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7/24/2019 Aula - Reservatorios
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Anlise, Concepo e dimensionamento
de Reservatrios de Beto Armado
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Conceito:
Os reservatrios so obras que se destinamnormalmente a conter lquidos e gases. Os objectivos
deste armazenamento so de natureza diversa.
Alguns exemplos:
depsitos de gua, tanques em estaes de tratamento,
cubas de vinho, depsitos de gasolina
Introduo
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Nervura de contorno (h
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Os reservatrios, como o resto das estruturas, tm de satisfazer exigncias
quer em termos de:
Segurana estrutural:
Funcionalidade:
Resistncia dos elementos estruturais
Estabilidade global da estrutura
Controle de assentamentos do terreno de fundao
Durabilidade
Estanquidade
Exigncias e aces
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As aces a que esto sujeitos so de dois tipos:
Aces directas:
Peso prprio
Sobrecargas
Presso do lquido
Impulsos do terreno exterior
Aco ssmica
Deformaes im
postas:
Variaes de temperatura
Retraco do beto
Exigncias e aces
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Os reservatrios podem ser classificados sob diversos pontos de vista:
Quanto a Funo:
depsitos de gua potvel,
piscinas,
tanques de rega,
tanques de estao de tratamento,
cubas de vinho e azeite,
depsito de combustvel e gs.
Quanto ao Material:
beto armado com ou sem a utilizao de pr-esforo, ao.
Classificao
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Quanto a Posio em relao ao solo: apoiados no terreno,
semi-enterrados,
enterrados,
elevados, sobre edifcios.
Classificao
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Exigncia de estanquidade:
Classe 0 aceitvel permitir alguma permeabilidade
Classe 1 exigida a estanquidade em termos globais (wk 0.1 a 0.2 mm)
Classe 2 exigida a estanquidade em termos absolutos
(no so permitidas fissuras que atravessem a toda a
espessura da parede (material interior: membrana)
Quanto a Geometria do depsito:
circulares cilndricos, cnicos, esfricos, quadrados ourectangulares, forma irregular.
Classificao
http://www.google.pt/imgres?imgurl=http://www.selidomus.pt/uploads/servicos/cofragens/01cavehabitacao.jpg&imgrefurl=http://www.selidomus.pt/servicos/cofragens-de-m-dio-e-grande-porte&usg=__SUB-dvbzkj4MxONZo_5XyW0lbgY=&h=412&w=550&sz=65&hl=pt-PT&start=212&zoom=1&tbnid=qUQxqLHQY-5L0M:&tbnh=100&tbnw=133&ei=exy1T6PNGIWm0QWkzNj0Dw&prev=/search?q=reservatorios+de+agua&start=200&um=1&hl=pt-PT&sa=N&biw=1525&bih=738&tbm=isch&um=1&itbs=17/24/2019 Aula - Reservatorios
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Quanto ao Tipo de cobertura: abertos ou descobertos, cobertos.
Quanto a Compartimentao:simples, mltiplos (a), com vrios nveis e
simples (b), com vrios nveis e mltiplos (c).
(a) (b) (c)
Classificao
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Reservatrio cnico elevado Reservatrio metlico apoiado
Reservatrio em BA semi-enterrado
Classificao
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Os depsitos de gua integrados em redes de distribuio constituem o
exemplo mais comum de reservatrios:a) Localizao do depsito
Os depsitos trreos apresentam algumas vantagens em relao aos depsitos
elevados, nomeadamente:
Menor custo de construo, para uma mesma capacidade;
Maior facilidade de inspeco, de explorao e de ampliao a longo prazo;
Menor impacto paisagstico;
Aspectos da concepo
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A opo por um depsito elevado provm, na maior parte dos casos, da
adversidade das condies topogrficas no permitirem um fornecimento,
em condies, de carga a rede de distribuio atravs dum depsito trreo.
b) Capacidade
Na concepo do projecto, uma das primeiras coisas que preciso
definir a sua capacidade. Um reservatrio considerado pequeno se
a sua capacidade for menor de 500 m3, grande se for maior de 5000
m3, e mdio se estiver entre estes dois valores.
c) Finalidade
Os reservatrios de gua potvel devem ser cobertos para evitar a
contaminao da gua e devem ser dotados dum sistema de
ventilao. Em depsitos enterrados possvel colocar uma camada
de terra, apesar de se ter cuidado com a sobrecarga da resultante.
Aspectos da concepo
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d) Compartimentao
A utilizao de vrias clulas garante a ininterrupo do abastecimento
enquanto se procede a operaes de limpeza numa clula.
e) Geometria do reservatrio Para reservatrios com uma mesma capacidade, ou seja, uma mesma rea
em planta e uma mesma altura, quanto menor for o permetro, menores
sero as quantidades necessrias de cofragem, de rea a impermeabilizar
e, provavelmente de volume de beto a utilizar. Logo este um facto a ter
em conta quando se escolhe um reservatrio rectangular ou circular.
Aspectos da concepo
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e.1) Laje do fundo
Em reservatrios enterrados ou ao nvel do solo, a laje de fundo habitualmente uma laje macia assente sobre uma camada de regularizao
em beto pobre, com cerca de 10 cm de espessura.
A soluo mais usual a utilizar em laje macia que pode ser de espessura
constante ou varivel. Caso o volume de beto seja considervel costume
diminuir a espessura da laje na sua zona central.
Aspectos da concepo
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e.1) Laje do fundo
A ligao da zona central zona mais prxima da parede pode ser
monoltica ou atravs duma junta. Neste caso, a zona da laje sob a
parede corresponde a uma sapata de fundao e, em reservatrios
rectangulares, a parede funciona ento como um muro de suporte,
apoiada no topo ou em consola consoante exista ou no um elemento
estrutural de cobertura solidrio com a parede.
A localizao da junta deve ser tal que no comprometa as
verificaes de estabilidade (derrubamento e deslizamento) e do nvel
mximo de tenses no terreno.
Aspectos da concepo
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e.1) Laje do fundo
Aces intervenientes nas verificaes: impulso hidrosttico, os pesos
prprios da sapata, da parede e eventualmente da cobertura, e o peso
do volume de gua sobre a sapata.
Nos reservatrios de grandes dimenses possvel dividir a laje de
fundo em vrios painis ligados entre si por juntas flexveis.
Esta soluo utilizada quando existe probabilidades do terreno de
fundao apresentar assentamentos diferenciais significativos.
Aspectos da concepo
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e.1) Laje do fundo - Efeito do nvel fretico exterior
Reservatrio enterrado Verificar a situao do depsito vazio, com a posio do nvel
fretico exterior acima do nvel de fundao.
Verificar-se que o peso da estrutura superior a impulso da
gua.
Dimensionar armaduras para a colocar nas fibras opostas.
Nestes casos aconselhvel conceber um sistema de drenagem
que evite a subida do nvel fretico
Aspectos da concepo
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Paredes simplesespessura constante ou varivel em altura (h < 3.0 m)Paredes apoiadas em contrafortesexteriores ou interiores
f) Paredes exterior - tipos
Impulso hidrosttico
Impulso do terreno lateral no caso de reservatrios enterrados
f.1) Paredes exterior - aces
Contrafortes
Contrafortes:
Contrafortes
Soluo econmicapara reservatriosrectangulares demaior altura
Aspectos da concepo
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f.2) Paredes exterior
Em reservatrios circulares utiliza-se por vezes um pr-esforo axial
horizontal na parede para anular as traces que se geram devido a
presso hidrosttica.
Reservatrio circular pr-esforado de paredes pr-fabricadas
Aspectos da concepo
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g) Ligao ParedeLaje do Fundo
Rgida
Articulada
Em ambos os casos, aconselhvel dispor de esquadros na ligao com
o objectivo de dificultar a deposio de resduos e favorecer as
operaes de limpeza.
Esquadro
Ligao rgidaLigao articulada
(reservatrios circulares)
Aspectos da concepo
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g) Cobertura - solues
Laje macia
Laje vigada
Laje nervurada e/ou Utilizao de pr-lajes
Nos grandes reservatrios, a colocao da cobertura obriga existncia depilares de suporte interiores cujas fundaes ficam embebidas na laje do
fundo (solos pouco deformavis) ou isoladas (solos deformavis).
h) Ligao Parede - Cobertura
Reservatrios pequenosligao rgida
Grandes reservatrios:
-Parede articulada na cobertura
- Parede com junta deslizante
- Parede particularmente deslizante
Aspectos da concepo
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Reservatrios elevados
A torre dum reservatrio elevado pode ser constituda por uma estrutura
porticada - geralmente um conjunto de pilares travados horizontalmente a
diversos nveis - ou por um fuste nico. Neste ltimo caso, podem referir-
se as seguintes variantes:
Fuste liso, com espessura constante ou varivel; Fuste com nervuras
verticais: Fuste com nervuras horizontais
Aspectos da concepo
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O projecto deve assegurar:
improbabilidade de derrubamento e de rotura dos elementos
estruturais
estanquidade seja a maior possvel
nveis aceitveis de durabilidade
Funes essenciais de um reservatrio:
Suportar em segurana as vrias combinaes de carga
Estanquidade
Aspectos gerais de dimensionamento
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a) Estabilidade e Flutuao
Verificar a segurana ao derrubamento e deslizamento - estabilidade
O peso da estrutura deve ser superior impulso da gua (P > 1.1p) -
Flutuao
b) Assentamentos
Assentamentos diferenciaissoluo:
1. Introduo de juntas flexveis
2. Utilizao de estacas nas fundaes
3. Substituio de terrenos
Aspectos gerais de dimensionamento
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c) Durabilidade
Est relacionada com:
1. Deteriorao do beto
2. Corroso das armaduras
3. Deteriorao dos materiais
das juntas
Causas
i. Aco dos lquidos e terrenos envolventes
ii. Perda de impermeabilidade
iii. Ocorrncia de fendilhao
Aspectos gerais de dimensionamento
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ii. Perda de impermeabilizao
Um beto permevel permite o repasse, acelera a corroso do ao e
oferece pouca resistncia a ataques qumicos dos terrenos e/ou
lquidos.
Soluo:
relao gua/cimento (
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iii. Ocorrncia de Fendilhao - Causas
a) Retrao ou assentamento do beto jovem
b) Temperatura do calor de hidratao no beto jovem
c) Retraco e efeitos trmicos ao longo da vida da estrutura
d) Esforos resultantes das aces sobre a estrutura
e) Variao do volume no beto em resultado do ataque fsico ou qumico
dos materiais
Soluo:
dimensionar armadura que garanta os nveis de fendilhao exigidos para
cada elemento estrutural em funo do seu ambiente
Aspectos gerais de dimensionamento
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2. Sobrecargas
As sobrecargas nos pavimentos, escadas, etc, so as definidas no RSA,
em funo da utilizao do espao
3. Aces trmicas
Variaes uniformes de temperatura - RSA
Variaes diferenciais de temperatura
4. RetracoREBAP (Anexo I)
5. Aco do vento
6. Aco do sismo
Aspectos gerais de dimensionamentoAces (RSA)
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Mtodos analticos simplificados
Mtodos numricos
1. Reservatrios no Solo ou Enterrados
1.1 Mtodos Simplificados
a) Paredes Verticais
Reservatrios de pequenas dimenses: a anlise feita como se
de uma laje se trata-se sujeita s aces exteriores (em geral
cargas triangulares)
b) Laje do Fundo
Os esforos resultantes dos efeitos das paredes verticais podem
ser obtidos simplificadamente.
Mtodos de analise
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Esforos nas paredes e cobertura
Mtodos de analise
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8Q/(B.L)
6Q/(B.L)
6Q/(B.L)
4Q/(B.L)
4Q/(B.L)
2Q/(B.L)
Esforos na laje de fundo
Mtodos de analise
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c) Cobertura
Analisada como uma laje, pelos processos clssicos. No caso desta
estar rigidamente ligada s paredes, o conjunto total da estrutura do
reservatrio pode ser analisado como um quadro fechado
2. Reservatrios Cilndricos
Nas paredes destes reservatrios geram momentos flectores verticais
e esforos axiais transversais
Mtodos de analise
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2. Reservatrios Cilndricos
Mtodos numricos
Anlise em Grelha plana particularmente recomendada para
analisar a laje do fundo
Mtodos simplificados
bacosPara a determinao do momento de encastramento e o
esforo de traco nas paredes
Mtodos de analise
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Exemplo