MB Engenharia · Dimensionamento de Fundações de Reservatórios Metálicos

MOURA BARRETTO ENGENHARIA LTDA
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MEMORIAL DE CÁLCULO ESTRUTURAL E GEOTÉCNICO DE FUNDAÇÃO

Obra: Nova Sede DPT - Salvador / BA
Proprietário: CONDER / Governo da Bahia
Responsável: Mateus Moura Barretto - CREA-BA 051805952-9
Data:

Modelos de Referência & Projetos: Alterne entre os padrões da rotina ou crie e salve novos

Padrões:

1. Carga Máx. Compressão (Estaca)

Verificando estaca mais solicitada...

2. Estabilidade / Tração (Tanque Vazio)

Verificando alívio com vento máximo...

3. Rigidez do Bloco (Bielas)

Ângulo da biela de compressão...

4. Espaçamento entre Estacas

Critério normativo s ≥ 3Ø...

0. Identificação do Projeto & Solução

Metadados & Memorial

Nome da Obra / Referência Identificação do projeto para cabeçalho, abas e memorial de cálculo

Solução de Fundação Adotada Selecione uma sugestão ou digite livremente o tipo de fundação

Cliente / Proprietário Órgão contratante

Responsável Técnico / CREA Autor do dimensionamento

1. Geometria da Torre e Fluido

Ações NBR 6120

⚡ Modo de Cálculo Geométrico (V ↔ D ↔ H)

Volume Útil de Água (V) ⚡ Calculado Auto Capacidade nominal reservada

m³

Diâmetro Externo da Coluna (D) Diâmetro cilíndrico do costado metálico

Altura do Costado (H) Altura total da torre metálica acima da base

Borda Livre / Folga de Teto (Δh) Desnível entre topo do costado e nível d'água útil (0 = cheio 100%)

Espessura Média das Chapas (e) Costado calandrado em aço estrutural

Acréscimo de Peso Próprio (Teto + Escadas) Fundo, teto cônico, barrilete, tubulações e escada

Área Base (Ab) 7.94 m²

Vol. Total (Vgeo) 170.8 m³

Lâmina d'Água 20.15 m

Massa Líquida 160.0 tf

2. Ação do Vento e Tombamento

NBR 6123

Velocidade Básica do Vento (V₀) Salvador/BA = 30 m/s conforme isopletas

m/s

Fator Topográfico (S₁) Terreno plano ou suavemente ondulado = 1.0

Fator Rugosidade / Dimensão (S₂) Categoria II/III, Classe B para torre cilíndrica

Fator Estatístico (S₃) Edificações com alto fator de ocupação / utilidade

Coeficiente de Arrasto (Cₐ) Cilindro circular em regime turbulento (0.80 a 1.20)

Excentricidade Acidental de Carga Desaprumo e variação de fluido (e = 0.05 × D)

% D

3. Concepção da Fundação

Estacas & Bloco

Tipo de Fundação Profunda em estacas ou Superficial direta

Número de Estacas (n) Arranjo geométrico sob o bloco

Diâmetro da Estaca (Ø) Equipamento hélice contínua na obra

Espaçamento entre Eixos (s) Recomendado: s ≥ 3Ø = 120 cm

Comprimento da Estaca (L) Profundidade perfurada no terreno

Lado do Bloco em Planta (B) Largura e comprimento da base quadrada

Altura do Bloco (h) Espessura para garantir rigidez

Cobrimento das Armaduras (c) Classe de agressividade ambiental II/III

4. Materiais e Resistências

NBR 6118 / 6122

Resistência do Concreto (fck) Bloco e estacas hélice contínua

MPa

Aço Estrutural (fyk) Armaduras passivas CA-50

MPa

Capacidade Admissível à Compressão (Padm,c) Método Teixeira (SP-03 DPT / NBR 6122)

Capacidade Admissível à Tração (Padm,t) 70% do atrito lateral / FS = 2.0

Esquema em escala proporcional H = 21.50 m | D = 3.18 m

Disposição das estacas e contorno do pilar Bloco 4.20 × 4.20 m

Hipótese:

Esforços pontuais na base da torre N = 172.85 tf | H = 3.34 tf | M = 63.35 tf·m

Memória de Cálculo Analítica Fórmula literal → Substituição numérica → Resultado final

1. Geometria da Torre e Ações Gravitacionais NBR 6120

Área da Seção Transversal: A_b = (π × D²) / 4 = (π × 3.18²) / 4 = 7.94 m²

Volume Líquido de Água: V_água = 160.00 m³ → Peso da Água: P_água = V × 10.0 kN/m³ = 1600.00 kN (160.00 tf)

Área Lateral do Costado: A_lat = π × D × H = π × 3.18 × 21.50 = 214.78 m²

Peso do Costado Metálico: P_cost = A_lat × e × 78.5 kN/m³ = 214.78 × 0.00635 × 78.5 = 107.06 kN

Peso Acessórios / Tampo / Fundo: P_acess = 20% × P_cost = 21.41 kN

Peso Metálico Total: N_met = P_cost + P_acess = 128.47 kN (12.85 tf)

Peso Próprio do Bloco: P_bloco = B × B × h × 25 kN/m³ = 4.20² × 1.10 × 25 = 485.10 kN (48.51 tf)

2. Ação Dinâmica do Vento e Momento de Tombamento NBR 6123

Velocidade Característica: V_k = V₀ × S₁ × S₂ × S₃ = 30 × 1.00 × 1.02 × 1.00 = 30.60 m/s

Pressão Dinâmica: q = 0.613 × V_k² = 0.613 × 30.60² = 574.0 N/m² (0.574 kN/m²)

Área Frontal Projetada: A_proj = D × H = 3.18 × 21.50 = 68.37 m²

Força Horizontal de Vento: F_v = q × C_a × A_proj = 0.574 × 0.85 × 68.37 = 33.36 kN (3.34 tf)

Momento de Tombamento por Vento: M_v = F_v × (H / 2) = 33.36 × (21.50 / 2) = 358.62 kN·m (35.86 tf·m)

Momento de Excentricidade: M_e = e_acc × (N_água + N_met) = 0.159 m × 1728.47 kN = 274.83 kN·m (27.48 tf·m)

Momento Total de Serviço: M_k = M_v + M_e = 358.62 + 274.83 = 633.45 kN·m (63.35 tf·m)

6 - DIAGRAMA DO CARREGAMENTO À BASE (PONTUAL) Esforços na Base

Resumo executivo dos esforços solicitantes transmitidos à base da torre cilíndrica metálica (força vertical axial, força cortante horizontal do vento e momento fletor de tombamento), conforme convenção clássica de dimensionamento de reservatórios metálicos.

Hipótese no Diagrama:

Padrão: Interface Torre Metálica ↔ Bloco

Esforço Solicitante na Base	Notação	Em kgf / kgf·m	Em tf / tf·m	Em kN / kN·m	Ação Estrutural na Fundação

💡 Esclarecimento Técnico Fundamental:

Esforços na Base (Diagrama Acima): representam as ações totais descarregadas na base: Carga Normal Vertical ($N_k$), Força Cortante Horizontal ($H_k$) e Momento de Tombamento ($M_k$).
Cargas por Estaca (Tabela Schiel Abaixo): $P_{max}$ e $P_{min}$ referem-se estritamente aos esforços axiais verticais (compressão/tração) no topo de cada estaca. Não são cargas horizontais. A carga horizontal por estaca é a cortante transversal $H_{estaca} = \frac{H_k}{n}$.

3. Distribuição de Cargas nas Estacas (Método de Schiel) NBR 6118 / 6122

Hipótese de Carregamento	Carga Vertical (Nk)	Momento (Mk)	Carga Axial Máx. (P_max)	Carga Axial Mín. (P_min)	Cortante / Estaca (H_est)	Situação da Fundação

Fórmula de Schiel (Reação Axial Vertical): P_i = (N_k / n) ± (M_k × y_i) / ∑y_i²

Inércia do Grupo (∑y_i²): ∑y_i² = 6.76 m² (Braço crítico y_max = 1.30 m)

Cortante Horizontal por Estaca: H_estaca = H_k / n = 3.34 tf / 8 = 0.42 tf (417.5 kgf)

Capacidade Admissível (Teixeira): Padm,c = 56.50 tf | Padm,t = 31.60 tf

4. Dimensionamento Estrutural do Bloco (Bielas e Tirantes) NBR 6118

Altura Útil do Bloco: d = h - cobrimento = 110 cm - 5.0 cm = 105.0 cm (1.05 m)

Verificação de Rigidez: h ≥ 0.75 × (B - D) / 2 = 0.75 × (4.20 - 3.18) / 2 = 0.38 m → h = 1.10 m ≥ h_mín (BLOCO RÍGIDO)

Ângulo da Biela de Compressão: tan(θ) = d / Δx = 1.05 / 0.51 → θ = 64.1° (Intervalo recomendado: 45° a 65° OK)

Força de Tração no Tirante: T_d = 1.4 × (N_estaca,eq × Δx) / d = 584.2 kN (58.42 tf)

Área de Aço Calculada: A_s,calc = T_d / f_yd = 584.2 / 43.48 kN/cm² = 13.44 cm²

Armadura Mínima do Bloco: A_s,mín = 0.15% × B × h = 0.0015 × 420 × 110 = 69.30 cm² (16.50 cm²/m total → 8.25 cm²/m por face)

Armadura Adotada no Bloco: Malha dupla ortogonal: Ø 12.5 c/ 14 cm (A_s = 8.78 cm²/m por face e direção) + Estribos laterais

5. Dimensionamento Estrutural da Estaca Hélice Contínua NBR 6118 / NBR 6122

Área de Concreto da Estaca: A_c = (π × Ø²) / 4 = (π × 40²) / 4 = 1256.64 cm²

Armadura Mínima Longitudinal: A_s,mín = 0.40% × A_c = 0.004 × 1256.64 = 5.03 cm²

Armadura Longitudinal Adotada: Adotado: 6 Ø 12.5 mm (A_s = 7.36 cm² > A_s,mín) com comprimento total cravado 15.0 m

Armadura Transversal (Espirais): Espiral helicoidal de aço CA-60: Ø 6.3 mm c/ 15 cm (passo reduzido a 10 cm nos primeiros 2 metros do topo)

Dimensionamento de Fundações para Reservatórios Metálicos