BR112012018854B1

BR112012018854B1 - Método para suportar e reforçar uma escavação

Info

Publication number: BR112012018854B1
Application number: BR112012018854-2A
Authority: BR
Inventors: Cristiano Bonomi; Antonio Frullani
Original assignee: Officine Maccaferri Italia S.R.L.
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2020-02-18
Also published as: RU2012136651A; WO2011092331A2; AU2011209477A1; PL2354447T3; EP2354447B1; BR112012018854A2; CL2012002061A1; RU2593854C2; MX2012008797A; WO2011092331A3; ES2621655T3; CN102725481A; CA2785782A1; PE20130466A1; US9085977B2; ZA201204731B; HK1174374A1; US20120301223A1; CR20120398A; SG182330A1

Abstract

patente de invenção: nervura para suportar e reforçar uma escavação. a presente invenção refere-se a uma nervura para suportar e reforçar uma escavação. a invenção também refere-se a um aestutura e com um método para suportar e reforçar uma escavação. a nervura de acordo com a invenção compreende pelo menos um elemento estrutural proporcionado com um corpo tubular, de preferência com uma seção transversal circular, que define uma cavidade interna adaptada para ser completamente cheia com com concreto após a instalação da nervura. o elemento estrutural é proporcionado com um dispositivo de enchimento podendo ser operativamente acoplado com o dispositivo de injeção de concreto.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO PARA SUPORTAR E REFORÇAR UMA ESCAVAÇÃO.

CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção se situa no escopo da produção de elementos para suportar uma escavação, tal como um túnel de via férrea, de via expressa ou outro tipo de túnel. Mais precisamente, a presente invenção se relaciona com uma nervura para suportar e reforçar uma escavação. A invenção também se relaciona com uma estrutura e com um método para suportar e reforçar uma escavação baseados no uso de uma ou mais nervuras de acordo com a presente invenção. ESTADO DA TÉCNICA [002] Como é conhecido, para suportar escavações, tal como túneis de via férrea ou de vias expressas, arcos de reforço chamados nervura são utilizados. Em particular, uma nervura normalmente compreende vários elementos de aço formatados mutuamente conectados em uma configuração de abóboda. Estes elementos são formados por perfis abertos com seção transversal e H, INP ou T duplo (no caso de múltiplos perfis duplos) e são feitos inteiriços uns com os outros por um elemento de conexão, a saber, chapa de amarração. Na maior parte dos casos, os perfis são mutuamente conectados na escavação por serem reforçados, após terem sido formatados por trabalho feito em metal. Após ser montada, cada nervura é conectada com nervuras adjacentes através de amarras de conexão, cujas extremidades são acopladas com suportes soldados ao longo do corpo dos perfis das nervuras. O espaço entre duas nervuras consecutivas e a parede da escavação normalmente é reforçado com concreto projetado (shotcrete).

[003] O uso de perfis com seção transversal aberta (H, C ou T duplo) tem apresentado várias deficiências, a primeira das quais diz respeito à resistência mecânica. Na verdade, estes perfis possuem

Petição 870190083999, de 28/08/2019, pág. 4/31

2/20 uma direção ao longo da qual as propriedades estáticas são penalizadas. Na verdade, as seções transversais de perfis abertos não possuem simetria axial e, portanto, não são muito adequadas para trabalho em condições de carga que dão origem às tensões diferentes de simples tensões de curvatura. Estas tensões poderiam ser geradas, por exemplo, devido às condições ruins de contato do perfil com a parede da escavação (ala da seção barra - solo) ou devido às operações para avançar a escavação. Em geral, o comportamento não previsível do solo é tolerado de forma ruim por nervuras com perfis em H e mesmo de forma pior por estes com perfis em T duplo. Para superar este problema, é normal aumentar as dimensões dos perfis (em termos de seção transversal resistente) quando condições de operação particularmente difíceis são previstas. Entretanto, esta escolha leva a altos custos e significativas dificuldades de montagem devido ao alto peso dos perfis utilizados.

[004] Outra deficiência ligada com os perfis abertos, acima de todos estes que estão acoplados, é encontrada na etapa de reforço utilizando shotcrete. Na verdade, os formatos dos perfis (acima de todas as seções transversais em H) impedem o concreto de completamente cobrir as superfícies da nervura (externas e internas). Em outras palavras, cavidades vazias se formam ao redor de algumas partes da seção transversal do perfil ou dos perfis, claramente limitando a eficácia do reforço. Adicionado a isto está o fato de que o formato aberto das seções transversais torna a soldagem dos suportes junto aos quais as amarras de conexão estão acopladas particularmente complicada. Isto obviamente aumenta os tempos de fabricação e os custos das nervuras. Também é observado que a partir do ponto de vista de instalação da nervura, a operação para conectar os perfis também é relativamente difícil novamente devido à configuração da seção transversal dos perfis. Baseado nestas considerações, o objetivo da pre

Petição 870190083999, de 28/08/2019, pág. 5/31

3/20 sente invenção é proporcionar uma nervura para suportar e reforçar uma escavação que permita que as deficiências citadas acima sejam superadas.

[005] Dentro deste objetivo, a presente invenção é para proporcionar uma nervura com altas propriedades de resistência, as quais possam, portanto, também ser utilizadas em condições de solo particularmente difíceis.

[006] Outro objetivo da presente invenção é proporcionar uma nervura que possa ser facilmente instalada próxima da escavação e cujos elementos possam ser facilmente conectados com tempos e custos limitados.

[007] Um objetivo adicional da presente invenção é proporcionar uma nervura para suporte e reforço que seja confiável e fácil de fabricar em custos competitivos.

[008] Outro objetivo da presente invenção é proporcionar uma estrutura e um método para suportar e reforçar uma escavação através de uma ou mais nervuras de acordo com a presente invenção. SUMÁRIO DA INVENÇÃO [009] A presente invenção refere-se a uma nervura para suportar e reforçar uma escavação compreendendo pelo menos um elemento estrutural e caracterizada pelo fato de que o dito elemento é proporcionado com um corpo tubular, de preferência, com seção transversal circular, proporcionado com uma cavidade interna adaptada para ser completamente cheia com concreto após a instalação da nervura. O elemento estrutural é proporcionado com um dispositivo de enchimento podendo ser operativamente acoplado com o dispositivo de injeção de concreto.

[0010] A nervura de preferência compreende um elemento de mancal conectado com uma segunda parte de extremidade do primeiro elemento estrutural. O elemento de mancal de preferência é aco

Petição 870190083999, de 28/08/2019, pág. 6/31

4/20 plado com o primeiro elemento estrutural de modo a permitir um movimento relativo do mesmo após a injeção pressurizada de concreto dentro da cavidade interna.

[0011] De acordo com uma concretização preferida, a nervura de acordo com a invenção compreende um segundo elemento estrutural proporcionado com um corpo tubular, de preferência com uma seção transversal circular, o qual define uma cavidade interna adaptada para ser cheia com concreto após a instalação da nervura. As cavidades internas dos elementos estruturais de preferência estão em comunicação mútua de modo a utilizar o dispositivo de enchimento do primeiro elemento para introduzir concreto dentro da cavidade de ambos os elementos.

[0012] A presente invenção também é relativa a uma estrutura para suportar e reforçar uma escavação compreendendo uma ou mais nervuras de acordo com a presente invenção. A presente invenção também se relaciona com um método para suportar e reforçar uma escavação, caracterizado pelo fato de que ele compreende as etapas de instalar uma primeira nervura, de acordo com a presente invenção, e de encher as cavidades interna dos elementos estruturais da dita primeira nervura com concreto, pelo menos até o enchimento completo da mesma. O método de preferência compreende a etapa de instalar uma segunda nervura, de acordo com a presente invenção, conectar a dita primeira nervura com a dita segunda nervura, através de pelo menos uma amarra de conexão, e encher as cavidades dos elementos estruturais da segunda nervura com concreto até pelo menos completar o enchimento destas cavidades.

[0013] O método de acordo com a invenção de preferência inclui conectar a primeira nervura com a segunda nervura através de várias amarras de conexão. Cada amarra de conexão sendo acoplada em extremidades opostas com um par de anéis, cada um proporcionado

Petição 870190083999, de 28/08/2019, pág. 7/31

5/20 na mesma altura em uma das duas nervuras.

LISTA DE FIGURAS [0014] Aspectos e vantagens adicionais da presente invenção devem ficar aparentes a partir da descrição de concretizações, apresentadas a título de exemplo não limitativo nos desenhos acompanhantes, onde:

[0015] A figura 1 é uma vista frontal de uma primeira concretização de uma nervura de reforço de acordo com a presente invenção;

[0016] a figura 2 é uma vista de uma parte da nervura de reforço da figura 1;

[0017] as figuras 3, 3A, e 3B são vistas em relação a uma primeira concretização de um elemento de mancal de uma nervura de acordo com a presente invenção;

[0018] a figura 4 é uma vista em relação ao dispositivo de junção de dois elementos estruturais da nervura da figura 1;

[0019] as figuras 5 e 5A são vista em relação a uma primeira parte de extremidade de um elemento estrutural da nervura da figura 1;

[0020] as figuras 6 e 6A são vistas ortogonais de um comprimento de um elemento estrutural da nervura da figura 1;

[0021] a figura 7 é uma vista de uma segunda concretização de um elemento de mancal de uma nervura de acordo com a presente invenção;

[0022] a figura 8 é uma vista de uma segunda concretização possível de uma nervura de acordo com a presente invenção;

[0023] a figura 9 é uma vista de um elemento de mancal da nervura da figura 7;

[0024] a figura 10 é uma vista em relação a uma estrutura de reforço de uma escavação compreendendo várias nervuras de acordo com a presente invenção;

[0025] as figuras 11, 11A e 11B são em relação a um anel de coPetição 870190083999, de 28/08/2019, pág. 8/31

6/20 nexão de uma nervura de acordo com a presente invenção;

[0026] a figura 12 é em relação a uma cadeia para conexão de duas nervuras de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0027] A figura 1 apresenta uma concretização possível de uma nervura para suportar e reforçar (daqui para frente indicada simplesmente pelo termo nervura) de acordo com a presente invenção, a qual será indicada por toda a descrição com a referência 1. A nervura 1 é formada de um ou mais elementos estruturais 5A, 5B, 5C de preferência fabricados de material de metal, tal como aço estrutural (Fe 430 ou coisa parecida). A nervura 1 possui uma configuração simétrica com respeito a um plano de simetria S. Em geral, esta configuração é parecida com a configuração da parte da escavação a ser reforçada pela nervura.

[0028] A nervura 1 na figura 1 compreende um primeiro elemento estrutural 5A, um segundo elemento estrutural 5B conectado com o primeiro 5A e um terceiro elemento estrutural 5C conectado com o segundo elemento estrutural 5B. Como apresentado, o primeiro 5A e o terceiro elemento estrutural 5C substancialmente possuem uma posição de imagem no espelho com respeito ao plano de simetria S da nervura 1. O segundo elemento 5B de preferência se estende de forma simétrica entre o primeiro 5A e o terceiro elemento 5C com respeito ao mesmo plano de simetria S. Alternativamente, a nervura de acordo com a invenção poderia ser formada por um único elemento estrutural ou mesmo por uma série de elementos estruturais maior do que o número de três.

[0029] O primeiro elemento estrutural 5A é formado por um corpo tubular proporcionado com uma primeira parte de extremidade 51 operativamente conectada com uma primeira parte terminal 81 do segundo elemento 5B e uma segunda parte de extremidade 52 destinada

Petição 870190083999, de 28/08/2019, pág. 9/31

7/20 para ser conectada com um elemento de mancal 90 da nervura 1. O corpo tubular do primeiro elemento 5A possui uma seção transversal de preferência circular, que define uma cavidade interna 9A se estendendo por todo o comprimento do corpo. A cavidade interna 9A é destinada para ser completamente cheia com concreto após a instalação da nervura 1. A seção transversal do corpo tubular também pode assumir outros formatos fechados, além do circular, tal como quadrado ou retangular.

[0030] O corpo do primeiro elemento tubular 5A também compreende um dispositivo de enchimento 7 podendo ser operativamente acoplado com o dispositivo para injetar concreto dentro da cavidade interna 9A deste corpo. Em outras palavras, o dispositivo de enchimento 7 possui a função de permitir que o concreto flua para dentro da cavidade 9A e simultaneamente impede o concreto de fluir para fora após a conclusão deste enchimento. O concreto pode ser introduzido utilizando uma bomba de injeção ou outro dispositivo funcionalmente equivalente.

[0031] O terceiro elemento estrutural 5C possui uma estrutura substancialmente equivalente a esta do primeiro elemento 5A. Em particular, o terceiro elemento 5C também compreende um corpo tubular de preferência com uma seção circular que define uma cavidade interna relativa 9C destinada para ser completamente cheia com concreto após a instalação da nervura 1. De preferência, o terceiro elemento 5C também compreende um dispositivo de enchimento 77 associado com o corpo tubular do elemento. Uma primeira parte de extremidade 71 do terceiro elemento 5C é destinada para ser conectada com uma segunda parte terminal 82 do segundo elemento estrutural 5B. Uma segunda parte de extremidade 72 do terceiro elemento estrutural 5C ao invés disso é destinada para ser conectada com um elemento de mancal adicional 90 da nervura 1.

Petição 870190083999, de 28/08/2019, pág. 10/31

8/20 [0032] O segundo elemento 5B também possui um corpo tubular com uma seção transversal de preferência, mas não necessariamente, equivalente em termos de formato e dimensões, a esta do primeiro elemento 5A. Portanto, também o segundo elemento 5B de preferência possui uma seção transversal substancialmente circular definindo uma cavidade interna 9B (veja a figura 2) se estendendo por todo o comprimento do elemento. Uma primeira parte terminal 81 do segundo elemento 5B é conectada com a primeira parte de extremidade 51 do primeiro elemento estrutural 5A através do primeiro dispositivo de junção 61, enquanto a segunda parte terminal 82 é conectada com a primeira extremidade 71 do segundo elemento estrutural 5B através do segundo dispositivo de junção 62. Em particular, o primeiro 61 e o segundo dispositivo de junção 62 são configurados de modo que a cavidade interna 9B do segundo elemento 5B fique em comunicação com esta do primeiro 5A e do segundo elemento estrutural 5C. Através desta solução, o concreto injetado dentro da cavidade interna do primeiro 5A e do terceiro elemento estrutural 5C (através dos dispositivos de enchimento relativos 7, 77) pode de forma vantajosa também alcançar a cavidade interna 9B do segundo elemento 5B para permitir o enchimento da mesma.

[0033] De acordo com indicações acima, os elementos estruturais

5A, 5B e 5C da nervura 1 de forma vantajosa são cheios com concreto após a instalação da nervura dentro da parte da escavação a ser suportada e reforçada, isto é, após a conexão mútua dos elementos estruturais 5A, 5B e 5C. Em outras palavras, os elementos estruturais 5A, 5B e 5C são conectados uns com os outros in situ (isto é, na escavação) e subsequentemente cheios com concreto.

[0034] A figura 2 apresenta a parte da nervura 1 da figura 1 na esquerda com respeito ao plano de simetria S. As considerações abaixo também são válidas para a parte direita da nervura 1 como resultado

Petição 870190083999, de 28/08/2019, pág. 11/31

9/20 da simetria que distingue a mesma. Como indicado acima, a segunda parte de extremidade 52 do primeiro elemento estrutural 5A é conectada com um elemento de mancal 90, cuja uma primeira concretização é apresentada nas figuras 3 até 3B. Em particular, de acordo com esta concretização, o elemento de mancal 90 compreende uma chapa de base 91 que é soldada com a seção terminal do corpo tubular C do primeiro elemento estrutural 5A. Várias chapas de reforço 93 são soldadas com a chapa de base 91 e com a superfície externa do corpo tubular C. A vista plana da figura 3 apresenta a disposição das soldas 99 que fixam a chapa de base 91 permanentemente com o corpo tubular e as chapas de fixação 93 com esta chapa de base. As figuras 3A e 3B também apresentam a disposição das soldas 99B que permanentemente fixam as chapas de fixação 93 com o corpo tubular do primeiro elemento 5A.

[0035] As figuras 3 e 3A também apresentam uma concretização possível do dispositivo de enchimento 7 indicado acima, melhor visto nas Figs, 6 e 6A que são vistas do comprimento do corpo tubular C indicado com a referência T1 na figura 2. O dispositivo de enchimento 7 compreende uma abertura 7A definida no corpo C do elemento estrutural 5A e um elemento de fechamento 7B da dita abertura 7A móvel entre uma posição fechada e uma posição aberta. No caso específico ilustrado, o elemento de fechamento 7B é formado de uma chapa deslizando ao longo da superfície externa do corpo tubular C através de guias laterais apropriadas 7C soldadas junto ao corpo. Durante o enchimento das cavidades internas 9A, 9B, 9C dos elementos estruturais 5A, 5B, 5C, o elemento de fechamento 7B mantém uma posição aberta para permitir a inserção do dispositivo de injeção apropriado dentro da abertura 7A. Após a conclusão do enchimento da cavidade, os dispositivos de injeção são removidos e o elemento de fechamento 7B é levado para a posição fechada para impedir o fluxo para fora do

Petição 870190083999, de 28/08/2019, pág. 12/31

10/20 concreto não solidificado.

[0036] A figura 4 apresenta uma vista detalhada do comprimento da nervura 1 indicada nas figuras 1 e 2 com a referência T2. Este comprimento é relativo à conexão entre o primeiro 5A e o segundo elemento estrutural 5B. Em particular, a figura 4 apresenta em detalhes uma concretização possível do dispositivo de junção 61 que conecta a primeira parte de extremidade 51 do primeiro elemento estrutural 5A com a primeira parte terminal 81 do segundo elemento estrutural 5B. Este primeiro dispositivo de junção 61 compreende um par de chapas de junção 85A, 85B destinadas para serem mutuamente conectadas através de parafusos de porca ou de outros dispositivos funcionalmente equivalentes. As figuras 5 e 5A especificamente apresentam uma configuração possível das chapas 85A, 85B.

[0037] Uma primeira chapa de junção 85A é soldada com o corpo tubular C do primeiro elemento estrutural 5A em uma seção terminal relativa ST. Mais precisamente, a chapa de junção 85A é soldada com o corpo tubular C através das chapas-esquadro 86 soldadas em um lado junto à chapa e no outro lado junto à superfície externa do corpo tubular C. No caso especifico apresentado, a chapa de junção 85A possui uma configuração substancialmente retangular e compreende duas séries de furos opostos 86A, 86B para conexão dos parafusos de porca de fechamento (não apresentados nas figuras). A chapa 85A também compreende uma abertura circular com um diâmetro D correspondendo a este da seção terminal ST do corpo tubular C. A chapa 85A é soldada junto ao corpo tubular C de modo que esta abertura circular é concêntrica com a seção terminal do corpo circular.

[0038] A segunda chapa de junção 85B possui uma estrutura equivalente a esta da primeira chapa de junção 85A e é conectada com a seção terminal do segundo elemento estrutural 5B exatamente da mesma maneira que descrita acima para a primeira chapa 85A com

Petição 870190083999, de 28/08/2019, pág. 13/31

11/20 referência à conexão com o primeiro elemento 5A. As duas chapas 85A, 85B são conectadas de modo que as aberturas circulares relativas são coaxiais e se comunicação com as duas cavidades internas 9A, 9B dos dois elementos estruturais 5A, 5B.

[0039] Novamente com referência à figura 1, o comprimento da nervura 1 indicado com a referência T4 é relativo à conexão entre o segundo elemento estrutural 5B e o terceiro elemento estrutural 5C. Como indicado acima, o segundo dispositivo de junção 72 é proporcionado para este propósito, o qual de preferência é equivalente a partir de um ponto de vista estrutural ao primeiro dispositivo de junção 61 descrito acima com referência ao comprimento T2 da nervura 1. Portanto, as indicações com respeito ao primeiro dispositivo 61 também devem ser consideradas válidas para o segundo dispositivo de junção 62.

[0040] Baseado nas indicações acima, o primeiro e o segundo dispositivo de junção 61, 62 permanentemente conectam os elementos estruturais 5A, 5B e 5C da nervura 1 de modo que uma cavidade contínua se estendendo substancialmente por toda a extensão dos mesmos é definida nos mesmos. Portanto, esta cavidade é formada por vários comprimentos, cada um correspondendo a uma cavidade interna 9A, 9B, 9C de um elemento estrutural relativo 5A, 5B e 5C. Em outras palavras, os dispositivos de junção 61, 62 de preferência formam as cavidades internas dos elementos únicos se comunicando.

[0041] Novamente com referência à figura 1, a nervura 1 é proporcionada com o dispositivo de ventilação para permitir que o fluxo para fora de ar durante o enchimento da cavidade contínua indicada acima. Para este propósito, os dispositivos de ventilação são operativamente colocados próximos da parte mais alta da nervura 1 (indicada com a referência T5 na figura 1) com respeito a um plano de referência P no qual ela se apoia. Na concretização apresentada nas figuras, os dis

Petição 870190083999, de 28/08/2019, pág. 14/31

12/20 positivos de ventilação compreendem uma abertura 6 (veja a figura 2) produzida no corpo tubular C2 do segundo elemento estrutural 5B. Como apresentado, uma vez que a instalação da nervura 1 tenha sido concluída, a abertura de ventilação 6 está localizada no ponto mais alto da abóboda definida pela nervura.

[0042] De acordo com uma concretização preferida de acordo com a invenção, a nervura 1 compreende um par de elementos de mancal 90, cada um acoplado com um elemento estrutural relativo 5A, 5C de modo a permitir um movimento relativo dos elementos estruturais relativos 5A, 5B, 5C da nervura 1 após a injeção pressurizada de concreto. Esta última expressão indica injeção prolongada de concreto além do tempo requerido para o enchimento completo das cavidades internas 9A, 9B, 9C dos elementos estruturais 5A, 5B, 5C. Em outras palavras, injeção pressurizada é pretendida como uma injeção de concreto que acontece em uma pressão acima da pressão atmosférica ou com o dispositivo de ventilação fechado, por exemplo, através do uso de uma válvula. A partir de um ponto de vista operacional, esta última condição permite que a pressão interna do concreto seja aumentada, em essência sujeitando à nervura 1 ao pré-carregamento. A impressão pressurizada na verdade causa um aumento na pressão interna do concreto que translada em um sistema de forças que são transferidas para as paredes interna dos elementos estruturais 5A, 5B, 5C induzindo nos mesmos um movimento relativo com respeito aos elementos de mancal 90, cuja posição permanece invariável.

[0043] O movimento dos elementos estruturais 5A, 5B, 5C permite um aumento do efeito de suporte e de reforço da escavação, à medida que o sistema de forças é transferido das paredes dos elementos estruturais para a parede da escavação. Na verdade, a injeção pressurizada de concreto pode ser prolongada até que a nervura 1 fique aderida à escavação com certa pressão, a qual será diretamente propor

Petição 870190083999, de 28/08/2019, pág. 15/31

13/20 cional à pressão interna do concreto. Portanto, a injeção prolongada de forma vantajosa torna a nervura 1 ativa em relação ao reforço. Diferentemente, nervuras convencionais se comportam de forma passiva.

[0044] É observado que a solidificação subsequente do concreto de forma vantajosa mantém o estado de tensão alcançado entre a nervura 1 e a escavação após a injeção prolongada de concreto. Através desta configuração espacial dos elementos de mancal 90, a nervura 1 é substancialmente expansível entre uma primeira e uma segunda configuração respectivamente característica de enchimento normal e de enchimento pressurizado. A partir de um ponto de vista operacional, isto se traduz na possibilidade de produzir a nervura 1 com maior tolerância com respeito às dimensões da escavação. Em outras palavras, a nervura 1 pode possuir dimensões ligeiramente menores com respeito à escavação para a vantagem de fácil conexão dos elementos estruturais 5A, 5B, 5C ou instalação operacional mais fácil. Além disso, é observado que a injeção de concreto, opcionalmente reforçado com fibra, dentro da cavidade dos elementos estruturais 5A, 5B, 5C aumenta a resistência mecânica não somente à curvatura, mas também aos esforços de torção como resultado da seção fechada dos corpos tubulares destes elementos. Isto de fato torna a nervura 1 utilizável em qualquer condição.

[0045] A figura 7 apresenta em detalhes uma concretização possível dos dois elementos de mancal 90 da nervura 1 que permite um movimento relativo dos elementos estruturais 5A, 5B, 5C. Em particular, abaixo é feita referência ao elemento de mancal 90 conectado com o primeiro elemento estrutural 5A, porém, as considerações também devem ser consideradas válidas para o elemento de mancal conectado com o terceiro elemento estrutural 5C. O elemento de mancal na figura 7 compreende pelo menos uma parte tubular com seção circular aco

Petição 870190083999, de 28/08/2019, pág. 16/31

14/20 plado de forma corrediça com a primeira parte de extremidade 51 do primeiro elemento estrutural 5A. Mais precisamente, a seção da parte tubular possui um formato correspondendo a este da parte de extremidade 52 do elemento estrutural relativo 5A, 5C (circular nos exemplos apresentados).

[0046] O elemento de mancal 90 compreende uma chapa de base e as chapas de fixação 98 conectadas, de preferência por solda, com uma parte tubular externa 94 com seção circular (similarmente à solução nas figuras 3 até 3B). O elemento de mancal 90 também compreende uma parte tubular interna 95 com uma seção circular e coaxial com a parte externa 94. A parte tubular interna 95 é acoplada de um modo telescópico com a segunda parte de extremidade 52 do primeiro elemento estrutural 5A (estas considerações devem ser consideradas válidas para a conexão entre o terceiro elemento estrutural 5C e o elemento de mancal relativo 40). A cavidade interna 9A do primeiro elemento estrutural 5A está se comunicando com a cavidade interna 9D da parte tubular interna 95 do elemento de mancal 90 de modo a permitir o enchimento da mesma através da injeção de concreto. Nesta solução, a injeção de concreto é executada através do dispositivo de enchimento associado com o elemento estrutural relativo (primeiro 5A ou terceiro 5C de acordo com o elemento de mancal considerado).

[0047] A figura 8 se relaciona com uma concretização adicional de uma nervura 1 de acordo com a presente invenção, diferindo desta da figura 6 devido a uma configuração diferente dos elementos de mancal 90, um dos quais é apresentado na figura 9. Mais precisamente, com respeito à concretização na figura 7, o elemento de mancal 90 compreende uma parte tubular de conexão externa 96 acoplada de um modo telescópico com a parte tubular interna 94. Esta parte de conexão 96 está conectada com a segunda parte de extremidade 52, 72 do elemento estrutural relativo (primeiro 5A ou terceiro 5C, dependendo

Petição 870190083999, de 28/08/2019, pág. 17/31

15/20 do elemento de mancal considerado) através dos dispositivos de junção e de fechamento 66. Estes últimos são configurados de modo a manter a cavidade interna 9A, 9C do elemento estrutural relativo 5A, 5C separada da cavidade interna 9D definida pelo elemento interno 94 e pela parte de conexão 96. Os dispositivos de junção e de fechamento 66 tornam a parte de conexão 96 inteiriça com o elemento estrutural relativo 5A, 5C da nervura 1 simultaneamente definindo uma parede superior de obstrução 68A delimitando a parte de baixo da cavidade 9A, 9C do elemento relativo 5A, 5C e uma parede inferior de obstrução 68B delimitando a parte de cima da cavidade 9D definida pelas partes tubulares 96, 95 do elemento de conexão 90.

[0048] De acordo com esta concretização, cada elemento de mancal 90 é proporcionado com um dispositivo de enchimento relativo 7C da cavidade interna 9D definida em um comprimento (indicado com a referência T1') da parte tubular interna 94. O enchimento dos elementos estruturais 5A, 5B, 5C com concreto ao invés disso é executado através de um par de dispositivos de enchimento 7, 77 associados com o primeiro 5A e com o terceiro elemento 5C de acordo com as indicações acima. A partir de um ponto de vista operacional, a injeção prolongada de concreto dentro da cavidade 9D (isto é, além do enchimento normal) aumenta a pressão interna do concreto determinando um empuxo F sobre a parede inferior de obstrução 68B definida pelo dispositivo de junção e de fechamento 66. Este empuxo F causa o levantamento dos elementos estruturais 5A, 5B, 5C com respeito aos elementos de mancal 90. Deste modo, os elementos estruturais 5A, 5B, 5C aderem à superfície interna da escavação suportando e reforçando a mesma através de uma ação ativa. É observado que na concretização da figura 9, os elementos estruturais 5A, 5B, 5C podem ser simplesmente cheios, mas que a injeção pressurizada prolongada de concreto também é possível neste caso de acordo com os princípios

Petição 870190083999, de 28/08/2019, pág. 18/31

16/20 expostos acima em relação à nervura 1 na figura 7.

[0049] A presente invenção também se relaciona com uma estrutura de reforço 2 de uma escavação compreende uma ou mais nervuras de acordo com a presente invenção. Para este propósito, a figura 10 apresenta uma estrutura compreendendo três nervuras (indicadas com as referências 1, 1A, 1B) que são mutuamente conectadas através do uso de amarras de conexão 45A, 45B, cujo exemplo é apresentado na figura 12. Qualquer nervura é conectada com uma nervura anteriormente instalada antes de a dita qualquer nervura ser cheia com concreto utilizando os métodos possíveis descritos acima.

[0050] Cada cadeia de conexão 45A, 45B é acoplada, com uma primeira extremidade, com um primeiro anel de conexão 48A associado com uma primeira nervura (indicada com a referência 1) e, com uma segunda extremidade, com um segundo anel de conexão 48B associado com uma segunda nervura (indicada com a referência 1A). Para cada nervura 1, 1A, 1B, os anéis de conexão 48A, 48B são conectados, de preferência por solda, em intervalos predeterminados ao longo dos corpos tubulares C definindo os elementos estruturais 5A, 5B, 5C. Cada amarra de conexão 45A, 45B conecta os anéis de conexão 48A, 48B pertencendo às nervuras adjacentes 1, 1A, porém disposta na mesma altura H com respeito a um plano de referência que pode, por exemplo ser o plano P no qual as nervuras se situam (veja a figura 1).

[0051] As figuras 11, 11A e 11B permitem a observação de uma concretização preferida dos anéis de conexão 48A, 48B. Em particular, a figura 11 se relaciona com uma das seções transversais da nervura 1 (indicada nas figuras 1, 2 com a referência T3) na qual um dos ditos anéis de conexão é soldado. Como apresentado, cada anel 48A, 48B compreende um par de partes formatadas 49 (apresentadas nas figuras 11A, 11B) dispostas em lados opostos com respeito ao centro da

Petição 870190083999, de 28/08/2019, pág. 19/31

17/20 seção circular do corpo C do elemento estrutural relativo 5A, 5B, 5C. Cada parte formatada 49 possui uma estrutura em formato substancialmente de U com o lado central do arco formatado 49B com curvatura correspondendo a esta da superfície externa do corpo C. Os dois lados opostos 49C da parte formatada 49 se estende na posição mutuamente paralela.

[0052] A configuração da parte formatada 49 é particularmente vantajosa a partir de um ponto de vista operacional à medida que ela facilita as operações de conexão, isto é, a soldagem desta parte junto ao corpo C. Na verdade, a curvatura no lado central 59B permite a posição correta de soldagem ser facilmente mantida. Para este propósito, na figura 11 as diferentes costuras de solda são indicadas com a referência Sa. Também é observado que a configuração das partes formatadas 49 em essência define quatro áreas de acoplamento A, cada uma das áreas definida entre o corpo tubular C e os lados 49B, 49C desta parte. Como pode ser visto na figura 10, esta solução permite duas amarras 45A, 45B serem utilizadas para conectarem duas nervuras adjacentes 1, 1A ou 1A, 1B. Isto de forma vantajosa aumenta a resistência da conexão e aumenta as propriedades como um todo de resistência mecânica da estrutura de reforço 2.

[0053] Novamente com referência à figura 10, também é observado que duas amarrações 45A, 45B conectam duas nervuras adjacentes de modo que estas amarrações assumem uma posição mutuamente cruzada com respeito a um plano de observação ortogonal aos eixos geométricos dos elementos das nervuras, isto é, com respeito ao ponto de observação da vista na figura 10. Esta disposição, por um lado, permite um efeito aumentado de conexão ser obtido e, por outro lado, não obstrui a aplicação de concreto entre as nervuras. Para este propósito, na figura 10, as duas linhas tracejadas delimitam o volume V entre duas nervuras adjacentes destinadas a serem cheias com

Petição 870190083999, de 28/08/2019, pág. 20/31

18/20 concreto (por exemplo, shotcrete).

[0054] Pode ser observado que o formato circular do corpo tubular

C dos vários elementos estruturais, 5C permite a distribuição melhorada do concreto entre as nervuras 1, 1A, 1B à medida que ele pode envolver completamente a superfície externa de cada nervura sem deixa regiões descobertas, por exemplo, como ocorre nas nervuras com seção em H ou em T duplo. Além disso, a seção circular dos elementos estruturais 5A, 5B, 5C oferece maior resistência às forças de torção com respeito a esta possível com as seções abertas (H, C ou T duplo). Com a mesma força, este fato se traduz na possibilidade de limitar as dimensões e o material da nervura, isto é, os custos da produção.

[0055] Portanto, a presente invenção também se relaciona com um método para suportar e reforçar uma escavação compreendendo pelo menos as etapas de:

- instalar uma primeira nervura 1 de acordo com a presente invenção;

- encher as cavidades internas 9A, 9B, 9C dos elementos estruturais 5A, 5B, 5C da nervura com concreto pelo menos até o enchimento completo dos mesmos.

[0056] Para os objetivos da presente invenção, a expressão instalar uma nervura substancialmente indica operativamente colocar a nervura abaixo da escavação a ser suportada e reforçada. De preferência, o método proporciona o uso de uma nervura, cujos elementos estruturais compreendem corpos tubulares com seção transversal circular. O método de preferência proporciona a instalação de uma nervura 1 proporcionada com os elementos de mancal 90 acoplados com os elementos estruturais relativos 5A, 5B de modo a permitir um movimento relativo 5A, 5B, 5C de acordo com as indicações acima. Na presença de tais elementos de mancal para a nervura, o método de preferência proporciona o enchimento das cavidades internas 9A, 9B,

Petição 870190083999, de 28/08/2019, pág. 21/31

19/20

9C dos elementos estruturais com concreto pressurizado de modo a produzir um reforço ativo da escavação de acordo com os métodos e os objetivos indicados acima.

[0057] Após a instalação da primeira nervura (isto é, enchimento da cavidade com concreto em condição normal ou pressurizada), o método de preferência proporciona as etapas de:

- instalar uma segunda nervura 1A de acordo com a presente invenção;

- conectar a primeira nervura 1 com a segunda nervura 1A através de pelo menos uma amarra de conexão;

- encher as cavidades internas dos elementos estruturais da segunda nervura 1A com concreto pelo menos até o enchimento completo dos mesmos.

[0058] De preferência, o método proporciona a conexão da segunda nervura 1A com a primeira 1 através de várias amarras de conexão acopladas nas respectivas extremidades com anéis de conexão proporcionados nas duas nervuras 1, 1A em uma altura correspondente H (veja a figura 1). Em particular, as amarras de preferência são conectadas com pares de anéis posicionados em alturas H correspondentes, em nervuras adjacentes, de modo a ficarem cruzadas como apresentado na figura 12.

[0059] As soluções técnicas adotadas para a nervura e para o método para suportar e reforçar uma escavação permitem que a meta e os objetivos sejam totalmente alcançados. Em particular, o uso de nervuras com elementos estruturais tubulares combinados com o uso de concreto permite altas performances mecânicas serem alcançadas com uso limitado de material. Para este propósito, o uso de elementos com uma seção transversal fechada, de preferência circular, permite que performances sejam variadas pela variação, da proporção de aço para concreto (isto é, a espessura dos elementos) com as mesmas

Petição 870190083999, de 28/08/2019, pág. 22/31

20/20 dimensões externas (isto é, com o mesmo diâmetro externo no caso de seções transversais circulares). Isto obviamente é vantajoso para os tempos e os custos de instalação. O uso da seção transversal circular também permite de forma vantajosa que o problema relativo à aplicação de concreto (shotcrete) entre duas nervuras adjacentes seja resolvido, à medida que a superfície externa dos elementos pode ser completamente coberta com concreto sem espaços vazios sendo formados.

[0060] A nervura, a estrutura e o método para suportar e reforçar assim concebidos são suscetíveis a várias modificações e variações, todas se situando dentro do escopo do conceito da invenção; além disso, todos os detalhes podem ser substituídos por outros detalhes tecnicamente equivalentes.

[0061] Na prática, os materiais utilizados e as dimensões e formas associadas podem ser qualquer um, de acordo com os requerimentos e com o estado da técnica.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para suportar e reforçar uma escavação, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

- instalar uma primeira nervura (1) para suportar e reforçar uma escavação, a dita primeira nervura (1) compreendendo pelo menos um primeiro elemento estrutural (5A) em que o dito primeiro elemento estrutural (5A) compreende um corpo tubular (C) proporcionado com uma cavidade interna (9A) e dispositivo de ventilação, o dito primeiro elemento estrutural (5A) compreendendo um dispositivo de enchimento (7) acoplável operativamente com o dispositivo para injetar concreto dentro da dita cavidade (9A);

- injetar concreto em uma pressão acima da pressão atmosférica de a modo a encher as cavidades internas do pelo menos primeiro elemento estrutural (5A) da dita primeira nervura (1) pelo menos até o enchimento completo da mesma;

- prolongar a injeção de concreto com o dispositivo de ventilação fechado de modo a aumentar a pressão interna do concreto.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito método compreende as etapas de:

- instalar uma segunda nervura (1A) em uma posição adjacente à dita primeira nervura (1), a dita segunda nervura (1A) compreendendo pelo menos um primeiro elemento estrutural (5A) em que o dito primeiro elemento estrutural (5A) compreende um corpo tubular (C) proporcionado com uma cavidade interna (9A) e dispositivo de ventilação, o dito primeiro elemento estrutural (5A) compreendendo um dispositivo de enchimento (7) acoplável operativamente com o dispositivo para injetar concreto dentro da dita cavidade (9A);

- conectar a dita primeira nervura (1) com a dita segunda nervura (1A) através de uma ou mais cadeias de conexão (45A, 45B);

Petição 870190083999, de 28/08/2019, pág. 24/31

2/4

- encher as cavidades dos elementos estruturais da dita segunda nervura (1A) com concreto pelo menos até o enchimento completo destas cavidades.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo de enchimento (7) compreende uma abertura (7A) definida no dito corpo (C) do dito elemento estrutural (5A) e um elemento de fechamento (7B) da dita abertura (7A), o dito elemento de fechamento (7B) sendo móvel entre uma posição fechada e uma posição aberta.
4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o dito corpo tubular (C) do dito elemento estrutural (5A) possui uma seção transversal substancialmente circular.
5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende um segundo elemento estrutural (5B) compreendendo uma primeira parte terminal (81) conectada com uma primeira parte de extremidade (51) do dito primeiro elemento estrutural (5A).
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o dito segundo elemento estrutural (5B) compreende um corpo tubular (C2) proporcionado com uma cavidade interna (9B) adaptada para ser cheia com concreto após a instalação da dita nervura (1), e em que a dita cavidade interna (9A) do dito primeiro elemento estrutural (5A) está se comunicando com a cavidade interna (9B) do dito segundo elemento estrutural (5B).
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita nervura (1) compreende um elemento de mancal (90) conectado com uma parte de extremidade (52) do dito primeiro elemento estrutural (5A).
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado

Petição 870190083999, de 28/08/2019, pág. 25/31

3/4 pelo fato de que ainda compreende uma etapa de aumentar pressão interna do concreto dentro da dita cavidade interna do dito primeiro elemento estrutural (5A), causando um movimento relativo entre o dito elemento de mancal (9A) e o primeiro elemento estrutural (5A).
9. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a dita nervura compreende um terceiro elemento estrutural (5C) compreendendo um corpo tubular proporcionado com uma cavidade interna (9C) adaptada para ser cheia com concreto após a instalação da dita nervura (1), e em que o dito terceiro elemento estrutural (5C) compreende uma parte de extremidade (71) conectada com uma segunda parte terminal (82) do dito segundo elemento (5B).
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a dita cavidade interna (9B) do dito segundo elemento estrutural (5B) está se comunicando com a cavidade interna (9C) do dito terceiro elemento estrutural (5C).
11. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o dito terceiro elemento estrutural (5C) compreende uma parte de extremidade (72) conectada com um elemento de mancal (90) da dita nervura (1).
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma etapa de aumentar pressão interna do concreto dentro da dita cavidade interna do dito terceiro elemento estrutural (5C), causando um movimento relativo entre o dito elemento de mancal (9A) e o terceiro elemento estrutural (5C).
13. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que cada nervura compreende uma pluralidade anéis de conexão (48A, 48B) dispostos em intervalos predeterminados ao logo dos elementos estruturais relativos, cada cadeia de conexão

Petição 870190083999, de 28/08/2019, pág. 26/31

4/4 (45A, 45B) sendo acoplada com as extremidades dos anéis de conexão dispostos em nervuras diferentes em uma altura (H) correspondente.
14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que cada anel de conexão (48A, 48B) é configurado de modo a permitir acoplamento de pelo menos duas cadeias de conexão (45A, 45B).