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Reservatórios de Concreto Armado Tipos, Cálculo, Dimensionamento e detalhamento 9°Período Curso: Engenharia Civil Professor: Diego Bastos Objetivos • Gerais – Conhecer os tipos, ações, métodos de análise estrutural, dimensionamento e detalhamento de estruturas especiais. • Específicos – Cálculo, dimensionamento e detalhamento de e reservatórios. Referências Bibliográficas • CHUST, R. (2015). Notas de Aula – Pós Graduação em Estruturas de Concreto - INBEC. Rio de Janeiro; • LEONHARDT, F. & MÖNNIG, E. (1978). Construções de concreto. Ed. Interciência, v. 01, 02, 03 e 04, Rio de Janeiro; • SOUZA, V. C. M.; CUNHA, A. J. P – Lajes em concreto armado e protendido. Cap-9-Caixas d’água, Piscinas e Subsolos. Rio de Janeiro, 1998 • GUIMARÃES, A. E. P. Indicações para o projeto e execução de reservatórios cilíndricos em concreto armado. Dissertação – Mestrado, Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, 1995. Referências Bibliográficas • ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118 – Projeto de estruturas de concreto. Rio de Janeiro, 2007. • ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6122 – Projeto e execução de fundações. Rio de Janeiro, 2010. • ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8681 – Ações e segurança nas estruturas. Rio de Janeiro, 1984. Generalidades - Estruturas concebidas em Concreto Armado - Combinação de elementos bidimensionais (placas e chapas) , formando a estrutura. - Podem apresentar formas paralepipédicas ou circulares - Cuidados especiais com a fissuração Utilização - Reservatórios elevados em edifícios Residenciais, comerciais e industriais. - Reservatórios inferiores - Piscinas enterradas ou elevadas -Estruturas pertencentes a ETEs e ETAs -Estruturas para estoque de produtos (Silos) Classificação - Reservatórios elevados: -De pequena capacidade (vol.< 50 m³) -De média capacidade (50 m³ < vol. < 200 m³) -De grande capacidade (vol. > 200 m³) - Reservatórios enterrados: -De pequena capacidade (vol.< 100 m³) -De média capacidade (100 m³ < vol. < 500 m³) -De grande capacidade (vol. > 500 m³) RESERVATÓRIO ELEVADO: - Abastecimento; - Reserva Técnica de Incêndio; Obs: possibilidade de uso de reservatório em fibra. - Apoiado sobre pilares; RESERVATÓRIO INFERIOR: -Enterrado ou externo -Apoiado diretamente sobre o solo ou estacas PISCINAS: -Enterrada ou elevada -Aplicação de impermeabilizante ESTRUTURAS PERTENCENTES A ETEs E ETAs: Tanque de Aeração Tanque de Desinfecção ELEMENTOS DOS RESERVATÓRIOS: - Formado por placas e chapas; - Laje de tampa; - Laje de fundo; - Paredes (Vigas Paredes); - Pilares de sustentação (elevados); - Estacas ou sapatas (enterrados); AÇÕES NOS ELEMENTOS: LAJE DE TAMPA Ações Permanentes: Peso próprio dos elementos de concreto - Revestimento superior e inferior; - Sobrecarga acidental ; Ações Varáveis: - Peso do solo (caso de reservatório enterrado); LAJE DE FUNDO Ações Permanentes: - Peso próprio dos elementos de concreto - Peso próprio da impermeabilização; - Peso do líquido Ações Variáveis: - Sobrepressão da água (caso reservatório enterrado); AÇÕES NOS ELEMENTOS: AÇÕES NOS ELEMENTOS: PAREDES (RESERVATÓRIO ENTERRADO) Ações Permanentes: - Peso próprio dos elementos de concreto - Reação da laje de tampa; - Reação da laje de fundo; - Empuxo horizontal do liquido; - Empuxo horizontal do liquido; PAREDES (RESERVATÓRIO ELEVADO) Ações Permanentes: - Peso próprio dos elementos de concreto - Revestimento internos e externos - Reação da laje de tampa; - Reação da laje de fundo; - Empuxo horizontal do liquido; Ações Variáveis: - Ação do Vento (em Pilares e Fundações); AÇÕES NOS ELEMENTOS: PAREDES (RESERVATÓRIO ELEVADO) Ações Permanentes: - Peso próprio dos elementos de concreto - Revestimento internos e externos - Reação da laje de tampa; - Reação da laje de fundo; - Empuxo horizontal do liquido; Ações Variáveis: - Ação do Vento (em Pilares e Fundações); AÇÕES NOS ELEMENTOS: VALORES MÍNIMOS DE COBRIMENTO E fCK Classe de Agressividade Ambiental (CAA): VALORES MÍNIMOS DE COBRIMENTO E fCK Cobrimentos: - Peso próprio dos elementos de concreto: Pa= γa.h γa= 10 kN/m³ ou 1 tf/m³ - Peso próprio da impermeabilização; 0,5 kN/m² a 1,0 kN/m² γbetume= 13 kN/m³ - Peso do solo (reservatório enterrado) Psolo=solo.h γsolo= 18 kN/m³ ou 1,8 tf/m³ γsub= 15 kN/m³ ou 1,5 tf/m³ γsat= 25 kN/m³ ou 2,5 tf/m³ DETERMINAÇÃO DAS AÇÕES NOS ELEMENTOS: - Sobrecarga acidental (ABNT NBR 6120:1980): P= 3 kN/m² ou 0,3 tf/m² (automóveis) P= 0,5 kN/m² ou 0,05 tf/m² (região sem acesso ao público) - Empuxo d’água: Pha= γa.h Eágua=ka.Pha.h/2 Eágua Ka = 1,0 DETERMINAÇÃO DAS AÇÕES NOS ELEMENTOS: ELEMENTOS ESTRUTURAIS: • Flutuação (reservatório enterrado) • Tensão no Solo (reservatório enterrado); • Esforços Solicitantes nos Elementos ; • Abertura de Fissuras ; VERIFICAÇÕES: FLUTUAÇÃO -A Flutuação ocorre em reservatórios enterrados com presença de lençol freático acima da cota de apoio da laje de fundo Fs = Pconcreto Fs>1,2 Empuxo VERIFICAÇÕES: TENSÃO NO SOLO -Situação em que utiliza-se fundação direta; σs=Pconcreto Área σs< σadm - Peso da estrutura cheia dividido pela área da base; - No caso da existência de abas, considerar o peso das abas e o peso do solo sobre as mesmas; - O valor de sadm é obtido a partir de parâmetros geotécnicos, fornecidos por consultor geotécnico, usualmente variando entre 1,0 kgf/cm² e 3,0 kgf/cm²; VERIFICAÇÕES: ESFORÇOS SOLICITANTES -Os esforços solicitantes são obtidos a partir da Análise Estrutural dos elementos; -Análise de acordo com capítulo 14 da ABNT NBR 6118:2014, podendo ser considerado comportamento elástico-linear, conforme item 14.5.2. - Consideração da fissuração, caso ocorra; - Deve-se garantir a ductilidade dos elementos de concreto VERIFICAÇÕES: ABERTURA DE FISSURAS -A provável abertura de fissuras é dada por: σsi = tensão efetiva na armadura no Estádio II φi = diâmetro da barras da armadura (em mm); h1 = coeficiente de conformação superficial das barras de aço; Esi = módulo de elasticidade do aço; fctm = resistência média à tração do concreto. ρri = taxa geométrica da armadura passiva ou ativa aderente em relação à área da região de envolvimento e = Relação entre os módulos de elasticidade, podendo ser tomado igual a 15 VERIFICAÇÕES: Tipos de vinculações para lajes isoladas: Tabelas Prof. Libânio M. Pinheiro (2007) Lx será sempre o menor lado CÁLCULO: Tipos de vinculações para lajes isoladas: Tabelas Prof. Libânio M. Pinheiro (2007) CÁLCULO: Tipos de vinculações para lajes isoladas: Tabelas Prof. Libânio M. Pinheiro (2007) λ< 2 Laje armada em 2 direções λ > 2 Laje armada em 1 direção CÁLCULO: DETALHAMENTOS: DETALHAMENTOS: EXEMPLO: Dimensionar a armadura de flexão da Laje da tampa da caixa d’água abaixo. Planta baixa e corte vertical EXEMPLO: 1. Dados -Paredes/ Laje de fundo: h= 15 cm -Laje de tampa: h= 12 cm -Classe de agressividade ambiental IV -Cobrimento: 4,50 cm -Concreto C40 2. Laje de Tampa 2.1 Ações -P.P: 0,12 x 2500 = 300 kgf/m² -Revestimento + regularização = 100 kgf/m² -Sobrecarga Acidental = 50 kgf/m² Total: 450 kgf/m² EXEMPLO: 2. Laje de Tampa 2.2 Reações e momentos -Mx = 7,72x35,28 = 419,6 kgf.m/m -My = 3,89x35,28 = 137,2 kgf.m/m EXEMPLO: 2. Laje de Tampa 2.3 Profundidade da Linha Neutra 𝑥 = 1,25. 𝑑 . ሼ1 − 1 − 𝑀𝑑 (0,425 . 𝑏 . 𝑑2 . 𝑓𝑐𝑑 ) } 𝑓𝑐𝑑= 4 1,4 𝑥𝑥 = 1,25. 7,5 . ሼ1 − ൦ ൪1 − 1,4 . 419,60 (0,425 . 100 . 7,52 . 4 1,4) } = 0,41 𝑐𝑚 𝑥𝑦 = 1,25. 7,5 . ሼ1 − 1 − 1,4 .137,20 (0,425 .100 .7,52. 4 1,4 ) } = 0,13 cm EXEMPLO: 2. Laje de Tampa 2.4 Área de Aço Calculada 𝐴𝑝𝑟𝑖𝑛𝑐𝑖𝑝𝑎𝑙 + = 𝑀𝑑 𝑑 −0,4 . 𝑥 . 𝑓𝑦𝑑 = 1,4 . 419,60 9 −0,4 .0,41 . 50 1,15 = 1,84 cm²/m 𝐴𝑠𝑒𝑐𝑢𝑛𝑑á𝑟𝑖𝑎 + = 𝑀𝑑 𝑑 −0,4 . 𝑥 . 𝑓𝑦𝑑 = 1,4 . 137,20 9 −0,4 .0,13 . 50 1,15 = 0,59 cm²/m EXEMPLO: 2. Laje de Tampa 2.5 Área de Aço Mínima 2.5 Armadura adotada 𝐴𝑠,𝑚𝑖𝑛 = 0,023 . 4 1,4 50 1,15 . 100 . 12= 1,81 cm²/m 𝐴𝑠,𝑚𝑖𝑛 < 𝐴𝑠,𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎 𝐴𝑠,𝑎𝑑𝑜𝑡𝑎𝑑𝑎 = 𝐴𝑠,𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎= 1,84 cm²/m (Armadura Positiva Principal) 𝐴𝑠,𝑎𝑑𝑜𝑡𝑎𝑑𝑎 = 𝐴𝑠,𝑚𝑖𝑛= 1,81 cm²/m (Armadura Positiva Secundária) 𝐴𝑠,𝑚𝑖𝑛 > 𝐴𝑠,𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎
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