πVD = ⇒ 3 /50075,1 π=D ⇒ metrosD 48,9= (item 5.1 da Norma) Adotado o diâmetro de 9,55 metros, cujo desenvolvimento é múltiplo de 3 metros, facilitando a fabricação das cambotas. 2 4 Dx Vx H π = ⇒ 2)55,9( 5004 x x H π = ⇒ metrosH 98,9= (item 5.1 da Norma) Adotado altura de 7,80 metros, devido ao acréscimo de volume mínimo acima da saída e espaçamento entre o teto e nível máximo de água do reservatório. 2.1.2 Considerações para Cálculo das Forças devido ao Ven to (NBR 6123) 2613,0 k Vxq = ⇒ 16 2k V q = 3210 SxSxSxVVk = (item 4.2 – c da Norma) (item 4.2 – b da Norma) smV /400 = ....................................................................................... (Figura 1 da Norma) 0,11 =S ..................................................................................... (item 5.2 – a,b da Norma) 0,12 =S ................ (item 5.3, Tabela 2, Categoria II, Classe A, Z < 10 metros da Norma) 0,13 =S ................................................................ (item 5.4, Tabela 3, Grupo 2 da Norma) Portanto, q ≅ 100,0 kgf/cm². Reservatório Apoiado Metálico – V = 500 m³ 10055000-AA-ME-RAP-M0500-MC-001-0.doc – 5 – Coeficiente de Força – “Fa” AexqxCaFa = Ca = Coeficiente de arrasto = 0,8 (Tabela 10 – h/l1 ≅ 1 para corpos cilíndricos com rugosidade ou saliência = 0,08 l1) Ae = Área frontal efetiva de ação do vento = 79,0 m² Assim, Fa = 0,8 x 100,0 x 79,0 = 6.320 kgf Cálculo da Força Horizontal atuante no reservatório: kgfFaFH 320.6== Cálculo do Momento atuante na base do reservatório e transmitido à fundação: kgfmxMvt 648.24 2 80,7 320.6 = = À este valor deve ser acrescentado um possível desalinhamento vertical do reservatório e/ou excentricidade em relação à fundação, estimado em 0,025 metros, cujo valor é calculado a seguir, acrescido dos momentos gerados pela instalação de acessórios (escada, guarda-corpo, tubulações): kgfmkgfmxmMd 325.8000.560025,0 == Assim, o momento total será: kgfmMaMdMvMt 500.43800.4000.14648.24 ≅++=++= Reservatório Apoiado Metálico – V = 500 m³ 10055000-AA-ME-RAP-M0500-MC-001-0.doc – 6 – Resumo das forças atuantes na fundação CARGA HORIZONTAL (kgf) CARGA VERTICAL (kgf) MOMENTO (kgfm) VAZIO 6.320 19.000 29.950 CHEIO 6.320 560.000 43.500 2.1.3 Cálculo das espessuras das chapas do costado Considerações: Sobre-espessura de corrosão ................................................................................ 2 mm Chapas do costado: espessura do 1o ao 5o anel .............................................. 4,75 mm Chapas do costado: espessura do 6o anel ........................................................ 6,35 mm Chapa da tampa ................................................................................................ 4,75 mm Chapa do fundo ................................................................................................. 6,35 mm Carga hidrostática (H) .................................................................................. 7,80 metros Pelo método da T.188/0 .......................................................... ( ) 23,0040,0 +−= HDxe Resumo das Chapas do costado – Método T.188/0 Anel H (m) e (m) Espessura Adotada (mm) 1º 1,50 2,46 4,75 2º 3,00 3,03 4,75 3º 4,20 3,49 4,75 4º 5,40 3,95 4,75 5º 6,60 4,41 4,75 6º 7,80 4,87 6,35 2.1.4 Cálculo das vigas de sustentação do tetoSerá utilizado perfil dobrado simples de 150 x 50 x 4,75 mm em toda a estrutura de sustentação da tampa do reservatório, sendo I = 349,6 cm 4 , W = 46,6 cm³ e S = 11,23 cm². Reservatório Apoiado Metálico – V = 500 m³ 10055000-AA-ME-RAP-M0500-MC-001-0.doc – 7 – Considerações para cálculo: • Comprimento do vão: (955 – 50)/2 = 452,5 cm • Flecha máxima admissível: vão / 200 = 452,5 / 200 = 2,2625 cm • Peso da tampa: 3000 kgf (espessura de 4,75 mm) • Peso da estrutura de sustentação: 750 kgf • Sobrecarga do 60 kgf/m² uniformemente distribuída (NBR 7821) • A carga total do teto será subdividida em 10 setores, cuja solicitação da viga se encontra a seguir: • Peso próprio da tampa+estrutura de sustentação (1/10) = 300 + 75 = 375 kgf 2.1.5 Cálculo dos Momentos Aplicados na viga Mmax = Fl / 8 = 75 x 452,5 / 8 = 4.242 kgfm (estrutura), flecha = 0,123 cm Mmax = 0,128 Fl = 0,128 x 300 x 452,5 = 17.376 kgfm (tampa), flecha = 0,490 cm Mmax = 0,128 Fl = 0,128 x 60 x 7,16 x 452,5 = 24.882 kgfm(sobrecarga),flecha=0,708 cm 2.1.5.1 Considerando a sobrecarga de 60 kgf/m 2 (NBR 7821) MTotal = 4.242 + 17.376 + 24.882 = 46.500,0 kgfm Wmin = M/T = 4.500 kgfm/1.400 kgf/cm² = 33,20 cm³<<46,60 cm³, flecha = 1,321 cm - OK 2.1.6 Cálculo do mastro central 2.1.6.1 Carga transmitida ao mastro: • Peso da tampa: 3.000 kgf • Peso da estrutura: 750 kgf Reservatório Apoiado Metálico – V = 500 m³ 10055000-AA-ME-RAP-M0500-MC-001-0.doc – 8 – • Sobrecarga: 4.300 kgf • Comprimento do mastro: 832 cm • Carga no mastro = (3.000 + 4.300) / 4 + 750 / 2 = 2200 kgf • Material utilizado no mastro: Tubo ASTM A-53 Sch. 40, diâmetro 4”, com I = 301 cm 4 , W = 53 cm³, S = 20,5 cm² e i = 3,8 • Tensão de flambagem = 3.100 – (11,4 x 0,75 x 832/3,8) = 1.228,0 kgf/cm² • Tensão real no mastro = Carga / Área = 2.200 / 20,5 = 107,30 kgf/cm² • O tubo é suficiente pois 1.228 kgf/cm² / 107,30 kgf/cm² = 11,4 >> 7 Reservatório Apoiado Metálico – V = 500 m³ 10055000-AA-ME-RAP-M0500-MC-001-0.doc – 9 – 3. DESENHOS O Projeto Executivo do Reservatório Apoiado Metálico, capacidade nominal d e 500 m³, Padrão 10.05.500/0 da COPASA é composto dos seguintes desenhos: Desenho 01 Reservatório Apoiado Metálico - 500 m³ Projeto Executivo Plantas, Cortes, Detalhes Desenho 02 Reservatório Apoiado Metálico - 500 m³ Projeto Executivo Detalhes de Construção Desenho 03 Reservatório Apoiado Metálico - 500 m³ Projeto Executivo Detalhes de Construção Desenho 04 Reservatório Apoiado Metálico - 500 m³ Projeto Executivo Detalhes de Construção