BRPI0915370B1 - sistema monolítico de fundação em homopolímero/pavimento em agregados resistentes em configuração semicontínua - Google Patents
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Classifications
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Description
(54) Título: SISTEMA MONOLÍTICO DE FUNDAÇÃO EM HOMOPOLÍMERO/PAVIMENTO EM AGREGADOS RESISTENTES EM CONFIGURAÇÃO SEMICONTÍNUA (73) Titular: SPWS - SCIENTIFIC PAVEMENT WORLD SYSTEMS, LDA. Endereço: Avenida Conde Valbom 116, 7° Andar, 1050-070 Lisboa, PORTUGAL(PT) (72) Inventor: MANUEL FILIPE LOURENÇO SERRO; CARLOS MANUEL RAMOS LOPES LEONARDO.
Prazo de Validade: 20 (vinte) anos contados a partir de 03/07/2009, observadas as condições legais
Expedida em: 21/11/2018
Assinado digitalmente por:
Alexandre Gomes Ciancio
Diretor Substituto de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados
1/9
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para SISTEMA
MONOLÍTICO DE FUNDAÇÃO EM HOMOPOLÍMERO/PAVIMENTO EM
AGREGADOS RESISTENTES EM CONFIGURAÇÃO SEMICONTÍNUA.
Campo da Invenção
A presente invenção refere-se a um sistema monolítico de fundação em homopolímero/pavimento em agregados resistentes em configuração semicontínua mais especificamente a um pavimento semicontínuo de concreto de cimento com juntas formadas por placas de transferência de carga, com resistência estrutural, que por si só absorve, degrada e transmite cargas, resistindo, às solicitações que lhe são colocadas e à abrasão provocada pelas mesmas, sem assentamentos diferenciais no eixo das juntas, servindo também de camada de desgaste, pavimento esse que assenta em uma fundação independente do solo natural e que serve simultaneamente de base e sub-base.
Descrição da Técnica Anterior
Atualmente os pavimentos, nomeadamente para grandes superfícies e principalmente em vias de comunicação e aeroportos podem ser executados com pavimentos rígidos e flexíveis. São assim conhecidos os pavimentos de concreto de cimento e pavimentos betuminosos cada um deles com as suas normas de execução características dos materiais utilizados.
Nos pavimentos rígidos deve ser dada especial atenção à ocorrência de variações bruscas nas características do sub leito nomeadamente à presença de solos expansivos e de camadas espessas de argila mole. Para este tipo de pavimentos é pelas razões anteriormente referidas dada especial atenção às fundações. São deste modo utilizados vários materiais tais como uma forma estável de pedras, seixos, gravilha e saibro e areia com espessuras variáveis e/ou outros tais como placas de cimento. Antes porém, torna-se necessário proceder, primeiro a uma limpeza do solo no que respeita à sua camada vegetal e posteriormente a uma regularização do mesmo para assentamento das várias camadas que constituem a fundação.
2/9
Há vários métodos para efetuar o cálculo da fundação que consideram as classes de fundação, classes de terrenos, materiais para a camada de leito e constituição da plataforma. Daqui resultam fundações que são complexas e que nem sempre conseguem manter a integridade que se deseja.
Todos os tipos de pavimento anteriormente referidos exigem uma fundação específica para suporte do mesmo.
Por outro lado, os pavimentos rígidos obedecem também a normas bem estabelecidas. Os parâmetros normalmente considerados na determinação das características do pavimento estão muito relacionados com o tráfego, as cargas, o suporte do subleito e a drenagem. Um dos problemas fundamentais a resolver reside nos assentamentos diferenciais entre lajes contíguas de concreto em pavimentos sobre solos elásticos. Para isso são considerados elementos de transferência de cargas que minimizam as cargas que são projetadas para a fundação e que evitam o assentamento das lajes. Outro problema a resolver no projeto de um pavimento rígido de concreto de cimento está relacionado com a selagem das juntas entre lajes. A função básica da selagem da ranhura indutora nas juntas de um pavimento de concreto é impedir a intrusão da água e de materiais sólidos incompressíveis tais como areia, pequenas pedras e outros corpos estranhos. A infiltração da água através da junta trás consequências danosas à durabilidade de um pavimento principalmente por ser a causa principal do bombeamento que consiste na deterioração da camada de fundação pela expulsão dos finos que a compõem, ficando deste modo a placa descalçada e portanto sujeita à sua ruína (conhecido como fenômeno de pumping).
Sumário da Invenção
Os requerentes, para resolver e/ou minimizar os inconvenientes anteriormente referidos conceberam um sistema monolítico de fundação/pavimento, o qual utiliza uma fundação formada por blocos de poliestireno e um pavimento que é dotado de elementos de transferência de carga especiais.
3/9
Constitui, portanto, um objetivo da invenção a utilização de um pavimento semicontínuo de concreto de cimento com juntas formadas por placas de transferência de carga, com resistência estrutural, que por si só absorve, degrada e transmite cargas, resistindo, às solicitações que lhe são colocadas e à abrasão provocada pelas mesmas, sem assentamentos diferenciais no eixo das juntas, servindo também de camada de desgaste, pavimento esse que assenta em uma fundação independente do solo natural e que serve simultaneamente de base e sub-base para apoio do referido pavimento semicontínuo de concreto.
Os elementos de transferência de cargas usados pelo sistema objeto da invenção são basicamente os elementos da técnica anterior referidos na patente portuguesa n° 102947, aos quais foram introduzidos aperfeiçoamentos tais que vão permitir a utilização de blocos de poliestireno nas fundações. A patente PT 102947 é aqui incorporada por referência. Breve Descrição dos Desenhos
A descrição que se segue baseia-se nos desenhos anexos, os quais sem qualquer caráter limitativo representam:
a figura 1, uma representação esquemática do sistema objeto da invenção;
a figura 2, uma representação esquemática de uma junta de dilatação e retração;
a figura 3, uma representação esquemática de uma junta de construção;
a figura 4, uma outra representação esquemática do sistema objeto da invenção;
a figura 5, uma vista em perspectiva da placa de transferência de carga do sistema objeto da invenção; e a figura 6, uma vista em alçado principal da placa de transferência de carga do sistema objeto da invenção.
Descrição Detalhada da Invenção
Precede a concretagem de pavimentos a construção de uma fundação apropriada para receber a zona de concretagem de um pavimento,
4/9 o qual é constituído por várias bandas sendo cada banda formada por uma sucessão de lajes. As lajes têm por seu lado de ser contidas por uma cofragem. Finalmente, procede-se à concretagem das lajes.
Conforme se pode observar nas figuras a fundação 1 é obtida pela aplicação de blocos de poliestireno expandido de alta densidade que, sendo um homopolímero, mantém-se estável ao longo da vida útil do projeto e que tem na sua especificidade técnica (densidade, módulo de deformação) um comportamento estável sem alteração do módulo de Westergaard: K/cm3. A fundação 1 garante a capacidade portante do conjunto e deve ser projetada para esse fim. Os blocos de poliestireno de densidade e dimensões de acordo com o projeto são colocados em cima do solo natural 2. Os erros de nivelamento da superfície não devem ultrapassar 5 mm em uma régua de 3 m.
Para a obtenção de uma cofragem adequada não é necessário preenchê-la com inertes de várias granulometrias, e com eventuais armações tal como acontece na técnica anterior.
Com a fundação 1 base e sub-base utilizada no sistema da invenção, atendendo a que é formada por poliestireno expandido de alta densidade, tem características técnicas específicas, que permanecem inalteráveis ao longo da vida útil deste material e que são essencialmente:
- Manter as suas características físicas e químicas;
- Manter a densidade/peso/volume;
- Manter o modo de elasticidade e módulo de deformação (Kg/cm3);
- Não alterar as suas propriedades com o gradiente térmico;
- Permanecer estanque;
- Manter um apoio uniforme;
- Vida útil a mais de 100 anos;
- Reduzir o coeficiente de atrito no momento de retração do concreto;
- Permitir a colocação manual sem recorrer a máquinas pesadas;
5/9
- Servir de cofragem, para concretagem do pavimento (3);
- Manter as inclinações para escoamento de águas;
- Em situações especiais, dispensa a abertura de caixa;
- Colocar caleiras para escoamento de águas;
- Utilizar concreto bombeado, que permite a colocação do concreto com slumps altos;
- Facilitar a colocação do concreto, porque uma vez que é bombeado, permite melhor acesso ao corredor de concretagem;
- Aumentar a velocidade de execução.
A utilização de blocos de poliestireno substitui a base e sub-base de fundações tradicionais. Estes blocos permitem ainda obter uma cofragem adequada a uma concretagem contínua. O nível das cofragens estará de acordo com as cotas iniciais de projeto. A tolerância no plano horizontal será de 1 a 2 cm no comprimento. O comprimento dos elementos de cofragem é limitado de forma a permitir os nivelamentos e traçado de acordo com as cotas de projeto.
Após a colocação da fundação 1 e consequentemente a cofragem pode, de acordo com o plano de obra estabelecido, proceder-se à concretagem do pavimento 3.
O processo de concretagem compreende as seguintes etapas: Preparação
O traçado do perfil longitudinal será materializado no terreno com a ajuda de instrumentos topográficos de precisão. Os níveis prescritos são verificados pela colocação de estacas colocadas solidamente no terreno fora do corredor de concretagem, com intervalos máximos de 50 m, de maneira a constituir um perfil longitudinal rigoroso e paralelo à cota final da laje a realizar. Nas curvas, a distância das estacas são encurtadas a fim de seguir exatamente o perfil do projeto. A colocação das estacas deverão preceder a concretagem em pelo menos um dia. Salvo impossibilidade local, admitida pela fiscalização, a preparação das juntas e a colocação das placas de transferência de carga deve preceder a concretagem de uma distância de mais ou menos 50 m, de forma a garantir uma execução contínua.
6/9
A liberação de água na superfície será assegurada por um sistema de drenagem simultaneamente realizado com a colocação da fundação 1 (Blocos de poliestireno).
Preparação do Corredor de Concretaqem Contra Perdas de Água do Concreto
Para contrariar qualquer absorção de água do concreto para a fundação 1, esta deverá ser sempre coberta por um complexo móvel de mais ou menos 0,2 mm e com coberturas de 20 cm.
Composição do Concreto
A composição do concreto será remetida à fiscalização de forma a ser aprovada pela mesma. Necessariamente estará de acordo com condições preestabelecidas de cada projeto específico.
Fabricação Transporte e Colocação em obra
Fabricação
A fabricação será de preferência no estaleiro da obra e o equipamento terá capacidade suficiente para assegurar uma colocação contínua.
Transporte
O tipo de transporte será submetido à aprovação da fiscalização, quer seja em caminhão betoneira de cimento ou basculante.
Colocação em Obra
A colocação em obra será efetuada com equipamento vibratório completada eventualmente, por uma régua corretora.
Todas as cargas ou recargas superficiais são proibidas.
Em locais especiais pode-se admitir que o concreto seja colocado e vibrado à mão com agulha vibradora.
Todos os bordos das lajes ao longo das cofragens terão que ser vibrados com vibrador de agulha.
Condições atmosféricas
A concretagem não será autorizada em dias de chuva forte.
Tratamento da Superfície
O tratamento superficial do revestimento será por escovação do
7/9 concreto fresco com escovas aprovadas pela fiscalização.
Juntas Transversais e Longitudinais
Todas as juntas transversais e longitudinais são munidas de placas de transferência de carga.
Juntas de retração e dilatação são de acordo com a figura 2. A profundidade da serragem é de pelo menos 2 cm.
Juntas de Construção
De acordo com a figura 3. As juntas de construção são estabelecidas ao fim de cada produção diária ou em caso de interrupção da concretagem. Como poderá observar-se a face da junta deve ser plana e perpendicular à superfície do revestimento. Logo que recomece a concretagem as referidas juntas serão efetuadas concreto contra concreto, devendo a face da laje anterior ser banhada com um produto antiaderente para permitir uma separação efetiva, por exemplo Antisol.
O pavimento geralmente representado por 3 é formado por várias lajes 4 as quais são dotadas de placas de transferência de carga 5. As referidas placas 5 são constituídas por duas ancoragens 6 com duas barras 7 de reforço para alinhamento de um indutor de junta 8 e por uma junta esférica 9 que no momento de apoio da carga gira no sentido contrário dos ponteiros do relógio e, no momento do apoio gerado pelas placas de transferência de carga 5 gira no sentido dos ponteiros do relógio. Esta junta esférica 9 é colocada por baixo do indutor de junta 8 e, o centro desta, alinhada com o eixo vertical da junta formada pelo referido indutor 8.
A referida junta esférica 9 liberta as lajes 4 de concreto das tensões por flexão/tração no momento de transferência de carga, permitindo que a fundação 1 não seja afetada por momentos fletores provenientes da carga e deste modo fazer com que a laje 4 trabalhe essencialmente com esforços de compressão garantindo um coeficiente de segurança muito superior ao normal e longevidade da fundação 1 da laje 4. A junta esférica 9 libertando as lajes 4 de concreto das tensões por flexão/tração no momento de transferência de carga permite, assim, que estas lajes 4 de concreto trabalhem mais tempo à compressão, ou seja, libertando-as de tensões
8/9 permanentes, filtrando grande parte das vibrações provocadas pelas cargas rolantes.
As características geométricas das lajes 4 são as seguintes: Espessura nominal: Variável (condicionadas pelas solicitações);
- Inclinação transversal: Em princípio 2% (ver perfis transversais do projeto);
- Comprimento nominal: de 5 a 8 m (condicionadas pelas solicitações);
- Largura nominal: de 5 a 8 m (condicionadas pelas solicitações).
As referidas lajes 4 vão ficar sujeitas a:
- Cargas pontuais rolantes e estacionárias;
- Tensões horizontais provocadas por retração do concreto;
- Tensões horizontais provocadas por atrito;
4 - Rotura das lajes 4 provocada pelos apoios no eixo das juntas devido à transmissão de carga; e
- Fenômenos de infiltração de águas ou líquidos, tal como fenômeno de pumping (bombeamento).
Em conclusão é um pavimento 3, testado com sucesso em todo 20 o tipo de circunstâncias adversas, tendo agora uma nova concepção de apoios para juntas, que consiste em dotar as placas de transferência de cargas 5 de juntas esféricas 9, que como anteriormente referido liberta as lajes 4 de concreto das tensões por flexão/tração no momento de transferência de carga, permitindo que a fundação 1 não seja afetada por 25 momentos fletores provenientes da carga e deste modo fazer com que a laje trabalhe essencialmente com esforços de compressão. Com efeito, devese às juntas esféricas 9, a possibilidade de obtenção de fundações 1 com blocos de poliestireno.
A estanqueidade da junta é necessária para proteção da 30 fundação 1 contra agentes químicos/diluentes. Esta estanqueidade é garantida pela colocação do indutor de junta 8 o qual tem uma inclinação determinada para escoamento das águas (líquidos), juntamente com a
9/9 colocação de um isolante tipo silicone (de dois componentes) injetado na junta sobre o indutor 8 para promover o isolamento completo.
Do mesmo modo, a fundação 1 deve ser revestida ao longo da sua parte superior e laterais por um material plástico. Este material permite 5 reduzir o coeficiente de atrito de cerca de 2,5 para 0,5 do concreto da laje 4 no momento de retração e simultaneamente isolar os blocos de poliestrireno da qualquer ataque químico proveniente de derrames na superfície do pavimento 3.
Aspectos Econômicos
Com este sistema objeto da invenção obtêm-se economias na construção e na utilização destes pavimentos em contraposição às soluções tradicionais como, por exemplo:
- ausência de investimento em maquinaria pesada para abertura de caixa;
- escavações;
- colocação de materiais inertes selecionados;
- espalhamento de materiais;
- compactação dos materiais inertes;
- nivelamento dos materiais inertes;
ou seja, todos os trabalhos relacionados com a colocação de solos selecionados para a criação de uma fundação 1 (base e sub-base).
Tendo em vista que a fundação 1 pode ser colocada manualmente, todo o conceito construtivo relacionado com a base e sub-base para colocação de pavimentos 3 sofre uma revolução profunda.
A durabilidade (vida útil a mais de 100 anos) com total ausência de conservação liberta meios financeiros, tanto em entidades públicas como privadas, para o investimento em outras áreas igualmente prioritárias.
O baixo investimento destinado a esta tecnologia juntamente com a grande durabilidade, tornam-na acessível a todas as entidades 30 promotoras deste tipo de trabalho.
1/2
Claims (7)
- REIVINDICAÇÕES1. Sistema monolítico de fundação em homopolímero/pavimento de agregados resistentes em configuração semicontínua, que utiliza um pavimento com elementos de transferência de cargas para a indução de5 juntas, caracterizado pelo fato de que compreende uma fundação (1) com blocos de poliestireno expandido de alta densidade, a qual suporta um pavimento semi-contínuo de concreto de cimento, sendo a cofragem do pavimento formada pelos blocos de poliestireno da fundação (1).
- 2. Sistema monolítico de fundação/pavimento de acordo com a 10 reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os blocos de poliestireno de dimensões determinadas pelo projeto são colocados manualmente.
- 3. Sistema monolítico de fundação/pavimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma placa de transferência de carga (5) constituída por duas ancoragens (6) com duas barras de reforço15 (7) para alinhamento de um indutor de junta (8) e por uma junta esférica (9) que no momento de apoio da carga gira no sentido contrário dos ponteiros do relógio e, no momento do apoio gerado pelas placas de transferência de carga (5) gira no sentido dos ponteiros do relógio.
- 4. Método para a execução de uma fundação/pavimento de 20 acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a referida junta esférica (9) libera as lajes de concreto das tensões por flexão/tração no momento de transferência de carga, permitindo que a fundação (1) não seja afetada por momentos fletores provenientes da carga e deste modo fazer com que a laje trabalhe essencialmente com esforços de compressão.25
- 5. Método para a execução de uma fundação/pavimento de acordo com as reivindicações 3 e 4, caracterizado pelo fato de que a referida junta esférica (9) ser colocada por baixo do indutor de junta (8), sendo o centro desta alinhado com o eixo vertical da junta formada pelo referido indutor (8).30
- 6. Método para a execução de uma fundação/pavimento de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a junta é tornada estanque para proteção da fundação (1) contra agentes2/2 químicos/diluentes sendo dotada de um isolante tipo silicone injetado sobre o indutor (8) para promover o isolamento completo.
- 7. Método para a execução de uma fundação/pavimento de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a 5 fundação (1) é revestida ao longo da suas partes superior e lateral por material plástico de modo a reduzir o coeficiente de atrito da laje de cimento de cerca de 2,5 para 0,5 no momento de retração e simultaneamente proteger os blocos de poliestireno de eventuais derrames de líquidos na superfície.1/3R
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