PT914521E - Dispositivo para amortecer as vibracoes de um cabo - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO “DISPOSITIVO PARA AMORTECER AS VIBRAÇÕES DE UM CABO” A presente invenção diz respeito a um dispositivo de amortecimento das vibrações de um cabo. Ela encontra uma aplicação particular, mas não exclusiva, no domínio das obras de engenharia civil cuja estrutura utiliza tais cabos, por exemplo pontes suspensas ou de tirantes.

Estes cabos ou tirantes encontram-se submetidos a vibrações devidas ao vento e/ou à chuva ou ainda à circulação de veículos na ponte. A invenção refere-se mais precisamente a um dispositivo que compreende um primeiro órgão que envolve um troço do cabo e solidarizado com o referido troço, um segundo órgão, ligado a um elemento ao qual se encontra fixada uma porção do cabo, e colocado em tomo do primeiro órgão, e meios de amortecimento colocados entres o primeiro e o segundo órgãos.

Um dispositivo deste tipo, para amortecer as vibrações de um tirante, encontra-se descrito na patente de invenção europeia EP 343 054 A. No dispositivo de amortecimento apresentado nesse documento, os dois órgãos delimitam uma cavidade anular cheia com uma substância viscosa que consegue o amortecimento desejado quando de movimentos relativos dos dois órgãos.

Este dispositivo anterior apresenta bons comportamentos em termos de amortecimento. Tem ainda a vantagem de ser relativamente compacto e de não prejudicar a estética da obra. No entanto, a realização da estanqueidade entre a cavidade anular e o exterior pode ser delicada. Deve colocar-se no lugar um conjunto de juntas, o que limita a fiabilidade do dispositivo e complica a sua instalação. Por outro lado, a afinação de um dispositivo particular necessita de um

conceito especial dos dois órgãos e de meios de estanqueidade apropriados, devendo esta concepção ser recomeçada de cada vez, por exemplo, que se muda as dimensões do tirante ou as propriedades dinâmicas pretendidas.

Além disso, conhece-se um suporte macio de um cabo do documento DE 295 17 250 U.

Um objectivo da presente invenção é propor um dispositivo amortecedor para um cabo sob tensão, que responde de maneira simples e fiável aos problemas de estanqueidade, e cuja a afinação seja facilitada. A invenção propõe, assim, um dispositivo de amortecimento do tipo indicado na introdução, no qual os meios de amortecimento compreendem, por um lado um anel elástico ou viscoelástico que se apoia no primeiro órgão e no segundo órgão, por outro lado um reservatório flexível que contém uma substância viscosa, encontrando-se este reservatório flexível alojado no compartimento anular formado entre os primeiro e segundo órgãos. O reservatório flexível constitui uma câmara de amortecimento com volume constante para a qual a estanqueidade é facilmente realizada. As vibrações do cabo são atenuadas eficazmente pelo efeito combinado do anel elástico ou viscoelástico e do amortecimento viscoso conseguido pela substância contida no reservatório flexível. A dissipação da energia vibratória resulta dos deslocamentos da substância viscosa no reservatório flexível, solicitados quando o cabo vibra em relação ao elemento ao qual se encontra fixado.

Num modo de realização preferido, o reservatório flexível consiste numa mangueira enrolada no compartimento anular. Pode-se assim adaptar as diferentes dimensões do cabo ou tirante a amortecer, ajustando simplesmente o comprimento

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da mangueira.

Para facilitar a colocação no lugar do dispositivo, o anel elástico ou viscoelástico pode ser constituído por duas peças de forma geral semicilíndrica que podem ser fixadas uma na outra por meio de mandris sensivelmente paralelos ao troço de cabo, por cavilhas de união ou ainda por uma cinta de aperto.

Vantajosamente, cada uma destas peças comporta diversos semi-anéis metálicos mergulhados numa matéria elástica ou viscoelástica moldada, ultrapassando as extremidades dos semi-anéis a matéria moldada e sendo respectivamente providos de meios de união tais como orifícios de mandrilagem.

Num modo de realização deste último tipo, cada uma das peças comporta dois semi-anéis exteriores com o mesmo diâmetro, situados de um lado e do outro, de um semi-anel interior de menor diâmetro relativamente à direcção do troço do cabo. É, portanto, a flexibilidade da matéria elástica ou viscoelástica entre o semi--anel interior e os semi-anéis exteriores que permite o movimento relativo do troço do cabo em relação ao segundo órgão, ao mesmo tempo que exerce um esforço de chamada para a posição normal.

Outras particularidades e vantagens da presente invenção surgirão através da descrição indicada a seguir de exemplos de realização não limitativos, com referência aos desenhos anexos, nos quais: - a figura 1 mostra esquematicamente como se coloca um dispositivo de acordo com invenção junto de uma extremidade ancorada de um tirante; - a figura 2 é uma vista em corte axial de um dispositivo de acordo com a invenção; - a figura 3 é uma vista em corte transversal, segundo o plano III-1II indicado

na figura 2, de um tubo interior do dispositivo, e mostrando, além disso, o plano de corte II-II da figura 2; - a figura 4 é uma vista em perspectiva de uma peça moldada que forma metade de um anel elástico do dispositivo representado na figura 2; e - a figura 5 é uma vista em corte axial de um outro exemplo de realização de um dispositivo de acordo com a invenção. A figura 1 mostra de maneira esquemática o local onde se pode colocar um dispositivo de amortecimento de acordo com a invenção no tirante 6 de uma obra 8 tal como uma ponte de tirantes.

De maneira conhecida, o tirante encontra-se ancorado pelas suas duas extremidades em blocos respectivos 10 solidários de fundações ou de elementos de estrutura apropriados 12. No exemplo representado na figura 1, o dispositivo de amortecimento encontra-se colocado junto da extremidade inferior 14 do tirante 6, ancorado no tabuleiro 12 da ponte. Compreender-se-á que uma estrutura análoga pode ser colocada junto da extremidade superior do tirante 6, ancorada num pilar da ponte. A extremidade 14 do tirante passa numa guia tubular rígida 16 fixada no bloco de ancoragem 10. O dispositivo de amortecimento, que se encontra representado muito esquematicamente na figura 1 e de maneira mais pormenorizada na figura 2, comporta. - um tubo interior 20 no qual passa um troço de tirante 6, e solidarizado com esse troço; - um tubo exterior 22 colocado em tomo do tubo interior 20; 5 - um anel elástico ou viscoelástico 24 do qual uma face interna se apoia contra o tubo interior 20 e uma face externa se apoia contra o tubo exterior 22; - um reservatório flexível tal como uma mangueira 26 que contém uma substância viscosa 28. No exemplo da figura 2, esse reservatório 26 encontra-se alojado num compartimento anular 30 delimitado, por um lado, por uma garganta anular 32 com perfil em V presente numa face do anel elástico 24, e, por outro lado, por um dos tubos 20, 22 (o tubo exterior 22 no exemplo representado).

As figuras 2 e 3 ilustram uma montagem possível do tubo interior 20 no tirante 6 no caso em que este último é composto por fios grossos reunidos num feixe de secção hexagonal. O tubo 20 consiste em duas porções semicilíndricas 20a, 20b que pertencem, cada uma delas, a uma concha respectiva. Cada uma das conchas comporta três placas 34 que vão aplicar-se contra lados do fio grosso hexagonal do tirante, com interposição de uma banda de cola 36. Soldam-se chavetas longitudinais 38 entre a porção semicilíndrica 20a e as placas 34, no centro destas últimas. Como se mostra na figura 1, as placas 34 têm duas extremidades axiais que ultrapassam o tubo 20. Nessas extremidades, as duas conchas comportam rebordos laterais 40 que permitem a sua associação por meio de parafusos 42. O aperto dos parafusos 42 permite bloquear o tubo 20 no troço de tirante 6. O tubo exterior 22 apresenta-se como uma caixa cilíndrica que, em serviço, se encontra fixada na guia tubular 16 ancorada na fundação. No exemplo de montagem esquematizado na figura 1, o tubo exterior 22 apresenta, para a extremidade inferior do tirante, um flange 46 fixado com cavilhas num flange complementar 48 previsto à saída da guia tubular 16.

Para facilitar a sua instalação no tirante, o anel elástico 24, é constituído por 6 duas metades de forma geral semicilmdrica reunidas após a sua colocação no lugar no tubo interior 20.

Uma tal metade de anel 50 encontra-se representada na figura 4. Ela é constituída por três semi-anéis metálicos 52, 54, 56 mergulhados por moldação numa matéria elastomérica 58, a saber dois semi-anéis exteriores com o mesmo diâmetro 52, 54 e um semi-anel interior de menor diâmetro 56. Num plano radial, o material elastomérico 58 tem uma secção de forma geral em V, encontrando-se o semi-anel interior 56 situado na base deste V, encontrando-se os dois semi-anéis exteriores 52, 54 situados nas extremidades dos ramos desse V. A garganta 32 encontra-se assim definida entre os dois ramos do V constituídos por material elastomérico susceptível de ser comprimido sob a acção de vibrações transversais do tirante 6.

Tal como o mostram a parte superior da figura 2 e o arranque parcial da matéria elastomérica 58 na figura 4, os semi-anéis metálicos 52, 54, 56 têm, cada um, na maior parte da sua periferia, uma secção de forma rectangular. Para permitir a associação das duas metades 50, os semi-anéis 52, 54, 56 têm, cada um, as suas duas extremidades 62, 64, 66 que ultrapassam a matéria elastomérica moldada 58. Uma extremidade 62, 64, 66 de cada semi-anel 52, 54, 56 tem a forma de capa provida de um orifício de mandrilagem 72, 74, 76, enquanto que a outra extremidade 63, 65 e 67 tem uma forma complementar da capa e está provida de um orifício de mandrilagem correspondente 73, 75, 77. Os orifícios de mandrilagem 72-77 permitem a associação das duas metades do anel 50 por meio de três pares de mandris 82, 84, 86 que se estendem paralelamente à direcção do troço de tirante 6 (ver a parte inferior da figura 2). 7

Uma metade de anel 50 é facilmente fabricada mediante injecção da matéria elastomérica 58 num molde de forma apropriada no qual se colocaram previamente os três semi-anéis 52, 54, 56 e fazendo depois vulcanizar a matéria elastomérica. A dureza do anel elástico 24 pode ser ajustada conforme as propriedade dinâmica pretendidas jogando sobre os parâmetros de elasticidade e sobre as espessuras da matéria elástica ou viscoelástica moldada.

No dispositivo da figura 2, a mangueira flexível 26 encontra-se enrolada em hélice no compartimento 30 delimitado, por um lado, pela garganta 32 do anel 24 e,· por outro lado, pela face interna do tubo exterior 22. A mangueira 26 tem uma das suas extremidade fechada e a sua outra extremidade que comunica com o exterior do compartimento 30 por intermédio de um furo 90 praticado num mandril de associação 84 de um dos pares de semi-anéis exteriores 54 do anel elástico 24. Esta extremidade 92 da mangueira 26 é assim, acessível para encher esta última com a substância viscosa de amortecimento. Esta substância 28 é tipicamente um óleo ou um outro fluido viscoso, ou um gel viscoso cuja viscosidade é optimizada em função das características do tirante a amortecer. A instalação do dispositivo de amortecimento descrito anteriormente desenrola-se, por exemplo, da maneira seguinte. Os fios grossos do tirante 6 são instalados e ancorados pelas suas duas extremidades, fazendo-os passar através da guia tubular 16 e do tubo exterior 22. O tubo 22 é seguidamente afastado da guia 16 para permitir o acesso ao troço de tirante que recebe o dispositivo. O tubo interior 20 é colocado no seu lugar e bloqueado no troço do tirante mediante associação das suas duas conchas e apertando os parafusos 42. As duas metades do anel 24 são em seguida colocadas no lugar em tomo do tubo interior 20 e depois mandriladas. Após 8 ter enrolado a mangueira flexível 26 na garganta 32, conduz-se o tubo exterior 22 em tomo do conjunto, enche-se a mangueira 26 com o óleo 28, e fixa-se o tubo exterior 22 no flange 48 da guia tubular 16. Quando o fio grosso 6 comporta um invólucro protector externo, este último pode ser fixado na extremidade do tubo exterior 22 oposta à guia 16. A figura 5 mostra uma variante de realização da invenção, na qual o anel 24 e o compartimento anular onde se encontra alojado o reservatório flexível estão justapostos ao longo da direcção do troço de tirante 6. O tubo interior é dividido em dois troços justapostos 100, 101 fixados ao tirante pela maneira descrita com referência à figura 3. Um desses troços 100 recebe o anel 24 que tem a mesma estrutura e o mesmo modo de montagem que anteriormente (figura 4), com a excepção da garganta 32 não servir para conter o reservatório de substância viscosa. O outro troço 101 do tubo interior encontra-se provido de dois flanges transversais 103 e 104 nas suas duas extremidades axiais. O compartimento anular 105, que recebe o reservatório flexível 106 da matéria viscosa 28, encontra-se delimitado interiormente pelo troço 101 do tubo interior, e axialmente pelos dois flanges 103, 104. Para o exterior, este compartimento 105 encontra-se delimitado por um anel 107 que actua como um êmbolo. Este anel 107 apresenta-se sob a forma de dois semi-anéis ligados em tomo do tirante quando da colocação no lugar do dispositivo. Para o exterior, os semi-anéis apresentam excrescências radiais 108 pelas quais exercem apoio contra o tubo exterior 22.

No modo de realização da figura 5, o reservatório flexível 106 consiste numa bolsa que ocupa o comprimento axial do compartimento anular 105 e que envolve a periferia do troço de tubo 101. Esta bolsa 106 é cheia com substância viscosa 28 9 após a instalação do conjunto por condutas 109 que atravessam o anel 107 e as suas excrescências 108 como mostra a figura 5. Em serviço, as vibrações do tirante fazem com que o anel-êmbolo 107 se desloque radialmente em relação ao troço de tubo 101 e aos flanges 103, 104 de modo que substância contida na bolsa 106 se desloca numa câmara de volume constante e leva ao amortecimento pretendido.

Muito embora se tenha descrito a invenção com referência a exemplos de realização particulares, compreender-se-á que podem ser proporcionadas diversas variantes a esses exemplos sem se sair do quadro da presente invenção desde que se encontrem descritas nas reivindicações anexas. Assim, um dispositivo de acordo com a invenção pode servir para amortecer as vibrações de um cabo diferente de um tirante, por exemplo um cabo portador ou uma linga de uma ponte suspensa ou ainda um cabo submarino, etc. A porção do cabo fixada a uma fundação ou similar não é obrigatoriamente uma das suas extremidades. Por outro lado, o elemento ao qual se encontra fixada esta porção pode ser uma fundação ou qualquer elemento de estrutura, incluindo uma rede de cabos.

Lisboa, 18 de Maio de 2000

Rua do Satiíre, W5, r/e-IM. 1250 LISBOA

Claims (10)

1. REINYIDICAÇÕES 1. Dispositivo para amortecer as vibrações de um cabo sob tensão (6), que compreende um primeiro órgão (20; 100, 101) que envolve um troço do cabo e solidarizado com o referido troço, um segundo órgão (22), ligado a um elemento (12) ao qual está fixada uma porção do cabo (6), e colocado em tomo do primeiro órgão, e meios de amortecimento colocados entre o primeiro e segundo órgãos, caracterizado pelo facto de os meios de amortecimento compreenderem, por um lado, um anel elástico ou viscoelástico (24) que se apoia no primeiro órgão (20; 100) e no segundo órgão (22), e por outro lado, um reservatório flexível (26, 106) que contém uma substância viscosa (28), encontrando-se este reservatório flexível alojado num compartimento anular (30; 105) e formado entre os primeiro e segundo órgãos.
2. 2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o reservatório flexível consistir numa mangueira (26) enrolada no compartimento anular (30).
3. 3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, no qual o anel elástico ou viscoelástico (24) se compõe por duas peças (50) de forma geral semi-cilíndrica.
4. 4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 3, no qual as duas peças (50) de forma geral semicilíndrica se encontram fixadas uma à outra por meio de mandris (82, 84, 86) sensivelmente paralelos ao troço de cabo.
5. 5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 2, 3 ou 4, no qual cada uma das peças de forma geral semicilíndrica (50) comporta diversos semi-anéis metálicos (52, 54, 56) mergulhados numa matéria elástica ou viscoelástica moldada 2 (58), ultrapassando as extremidades (62-67) dos semi-anéis a matéria moldada (58) e sendo respectivamente providos de meios de montagem (72-77).
6. 6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 5, no qual cada uma das peças de forma geral semicilíndrica comporta dois semi-anéis exteriores (52, 54) com o mesmo diâmetro, situados de um lado e do outro de um semi-anel interior (56) de menor diâmetro relativamente à direcção do troço de cabo, permitindo a flexibilidade da matéria elástica ou viscoelástica (58) entre o semi-anel interior (56) e os semi-anéis exteriores (52, 54) o movimento relativo do troço de cabo em relação ao segundo órgão (22).
7. 7. Dispositivo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, no qual o anel elástico ou viscoelástico (24) apresenta uma garganta (32) que, com um dos referidos órgãos (22) delimita o referido compartimento anular (30).
8. 8. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 4 e 7, no qual um dos mandris (84) comporta uma furação axial (90) que dá acesso ao reservatório flexível (26) para o seu enchimento.
9. 9. Dispositivo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 6, no qual o anel elástico ou viscoelástico (24) e o compartimento anular (105) onde se encontra alojado o reservatório (106) são justapostos ao longo da direcção do troço de cabo.
10. 10. Dispositivo de acordo com a reivindicação 9, no qual o compartimento anular (105) é delimitado interiormente pelo primeiro órgão (101), axialmente por dois flanges transversais (103, 104) solidários com o primeiro órgão, e exteriormente por um anel (107) que toma apoio contra o segundo órgão (22) e é

    deslocável radialmente entre os flanges em relação ao primeiro órgão. Lisboa, 18 de Maio de 2000