Reservatório CONCRETO II

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2-RESERVATÓRIOS 
 
2.1-INTRODUÇÃO 
 
Os reservatórios são elementos estruturais cuja finalidade é o 
armazenamento de materiais. Estes materiais podem ser gases, líquidos ou 
sólidos. Quando armazenando materiais sólidos (grãos, por exemplo), eles são 
denominados silos. 
 
 As caixas d'água e piscinas são um subconjunto dos reservatórios, com a 
finalidade específica de armazenamento de água, seja para fins de 
abastecimento, sanitário ou esportivo. 
 
 Reservatórios para materiais gasosos, outros tipos de líquidos e para 
materiais sólidos podem ser calculados de forma análoga àquela apresentada 
neste capítulo para as caixas d'água. 
 
A forma em planta pode ser qualquer uma. Entretanto, na maioria das 
vezes, os pequenos reservatórios são quadrados ou retangulares. 
 
No caso de grandes reservatórios a forma mais utilizada é circular por ser 
a mais econômica, devido aos dois motivos seguintes: 
 
-Com volume e altura determinados, portanto área em planta S 
dada, o menor perímetro é o seção circular. 
 
-Os reservatórios estão sujeitos à pressão hidrostática do líquido 
contido, e sabe-se que a figura de equilíbrio das pressões radiais 
uniformes é um círculo. Um reservatório circular terá como 
principal solicitação um esforço normal de tração, enquanto um 
reservatório retangular além de uma tração da mesma ordem de 
grandeza estará submetido a um grande momento fletor. 
 
Um reservatório deve satisfazer as seguintes exigências: 
Resistência: o reservatório deve, em todas as suas partes, equilibrar 
os esforços aos quais está sujeito. 
 
Impermeabilização: deve constituir para o líquido que o contém um 
recipiente fechado, sem vazamentos. Deve, portanto ser estanque, 
isto é, não fissurado, ou fissurado nas condições aceitáveis. 
 
Durabilidade: o reservatório deve durar no tempo, isto é, o material, 
concreto, do qual é constituído, deve conservar suas propriedades 
iniciais após um contato prolongado como líquido que ele está 
destinado a conter. Isso ocasiona em alguns casos, o problema do 
revestimento interno de proteção. 
 
2.2-CLASSIFICAÇÃO 
 
 Os reservatórios podem ser classificados segundo diversos critérios, que 
são: 
1-Quanto à posição em relação ao solo: 
- enterrados ou semi-enterrados; 
- assentes; 
- superiores ou elevados (geralmente apoiados em pilares). 
 
 2-Quanto à forma: 
- poligonais, através da associação de placas planas não coplanares 
entre si, que é a situação mais freqüente das caixas d'água e piscinas 
residenciais; 
- contínuas, através da associação de placas e cascas entre si, é o 
caso típico de silos e castelos d'água; as cascas cilíndricas, tronco-
cônicas e as cúpulas são as mais usuais. 
 
 
 3-Quanto ao fechamento: 
 - fechados, que é o caso típico das caixas d'água; 
 - abertos, como ocorre nas piscinas. 
 
 4-Quanto ao volume armazenado: 
 - de pequena capacidade; 
- de média capacidade; 
- de grande capacidade. 
 
 5-Quanto à complexidade: 
- simples; 
- múltiplos; 
-superpostos. 
 
 
Abordando-se especificamente as caixas d'água, estas poderiam ser 
classificadas segundo o volume de líquido armazenado como: 
 
a) caixas d'água elevadas: 
- de pequena capacidade:volume < 50m
3
; 
- de média capacidade: volume entre 50 e 200m
3
; 
- de grande capacidade: volume > 200m
3
, 
b) caixas d'água semi-enterradas ou enterradas: 
- de pequena capacidade: volume < 100m
3
; 
- de média capacidade: volume entre 100 e 500m3; 
- de grande capacidade: volume > 500m
3
. 
 
2.3-RESERVATÓRIOS ELEVADOS 
 
2.3.1-ESTUDO DAS CARGAS 
 
Qualquer que seja reservatório, elevado assente ou enterrado, deve-se 
sempre ter em mente que as principais cargas são as devidas ao peso e à pressão 
do material armazenado. Desta forma, deve-se, sempre que possível, projetar 
caixas d'água com alturas reduzidas, de modo a não sobrecarregar 
desnecessariamente fundo e paredes. 
 
 Listamos abaixo alguns valores de peso específico para diversos 
materiais: 
 Vinhos__ 9,5 a 10,0 kN/m
3
 
Cerveja__1,02 a 1,04 kN/m³ 
Alcatrão__1,10 a 1,25 kN/m³ 
Betume__1,10 a 1,30 kN/m³ 
Gasolina__0,75 a 0,81 kN/m³ 
Água potável__1,00 kN/m³ 
Água do mar__1,02 a 1,03 kN/m³ 
Água servida__1,05 a 1,10 kN/m³ 
Á1cool__0,78 a 0,82 kN/m³ 
Óleo comestível__0,91 a 0,95 kN/m³ 
Óleo pesado e de lubrificação__0,85 a 0,95 kN/m³ 
Benzina__0,80 a 0,89 kN/m³ 
Glicerina__1,26 a 1,27 kN/m³ 
Leite__1,03 kN/m³ 
Petróleo__0,78 a 0,95 kN/m³ 
Vinagre__0,95 a 1,05 kN/m³ 
A sobrecarga, ou carga acidental, é, em geral, considerada como a que atua 
em local não acessível ao público e tem o valor de 0,5 kN/m2. Deve-se observar 
que a sobrecarga deverá ser considerada para o cálculo da tampa, em qualquer 
situação, e do fundo apenas quando a caixa d'água estiver vazia - geralmente 
muito inferior à carga de água, logo não considerada. 
 
 A pressão de água na laje de fundo é função da altura de água, ou seja, um 
carregamento uniformemente distribuído de intensidade γh, onde h é a altura 
máxima de água na caixa. 
 Já nas paredes, o empuxo de água é um carregamento triangular, que atua 
normalmente à parede e, em qualquer ponto, será equivalente a γ
h
, como está 
representado na figura abaixo. 
 
 
 
 
 
2.3.2- ESTUDO DAS CONDIÇÕES DE BORDO NAS LAJES 
 
As caixas d'água são calculadas como um conjunto de lajes, para as cargas 
que atuam normalmente às faces da tampa, fundo e paredes. 
 
Para os casos dos reservatórios elevados e dos reservatórios enterrados 
ligados à estrutura do prédio, as paredes serão também calculadas como vigas ou 
como vigas-parede, e adotados ambos os tipos de armadura (de laje e de viga ou 
de viga-parede). 
 
Antes de se iniciar o cálculo das caixas d'água, devemos observar o que 
pode ocorrer, em termos de momentos, nas suas arestas. Assim, podem existir 
arestas cujos momentos se aproximam dos momentos de engastamento perfeito 
e arestas que possuem momentos pequenos, quase nulos, e que fazem com que 
elas possam ser associadas a apoios simples. Para se saber em que caso elas se 
enquadram, torna-se necessário um estudo da tendência de deformação das lajes, 
o que será feito para cada tipo de caixa d'água. 
 
Para a caixa d'água vazia, a tampa e o fundo tendem a se deformar e as 
paredes a se manterem indeformadas. Assim, têm-se os seguintes esquemas: 
- tampa: totalmente engastada; 
- fundo: totalmente engastado; 
- paredes: indiferente (não há carregamento). 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para a caixa d'água cheia, a tampa tende a girar juntamente com as paredes, 
enquanto o fundo tende a girar em sentido oposto às paredes. As paredes tendem 
a girar em sentidos opostos entre si. Assim, 
- tampa: totalmente rotulada; 
- fundo: totalmente engastado; 
- paredes: engastadas com o fundo e as outras paredes e rotuladas 
com a tampa. 
 
 
 
 
2.3.3- CÁLCULO E ARMAÇÕES DAS CAIXAS D’ÁGUA 
 
 De acordo com as dimensões da caixas d’água, em planta e elevação, elas 
podem ser armadas em vários planos, armadas verticalmente ou armadas 
horizontalmente. 
 
 As caixas d’água armadas em vários planos são aquelas onde as lajes são 
armadas nas duas direções, ou seja, nenhuma das três dimensões é superior ao 
dobro de qualquer uma das outras. Os momentos na tampa e no fundo podem ser 
calculados através das tabelas de Marcus. Para determinar os momentos nas 
paredes, utilizam-se as tabelas de Czerny que prevêem carregamento triangular. 
 
 
 As caixas d’água armadas horizontalmente são aquelas em que a relação 
entre a altura da caixa e asdimensões da base é maior que 2. Os esforços são 
obtidos considerando a caixa como sendo formada por quadros planos 
horizontais fechados, desprezando a influência da tampa e do fundo no cálculo 
da parede. 
 
 
 
Quando o comprimento é superior ao dobro da largura e da altura, as 
caixas d’água são armadas verticalmente. 
 
 
 
 
 
2.3.4- DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS E DETALHAMENTO 
 
 As dimensões das caixas d’água devem ser tais que o volume da água 
necessário seja satisfeito com o nível da água estando entre 20 e 30cm da face 
inferior da tampa. 
 
As ligações parede-parede e parede-fundo devem ser chanfradas, para 
melhorar o comportamento estrutural do canto, diminuir os riscos de fissuração 
e melhorar as condições de aplicação da impermeabilização. 
 
Para que seja possível fazer a limpeza e manutenção da caixa d’água sem 
a interrupção do fornecimento de água, é recomendado que as caixas possuam 
mais de uma célula, obtidas através de septos ou paredes itermediárias. 
 
A laje da tampa de possuir uma abertura para visita de no mínimo 
60x60cm. 
 
 
 
2.4-RESERVATÓRIOS ENTERRADOS 
 
2.4.1-ESTUDO DAS CARGAS 
 
 Nos reservatórios enterrados, além das cargas atuantes nos reservatórios 
elevados, temos ainda o carregamento oriundo do empuxo de terra e do empuxo 
de água do lençol freático. 
 
 
 
Na laje da tampa do reservatório atuarão as seguintes cargas: peso 
próprio, revestimento, cargas varáveis e peso do aterro (caso a tampa esteja 
enterrada). 
 
 Nas paredes, temos duas situações, o reservatório cheio ou vazio. Quando 
o reservatório estiver vazio, atuarão nas paredes o empuxo de terra (que depende 
do tipo de terreno) e o empuxo de água (caso esteja abaixo do nível do lençol 
freático). 
 
 Quando o reservatório estiver cheio, além dos carregamentos descritos no 
acima, teríamos o empuxo de água interno. Por questão de segurança, costuma-
se desprezar os empuxos externos, pois o solo em volta do reservatório pode ser 
retirado em futuras escavações. 
 
 No fundo do reservatório, quando este estiver cheio, a laje funcionará 
como um radier, onde o peso próprio e o peso de água estarão apoioados 
diretamente no solo, sem gerar esforços de flexão. No entanto a laje de fundo 
distribuirá ao solo ar cargas oriundas da laje da tampa e das paredes. 
2.4.2-ESTUDO DAS CONDIÇÕES DE BORDO NAS LAJES 
 
 Para o reservatório vazio, a tampa e fundo tendem a girar em sentidos 
opostos aos das paredes, e as paredes tendem a girar em sentidos opostos entre 
si. Portanto: 
 Tampa- totalmente engastada 
 Fundo- totalmente engastado 
 Paredes- totalmente engastadas 
 
 Para o reservatório cheio, a tampa e fundo tendem a girar em sentidos 
opostos aos das paredes, e as paredes tendem a girar em sentidos opostos entre 
si. Portanto: 
 
Tampa- totalmente rotulada 
 Fundo- totalmente rotulado 
Paredes- rotuladas no fundo e na tampa e engastadas nas outras 
paredes 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
x
x
x
lp
m

2
1
; 
y
x
y
lp
m

2
1
; 
x
x
x
lp
m

2
1
; 
y
x
y
lp
m

2
1
; 
ly/lx x y x y 
<0,5 378,4 134,0 60,0 104,0 
0,5 377,5 151,0 66,3 109,0 
0,6 243,6 122,3 49,7 77,3 
0,7 165,7 104,3 39,6 57,9 
0,8 121,7 95,5 34,2 46,4 
0,9 96,2 89,7 30,9 39,3 
1,0 80,5 85,5 34,5 29,0 
1,1 70,3 82,9 31,1 26,9 
1,2 62,8 80,7 28,7 25,8 
1,3 57,7 78,9 26,7 24,9 
1,4 54,3 77,5 25,3 24,1 
1,5 51,5 76,4 23,7 23,8 
1,6 50,2 75,8 23,0 23,4 
1,7 49,0 75,2 22,3 23,0 
1,8 47,7 74,5 21,6 22,7 
1,9 46,5 73,9 20,9 22,3 
2,0 45,2 73,3 20,2 21,9 
>2,0 40,0 70,0 16,0 20,0 
 
 
x
y
x
lp
m

2
1

; 
y
y
y
lp
m

2
1

; 
z
y
xl
lp
m

2
1

; 
x
y
x
lp
m

2
1

; 
y
y
y
lp
m

2
1

;
z
y
xl
lp
m

2
1

 
ly/lx x y z x y z 
0,25 215,5 243,2 71,5 18,2 6,9 8,8 
0,3 138,3 418,6 51,2 18,4 7,6 9,4 
0,4 87,7 91,32 39,0 19,1 9,4 11,4 
0,5 74,2 70,8 38,9 20,3 11,7 15,0 
0,6 71,0 70,9 43,9 12,0 14,4 20,4 
0,7 71,9 79,2 53,1 24,1 17,5 28,4 
0,8 74,8 93,7 66,4 26,7 20,9 39,4 
0,9 79,1 114,9 84,52 29,8 24,2 54,4 
1,0 84,4 144,1 108,3 33,2 28,5 74,2 
1,1 90,8 183,9 138,9 37,1 32,8 99,8 
1,2 98,3 237,5 177,1 41,5 37,4 130,0 
1,3 106,8 309,6 224,1 46,3 42,4 166,6 
1,4 116,4 407,8 280,5 51,7 47,7 209,0 
1,5 127,1 541,1 347,0 57,6 53,3 257,2