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PROJECTO DE REMODELAÇÃO DA REDE DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA E EXECUÇÃO DA REDE DE RECOLHA DE ÁGUAS RESIDUAIS DOMÉSTICAS E PLUVIAIS DA CIDADE DA HORTA

ANEXO 4 – ESTABILIDADE E BETÃO ARMADO

MEMÓRIA DESCRITIVA E JUSTIFICATIVA

ÍNDICE DE TEXTO

1. INTRODUÇÃO ....................................................................................................................... 2

2. CONDICIONAMENTOS GEOTÉCNICOS ............................................................................. 2

3. ESTRUTURAS - DESCRIÇÃO GERAL ................................................................................. 3

3.1 RESERVATÓRIO DE SÃO JOÃO......................................................................................33.2 RESERVATÓRIO DE CAPITÃO A.....................................................................................33.3 RESERVATÓRIO DE CAPITÃO B.....................................................................................43.4 RESERVATÓRIO DE ENCOSTA.......................................................................................53.5 RESERVATÓRIO DE MONTECARNEIRO........................................................................63.6 RESERVATÓRIO DE SANTA BÁRBARA..........................................................................73.7 RESERVATÓRIO DE FARROBO.......................................................................................83.8 RESERVATÓRIO DE TAFONEIRO...................................................................................93.9 ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS..............................................................................................9

4. MATERIAIS .......................................................................................................................... 11

4.1 ELEMENTOS METÁLICOS..............................................................................................114.2 ELEMENTOS EM BETÃO ARMADO...............................................................................11

5. ANÁLISE ESTRUTURAL .................................................................................................... 12

5.1 ACÇÕES...........................................................................................................................125.1.1 PESOS PRÓPRIOS................................................................................................................125.1.2 IMPULSO DO TERRENO........................................................................................................125.1.3 SOBRECARGAS..................................................................................................................... 125.1.4 ACÇÃO SÍSMICA.................................................................................................................... 13

5.2 COMBINAÇÕES DE ACÇÕES.........................................................................................135.3 CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO............................................................................145.4 COMPORTAMENTO EM SERVIÇO E DURABILIDADE.................................................15

APÊNDICE A – CÁLCULOS DE ESTABILIDADE E BETÃO ARMADO

Anexo 4 – Estabilidade e Betão ArmadoAnexo 4 – Estabilidade e Betão Armadodocument.docdocument.doc 11//1515


1. INTRODUÇÃO

A presente Memória Descritiva e Justificativa refere-se ao Projecto de Estabilidade dos Reservatórios e do Edifício da Estação Elevatória, que integram o “Projecto de Remodelação da Rede de Abastecimento de Água e Execução da Rede de Recolha de águas Residuais Domésticas e Pluviais da Cidade da Horta”.

2. CONDICIONAMENTOS GEOTÉCNICOS

Não existem informações específicas sobre as características dos solos de fundação de cada reservatório, resultantes de trabalhos de prospecção geológico-geotécnico nos locais de implantação. Sabe-se, no entanto, que as construções existentes nas zonas envolventes aos reservatórios apresentam fundações directas.

Assim, e atendendo ao tipo das construções a executar, e tendo em conta o referido, considerou-se que os órgãos a construir apresentarão fundações directas, adoptando-se uma tensão máxima admissível de contacto da ordem de 200 kPa.

Para o muro do reservatório do Montecarneiro e dada a inclinação adoptada para o talude considerou-se que o terreno suportará um ângulo de atrito interno de 60º e que a tensão admissível na fundação será de 300 kPa.

Estes valores deverão ser confirmados em obra quando forem executadas as escavações para a implantação das fundações.



3. ESTRUTURAS - DESCRIÇÃO GERAL

3.1 RESERVATÓRIO DE SÃO JOÃO

O reservatório de São João é constituído por uma célula com capacidade para 200 m3, com um raio exterior de 4,85 m. Adjacente ao reservatório localiza-se a câmara de manobras. O aceso ao interior da célula é efectuado através de uma câmara de acesso localizada na cobertura. Estruturalmente considerou-se que as paredes do reservatório e da câmara de manobras funcionam monoliticamente, existindo uma junta de dilatação entre estes elementos e a cobertura e câmara de acesso.

Em altura o reservatório tem 3,95 m, a câmara de manobras tem 2,15 m enterrados e 2,80 m elevados e a câmara de acesso tem 2,55 m.

Toda a estrutura de suporte é formada por elementos de betão armado, nomeadamente lajes de fundação, paredes resistentes, pilares, vigas e lajes maciças.

As lajes de ensoleiramento servem para transmitir ao terreno as cargas suportadas pelos pilares e paredes resistentes e têm uma espessura de 0,30 m.

As paredes resistentes dos reservatórios são em betão armado com espessura de 0,25 m, com um esquadro de 0.20 m na ligação à laje de fundo, de forma a melhorar o funcionamento em serviço. As paredes da câmara de manobras funcionam como suporte das terras envolventes e têm uma espessura de 0,20 m.

A estrutura de suporte da cobertura da câmara de manobras é constituída por pilares, em betão armado, com secção rectangular de 0.20 m x 0.25 m. A cobertura, em terraço não acessível, é uma laje maciça horizontal, com 0,20 m de espessura ligada à cobertura do reservatório, apoiada sobre um reticulado de vigas de betão armado, que por sua vez assentam nos pilares.

A laje do piso à cota 318,15 é maciça de betão armado, com 0,15 m. Esta laje assenta directamente nas paredes resistentes.

A estrutura da câmara de aceso aos reservatórios é constituída integralmente por paredes e lajes de betão armado com 0,15 m de espessura, ligadas à laje de cobertura.

3.2 RESERVATÓRIO DE CAPITÃO A

O reservatório de Capitão A é constituído por duas células com capacidade para 300 m3, com um raio exterior de 5,88 m. Entre as duas células localiza-se a câmara de



manobras. O aceso ao interior das células é efectuado através de uma câmara de acesso localizada na cobertura dos reservatórios. Estruturalmente considerou-se que as paredes dos reservatórios e da câmara de manobras funcionam monoliticamente, existindo uma junta de dilatação entre estes elementos e as coberturas e câmara de acesso.

Em altura os reservatórios têm 4,00 m, a câmara de manobras tem 2,40 m enterrados e 2,85 m elevados e a câmara de acesso tem 2,55 m.




A estrutura de suporte da cobertura da câmara de manobras é constituída por pilares, em betão armado, com secção rectangular de 0.20 m x 0.25 m. A cobertura, em terraço não acessível, é uma laje maciça horizontal, com 0,20 m de espessura, assente sobre um reticulado de vigas de betão armado, que por sua vez assentam nos pilares e ligada às paredes do reservatório.


A estrutura da câmara de aceso aos reservatórios é constituída integralmente por paredes e lajes de betão armado com 0,15 m de espessura, ligadas à laje de cobertura dos reservatórios.

3.3 RESERVATÓRIO DE CAPITÃO B

O reservatório de Capitão B é constituído por uma célula com capacidade para 200 m3, com um raio exterior de 4,85 m. Adjacente ao reservatório localiza-se a câmara de manobras. O aceso ao interior da célula é efectuado através de uma câmara de acesso localizada na cobertura. Estruturalmente considerou-se que as paredes do reservatório e da câmara de manobras funcionam monoliticamente, existindo uma junta de dilatação entre estes elementos e a cobertura e câmara de acesso.










3.4 RESERVATÓRIO DE ENCOSTA

O reservatório de Encosta é constituído por duas células com capacidade para 500 m3, com um raio exterior de 6,55 m. Entre as duas células localiza-se a câmara de manobras. O aceso ao interior das células é efectuado através de uma câmara de acesso localizada na cobertura dos reservatórios. Estruturalmente considerou-se que as paredes dos reservatórios e da câmara de manobras funcionam monoliticamente, existindo uma junta de dilatação entre estes elementos e as coberturas e câmara de acesso.




As paredes resistentes dos reservatórios são em betão armado com espessura de 0,25 m, com um esquadro de 0.20 m na ligação à laje de fundo, de forma a melhorar o



funcionamento em serviço. As paredes da câmara de manobras funcionam como suporte das terras envolventes e têm uma espessura de 0,20 m.




3.5 RESERVATÓRIO DE MONTECARNEIRO

O reservatório de Montecarneiro é constituído por uma célula com capacidade para 100 m3, com um raio exterior de 3,50 m. Adjacente ao reservatório localiza-se a câmara de manobras. O aceso ao interior da célula é efectuado através de uma câmara de acesso localizada na cobertura. Estruturalmente considerou-se que as paredes do reservatório e da câmara de manobras funcionam monoliticamente, existindo uma junta de dilatação entre estes elementos e a cobertura e câmara de acesso.





A estrutura de suporte da cobertura da câmara de manobras é constituída por pilares, em betão armado, com secção rectangular de 0.20 m x 0.25 m. A cobertura, em terraço não acessível, é uma laje maciça horizontal, com 0,20 m de espessura ligada à



cobertura do reservatório, apoiada sobre um reticulado de vigas de betão armado, que por sua vez assentam nos pilares e ligada às paredes do reservatório.



O muro que limita o terreno de implantação do reservatório é em betão armado, apresentando-se 3 secções em função da altura de terras a suportar. Assim, em obra deverá ser aferida qual a secção a adoptar em função das condições e topografia locais.

3.6 RESERVATÓRIO DE SANTA BÁRBARA

O reservatório de Santa Bárbara é constituído por duas células com capacidade para 250 m3, com um raio exterior de 5,87 m. Entre as duas células localiza-se a câmara de manobras. O aceso ao interior das células é efectuado através de uma câmara de acesso localizada na cobertura dos reservatórios. Estruturalmente considerou-se que as paredes dos reservatórios e da câmara de manobras funcionam monoliticamente, existindo uma junta de dilatação entre estes elementos e as coberturas e câmara de acesso.





A estrutura de suporte da cobertura da câmara de manobras é constituída por pilares, em betão armado, com secção rectangular de 0.20 m x 0.25 m. A cobertura, em terraço não acessível, é uma laje maciça horizontal, com 0,20 m de espessura, assente sobre um reticulado de vigas de betão armado, que por sua vez assentam nos pilares.





3.7 RESERVATÓRIO DE FARROBO

O reservatório de Farrobo é constituído por duas células com capacidade para 250 m3, com um raio exterior de 4,85 m. Entre as duas células localiza-se a câmara de manobras. O aceso ao interior das células é efectuado através de uma câmara de acesso localizada na cobertura dos reservatórios. Estruturalmente considerou-se que as paredes dos reservatórios e da câmara de manobras funcionam monoliticamente, existindo uma junta de dilatação entre estes elementos e as coberturas e câmara de acesso.










3.8 RESERVATÓRIO DE TAFONEIRO

O reservatório de Tafoneiro é constituído por uma célula com capacidade para 150 m3, com um raio exterior de 4,85 m. Adjacente ao reservatório localiza-se a câmara de manobras. O aceso ao interior da célula é efectuado através de uma câmara de acesso localizada na cobertura. Estruturalmente considerou-se que as paredes do reservatório e da câmara de manobras funcionam monoliticamente, existindo uma junta de dilatação entre estes elementos e a cobertura e câmara de acesso.








3.9 ESTAÇÕES ELEVATÓRIASAnexo 4 – Estabilidade e Betão ArmadoAnexo 4 – Estabilidade e Betão Armadodocument.docdocument.doc 99//1515


As estações elevatórias são constituídas por um edifício com um único piso, apresentando uma planta rectangular variável, que na estação elevatória do Lameiro Grande, possui o comprimento máximo de 12,80 m e 5,35 m de largura. No interior das estações elevatórias existe um reservatório com as seguintes dimensões em planta 4,40 x 4,15 m.

Em altura os edifícios têm duas zonas distintas, uma com 3,55m de altura acima do terreno e 0,85 m enterrados e outra com 2,20m de altura acima do terreno e 1,20 m enterrados. O reservatório interior tem 2,75 m de altura.



As paredes resistentes do reservatório são em betão armado com espessura de 0,20 m, com um esquadro de 0.20 m na ligação à laje de fundo, de forma a melhorar o funcionamento em serviço. As paredes das zonas enterradas funcionam como suporte das terras envolventes e têm uma espessura de 0,20 m.

A cobertura, em terraço não acessível, é uma laje maciça horizontal, com 0,15 m de espessura, apoiada sobre um reticulado de vigas de betão armado, que por sua vez assentam nos pilares.

A laje do piso à cota 0,15 é maciça de betão armado, com 0,15 m. Esta laje assenta directamente nas paredes resistentes e nas vigas de fundação que ligam os pilares com sapatas isoladas.



4. MATERIAIS

4.1 ELEMENTOS METÁLICOS

Aço S235 JR em perfis, barras e chapas.

4.2 ELEMENTOS EM BETÃO ARMADO

Aço A400NR em armaduras;

Aço A500EL em malhas electrosoldadas;

Betão C25/30 classe 5b nos elementos em contacto com o terreno ou o efluente;

Betão C25/30 classe 2a nos restantes elementos (classe 4a em ambientes marítimos)

Betão C12/15 em betão de regularização;

Preconizam-se recobrimentos de 4,0 cm em todos os elementos enterrados ou em contacto com o efluente e recobrimentos de 3,0 cm para os restantes elementos.



5. ANÁLISE ESTRUTURAL

5.1 ACÇÕES

5.1.1 PESOS PRÓPRIOS

peso volúmico do aço...............................................................s = 78,5 kN/m³

peso volúmico da água.............................................................w = 10,0 kN/m³

peso volúmico do betão armado...............................................c = 25,0 kN/m³

peso do enrocamento argamassado............................................ = 21 kN/m³

peso do revestimento da cobertura............................................p = 2,00 kN/m²

peso do revestimento de piso.....................................................p = 2,00 kN/m²

5.1.2 IMPULSO DO TERRENO

Para a determinação do impulso do terreno foram adoptadas as seguintes características:

peso seco do terreno.............................................................tseco = 18,0 kN/m³

peso saturado do terreno..................................................tsaturado = 21,0 kN/m³

ângulo de atrito do terreno.....................................................................= 30º

ângulo de atrito do terreno (muro de suporte – Montecarneiro)............= 60º

5.1.3 SOBRECARGAS

Os valores considerados paras as sobrecargas foram os seguintes:

sobrecarga em lajes de piso (interior)...............................................5,00 kN/m²

sobrecarga em coberturas (terraço não acessível)..........................1,00 kN/m²



sobrecarga nos acessos para efeitos de impulso do terreno.........10,00 kN/m²

5.1.4 ACÇÃO SÍSMICA

Considerou-se a acção sísmica no dimensionamento dos elementos estruturais acima do terreno natural. A acção sísmica foi quantificada por espectros de resposta indicados no RSA, para a Zona A, terreno de fundação do tipo 2 e coeficiente de comportamento da estrutura de 2,5.

5.2 COMBINAÇÕES DE ACÇÕES

Na análise e dimensionamento da estrutura adoptaram-se critérios de verificação de segurança aos Estados Limites Últimos e de Utilização preconizados na regulamentação portuguesa e europeia de estruturas:

ENV 1992-2: 1995 "Eurocode 2 - Design of Concrete Structures - Part 1 – general Rules and Rules for Buildings"

RSA - Regulamento de Segurança e Acções em Estruturas de Edifícios e Pontes, 1983.

REBAP - Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado, 1983

A segurança em relação aos Estados Limites Últimos foi feita, em geral, em termos de esforços com base na condição.

Sd Rd

em que Sd e Rd designam respectivamente os valores de dimensionamento do esforço actuante e do esforço resistente.

Foram consideradas, para os Estados Limites Últimos, as seguintes combinações fundamentais.

Em geral

em que:

SGik - esforços resultantes de acções permanentes consideradas com os seus valores característicos



SQik - esforço resultante da "acção variável base" tomada com o seu valor característico

SQjk - esforços resultantes das restantes acções variáveis tomadas com os seus valores característicos.

Os coeficientes de segurança gi e q, respectivamente para acções permanentes e variáveis serão os seguintes:

peso próprio da estrutura .........................................g=1.35 ou 1.0, (conforme mais desfavorável)

restantes cargas permanentes.................................g=1.5 ou 1.0

acções variáveis.......................................................q=1.5

No caso da acção variável base ser a acção sísmica, cujos valores característicos dos esforços são designados por SEK, tem-se:

com γq=1.5 e 2j são os coeficientes associados aos valores quase permanentes (2j

SQjk) das restantes acções variáveis.

Em relação aos Estados Limites de Utilização consideraram-se em particular os seguintes estados:

estado limite de fendilhação

estado limite de deformação.

Em relação aos estados limites de largura de fendas, a verificação da segurança foi feita para a combinação frequente de acções.

5.3 CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO

Os órgãos foram dimensionados para as duas situações extremas de funcionamento, correspondentes às situações de reservatório cheio e de reservatório vazio. Na primeira foi considerada a acção do peso próprio e o diagrama de pressões do líquido no interior, enquanto na segunda somente foi considerado o impulso das terras para além do peso próprio.



O dimensionamento estrutural teve em conta o controle da fendilhação nas paredes e lajes dos reservatórios, através da diminuição da tensão das armaduras e limitação do espaçamento entre varões.

5.4 COMPORTAMENTO EM SERVIÇO E DURABILIDADE

Sendo estas estruturas órgãos com características de estanqueidade, foi dada particular atenção ao controlo da fendilhação nos vários elementos de betão armado, sendo condicionante para o cálculo das armaduras nos vários elementos estruturais a verificação do estado limite de fendilhação relativamente aos estados limites últimos de resistência.

Desta forma, considerou-se como nível máximo de fendilhação valores característicos da abertura de fendas da ordem de 0,1 mm para as combinações raras de acções em elementos em contacto com o líquido ou terreno, e 0,2 mm nos restantes casos.

As verificações da segurança foram realizadas com o líquido ao nível do coroamento dos órgãos e sem o efeito favorável do terreno exterior.

Tendo em vista os aspectos de durabilidade dos elementos de betão armado serão adoptados os seguintes recobrimentos de armaduras:

4,0 cm em todos os elementos enterrados ou em contacto com o efluente;

3,0 cm em vigas, paredes interiores e pilares;

2,0 cm em lajes.


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