BR102014012298B1

BR102014012298B1 - Sistema modular de barragem metálica, fundação para barragem metálica e barragem metálica correspondente

Info

Publication number: BR102014012298B1
Application number: BR102014012298-2A
Authority: BR
Inventors: Frank Bollmann
Original assignee: Steelmast Metalúrgica Ltda
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2022-06-21
Also published as: BR102014012298A2

Abstract

SISTEMA MODULAR DE BARRAGEM METÁLICA, FUNDAÇÃO PARA BARRAGEM METÁLICA E BARRAGEM METÁLICA CORRESPONDENTE A presente invenção se refere a um sistema modular de barragem metálica (100) que compreende um contraforte metálico (200) compreendendo barras transversais (210), barras longitudinais (220), barras oblíquas (230) e barras de contraforte (240); uma fundação (300) compreendendo vigas transversais (310), vigas longitudinais (320), vigas de vedação (330) e preenchimento de regularização (340); e uma vedação (400) compreendendo perfis de vedação (410), paramentos metálicos (420, 421, 422), manta de vedação (430) e chapa de finalização (440). Além disso, a presente invenção se refere a uma fundação (300) que compreende vigas transversais (310), vigas longitudinais (320), vigas de vedação (330) e preenchimento de regularização (340). Finalmente, a presente invenção se refere a uma barragem metálica ou barragem modular (2000) correspondente.

Description

Campo de aplicação

[001] A presente invenção pertence ao campo da engenharia hidráulica, notadamente de elementos de contenção e controle de água, incluindo barragens e afins, especialmente barragens para usinas hidrelétricas.

Introdução

[002] A presente invenção se refere a um sistema modular de barragem metálica, a uma fundação para barragem metálica e a uma barragem metálica correspondente.

Estado da técnica

[003] Existem diferentes soluções do estado da técnica que contemplam a construção de barragens ou contenções metálicas para a retenção de água para usinas hidrelétricas, para o controle de erosão, redução da velocidade em inundações ou avalanches etc.

[004] Algumas dessas soluções são representadas, por exemplo, pelos documentos patentários CN 101974896 e CN 101450706 os quais revelam estruturas treliçadas, respectivamente, para uma barragem e para uma comporta de barragem. É de se notar que ambas as soluções demandam estruturas de treliça pesadas, com fundações planas e maciças e não fazem menção a nenhum tipo especial de vedação ou de paramento. Além disso, nenhuma das duas soluções se apresenta como modular.

[005] Outras soluções conhecidas incluem, por exemplo, os documentos patentários US2012230768 e CA2628067, que revelam sistemas de barragem temporária construídas com várias seções de barragem. É de se notar que ambas as soluções estão limitadas a uso temporário, dada a ausência de elementos que constituam sua fundação e suas formas de vedação são significativamente limitadas, apresentando meramente membranas.

[006] Outra solução conhecida do estado da técnica pode ser verificada no documento US6840711, intitulado “Sistema de painel de controle de inundação”, que apresenta um painel modular de controle de inundação tendo uma base e uma estrutura de suporte em forma de “A”. Na solução apresentada pelo documento US6840711, são divulgadas estacas montadas em ângulo que engatam no terreno para evitar que o sistema de painel de controle de inundação "ceda", contando também com uma dobradiça que permite que a estrutura de suporte dobre contra o corpo do painel. Não é possível, assim, encontrar ensinamentos que permitam obter uma fundação segura e de fácil implementação e, muito menos, de elementos que permitam vedação estanque proporcionada pelos próprios elementos modulares.

[007] Finalmente, outra solução conhecida do estado da técnica pode ser verificada em documentos do estado da técnica tais como US2515059, intitulado “Margem de inundação, estrutura e unidades semelhantes para uso na construção de tais estruturas”, que apresenta uma unidade pré- fabricada para uso na construção de bancos. Contudo, mais uma vez, o documento US2515059 não exibe ensinamentos claros sobre vedação ou paramento, além de não oferecer soluções para sistemas modulares.

[008] Existe, portanto, espaço para um sistema modular de barragem metálica que proveja uma barragem modular, resistente e leve e com características de vedação que atendam às condições operacionais (estáticas e dinâmicas) de barragens.

Objetivo da invenção

[009] O objetivo da presente invenção é prover um sistema modular de barragem metálica de acordo com as características da reivindicação independente de número 1 do quadro reivindicatório anexo. Outro objetivo da presente invenção é prover uma fundação para barragem metálica de acordo com as características da reivindicação independente de número 19. Finalmente, outro objetivo da presente invenção é uma barragem metálica de acordo com as características da reivindicação independente de número 26. Detalhamentos dessas características e/ou características adicionais estão definidas pelas respectivas reivindicações dependentes do quadro reivindicatório anexo.

Breve descrição das figuras

[010] Para melhor entendimento e visualização do objeto da presente invenção, a mesma será agora descrita com referência às figuras anexas, representando o efeito técnico obtido por meio de modalidades exemplares não limitantes do escopo da presente invenção, em que, esquematicamente:

[011] Figura 1: apresenta uma vista em perspectiva de um sistema modular de barragem metálica de acordo com a invenção, mostrando um módulo do sistema a montante da barragem e evidenciando seus elementos constitutivos;

[012] Figura 2: apresenta uma vista em perspectiva de um sistema modular de barragem metálica de acordo com a invenção, mostrando um módulo do sistema a jusante da barragem e evidenciando seus elementos constitutivos;

[013] Figura 3: apresenta uma vista em perspectiva de uma fundação para barragem metálica de acordo com a invenção, mostrando uma fundação a jusante da barragem e evidenciando seus elementos constitutivos;

[014] Figura 4: apresenta uma vista lateral da fundação da figura 3;

[015] Figura 5: apresenta uma vista em perspectiva de um módulo básico do sistema modular de barragem metálica de acordo com a invenção, a jusante da barragem;

[016] Figura 6: apresenta uma vista em perspectiva de uma barragem modular de acordo com a invenção, a montante; e

[017] Figura 7: apresenta uma vista a jusante da barragem modular da figura 6.

Descrição detalhada da invenção Sistema modular de barragem metálica (100)

[018] Como pode ser inferido a partir das figuras anexas, em especial das figuras 1 e 2, o sistema modular de barragem metálica (100) de acordo com a invenção compreende:

[019] (i) um contraforte metálico (200) compreendendo barras transversais (210), barras longitudinais (220), barras oblíquas (230) e barras de contraforte (240);

[020] (ii) uma fundação (300) compreendendo vigas transversais (310), vigas longitudinais (320), vigas de vedação (330) e preenchimento de regularização (340); e

[021] (iii) uma vedação (400) compreendendo perfis de vedação (410), paramentos metálicos (420, 421, 422), manta de vedação (430) e chapa de finalização (440).

[022] De acordo com a invenção, “longitudinal” significa paralelo ao eixo da barragem e “transversal” significa perpendicular ao eixo da barragem.

Contraforte metálico (200)

[023] O contraforte metálico (200) de acordo com a invenção é dotado de estrutura em forma de treliça com barras transversais (210), barras longitudinais (220), barras oblíquas (230) interligando as barras transversais (210) e as barras longitudinais (220) e barras de contraforte (240).

[024] Em uma modalidade preferencial da invenção, as barras (210, 220, 230, 240) são perfis metálicos tubulares, preferencialmente confeccionados em aço, em que o aço é, preferencialmente, aço Corten, Cosacor ou Niocor ou similar.

[025] O contraforte metálico (200) é fixado ao solo ou leito por meio da fundação (300).

Fundação (300)

[026] A fundação (300) de acordo com a invenção é composta basicamente de quatro elementos, aqui tratados e representados separadamente para fins explicativos, que são: vigas transversais (310), vigas longitudinais (320), vigas de vedação (330) e preenchimento de regularização (340).

[027] As vigas transversais (310) possuem placas de ancoragem (311, 312, 313) para apoiar as barras (210, 230, 240) do contraforte metálico (200), em que as placas de ancoragem (311) apoiam as barras de contraforte (240) e as placas de ancoragem (312, 313) apoiam as barras transversais (210) e, eventualmente, as barras oblíquas (230).

[028] As vigas transversais (310) também possuem abas (314) dispostas em sua parte inferior e a jusante do contraforte metálico (200).

[029] Em uma modalidade preferencial da invenção, as vigas transversais (310) são confeccionadas em concreto armado e as placas de ancoragem (311, 312, 313) são preparadas juntamente com as vigas transversais (310).

[030] Em uma modalidade preferencial da invenção, as vigas longitudinais (320) são confeccionadas em concreto armado e preparadas juntamente com as vigas transversais (310).

[031] As vigas de vedação (330) são vigas em “L” dispostas a montante da barragem, diante das vigas transversais (310) e longitudinais (320), promovendo o fechamento a montante da barragem, possuindo embutidos em sua parte superior perfis de vedação (410) da vedação (400) da barragem.

[032] Em uma modalidade preferencial da invenção, as vigas de vedação (330) são confeccionadas com uma cortina de injeção de calda de cimento comum.

[033] Os preenchimentos de regularização (340) são dispostos sobre a região de ligação entre as vigas transversais (310) e longitudinais (320), regularizando a superfície para a vedação (400).

[034] Em uma modalidade preferencial da invenção, o preenchimento de regularização (340) é confeccionado em concreto simples, sem armadura.

Vedação (400)

[035] A vedação (400) de acordo com a invenção compreende perfis de vedação (410), paramentos metálicos (420, 421, 422), manta de vedação (430) e chapa de finalização (440).

[036] Os perfis de vedação (410) são, conforme descrito acima, embutidos na parte superior das vigas de vedação (330), possuindo uma de suas superfícies exposta ou voltada para cima, conforme pode ser inferido especialmente a partir do detalhe ampliado da figura 1.

[037] Em uma modalidade preferencial da invenção, os perfis de vedação (410) são confeccionados em material sintético, preferencialmente de polietileno de alta densidade ou PEAD ou similar soldável e colável.

[038] Os paramentos metálicos (420, 421, 422) são perfis metálicos dispostos longitudinalmente e fixados ao contraforte metálico (200), por exemplo, por meio de solda ou parafusos ou elementos de fixação similares, dividindo-se em paramentos maiores (420), paramentos intermediários (421) e paramentos menores (422), de acordo com a sua situação de carregamento na barragem. Os paramentos maiores (420) são dispostos na parte mais baixa da barragem que, como é de conhecimento dos versados na técnica, suporta a maior coluna de água, enquanto os paramentos intermediários (421) ficam, aproximadamente, na metade da barragem e, por fim, os paramentos menores (422) são dispostos na parte mais alta da barragem, adequando suas dimensões à efetiva carga que suportam e, assim, economizando material e reduzindo os custos de construção. É de se notar que, dependendo do tipo construtivo da barragem e, especialmente do tamanho da barragem, podem ser utilizados menos ou até mais de três tamanhos diferentes de paramentos.

[039] Em uma modalidade preferencial da invenção, os paramentos metálicos (420, 421, 422) são perfis metálicos tubulares, preferencialmente confeccionados em aço, em que o aço é, preferencialmente, aço Corten, Cosacor ou Niocor ou similar.

[040] A manta de vedação (430) é uma manta flexível de material sintético, preferencialmente de polietileno de alta densidade ou PEAD ou similar soldável e colável. É de se notar que o material para os perfis de vedação (410) e a manta de vedação (430) deverá ser, preferencialmente, o mesmo ou pelo menos um material compatível em termos de processamento (colagem ou soldagem ou similar). Desse modo, será possível fixar a manta de vedação (430) ao perfil de vedação (410) estabelecendo uma conexão impermeável na parte inferior da barragem, em que o perfil de vedação (410) estabelece a ligação entre a manta de vedação (430) e a fundação (300).

[041] É de se notar que a característica de resiliência da manta de vedação (430) permite que a mesma sofra deformações acompanhando as deformações da barragem oriundas do carregamento bem como da dilatação térmica, sem que a estanqueidade da barragem como um todo seja comprometida por conta de variações dimensionais.

[042] Já a chapa de finalização (440) é um componente de fixação e/ou esticamento da manta de vedação (430) e deverá ser disposta no topo da barragem e, preferencialmente, nas extremidades das barras de contraforte (240) e perpendicularmente ao eixo longitudinal dos mesmos. À mesma será fixada a borda da manta de vedação (430) evitando que a mesma deslize barragem abaixo.

[043] Em uma modalidade preferencial da invenção, a chapa de finalização (440) é confeccionada em aço.

Módulos

[044] Os componentes supracitados do sistema modular de barragem metálica (100) de acordo com a invenção formam um módulo básico (1000) que, como pode ser inferido especialmente a partir da figura 5, compreende:

[045] (i) um contraforte metálico (200);

[046] (ii) uma fundação (300); e

[047] (iii) uma vedação (400).

[048] Uma barragem modular (2000) pode ser formada partindo-se de um módulo básico (1000) e anexando-se a este vários outros módulos básicos (1000) adjacentes, como pode ser inferido especialmente a partir das figuras 6 e 7.

[049] As vigas longitudinais (320) suportam a pressão entre os vãos dos módulos da barragem modular (2000) e as vigas transversais (310) transmitem toda a carga oriunda da estrutura metálica ao leito ou base (rocha).

Conclusão

[050] Será facilmente compreendido por aqueles versados na técnica que modificações podem ser realizadas na presente invenção sem com isso se afastar dos conceitos expostos na descrição acima. Essas modificações devem ser consideradas como compreendidas pelo escopo da presente invenção. Consequentemente, as concretizações particulares descritas em detalhe anteriormente são somente ilustrativas e exemplares e não limitativas quanto ao escopo da presente invenção, ao qual deve ser dada a plena extensão das reivindicações em anexo e de todos e quaisquer equivalentes da mesma.

Claims

1. Sistema modular de barragem metálica (100), caracterizado pelo fato de que compreende: (i) um contraforte metálico (200) compreendendo barras transversais (210), barras longitudinais (220), barras oblíquas (230) e barras de contraforte (240); (ii) uma fundação (300) compreendendo vigas transversais (310), vigas longitudinais (320), vigas de vedação (330) e preenchimento de regularização (340); e (iii) uma vedação (400) compreendendo perfis de vedação (410), paramentos metálicos (420, 421, 422), manta de vedação (430) e chapa de finalização (440).

2. Sistema modular de barragem metálica (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o contraforte metálico (200) é dotado de estrutura em forma de treliça com barras transversais (210), barras longitudinais (220), barras oblíquas (230) interligando as barras transversais (210) e as barras longitudinais (220) e barras de contraforte (240).

3. Sistema modular de barragem metálica (100), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que as barras (210, 220, 230, 240) são perfis metálicos tubulares, preferencialmente confeccionados em aço, em que o aço é, preferencialmente, aço Corten, Cosacor ou Niocor ou similar.

4. Sistema modular de barragem metálica (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as vigas transversais (310) possuem placas de ancoragem (311, 312, 313) para apoiar as barras (210, 230, 240) do contraforte metálico (200), em que as placas de ancoragem (311) apoiam as barras de contraforte (240) e as placas de ancoragem (312, 313) apoiam as barras transversais (210) e as barras oblíquas (230).

5. Sistema modular de barragem metálica (100), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as vigas transversais (310) possuem abas (314) dispostas em sua parte inferior e a jusante do contraforte metálico (200).

6. Sistema modular de barragem metálica (100), de acordo com as reivindicações 4 e 5, caracterizado pelo fato de que as vigas transversais (310) são confeccionadas em concreto armado e as placas de ancoragem (311, 312, 313) são preparadas juntamente com as vigas transversais (310) e que as vigas longitudinais (320) são confeccionadas em concreto armado e preparadas juntamente com as vigas transversais (310).

7. Sistema modular de barragem metálica (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as vigas de vedação (330) são vigas em “L” dispostas a montante da barragem, diante das vigas transversais (310) e longitudinais (320), possuindo embutidos em sua parte superior perfis de vedação (410) da vedação (400) da barragem.

8. Sistema modular de barragem metálica (100), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as vigas de vedação (330) são confeccionadas com uma cortina de injeção de calda de cimento comum.

9. Sistema modular de barragem metálica (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os preenchimentos de regularização (340) são dispostos sobre a região de ligação entre as vigas transversais (310) e longitudinais (320), regularizando a superfície para a vedação (400).

10. Sistema modular de barragem metálica (100), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o preenchimento de regularização (340) é confeccionado em concreto simples, sem armadura.

11. Sistema modular de barragem metálica (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os perfis de vedação (410) são embutidos na parte superior das vigas de vedação (330), possuindo uma de suas superfícies exposta ou voltada para cima e que são confeccionados em material sintético, preferencialmente de polietileno de alta densidade ou PEAD ou similar soldável e colável.

12. Sistema modular de barragem metálica (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os paramentos metálicos (420, 421, 422) são perfis metálicos dispostos longitudinalmente e fixados ao contraforte metálico (200), dividindo-se em paramentos maiores (420), paramentos intermediários (421) e paramentos menores (422).

13. Sistema modular de barragem metálica (100), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os paramentos maiores (420) são dispostos na parte mais baixa da barragem, os paramentos intermediários (421) ficam, aproximadamente, na metade da barragem e os paramentos menores (422) são dispostos na parte mais alta da barragem.

14. Sistema modular de barragem metálica (100), de acordo com as reivindicações 12 e 13, caracterizado pelo fato de que os paramentos metálicos (420, 421, 422) são perfis metálicos tubulares, preferencialmente confeccionados em aço, em que o aço é, preferencialmente, aço Corten, Cosacor ou Niocor ou similar.

15. Sistema modular de barragem metálica (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a manta de vedação (430) é uma manta flexível de material sintético, preferencialmente de polietileno de alta densidade ou PEAD ou similar soldável e colável.

16. Sistema modular de barragem metálica (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material para os perfis de vedação (410) e a manta de vedação (430) deverá ser, preferencialmente, o mesmo ou pelo menos um material compatível em termos de processamento (colagem ou soldagem ou similar).

17. Sistema modular de barragem metálica (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a chapa de finalização (440) é um componente de fixação e/ou esticamento da manta de vedação (430) e deverá ser disposta no topo da barragem e, preferencialmente, nas extremidades das barras de contraforte (240) e perpendicularmente ao eixo longitudinal dos mesmos.

18. Sistema modular de barragem metálica (100), de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a chapa de finalização (440) é confeccionada em aço.

19. Fundação para barragem metálica, caracterizado pelo fato de que compreende vigas transversais (310), vigas longitudinais (320), vigas de vedação (330) e preenchimento de regularização (340), em que as vigas transversais (310) possuem placas de ancoragem (311, 312, 313) para apoiar as barras (210, 230, 240) de um contraforte metálico (200) de um sistema modular de barragem metálica (100) conforme as reivindicações 1 a 18, em que as placas de ancoragem (311) apoiam as barras de contraforte (240) e as placas de ancoragem (312, 313) apoiam as barras transversais (210) e as barras oblíquas (230).

20. Fundação para barragem metálica, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que as vigas transversais (310) possuem abas (314) dispostas em sua parte inferior e a jusante do contraforte metálico (200).

21. Fundação para barragem metálica, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que as vigas transversais (310) são confeccionadas em concreto armado e as placas de ancoragem (311, 312, 313) são preparadas juntamente com as vigas transversais (310) e que as vigas longitudinais (320) são confeccionadas em concreto armado e preparadas juntamente com as vigas transversais (310).

22. Fundação para barragem metálica, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que as vigas de vedação (330) são vigas em “L” dispostas a montante da barragem, diante das vigas transversais (310) e longitudinais (320), promovendo o fechamento a montante da barragem, possuindo embutidos em sua parte superior perfis de vedação (410) da vedação (400) da barragem.

23. Fundação para barragem metálica, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que as vigas de vedação (330) são confeccionadas com uma cortina de injeção de calda de cimento comum.

24. Fundação para barragem metálica, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que os preenchimentos de regularização (340) são dispostos sobre a região de ligação entre as vigas transversais (310) e longitudinais (320), regularizando a superfície para a vedação (400).

25. Fundação para barragem metálica, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o preenchimento de regularização (340) é confeccionado em concreto simples, sem armadura.

26. Barragem metálica, caracterizada pelo fato de ser uma barragem modular (2000) formada a partir de um módulo básico (1000) que compreende um contraforte metálico (200), uma fundação (300); e uma vedação (400) conforme as reivindicações 1 a 25.

27. Barragem metálica, de acordo com a reivindicação 25, caracterizada pelo fato de que a barragem modular (2000) é formada partindo-se de um módulo básico (1000) e anexando-se a este vários outros módulos básicos (1000) adjacentes.