BR112015025154B1

BR112015025154B1 - Método e dispositivo para cobrir e para tornar à prova dágua um vão de uma junta entre membros opostos de concreto de um trabalho hidráulico por meio de uma fita de cobertura

Info

Publication number: BR112015025154B1
Application number: BR112015025154-4A
Authority: BR
Inventors: Alberto Maria Scuero
Original assignee: Carpi Tech B.V.
Priority date: 2013-04-09
Filing date: 2014-04-09
Publication date: 2021-12-14
Also published as: AU2014253178A1; EP2984236A1; MX2015014226A; ZA201507760B; BR112015025154A2; MY178834A; ITMI20130560A1; MA38449A1; PE20160610A1; PH12015502314B1; ECSP15044091A; EA031236B1; PH12015502314A1; UA119142C2; AU2014253178B2; JP2016519730A; JOP20140139B1; EA201591940A1; IL241883B; CU24284B1

Abstract

método e dispositivo para cobrir e para tornar à prova d'água um vão de uma junta entre membros opostos de concreto de um trabalho hidráulico por meio de uma fita de cobertura um método e um dispositivo para cobrir e tornar à prova d'água as juntas entre membros de concreto (12, 14) de trabalhos hidráulicos, como barragens, canais, galerias hidráulicas e reservatórios. uma fita flexível de cobertura (17) compreendendo uma membrana flexível à prova d'água (21) feita de material elastomérico tendo um primeiro módulo elástico (e1), e pelo menos uma camada flexível de suporte (23) em material sintético tendo um segundo módulo elástico (e2) maior que o primeiro módulo elástico (e1) para limitar a deformação da membrana impermeável (21), é colocada entre os membros opostos de concreto (12, 14), por exemplo, nas juntas verticais e/ou nas juntas longitudinais do trabalho hidráulico. a camada suporte (23) e a membrana à prova d'água (21) são dobradas transversalmente em uma alça e depositadas no interior e/ou fora da junta que fixa e veda a fita de cobertura (17) nos membros de concreto (12, 14) ao longo de suas bordas. os movimentos entre membros de concreto (12, 14) da junta (16) são compensados por uma livre extensão da fita dobrada de cobertura (17).

Description

HISTÓRICO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a um método e dispositivo para cobrir e tornar à prova d’água as juntas, trincas e/ou fissuras entre membros de concreto de trabalhos hidráulicos como, por exemplo, barragens de concreto e por gravidade, galerias hidráulicas e reservatórios de água, nos quais o corpo do trabalho hidráulico pode se submeter à deformação causada pela interação com a água na bacia, por recalque diferencial, terremotos ou outras razões que provocam movimentos entre membros de concreto do trabalho hidráulico.

TÉCNICA ANTERIOR

[002] Na descrição a seguir, é feita referência específica às barragens por gravidade em materiais soltos e às barragens de concreto, sem limitar as aplicações gerais do método e do dispositivo de cobertura à prova d’água para juntas em qualquer tipo de trabalho hidráulico submetido aos movimentos correspondentes entre membros opostos do material de concreto.

[003] As barragens feitas de materiais soltos substancialmente consistem em uma contenção de material rolado compactado tendo granulometria variada. Para evitar o vazamento de água pelo corpo da barragem, é disposta uma cobertura ou revestimento à prova d’água que consiste em uma pluralidade de lajes de concreto dispostas lado a lado e que se prolongam da parte superior da barragem até uma base aparente no lado a montante; assim, entre as superfícies opostas das lajes de concreto e a base aparente, são formadas juntas verticais e longitudinais que podem se prolongar por distâncias consideráveis, que variam entre dezenas a centenas de metros ou mais, submetidas a pressões de água que variam de alguns metros a muitas dezenas de metros de coluna d’água.

[004] Como no caso de movimentos relativos entre superfícies ou membros opostos de uma junta, ou de uma trinca ou fissura, ocorreria uma considerável perda de água que se infiltraria no corpo da barragem, com consequente perda financeira e risco para essa barragem; durante ou subsequentemente à construção da barragem, as juntas devem ser vedadas por meio de adequados dispositivos de vedação, conhecidos comumente como “veda-juntas”, com a possibilidade de realizar reparos nos pontos de desgaste e/ou de rompimento da cobertura à prova d’água.

[005] Devido às características geológicas do local, o comportamento dinâmico do corpo da barragem ou outras causas acidentais, com o tempo, o corpo da barragem pode passar por deformações significativas, com a consequente abertura de juntas ou deslizamento relativo de dezenas de centímetros ou mais. Também deve ser considerado que a vedação das juntas, especialmente na base aparente da barragem ou próximo a esta, deve suportar um considerável estresse causado pela pressão hidrostática da água, que pode ser de muitas dezenas ou centenas de metros de altura.

[006] Em geral, o uso de vários tipos de veda-juntas de cobre ou de conhecidos sistemas à prova d’água de material betuminoso, PVC, EPDM, ou de outro tipo de material não é adequado para compensar os movimentos ou assentamentos significativos entre membros de concreto do corpo da barragem ou dos trabalhos hidráulicos sem a perda de suas características fundamentais de vedação de água. Além disso, os veda-juntas convencionais tornam difícil a realização de manutenções e/ou a realização de operações de reparos subsequentemente à danificação de uma junta.

[007] Os dispositivos para a vedação de água para juntas são conhecidos, por exemplo, na GB 1.197.414, GB 930.627 e WO 00/06846; dispositivos para a vedação de água desse tipo em geral consistem em um diafragma elástico no interior da estrutura de concreto que sejam adequados para compensar somente pequenos movimentos de uma junta e que não possam ser instalados de qualquer forma após o término do trabalho hidráulico.

[008] Esses problemas foram parcialmente solucionados pelo método e dispositivo para cobrir e tornar à prova d’água as juntas da WO 00/34588. De acordo com o método revelado, é fixada uma membrana impermeável de material sintético com função elástica, em uma condição elástica que cubra a junta, suportando a membrana por meio de uma pluralidade de lajes metálicas fixadas à estrutura de concreto de forma deslizante e acompanhando os movimentos de abertura e fechamento da junta.

[009] Este sistema é somente adequado no caso de aberturas de juntas em somente uma direção e para compensar somente pequenos movimentos de ajuste do corpo do trabalho hidráulico, da ordem de poucos centímetros, sem a perda das características de vedação de água. Não obstante, este sistema é completamento inadequado para compensar grandes deformações ou movimentos de deslizamento de juntas bidimensionais e tridimensionais.

[010] De fato, no caso de movimentos relativos tridimensionais de uma junta, os membros de suporte que consistem em lajes metálicas ficariam deformados de forma plástica irreversível, aplicando estresse excessivo a uma membrana impermeável, que por ser excessivamente solicitada, poderia desgastar-se nas bordas das lajes suporte, provocando a infiltração de água no corpo do trabalho hidráulico e o inevitável vazamento da água nos pontos de rompimento.

[011] As coberturas de juntas de expansão de construções ou para a cobertura e a vedação de vãos entre membros de concreto, ou veda-juntas, foram propostas de várias formas na DE4204497, GB1536684, US3581450, US2001/0008060 e GB128556. Em particular, a DE4204497 revela uma junta de expansão entre membros de concreto de um revestimento de estruturas de concreto. O revestimento compreende uma placa em forma de U de material plástico elasticamente flexível colocado no vão, tendo flanges virados para o exterior soldados a painéis plásticos vizinhos fixados à superfície exterior dos membros de concreto da estrutura; a junta é então coberta com uma placa de cobertura para evitar a entrada de materiais estranhos. O uso da junta de expansão é adequado para áreas de descarte de refugos.

[012] A GB1536684 revela uma estrutura de junta de expansão para cobrir e vedar vãos deixados deliberadamente entre as lajes de concreto de pavimento, estruturas divisórias, ou estruturas de tubos dobrados para prover vedação e evitar matéria estranha ou umidade ou reter material de fundação, como areia.

[013] Uma fita de material elastomérico é depositada e dobrada em U na extensão do vão; uma placa de cobertura é novamente provida para proteger a fita de folha plástica; esta solução é novamente adequada para pequenos movimentos relativos entre os membros de concreto em somente uma direção no plano da placa de cobertura.

[014] A patente norte-americana 3581450 se refere uma junta de expansão para cobrir o vão entre os painéis de uma construção, na qual um par de fitas metálicas são unidas entre si por um painel alongado em forma de U feito em material flexível e uma fita elastomérica mediana para permitir a expansão ao longo do eixo longitudinal em uma direção perpendicular da junta.

[015] Na patente norte-americana 2001/0008060, a Figura 17 revela uma junta de vedação contra água entre dois membros de concreto de estruturas de construção nos quais a superfície dos membros de concreto é pavimentada com asfalto sintético, que é aquecido para penetrar nos poros capilares do concreto; é fixado subsequentemente um tecido plástico à prova d’água ao asfalto sintético, novamente pavimentado com uma segunda camada de asfalto sintético fundido quente para fixar com segurança o tecido à prova d’água.

[016] A GB1285556 - descreve uma junta de expansão na qual a placa suporte de polietileno ou polipropileno é feita aderir a uma membrana à prova d’água por meio de um adesivo sensível à pressão como uma composição de borracha betuminosa; portanto, não são permitidos movimentos relativos livres entre a membrana à prova d’água e a placa suporte, a menos que seja para provocar uma deformação da composição de borracha sensível à pressão.

[017] Como mencionado anteriormente, muitas das juntas de expansão reveladas nos documentos acima mencionados da técnica anterior, simplesmente sugerem uma estrutura de junta adequada para uso nas condições ambientais em estruturas de construções ou em aplicações similares; apesar de a GB1285556 descrever o uso da junta, mesmo em condições de pressão hidrostática muito alta, o fator principal simplesmente reside na deformação plástica da camada adesiva.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[018] O principal objetivo da presente invenção é prover um método e um dispositivo para cobrir e tornar à prova d’água as juntas entre membros de concreto de trabalhos hidráulicos, adequados para também compensar movimentos significativos, por exemplo, movimentos de abertura, de fechamento e de deslizamento em todas as direções, entre membros opostos de concreto de uma junta, de dezenas de centímetros ou mais, sem provocar estresse excessivo ou rompimento da membrana à prova d’água, sem perder as características de vedação de água da junta.

[019] Outro objetivo da invenção é prover um método e um dispositivo de cobertura para a vedação de água entre membros de concreto de juntas em trabalhos hidráulicos, como acima revelado, que sejam particularmente adequados para a utilização em barragens de enrocamento com face de concreto (CFRD), ou barragens de concreto compactado com rolo (RCC) e para outras aplicações em condições pressão d’água, e que possam prover um suporte adequado para a vedação à água da membrana impermeável, sem rasgar ou quebrar, mesmo sob estresse significativo provocado pela considerável pressão hidrostática.

[020] Ainda outro objetivo da invenção é prover um método e um dispositivo de cobertura para a vedação de água das juntas entre membros de concreto de trabalhos hidráulicos que sejam de construção simples, permitir que a vedação da junta seja consertada facilmente, tanto na ausência como na presença de água no trabalho hidráulico.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[021] Estes e ainda outros objetivos da invenção podem ser obtidos pelo método de acordo com a reivindicação 1, e pelo dispositivo de cobertura para a vedação de água de juntas de acordo com a reivindicação 7.

[022] Em particular, de acordo com a invenção, foi provido um método para cobrir e tornar à prova d’água um vão de uma junta entre membros opostos de concreto de um trabalho hidráulico por meio de uma fita de cobertura dobrada transversalmente, e que se prolonga longitudinalmente no vão, fixada aos membros de concreto ao longo de bordas laterais alongadas, compreendendo as etapas de:

[023] prover a fita de cobertura pela sobreposição de pelo menos uma membrana flexível à prova d’água feita de material elastomérico tendo um primeiro módulo elástico, e pelo menos uma camada flexível de suporte em material sintético tendo um segundo módulo elástico maior que o primeiro módulo elástico da membrana à prova d’água;

[024] dobrar transversalmente a membrana à prova d’água e a camada suporte da fita de cobertura, e depositar a fita dobrada cobrindo o vão da junta; e

[025] fixar e vedar as bordas laterais alongadas da fita dobrada de cobertura nos membros de concreto, mantendo a camada suporte faceando os membros de concreto, permitindo o livre movimento relativo entre a membrana à prova d’água sobreposta e a camada suporte da fita dobrada de cobertura.

[026] De acordo com outro aspecto da invenção, foi provido um dispositivo de cobertura para cobrir e tornar à prova d’água um vão de uma junta entre membros de concreto em um trabalho hidráulico, de acordo com o método acima mencionado, em que o dispositivo de cobertura compreende pelo menos uma membrana impermeável à prova d’água feita em material elastomérico ou elástico e uma camada suporte, ambos fixos e vedados nos membros de concreto ao longo das bordas longitudinais da junta, caracterizado pelo dispositivo de cobertura consistir em:

[027] uma fita flexível de cobertura compreendendo a membrana à prova d’água e a camada flexível de suporte de material sintético em pelo menos um lado da membrana à prova d’água;

[028] na qual a membrana impermeável e a camada flexível de suporte compreendem bandas centrais sobrepostas, com deslizamento livre e dobradas em uma alça que se prolonga longitudinalmente na junta; e

[029] na qual a camada flexível de suporte tem um módulo elástico e resistência ao rompimento maiores que os da membrana à prova d’água do dispositivo de cobertura.

[030] A membrana impermeável e a camada flexível de suporte podem ser dobradas de qualquer maneira em alça; por exemplo, podem formar uma ou mais alças longitudinais posicionadas dentro ou fora do vão da junta. A dobradura e a sobreposição da membrana à prova d’água e da camada flexível de suporte devem manter a membrana em livre contato com a camada flexível de suporte, ou a uma curta distância desta, de maneira a limitar a deformação elástica da membrana à prova d’água, enquanto mantém a membrana abaixo de seu ponto crítico de rompimento. Assim, a fita de cobertura é também adequada para suportar o grande estresse causado, por exemplo, pelas altas pressões hidrostáticas da água no trabalho hidráulico, em condições de significativas aberturas da junta, ou de movimentos relativos em todas as direções entre os membros de concreto da junta.

[031] O dispositivo para cobrir e tornar à prova d’água as juntas em trabalhos hidráulicos de acordo com a presente invenção é assim uma combinação de várias camadas flexíveis que podem ser dobradas em uma alça, e que estejam sobrepostas entre si, em particular:a) pelo menos uma membrana impermeável à prova d’água, de material elastomérico ou de material sintético elasticamente extensível, tendo uma função à prova d’água, por exemplo, consistindo em uma geomembrana tendo uma espessura entre 2 a 6 cm e um módulo elástico E1 entre 0,010 e 0,030 GPa na temperatura ambiente;b) pelo menos uma camada flexível de suporte, de material sintético com reforço de fibra, posicionado em um ou em ambos os lados da membrana à prova d’água, por exemplo, consistindo em um geotêxtil ou outro material têxtil geosintético adequado, tendo rigidez ou um módulo de elasticidade E2 e resistência ao rompimento maior que o E1 da membrana à prova d’água; o módulo elástico E2 da camada suporte estará preferencialmente entre 2 e 8 GPa ou mais, que varia de 40 a 70 vezes maior que o módulo E1. Isso garante que a camada flexível de suporte limita a deformação da membrana à prova d’água, evitando assim que esta última atinja as condições de rompimento e que resista à maioria dos estresses. Além disso, como a membrana à prova d’água está submetida a pequeno estresse, com a grande abertura da junta ou movimentos correspondentes entre os membros de concreto da junta, a membrana à prova d’água poderá assim suportar maior pressão hidrostática de algumas dezenas de coluna d’água e mais; se a camada flexível de suporte for provida em ambos os lados da membrana à prova d’água, isto será vantajoso no caso de existir estresse hidrostático em um ou em ambos os lados, por exemplo, uma pressão negativa na eventualidade do esvaziamento da bacia ou de uma estrutura hidráulica em geral;c) uma camada têxtil intermediária (opcional) entre a membrana à prova d’água e a camada flexível de suporte, tendo uma função de antiperfuração. A camada têxtil intermediária pode ser separada ou acoplada a uma membrana à prova d’água, por exemplo, sob a forma de um geocomposto; essa camada têxtil, em adição à realização da função de antiperfuração, também contribui para aumentar a resistência da membrana impermeável, porque o geocomposto pode suportar maior pressão que a membrana à prova d’água individualmente;d) por fim, pode ser provida uma camada têxtil externa de proteção (opcional), por exemplo, consistindo em um geotêxtil adequado para ser dobrado em uma alça, em conjunto com a membrana à prova d’água e a camada flexível de suporte.

[032] Para as finalidades da presente descrição, “junta” é definida como o espaço ou vão entre superfícies que se faceiam de dois membros de concreto de qualquer trabalho hidráulico ou uma trinca ou fissura. É também mencionado que:

[033] “geomembrana” consiste em uma placa plana de material termoplástico polimérico à prova d’água ou de outro tipo de material elastomérico;

[034] “geotêxtil” é definido como um material polimérico sintético adequado para entrar em contato com o solo ou com outro material para o uso pretendido;

[035] “geocomposto” é definido como um material manufaturado ou montado plano usando pelo menos uma geomembrana e um geotêxtil.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[036] Estas e outras características do método e do dispositivo de cobertura para a vedação de juntas e/ou trincas e/ou fissures entre membros de concreto de trabalhos hidráulicos serão reveladas mais abaixo com referência a uma barragem de enrocamento com face de concreto e aos desenhos anexos, nos quais:

[037] A Figura 1 é uma vista em corte transversal de uma barragem de enrocamento com face de concreto compreendendo um dispositivo para cobrir e tornar à prova d’água as juntas de acordo com a invenção;

[038] A Figura 2 é um detalhe ampliado de uma junta da Figura 1 em uma condição fechada, entre uma laje de concreto no lado a montante da barragem e a base aparente;

[039] A Figura 3 é um detalhe ampliado similar à Figura 2, com a junta em uma condição aberta;

[040] A Figura 4 é um detalhe ampliado da fita de cobertura e de vedação de água;

[041] As Figuras 5 a 7 mostram esquematicamente as possíveis etapas de construção do dispositivo para cobrir e tornar à prova d’água a junta de acordo com Figura 2;

[042] A Figura 8 é um detalhe ampliado da Figura 2;

[043] As Figuras 9 e 10 mostram algumas soluções diferentes do dispositivo de cobertura;

[044] A Figura 11 é um detalhe similar às figuras anteriores, com o dispositivo dobrado de cobertura fora da junta;

[045] A Figura 12 é um detalhe similar à Figura 11, após a ocorrência de um movimento de deslizamento relativo entre os dois membros de concreto da junta;

[046] A Figura 13 é um detalhe similar à Figura 11, na qual a fita do dispositivo de cobertura foi dobrada em alça dupla fora da junta;

[047] A Figura 14 mostra a curva tensão-deformação GM e SL da membrana à prova d’água e da camada suporte da fita de cobertura.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[048] Com referência às Figuras 1 a 8, será revelada uma primeira realização preferencial de um dispositivo para cobrir e tornar à prova d’água as juntas entre membros de concreto de trabalhos hidráulicos, de acordo com a invenção.

[049] Na Figura 1, foi representada a vista em corte transversal de uma barragem 10, compreendendo um corpo 11 que consiste em uma contenção de material solto dotado de um dispositivo de proteção para a cobertura, que consiste em uma pluralidade de lajes adjacentes de concreto 12 que se prolongam a partir da parte superior 13 da barragem para baixo, em uma base aparente de concreto 14. Com referência ao número 15 na Figura 1, foi indicado um possível nível de água retido pela barragem 10 considerando que o número de referência 16 indica uma junta longitudinal que corre ao longo da barragem 10 entre as lajes de concreto 12 e a base aparente 14. O método de construção da barragem 10 pode ser de qualquer tipo, não sendo revelado para não fazer parte da invenção.

[050] Como mostrado no exemplo da Figura 2 e no detalhe ampliado da Figura 8, o dispositivo para cobrir e tornar à prova d’água a junta 16 consiste em uma fita flexível 17 compreendendo uma pluralidade de camadas sobrepostas, que axialmente se prolongam longitudinalmente na junta 16; a fita 17 assenta na junta 16, sendo dobrada transversalmente sob a forma de U, de maneira a prover uma alça central que se prolonga em um profundo vão longitudinal 18 entre as superfícies do lado de face de dois membros opostos de concreto da barragem que, no exemplo em consideração, consistem em lajes de concreto 12 e da base aparente 14.

[051] A Figura 2 mostra a junta 16 e a fita de cobertura 17 do dispositivo de cobertura e de vedação de água em uma condição original na qual a junta está em uma condição fechada, com a barragem que ainda não passou por nenhuma deformação; nessas condições, as forças externas devidas à pressão hidrostática da água que existe no trabalho hidráulico e que age na fita de cobertura, empurram os dois lados da alça 17A providas pela fita de cobertura dobrada em U 17, contra as paredes laterais do vão 18; dessa maneira, a fita de cobertura 17 não está submetida a nenhum estresse e/ou deformação substancial, mesmo em uma profundidade significativa da água 15, que no caso de barragens podem ser da ordem de dezenas ou centenas de metros.

[052] Ainda com referência à Figura 2, a fita flexível de cobertura 17 para a proteção e vedação contra a água da junta 16 é fixada de forma a vedar ao longo de suas bordas longitudinais cobrindo o vão 18, por exemplo, por meio de uma pluralidade de pinos metálicos 26 espaçados entre si e fixados ao concreto das lajes 12 e da base aparente 14, de forma por si conhecida.

[053] A Figura 3, por outro lado, mostra uma possível condição aberta da junta 16, na qual a laje 12 foi movida para longe da base aparente 14, por exemplo, devido à deformação local da contenção 11 que constitui o corpo da barragem 10. Nessas condições, entre superfícies opostas da laje 12 e a base aparente 14 é formada uma grande cavidade 20 que, dependendo da deformação, pode variar entre alguns centímetros até algumas dezenas de centímetro ou mais. Este movimento relativo entre os dois membros de concreto 12 e 14, pode provocar tanto um movimento de separação como uma rotação relativa, abaixando ou levantando um membro em relação ao outro, ou vários movimentos simultaneamente.

[054] Em cada uma dessas condições a parte da fita 17A que foi inicialmente dobrada em uma alça e que ficou em uma condição não estressada no vão 18 da junta, pode agora se alongar livremente para compensar qualquer mudança entre a laje 12 e a base aparente 14 dentro dos limites permitidos pela largura da fita de cobertura, e de sua extensão transversal admissível; a fita de cobertura e de vedação de água 17 deve assim ser indicada de tal maneira a poder suportar uma grande abertura da junta, continuando a manter sua vedação com a mesma coluna d’água.

[055] Nessa conexão, como mostrado no detalhe da Figura 4, a fita de cobertura 17 tem uma estrutura composta ou em camadas que consiste em várias camadas sobrepostas em contato e independentes ao deslizamento entre si.

[056] Em particular, no exemplo da Figura 4, a fita de cobertura 17 compreende uma primeira camada que consiste em uma membrana impermeável à prova d’água 21 feita de um material sintético elástico, que tem o adequado módulo elástico e espessura, por exemplo, uma geomembrana feita de PVC ou de outro material sintético adequado para o uso pretendido, que possa ser combinado com uma segunda camada protetora ou de antiperfuração 22, provida por um adequado material sintético reforçado com fibra ou geotêxtil flexível que tenha sido projetado para aderir à geomembrana 21 contribuindo para aumentar sua resistência.

[057] A fita de cobertura para vedação contra água 17 no exemplo mostrado abaixo compreende uma terceira camada suporte 23 para a membrana impermeável 21, que consiste em uma camada flexível de um material têxtil sintético geotécnico que se prolonga por todo o comprimento da membrana impermeável 21; em particular, a camada suporte 23 pode consistir em um material geosintético ou de fibra reforçada tendo melhores características de resistência mecânica que a membrana à prova d’água 21, como já mencionado, por exemplo, que consistem em um substrato têxtil ao qual são costuradas faixas longitudinais em fibra sintética para suportar e resistir à tensão gerada na fita de cobertura 17; a superfície da camada flexível de suporte 23 que entra em contato com os membros de concreto 12, 14 também deve ter resistência à abrasão.

[058] A fita de cobertura 17 que consiste na membrana 21, o geotêxtil de proteção 22 e a camada suporte geosintética 23, em geral devem ter características de flexibilidade como para permitir que a fita seja dobrada dentro ou fora do vão 18 da junta, de maneira a formar pelo menos uma alça livremente extensível, garantindo características de resistência mecânica e de vedação contra água em várias condições de operação.

[059] As Figuras 5 a 8 mostram, como exemplo, determinadas etapas do método para a proteção e vedação contra a água da junta 16, ou de outra junta entre membros de concreto de um trabalho hidráulico, de acordo com uma possível realização, na qual a fita de cobertura 17 tem uma banda central 17A dobrada em uma alça dentro do vão 18 da junta 16; nas várias figuras, foram usados os mesmos números de referência das figuras anteriores para indicar peças similares ou equivalentes.

[060] A Figura 5 mostra um detalhe da junta 16 sem a fita de cobertura 17; nesse caso, o vão 18 é provido pela diferente configuração das duas superfícies de face 12A da laje 12, e 14A da base aparente 14. Em particular, a superfície 12A da laje 12 é configurada com um degrau 25, a uma distância da superfície superior 12B de maneira a formar um vão profundo 18 que se abre para cima. A largura do degrau 25 e a posição ou sua distância da superfície superior 12B da laje 12, deve ser escolhida de maneira a formar um vão que seja suficientemente largo e profundo para abrigar um determinado comprimento, dobrado em alça, da fita de cobertura impermeável 17, como mostrado nas Figuras 2 e 8. Em particular, a largura e a profundidade do vão 18, e consequentemente a largura da banda central dobrada em alça da fita de cobertura 17, devem ser escolhidas de maneira a permitir o alongamento transversal máximo possível da fita de cobertura 17, de acordo com a abertura máxima esperada para a junta 16, isto é, a mudança máxima correspondente entre a laje 12 e a base aparente 14; mais em geral, entre membros opostos de concreto de uma junta, que sejam previstos ou que possam ser previstos para um trabalho hidráulico específico. Não se descarta que o degrau 18 possa ter outro formato ou outras dimensões que aquelas mostradas; simplesmente como exemplo, será adequado para a profundidade da ranhura 18 ter pelo menos o dobro ou várias vezes sua largura, de maneira a abrigar uma largura adequada da fita 17 dobrada em alça, que seja livre para se prolongar transversalmente e adaptar-se também a movimentos excepcionais entre os dois movimentos de concreto 12 e 14.

[061] A camada flexível de suporte 23 é assim posicionada longitudinalmente sendo colocada sobre a junta 16, faceando os membros de concreto, tomando o cuidado de ser dobrada a camada flexível de suporte 23 em formato de “U”, de maneira a formar uma alça longitudinal 23A, como mostrado na Figura 6. A alça em formato de U 23A da camada flexível de suporte 23 pode se prolongar por parte ou por toda a profundidade do vão 18.

[062] Após posicionar e estender a camada flexível de suporte 23, como anteriormente mencionado, é posicionada a membrana impermeável à prova d’água 21, sendo mantida posicionada na junta 16, sobrepondo a membrana impermeável 21 na camada flexível de suporte 23 que já foi posicionada e dobrada em uma alça no vão 18.

[063] Em particular, a membrana impermeável 21, ou o geocomposto 21, 22, será colocado sobre a junta 16, que será dobrada em cruz em formato “U” no vão 18 de maneira a prover uma alça 21A que corresponda substancialmente à alça 23A da camada flexível de suporte 23. Em outras palavras, a dobra em cruz da membrana impermeável 21 em alça 21A no interior do vão 18 deve ser como colocar a alça 21A em maior contato possível com a camada flexível de suporte 23, ou a uma distância de maneira que por meio da ação de forças externas, a membrana impermeável 21 tenha uma pequena deformação e permaneça contra a camada flexível de suporte 23 sem atingir o limite de deformação de rompimento, sem assim perder a função de vedação de água, mesmo que um maior estresse seja suportado pela camada flexível 23.

[064] Pelas várias figuras, em particular pelasFiguras 6 e 7, nota-se que a camada flexível de suporte 23, e como consequência a membrana à prova d’água 21, ou o geocomposto do qual foi removido uma fita lateral de material têxtil nos pontos de ancoragem, se prolongam nos dois lados do vão 18 com uma grande asa 23B em contato por atrito com a superfície dos dois membros de concreto 12 e 14.

[065] Uma vez a membrana impermeável à prova d’água 21, ou o geocomposto 21, 22, tendo sido posicionado e dobrado no vão 18, e sobreposto na camada flexível de suporte 23 faceando os membros de concreto 12, 14, este último e a membrana 21 são vedados e ancorados de qualquer forma adequada ao longo de suas bordas longitudinais; por exemplo, a ancoragem pode ser feita por meio de uma pluralidade de pinos 26, espaçados entre si por um passo constante, fixados de maneira conhecida nos furos correspondentes feitos nos dois lados do vão 18, nos membros de concreto correspondentes 12, 14 da junta 16; e fixação e vedação das duas bordas longitudinais da fita de cobertura 17 podem ser feitas, por exemplo, por meio de uma placa de aço 27, interpondo uma arruela adequada de vedação 28 entre a placa de aço 27 e a membrana impermeável à prova d’água 21.

[066] Após a instalação e ancoragem da membrana impermeável 21 e da camada flexível de suporte 23 da fita de cobertura 17, da mesma forma anteriormente revelada, é instalada a camada têxtil de proteção 29, também sendo dobrada na ranhura 18, contra a membrana impermeável à prova d’água 21; a camada têxtil de proteção 29 é posicionada em toda a fita 17, sendo sobreposta nos pinos 26 e ancorada ao longo das bordas laterais pelos pinos respectivos 30, como mostrado na Figura 8.

[067] O dispositivo para cobrir e tornar à prova d’água as juntas em trabalhos hidráulicos de acordo com a invenção, pode ser usado para formar uma vedação à prova d’água ao longo das juntas longitudinais que correm por todo o comprimento do trabalho hidráulico, ou parte do trabalho, como ocorre, por exemplo, entre as lajes de cobertura do lado a montante de uma barragem e da base aparente, e ao longo das juntas verticais entre lajes adjacentes.

[068] A Figura 9 mostra, como exemplo, um dispositivo para cobrir e tornar à prova d’água uma junta vertical 16 entre duas lajes adjacentes de concreto 12.1 e 12.2; no caso da Figura 9, o vão 18 está novamente entre as superfícies opostas das duas lajes 12.1 e 12.2, provendo a formação de um único degrau 25 na laje direita 12.1 e a instalação de uma fita impermeável à prova d’água 17 cobrindo a junta de forma substancialmente similar à que foi revelada no exemplo das figuras anteriores.

[069] A Figura 10 mostra uma possível variante, de acordo com a qual o vão 18 é obtido pela configuração de ambas as lajes 12.1 e 12.3 com um respectivo degrau lateral 25, e no qual os dois degraus opostos 25 são configurados de forma a formar um vão 18 provendo uma fita de cobertura 17 para a cobertura da junta 16 a ser instalada da mesma maneira que nos exemplos revelados anteriormente.

[070] Como mencionado anteriormente, a Figura 3 mostra a junta em uma condição aberta dependendo da deformação da barragem, e da relativa extensão livre da banda dobrada 17A da fita de cobertura 17 para a vedação contra água e cobertura da junta; nessas condições, a transferência do estresse da camada suporte 23 para a laje 12 e para a base aparente 14, isto é, para os dois membros equivalentes de concreto do trabalho hidráulico, não é suportada somente pelas placas de aço 27 e pelos pinos 26, mas o estresse é também transferido pela força de atrito entre as superfícies dos membros de concreto e as asas laterais 23B da camada suporte 23 submetida à pressão hidrostática da água que interage com o trabalho hidráulico.

[071] Para verificar a operação e vedar o dispositivo para cobrir e tornar à prova d’água as juntas de acordo com a invenção foram feitos testes experimentais usando uma autoclave adequada, após serem escolhidos os materiais adequados para a camada flexível de suporte e para a membrana impermeável, assim como para o sistema de ancoragem.

[072] Um sistema que consiste em um geocomposto em PVC, e de um geotêxtil suporte, posicionados em um plano tendo uma cavidade comparável às dimensões de uma possível junta aberta, foi fechado em uma autoclave e a borda periférica sendo fixada e vedada; foi então criada uma relevante pressão hidrostática no interior da autoclave, sendo igual a uma coluna de água com cerca de 60 metros, sendo então mantida por um grande número de horas.

[073] No final dos testes, foram detectados um pequeno alongamento do geotêxtil suporte e uma perda de água que foi julgada como insignificante. Os testes experimentais forneceram dados totalmente positivos, confirmando a capacidade do dispositivo de cobertura e de vedação de água de operar por um longo tempo, mesmo em alta pressão, e para compensar também grandes aberturas de juntas.

[074] De acordo com os exemplos anteriores, a camada flexível de suporte 23 e a membrana à prova d’água 21 são instaladas e dobradas no vão 18, em etapas subsequentes; as não obstante, é possível uma variante executiva para instalar e dobrar em alça ao mesmo tempo em que a camada flexível de suporte 3 e a membrana à prova d’água 21, mantendo a camada flexível de suporte 23 e a membrana 21 sobrepostas durante a instalação; são possíveis outros métodos para dobrar a camada flexível de suporte 23 e a membrana à prova d’água 21 que sejam diferentes do método mostrado, permanecendo as mesmas as características gerais do método do dispositivo para cobrir e tornar à prova d’água as juntas em trabalhos hidráulicos de acordo com a invenção.

[075] As Figuras 11 e 12 mostram esquematicamente outra solução na qual a fita de cobertura e de vedação de água 17 é dobrada para formar uma alça 17A fora da junta 16; novamente nas Figuras 11 e 12, os mesmos números de referência das figuras anteriores foram usados para indicar peças similares ou equivalentes; esta solução é também adequada para o caso de trincas e/ou fissuras na estrutura feita em concreto de um trabalho hidráulico.

[076] A Figura 11 mostra os dois membros de concreto 12.4 e 12.5 que formam a junta 16, na posição original de um trabalho hidráulico, por exemplo, no caso de uma galeria hidráulica, ou das paredes laterais de um canal; como nesse caso a alça 17A da fita de cobertura e de vedação de água 17 pode estar submetida a pressão hidrostática no lado superior, ou em ambos os lados, é possível prover uma camada suporte 23 em um ou em ambos os lados da membrana à prova d’água 21, como mostrado esquematicamente na Figura 4.

[077] A próxima Figura 12 mostra esquematicamente a condição da fita de cobertura 17, se ocorrer um movimento de deslizamento relativo do membro de concreto 12.4 em relação aos membros de concreto 12.5; também nesse caso, a fita de cobertura e de vedação de água 17 se comporta exatamente da mesma forma anteriormente revelada, tanto no caso do movimento de deslizamento entre os dois membros de concreto 12.4, 12.5 como mostrado no caso de abertura da junta 16.

[078] A Figura 13 mostra outra solução similar à das Figuras 11 e 12, das quais difere pelo fato que agora a fita de cobertura e de vedação contra água 17 foi dobrada fora da junta 16 de maneira a formar uma alça dupla 17A, 17B adequada para compensar um maior movimento entre os dois membros de concreto 12.4 e 12.5; assim, também na Figura 13, foram usados os mesmos números de referência para indicar peças similares ou equivalentes.

[079] A Figura 14 mostra esquematicamente uma primeira curva GM ilustrativa das características de tensão/deformação da membrana à prova d’água 21, e uma segunda curva SL ilustrativa das características de tensão/deformação da camada flexível de suporte 23, e o comportamento sinérgico entre elas; em particular, a Figura 14 mostra a razão que existe entre o estresse unitário o e o alongamento ou a deformação unitária ε referente ao módulo elástico E1 para a curva GM e E2 para a curva SL.

[080] Da curva SL da Figura 14, nota-se que a camada flexível de suporte 23 tem um módulo de Young ou de elasticidade E1= o/ε e ponto de rompimento or1, εr1 maior que o módulo de Young ou de elasticidade E2= o/ε e ponto de rompimento or2, εr2 da membrana à prova d’água; assim em qualquer condição de estresse da fita de cobertura 17 como, por exemplo, indicado em ε1, a membrana 21 será submetida a estresse e ao alongamento, que são significativamente menores que aqueles da camada suporte 23.

[081]Fica assim entendido que outras modificações ou variações podem ser feitas ao método e ao dispositivo para a vedação de juntas contra a água em trabalhos hidráulicos submetidos à deformação com o tempo, em particular à conformação da junta longitudinal 16, de toda a fita de cobertura 17, ou de suas partes componentes, ou de seus métodos e meios de ancoragem com vedação à prova d’água da fita de cobertura 17 nos dois membros opostos de concreto de qualquer trabalho hidráulico, em particular, barragens enrocadas com face de concreto, sem assim abandonar as reivindicações.

Claims

1. MÉTODO PARA COBRIR E PARA TORNAR À PROVA D’ÁGUA UM VÃO (18) DE UMA JUNTA (16) ENTRE MEMBROS OPOSTOS DE CONCRETO (12, 14) DE UM TRABALHO HIDRÁULICO (10) POR MEIO DE UMA FITADE COBERTURA (17) dobrada transversalmente e que se prolonga longitudinalmente no vão (18), fixada impermeavelmente aos membros de concreto (12, 14) ao longo de bordas lateraisalongadas;em que a fita de cobertura (17) compreende pelo menos uma membrana flexível à prova d’água (21) feita de materialelastomérico, tendo um primeiro módulo elástico (E1), e pelo menos uma camada flexível de suporte (23) feita em materialtêxtil sintético, tendo um segundo módulo elástico (E2) maior que o primeiro módulo elástico (E1) da membrana à prova d’água (21);caracterizado por compreender as seguintes etapas:sobrepor a membrana flexível à prova d’água (21) e a camada flexível de suporte (23);dobrar transversalmente a membrana à prova d’água (21) e a camada suporte (23) da fita de cobertura (17);depositar a fita dobrada (17) cobrindo o vão (18) da junta (16);fixar impermeavelmente as bordas laterais alongadas da fita dobrada de cobertura (17) nos membros de concreto (12, 14), mantendo a camada suporte (23) faceando os membros de concreto (12, 14) da junta (16); epermitindo o livre movimento relativo entre a membrana à prova d’água sobreposta (21) e a camada suporte(23) da fita dobrada de cobertura (17).

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela dobra em alça (21A, 23A) de uma banda central da membrana à prova d’água (21) e da camada flexível de suporte (23), diretamente no interior do vão (18) da junta (16) entre os ditos membros de concreto (12, 14) do trabalho hidráulico (10).

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela dobra em alça (21A, 23A) de uma banda central da membrana à prova d’água (21) e da camada flexível de suporte (23), fora da junta (16), roscando sucessivamente a fita de cobertura dobrada (17) no vão (18) da junta (16).

4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pela configuração de uma camada suporte (23) com asas laterais (23B) que se prolongam por atrito ao longo das superfícies de contato dos membros de concreto (12, 14) do trabalho hidráulico (10).

5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pela sobreposição de outra camada têxtil de proteção (29) à membrana à prova d’água (21), e dobra em alça de outra camada têxtil de proteção (29) contra a membrana à prova d’água (21) no interior da junta (16).

6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pela dobra em alça da membrana à prova d’água (21), da camada suporte (23) e da camada têxtil de proteção (29), mantendo-as em contato entre si.

7. DISPOSITIVO ADEQUADO PARA COBRIR E TORNAR À PROVA D’ÁGUA UM VÃO (18) DE UMA JUNTA (16) ENTRE MEMBROS DE CONCRETO (12, 14) EM TRABALHOS HIDRÁULICOS (10), conforme definido no método de qualquer uma das reivindicações 1 a 6, em que o dispositivo de cobertura (17) compreende pelo menos uma membrana flexível à prova d’água (21) em material elastomérico com função elástica e uma camada flexível têxtil de suporte (23), ambas fixas impermeavelmente ao longo de suas bordas longitudinais nos membros de concreto (12, 14) da junta (16), eem que a camada flexível de suporte (23) é configurada com um módulo elástico (E2) maior que o módulo elástico (E1) da membrana à prova d’água (21), caracterizado pelo dispositivo de cobertura (17) consistir em:uma fita flexível de cobertura (17) compreendendo uma membrana flexível à prova d’água (21) sobreposta à camada flexível de suporte (23) em pelo menos um lado da membrana à prova d’água (21);na qual a membrana à prova d’água (21) e a camada suporte (23) sobreposta compreendem uma banda longitudinal dobrada em uma alça (21A, 23A) que se prolonga longitudinalmente na junta (16); eem que a membrana flexível à prova d’água (21) e a camada flexível de suporte (23) compreendem bandas centrais sobrepostas (21A, 23A), deslizáveis de maneira livre e dobradas em uma alça que se estende longitudinalmente às juntas (16).

8. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo módulo elástico (E2) da camada suporte (23) variar entre 40 e 70 vezes, sendo maior que o módulo elástico (E1) da membrana à prova d’água (21).

9. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo módulo elástico (E1) da membrana à prova d’água (21) estar compreendido entre 0,010 e 0,030 GPa em temperatura ambiente, enquanto o módulo elástico da camada suporte (22) está compreendido entre 2 e 8 GPa.

10. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela camada flexível de suporte (23) se prolongar com asas laterais (23B), facear em contato por atrito as superfícies dos ditos membros de concreto (12, 14) do trabalho hidráulico (10).

11. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela camada suporte (23) consistir em um geotêxtil de fibra reforçada.