Campo de aplicação
[001] A presente invenção pertence ao campo da engemaria mecânica,notadamente de elementos de construção de mastros, postes, torres eafins.
Introdução
[002] A presente invenção se refere a um sistema modul r de construção e fixação de elementos de estruturas tubulares e a uma strutura tubular correspo dente, em que dita estrutura tubular é formad por elementos tubulares engastados entre si, destinada à construçã de qualquer estrutura tubular alongada, preferencialmente de mastros, postes, torres e afins, es ecialmente de postes para a transmissão de nergia elétrica, telecomu icações, transmissão de dados e afins.
Estado a técnica
[003] E istem diferentes sistemas e tipos construtivo de estruturas tubulare , especificamente de postes ou mastros destinado a portar linhas de tranmissão de energia elétrica, telecomunicações, ransmissão de dados eafins que possuem, dentre outras características, a característica de sere de elevada altura. É de se notar que elevada alt ra, na presente , descricao designa, porém de forma não limitante, postes u mastros com mais de 5 metros de altura.
[004] A forma construtiva mais comum para postes ou ma tros de elevada altura, d acordo com a presente invenção, contempla poses tubulares de concreto armado que, a partir de certo comprimento, s o divididos em segmentos para facilitar e até mesmo possibilitar o transp orte e manuseio os
[005] D tos postes de concreto, entretanto, apresentam diversasgens, a começar pelo seu elevado peso que demanda a utilização de guindastes de grande capacidade para seu içamento e manuseio para transporte e instalação. Mesmo quando os postes de concreto maiores são divididos em segmentos, os segmentos resultantes continuam extremamente pesados, somando-se a essa característica ainda a dificuldade e onerosidade da conexão dos respectivos segmentos entre si.
[006] Outro problema são as microfissuras ou trincas na estrutura de concreto quando o mesmo é submetido ao transporte e, especialmente, às cargas de operação, fazendo com que a umidade penetrs no seu corpo reagindo com o aço da sua amarração e comprometendo a sua resistência mecânica, o que se torna um problema maior em regiões litorâneas onde a reação é mais acelerada devido à maresia.
[007] Outra problemática dos postes de concreto de elevada altura resulta do diâmetro da base, de proporções elevadas e que se reflete de modo negativo especialmente em áreas urbanas, onde ditos mcdelos dificultam ou até mesmo obstruem a passagem de pedestres em calçadas, ocupando espaço precioso e valioso no solo.
[008] Postes de concreto desta envergadura demandam altíssima precisão na instalação, especialmente no que diz respeito à posição angular das furações ou dispositivos de fixação das cruzetas, a qual, caso fora de posição, demandará oneroso retrabalho podendo até mesmo comprometer o andamento da instalação.
[009] Finalmente, porém não menos importante para estruturas tubulares de elevada altura de concreto, há de se citar a resistência das estruturas externas dos postes de concreto às correntes de ar como um todo, por serem rugosas em virtude das características do material de que são feitas. Tal resistência aumenta a carga sobre os postes de concreto, reduzindo as alternativas de otimização de peso e aumentando o risco das frequências de ressonância.
[010] Alternativas aos postes e mastros de concreto são seus equivalentes do estado da técnica construídos utilizando-se de concreto e outros materiais, como metais e alternativas executadas puramente em metal, mais especificamente em aço, mas que também pcssuem alguns inconvenientes e desvantagens a serem superados.
[011] Um exemplo de estrutura de elevada altura que mistura aço e concreto é descrito pelo documento patentário US 4,242,851, que revela um poste modular formado por elementos ocos de aço unidos entre si por meio de corpos anulares de concreto dispostos nas extremidades dos elementos. Embora haja redução significativa de peso em relação aos modelos de concreto e relativa flexibilidade de ajuste por torção especialmente do último e mais alto segmento, resta ainda a dificuldade da união entre os módulos por meio do concreto, característica altamente desvantajosa, especialmente na prática da instalação em campo.
[012] Um exemplo de poste de aço é o revelado pelo documento patentário US 8,302,368, o qual mostra um poste formado por elementos de aço ocos e cônicos dotados de extremidades que permitem o encaixe dos mesmos entre si, sendo prevista a fixação de um módulo em outro por meio de parafusos transversais. Há aqui uma clara limi:ação da altura possível de uma estrutura dessa natureza, tanto pelo modo de encaixe quanto pela forma de fixação.
[013] Outro exemplo de poste de aço é revelado pelo documento patentário US 1,870,770 no qual é descrita uma estrutura formada por módulos ocos e cônicos de aço, encaixados entre si por pressão e fixados entre si por elementos de fixação externos e salientes à estrutura. Uma das desvantagens desse tipo de solução está exatamente relacionada à saliência dos elementos de fixação e das limitações de montagem relativos aos mesmos em estruturas mais altas. Além disse, o modo de engastamento previsto limita o comprimento dos módulos individuais, aumentando o número dos mesmos necessário a construções mais elevadas. Esse último fenômeno também pode ser verificado na solução revelada pelo documento patentário US 3,865,498.
[014] Formas alternativas de construção e fixação de postes de aço são reveladas, por exemplo, no documento patentário WO 2C11 06526, que revela postes formados por diversas placas perimetrais dispostas ao redor de anéis concêntricos, no documento patentário CN20 1236515Y, que revela módulos conectados entre si por flanges, mas sem lenhuma forma de centralização ou orientação de montagem ou engastamento e, por fim, no documento patentário EP 2 192 245, que revela segmentos modulares fixados entre si por flanges, porém internos à estrutura, igualmente sem nenhuma forma de centralização ou orientação específica de montagem ou engastarr ento.
[015] Existe, portanto, espaço para um sistema modular de construção e fixação de elementos de estruturas tubulares, especialmente de estruturas tubulares altas, que proveja estruturas tubulares como postes, mastros e torres de elevada altura que sejam relativamente leves, de fácil transporte, manuseio e montagem, que possuam meios de guia e montagem que orientem a montagem de modo adequado e unívoco dos módulos individuais entre si, que permitam o ajuste angular esnecialmente do módulo mais alto, módulo mais baixo de fácil fixação no solo sem a necessidade de engastamento do mesmo e de menor resis tência ao vento e que previna contra a o fenômeno da frequência de resson ãncia.
Objetivo s da invenção
[016] O objetivo da presente invenção é prover um sistema modular de construção e fixação de elementos de estruturas tubulares de acordo com as carac erísticas da reivindicação independente de número 1 do quadro reivindicéitório anexo.
[017] Outro objetivo da presente invenção é prover uma estrutura tubular de acordD com as características da reivindicação independente de número 14 do quadro reivindicatório anexo. Detalhamentos dessas características e/ou características adicionais estão definidas pelas respectivas reivindicações dependentes do quadro reivindicatório anexe.
Breve descrição das figuras
[018] 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 modalida des exemplaresnão limitantes do escopo da presente invençâ esquematicamente: o, em que,
[019] Figura 1: apresenta uma vista lateral de um siste . construção e fixação de elementostubulares de acordo com a invenção e d tubular resultante correspondente;
[020] Figura 2; apresenta uma vista em perspectiva ân sistema e estrutura da figura 1; ero-superior do sistema e estrutura da figua 1
[021] Figura 3: apresenta o detalhe A da figura 1 ampliada; sm perspective ampliada
[022] Figura 4: apresenta o detalhe B da figura 2 ampliada; sm perspective ampliada
[023] Figura 5: apresenta uma vista inferior do segur sistema e da estrutura da figura 1;
[024] Figura 6: apresenta uma vista superior do segu figura 5;
[025] Figura 7: apresenta uma vista em perspectiva ân primeiro módulo da figura 1; tero-superior do primeiro modulo da figura 1
[026] Figura 8: apresenta o detalhe A da figura 1 ampliada de uma modalidade preferenc invenção;
[027] Figura 9: apresenta uma vista inferior do segui modalidade preferencial da figura 8;
[028] Figura 10: apresenta o detalhe B da figura 2 ampliada de uma modalidade preferen< invenção; e
[029] Figura 11: .apresenta uma vista em perspectiva ântero-superior do primeiro módulo da figura 1, de aco do com outra modalidade preferencial da invenção.
Descrição detalhada da invenção
[030] As figuras anexas mostram um sistema modular de construção e fixação de elementos de estruturas tubulares ou sistema modular (100) de acordo com a invenção e uma estrutura tubular (150) correspondente.
O sistema modular (100)
[031] O sistema modular (100) compreende:
[032] (i) um primeiro módulo (200);
[033] (ii) um segundo módulo (300); e
[034] (iii) opcionalmente um ou mais módulos adicionais (não mostrados).
O primeiro módulo (200)
[035] O primeiro módulo (200), preferencialmente um tubo metálico, possui uma coroa de fixação (210) dotada de furos passantes (215) dispostos de modo equidistante ao longo de sua face permetral, em que dita coroa de fixação (210) está posicionada a uma distância da extremidade do primeiro módulo (200), aqui denominada de profundidade de engastamento (P2oo). correspondente a um valor entre 3,5 e 3 vezes o diâmetro (D200) do primeiro módulo (200).
[036] Nessa mesma extremidade, o primeiro módulo (2C0) é dotado de protrusões de estabilização (220), dispostas de modo espaçado e equidistante ao longo de seu perímetro externo e voltadas para o seu exterior, em que as protrusões de estabilização (220) são, preferencialmente, segmentos de arco que cobrem, cada um, um ângulo de segmento de protrusão (a) entre 25° e 45°, preferencialmente de 35°. O número de protrusões de estabilização (220) dependerá dc s dimensões do primeiro módulo (200), porém nunca devendo ser nferior a três, preferencialmente em número de quatro.
[037] Em uma modalidade preferencial da invenção, as estabilização (220) são substituídas por barbatanas de dispostas do primede modo espaçado e equidistante ao longo do pe| ro módulo (200) e voltadasprotrusões de engaste (240), rí metro externobarbatanéis de engaste (240) são, quadrado longitudin entre 5 epara o seu exterior, em que as preferencialmente, dispostos paralelatrapézios ou mente ao eixos ou retângulos ou similaresial do primeiro módulo (200) e formando, entre si 15°, preferencialmente de 10°.
[038] naextremidade oposta à descrita acima, o primeir módulo (200) possui flanges de fixação (230), dispostos de mod espaçado equidistan te ao longo de seu perímetro interno e volta os para o seu interior, que os flanges de fixação (230) são, pr ferencialmente, segment s de arco que cobrem, cada um, um ângulo d segmento de flange (í3 entre 30° e 60°, preferencialmente de 45°, e dotados de furos (235) dis ostos de modo equidistante ao longo de sua fa e perimetral. O número e flanges de fixação (230) dependerá das dimen ões do primeiro módulo ( 200), porém nunca devendo ser inferior a três, pre ferencialmente em núm ro de quatro.
[039] Em uma modalidade preferencial da invenção, os uros (235) são furos pas antes, preferencialmente dotados de rosca.
[040] Em uma, uma modalidade preferencial da presente inve ção, o primeiro modulo (200)e fabricado em aço, sendo o aço prefer ncialmente aço osacor ou Niocor.
[041] Em uma modalidade preferencial da presente inve ção, o primeiro 200) é revestido com uma resina polimérica ou similar, sendo a resina pre ferencialmente uma resina à base de polipropileno ou similar
O Segundo modulo(300)
[042] O Segundo módulo (300), preferencialmente um tubo metálico, possui uma coroa de fixação (31 O) dotada de furos assantes (315) disposto de modo equidistante ao longo de sua face pe imetral, em que dita coroa de fixação (31 O) está posicionada a um distância da extremidade do segundo módulo (300), aqui denominada e profundidade de engastamento (P300), correspondente a um valor entre 1,5 e 3 vezes o diâmetro (0300) do segundo módulo (300).
[043] Nessa mesma extremidade, o segundo módulo (30 ) é dotado de protrusões de estabilização (320), dispostas de mod espaçado e equidistante ao longo de seu perímetro externo e volta as para o seu exterior, em que as protrusões de estabilizaçã (320) são, preferencialmente, segmentos de arco que cobrem, cada ul um ângulo de segmento de protrusão (a) entre 25° e 45°, preferencialm nte de 35°. O número de protrusões de estabilização (320) dependerá dak dimensões do segundo módulo (300), porém nunca devendo ser ihferior a três, preferencialmente em número de quatro.
[044] Em uma modalidade preferencial da invenção, as protrusões de estabilização (320) são substituídas por barbatanas de engaste (340), dispostas de modo espaçado e equidistante ao longo do perímetro externo do segundo módulo (300) e voltadas para o seu exter or, em que as barbatanas de engaste (340) são, preferencialmente, trapézios ou quadrados ou retângulos ou similares dispostos paralelamente ao eixo longitudinal do segundo módulo (300) e formando, entre si, um ângulo (δ) entre 5 e 15o, preferencialmente de 10o.
[045] Na extremidade oposta à descrita acima, o segundo módulo (300) possui flanges de fixação (330), dispostos de modo espaçado e equidistante ao longo de seu perímetro interno e voltados para o seu interior, em que os flanges de fixação (330) são, preferencialmente, segmentos de arco que cobrem, cada um, um ângulo ce segmento de flange (β) entre 30° e 60°, preferencialmente de 45°, e dotados de furos (335) dispostos de modo equidistante ao longo de sua face perimetral. O número de flanges de fixação (330) dependerá das dimensões do segundo módulo (300), porém nunca devendo ser inferior a três, preferencialmente em número de quatro.
[046] Em uma modalidade preferencial da invenção, os :uros (335) são furos passantes, preferencialmente dotados de rosca.
[047] Em uma modalidade preferencial da presente invenção, o segundo módulo (300) é fabricado em aço, sendo o aço preferencialmente aço Corten, Cosacor ou Niocor.
[048] Em uma modalidade preferencial da presente invenção, o segundo módulo (300) é revestido com uma resina polimérica ou similar, sendo a resina preferencialmente uma resina à base de polipropilen□ ou similar.
A estrutura tubular (150)
[049] Uma estrutura tubular (150) de acordo com a invenção se compõe de pelo menos um primeiro módulo (200) e pelo meros um segundo módulo (300), em que a relação entre o diâmetro (D2oo) dc primeiro módulo (200) e o diâmetro (D300) do segundo módulo (300) é tal que permita o engastamento do segundo módulo (300) dentro do primeiro módulo (200), ou seja, o fator de divisão entre o diâmetro (D2Oo) do primeiro módulo (200) e o diâmetro (D3Oo) do segundo módulo (300) deverá resultar em 0,95 a 0,97, sendo preferencialmente de 0,96, ou seja, o diâmetro (D300) do segundo módulo (300) equivalerá entre 95% e 97%, preferencialmente 96% do diâmetro (D200) do primeiro módulo (200).
[050] Os diâmetros (D200, D300) devem ser entendidos, de acordo com a invenção, como equivalentes aos diâmetros internos dos respectivos módulos (200, 300).
[051] A montagem da estrutura tubular (150) inicia-se pelo encaixe do segundo módulo (300) no primeiro módulo (200), a paitir da inserção da extremidade contendo as protrusões de estabilização (320) (ou barbatanas de engaste (340)) do segundo módulo (300) no interior do primeiro módulo (200), de modo que as protrusões de estabilização (320) (ou barbatanas de engaste (340)) passem pelos vãos entre os flanges de fixação (230) até que a coroa de fixação (310) encoste-se aos flanges de fixação (230).
[052] De ver-se-á, então, girar ou o primeiro módulo (200 ou o segundo módulo (3 00) em torno de seu respectivo eixo longitudinal, até que os furos passantes (315) do segundo módulo (300) coincidam com os furos (235) do primeiro módulo (200) e possibilitem, assim, a utilização d s elementos de fixação (não representados).
[053] O posicionamento e alinhamento do segundo módulo (300) no primeiro módulo (200), de modo concêntrico, se dá por meie das protrusões de estabi ização (320), as quais possuem um diâmetro externo entre 2 e 6 mm, preferencialmente 4mm menor do que o diâmetro (D2oo) do primeiro módulo (200). Diâmetro externo aqui se refere ao diâmetro concêntrico ao módulo (200) e que é tangente ao elemento de maior projeção radial do módulo (200), nesse caso, das protrusões de estabilização (320) (ou barbatanas de engaste (240)).
[054] Em uma modalidade preferencial da invenção, os elementos de fixação (não representados) são substituídos ou complementados por soldagem, rebitagem, colagem ou outro método de fixação adequado.
[055] A distância angular (y) entre os furos passantes (215, 315) das respectivas coroas de fixação (210, 310) deverá ser tal cue possibilite o ajuste por rotação dos módulos (200, 300) entre si para garantir o perfeito alinhamento, por exemplo, de cruzetas (não representadas) ou outros elementos afins, quando da montagem da estrutura tuaular (150) em campo. Eim uma modalidade preferencial da invenção, a cistância angular (y) está entre 10° e 45°, preferencialmente entre 12° e 3(>°, em que esta medida determina, obviamente, o número de furos passantes (215, 315) das respectivas coroas de fixação (210, 310).
[056] É de se notar que a distância entre os centros dos furos passantes (215, 315) deverá ser sempre coincidente com a distância entre os centros dos furos (335, 235) dos flanges de fixação (330, 230).
[057] Em uma modalidade preferencial da invenção, a estrutura tubular (150) é dotada de um primeiro módulo (200), de um segundo módulo (300) e de um terceiro ou enésimo módulo (não representado), em que os procedimentos de montagem, alinhamento e fixação seguirão a sequência supracitada para o caso de uma estrutura tubular (150) do':ada apenas de um primeiro módulo (200) e de um segundo módulo (300).
[058] Em outra modalidade preferencial da invenção, o primeiro módulo (200) tem sua extremidade inferior dotada de uma coroa de fixação ao solo (240), em que a coroa de fixação ao solo (240) possui elementos de fixação (245) que prendem ganchos de chumbar (250).
Conclusão
[059] 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.