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Dimensionamento de reservatórios de Concreto Armado

Dimensionamento de reservatórios de concretoTexto: Arthur Aires, Andressa Diniz

O dimensionamento de reservatórios de concreto é de grande importância, pois estes constituem um parte fundamental no sistema de abastecimento de água de uma cidade. Eles são responsáveis por suprir a demanda e a reserva de incêndio, garantir vazões e pressões constantes, portanto possuem uma estrutura que deve ser dimensionada de forma responsável, visto que o contrário pode trazer graves prejuízos.

Execução de reservatório de concreto armado
Execução de reservatório de concreto armado cilíndrico.

Na região do Cariri cearense, o concreto armado se destaca como material mais utilizado para suporte estrutural de cargas. Esse fato, aliado com o crescente surgimento de prédios e outras construções de grande porte no Cariri, faz com que a demanda por reservatórios de concreto armado cresça cada vez mais. 


Pré-dimensionamento

Primeiramente, deve-se escolher sua localização e sua geometria. Quanto à localização, os reservatórios mais utilizados são os semi-enterrados e os elevados. Se o terreno oferecer cotas piezométricas favoráveis, sempre se dá preferência à reservatórios semi-enterrados pois os custos envolvendo escavação geralmente são menores que os custos para elevação da estrutura, além de minimizar preocupações com a estabilidade estrutural do reservatório.

Quanto à forma geométrica, as mais adotadas são as cilíndricas e paralelepipédicas. As cilíndricas possuem vantagem econômica sobre as paralelepipédicas, pois estas necessitam de mais concreto e aço para resistir os esforços gerados por uma mesma quantidade de água. As paralelepipédicas possuem vantagem de facilidade construtiva.

Assim como no dimensionamento de outros tipos de estruturas, a espessura do reservatório é estimada inicialmente e verificada ao longo do cálculo de dimensionamento. Caso não seja suficiente, o valor inicial é então aumentado e deve-se repetir o procedimento. O volume do reservatório é facilmente obtido por meio do cálculo do consumo médio da população que o mesmo irá abastecer.

Reservatórios de concreto
Reservatórios do tipo elevado, um cilíndrico e outro paralelepipédico.
 

Cálculo de cargas e combinações

Nessa etapa do projeto, o engenheiro deve ser capaz de prever todo tipo de carregamento que a estrutura pode vir a sofrer. As cargas consideradas para dimensionamento de reservatórios de concreto incluem:

  • Peso próprio da estrutura: calculado basicamente pelo peso especifico dos materiais que o compõe;
  • Peso da água e empuxo: obtido pelo peso específico da água;
  • Empuxo do solo e do lençol freático: além da carga aplicada no reservatório pelo peso do solo, deve-se analisar o caso em que o nível do lençol freático esteja acima do fundo do reservatório.
  • Carga do vento: o cálculo da carga gerada pelo vento na estrutura varia de complexidade significativamente com sua geometria. Em geral, segue-se a metodologia exposta na NBR 6123/88.

Após quantificar as cargas, deve-se combinar o seus efeitos buscando os piores casos que possam ocorrer na estrutura, considerando cargas que possam atuar concomitantemente. Essa análise segue os critérios estabelecidos na NBR 6118/03 para o Estado Limite Último e para o Estado Limite de Serviço.


Dimensionamento

Nessa etapa, recomenda-se a utilização de softwares de análise pelo método dos elementos finitos, como por exemplo o SAP 2000, pois existe uma alta complexidade e quantidade de cálculos envolvidos. Utilizando o software, deve-se modelar e discretizar sua estrutura e aplicar todas as combinações de cargas consideradas para que seja feito o cálculo das solicitações.

Após realizar o cálculo das solicitações, o programa possui a opção de gerar diagramas indicando a variação de todos os tipos de solicitações ao longo da estrutura. Esses diagramas serão utilizados para observar os locais onde existe necessidade de armaduras positivas e negativas bem como proporcionar os dados para o dimensionamento da armadura.

diagrama para dimensionamento de reservatórios de concreto armado
Exemplo de diagrama indicando o momento fletor distribuído ao longo da tampa de um reservatório cilíndrico.

PROCEDIMENTO DE CÁLCULO E DETALHAMENTO

O procedimento de cálculo das quantidades, bitolas e espaçamento das armaduras seguem as disposições contidas na norma de concreto armado NBR 6118. Nesse tipo de estrutura deve-se sempre reforçar as juntas o máximo possível, visto que as solicitações podem facilmente provocar fissuras nessas regiões, como pode ser visto na figura. Nesse caso, houve um aumento na seção transversal da junção (chamado de mísula) para garantir a estanqueidade e aumentar o braço de alavanca da ligação. Foram também adotadas armaduras especialmente adaptadas para combater o surgimento de fissuras nessa região.

detalhamento de armadura de reservatório de concreto
Corte mostrando a disposição interna da armadura de um reservatório paralelepipédico.

 

Base para apoio de reservatório de concreto
Base para apoio de um reservatório do tipo cilíndrico.

CONCLUSÃO 
O dimensionamento de reservatórios de concreto proporciona desafios estruturais e construtivos, pois vai depender da sua geometria, localização e capacidade. Cabe ao engenheiro identificar e considerar todos os aspectos necessários a fim de transpor qualquer tipo de obstáculo, seja ele de projeto ou de execução, visando sempre a economia é a qualidade da estrutura.

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