Introdução
Os tubos de concreto de seção circular devem ser fabricados em conformidade com a ABNT NBR 8890–“Tubos de concreto de seção circular para água pluvial e esgoto sanitário–Requisitos e métodos de ensaios”.
Esta Norma tem o escopo de especificar os principais requisitos para a fabricação e aceitação dos tubos de concreto e respectivos acessórios destinados à condução de água pluvial, esgoto sanitário e efluente industrial. Estabelece ainda as características dos materiais, parâmetros de dosagem, características do acabamento, método de cura, dimensões e tolerâncias, tipos de junta, instruções para estocagem, identificação e manuseio do produto, bem como os critérios para inspeção, ensaios e parâmetros para aceitação de lotes de fornecimento de tubos.
Classe de resistência mecânica
Os tubos são classificados como condutos rígidos, autoportantes, ou seja, constituem estrutura própria que têm a capacidade de resistir à diversos carregamentos externos, tais como sobrecargas rodoviárias, ferroviárias, aeroportuárias, grandes alturas de aterro, entre outras.
Podem ser projetados e especificados em concreto simples, armados, reforçados com fibras e armados com reforço secundário de fibras, distribuídos em diversas classes de resistência mecânica.
A classe de resistência é um parâmetro que se refere à resistência mecânica do tubo e é uma das características mais importantes para possibilitar a compra de um tubo adequado.
Classes dos tubos destinados a redes de água pluvial:
• Tubos simples: Classes PS1 e PS2
• Tubos armados: Classes PA-1, PA-2, PA-3 e PA-4
Classes dos tubos destinados a redes de esgoto sanitário e efluentes industriais:
• Tubos simples: Classes ES
• Tubos armados: Classes EA-2, EA-3 e EA-4
Nota: Acima das Classes PA-4 e EA-4 denomina-se Classe Especial, com a especificação de sua carga de ruptura.
Tabela A.4 – Compressão diametral de tubos simples (NBR 8890
Tabela A.5 – Compressão diametral de tubos armado, reforçados com fibras ou armados com reforço secundário de fibras (NBR 8890)
A classe de resistência de um tubo é calculada por meio de algumas etapas:
- 1º. Determinar das cargas verticais sobre os tubos – cargas permanentes (peso próprio, peso de terra etc.) somando-as às cargas acidentais (trânsito rodoviário, ferroviário, aeroviário etc.);
- 2º. Empregar um “fator de equivalência” no cálculo; e
- 3º. Determinar a carga total resultante, pela divisão da resultante das cargas verticais pelo fator de equivalência.
Muitas são as bibliografias que tratam sobre o assunto, com destaque para aquelas produzidas pela ABTC – Associação Brasileira dos Fabricantes de Tubos de Concreto. Desta forma, para tornar esse texto objetivo e de fácil compreensão de nossos leitores, vamos detalhar todas as etapas que envolvem esse cálculo de forma resumida e, ao final, apresentaremos ferramentas úteis para adoção nos projetos de redes com tubos de concreto.
Determinação da classe de resistência mecânica
As ações que podem atuar nos tubos enterrados são:
- peso próprio;
- peso do solo;
- pressões do fluido dentro do tubo;
- cargas produzidas por sobrecargas na superfície, em função da natureza do tráfego (rodoviário, ferroviário, aeroviário ou especial);
- ações por sobrecargas de construção;
- ações produzidas por equipamento de compactação durante a execução do aterro;
- ações produzidas durante o manuseio, o transporte e a montagem do tubo.
A determinação da resultante das cargas verticais sobre o tubo é feita a partir de fórmulas e cálculo estrutural, mas, resumidamente, podemos afirmar que ela depende basicamente das condições de instalação do tubo e das sobrecargas acidentais sobre a rede.
Os tubos de concreto podem ser instalados nas seguintes condições de assentamento:
- Vala (ou trincheira)
- Aterro com projeção positiva
- Aterro com projeção negativa
- Cravação – pipe jacking
Quando um tubo é assentado na condição de vala, a largura possui grande influência nos resultados das cargas atuantes. A profundidade da instalação é outro fator que interfere diretamente nas cargas resultantes sobre a tubulação, bem como o tipo de solo no local (solos argilosos, siltosos ou arenosos) e seu estado de saturação (nível do lençol freático).
Entre as condições de instalação, a escolha da base de assentamento é que irá interferir diretamente no “fator de equivalência”, fator esse que tem uma importância fundamental na definição da classe de um Tubo de Concreto. Quanto melhor a qualidade da base para assentamento de uma rede, maior será a capacidade de carga da rede implantada.
- Base condenável: É aquela em que os tubos são assentados com pouco ou nenhum cuidado, não se tendo preparado o solo para que a parte inferior dos tubos repouse convenientemente, e deixando de encher os vazios do seu redor com material granular.
- Base comum: É aquela em que os tubos são colocados no fundo das valas ou dos aterros com cuidado ordinário, sobre fundação de terra conformada para adaptar-se à sua parte inferior, sendo a parte restante envolvida por material granular preenchendo todos os vazios existentes.
- Base de primeira classe: É aquela em que os tubos são assentes sobre materiais de granulação fina, propiciando uma fundação conformada à parte inferior do tubo. A superfície restante dos tubos é envolvida até a altura mínima de 30 cm acima da sua geratriz superior, com materiais granulares bem apiloados, de modo a preencher todo o espaço periférico.
- Base de concreto: É aquela em que o tubo é assentado em um berço de concreto, com fck >= 15 MPa com espessura sob o tubo variável de acordo com a definição do projeto.
Após calculadas as cargas verticais incidentes sobre a tubulação (peso de terra + sobrecargas acidentais), divide-se a resultante dessas cargas pelo “fator de equivalência”, que é um número que representa a relação entre o máximo momento fletor resultante do ensaio de compressão diametral e o máximo momento fletor da situação real. O resultado dessa divisão fornecerá a carga total resultante sobre a tubulação (valor referente à força mínima isenta de fissura, das tabelas A.4 e A.5 da ABNT NBR 8890).
Uma vez calculado o valor da carga total resultante que atua sobre a tubulação, o projetista consulta a ABNT NBR 8890 e faz a escolha da classe de resistência do tubo. É importante ressaltar que o valor escolhido na tabela deve ser igual ou maior ao valor calculado da carga total resultante que atua sobre a tubulação.
As conceituações nesse artigo são puramente teóricas e estão deveras resumidas. Em função de todas as considerações expostas anteriormente, constata-se que não é possível fazer uma simples correlação simplificada entre a classe de resistência dos tubos de concreto em função somente de a profundidade de instalação da rede. Os cálculos para definição da classe são complexos e envolvem muito mais variáveis do que apenas a altura de terra sobre a rede.
Para obter uma forma prática e confiável de encontrar a Classe de Resistência mecânica, acesse as tabelas que disponibilizamos a seguir:
Exemplo das tabelas que você irá encontrar nesse link:
Além dessas tabelas, outra ferramenta que auxilia os projetistas a calcular a classe dos tubos de forma rápida e precisa é o Software de Classe de Resistência desenvolvido pela ABTC. Este software é de uso gratuito e pode ser acessado no site da Associação.
