BRMU8802670Y1 - disposição introduzida em dreno vertical circular ou poligonal regular - Google Patents

Abstract

particularmente de um dreno na forma de um tubo com características geométricas particulares, a ser empregado preferencialmente em aterros construídos sobre os chamados terrenos moles, com o objetivo de promover a aceleração do processo de recalque das mencionadas camadas de solos moles. o modelo consiste de um dreno vertical circular (1) confeccionado em material plástico, o qual se encontra alojado no interior do mandril (2), em relação dimensional com o diâmetro externo (3) e diâmetro interno; o dreno (1) propriamente dito apresenta estabelece com o mandril (2) uma relação dimensional predeterminada; o dreno vertical (1), preferencialmente um diâmetro de 3,0cm, pode ser de seção circular ou poligonal regular; ao passo que chapa de aço (chapinha) (9) de configuração circular, preferencialmente em folha de aço cortada em estamparia, possui uma espessura variável dentro dos padrões de uso, sendo que a área central (10) desta mencionada chapinha (9) possui o diâmetro (11) compatível com o dreno vertical (1), e é disposta no fundo do mandril (2), de forma concêntrica e segundo a área de diâmetro (11) compatível com o dreno vertical.

Description

“DISPOSIÇÃO INTRODUZIDA EM DRENO VERTICAL CIRCULAR OU POLIGONAL REGULAR” BREVE APRESENTAÇÃO

Trata a presente solicitação de Patente de Modelo de Utilidade de uma nova “DISPOSIÇÃO INTRODUZIDA EM DRENO VERTICAL CIRCULAR OU POLIGONAL REGULAR”, particularmente de um dreno na forma de um tubo com características geométricas particulares, a ser empregado preferencialmente em aterros construídos sobre os chamados terrenos moles, com o objetivo de promover a aceleração do processo de recalque das mencionadas camadas de solos moles.

Tecnicamente, os drenos são cravados verticalmente no terreno, desde a superfície até a camada subjacente ao solo mole. A distribuição dos drenos verticais em planta é, tipicamente, segundo triângulos ou quadrados, com espaçamento entre drenos variando de 0,50 metros a mais do que 3,0 metros. O dreno vertical objeto deste pedido de patente, se destaca, em linhas gerais, pela forma adotada para a seção do dreno, bem como pela configuração da peça (denominada “chapinha”) utilizada para fixar o referido dreno no fundo da cavidade, quando da remoção do mandril empregado nesta operação, mencionada chapinha com dimensões variáveis ajustando-se aos diâmetros do dreno e mandril.

CAMPO DE APLICAÇÃO A principal aplicação é na aceleração de recalques de aterros construídos sobre terrenos com solos moles.

FUNDAMENTOS DA ARTE

Nos chamados aterros é comum a configuração do chamado solo mole a uma determinada profundidade. Assim, quando submetidos a cargas de aterros, os solos moles saturados, ou seja, cujos vazios estão preenchidos com água, sofrem recalques (em termos leigos, “afundamentos”). Portanto, caso a camada de solo mole seja muito espessa, esses recalques podem demorar excessivamente para ocorrer. A títulò de exemplo, em um caso típico da zona costeira Brasileira, os recalques de uma camada mole com espessura de 8 (oito) metros, podem levar mais de uma década para acontecer.

Essa demora possui explicação científica com fundamentação física, onde relacionam-se dois aspectos importantes: a) os recalques só podem acontecer por expulsão da água que preenche os vazios do solo mole; b) os solos moles possuem permeabilidade muito baixa; assim sendo, a água leva muito tempo para percorrer a distância até o topo (ou a base) da camada de solo mole. Em termos técnicos, o tempo necessário para que os recalques se completem é proporcional ao quadrado da distância percorrida pela água. O aparato analítico que se utiliza para estudar esta questão é denominado “Teoria do Adensamento”, em Geotecnia (área da Engenharia Civil que se interessa por solos).

Assim, os drenos verticais reduzem o comprimento que a água deve percorrer para escapar dos vazios dos solos moles. Ao invés de ter que percorrer toda a distância vertical até a fronteira da camada mole, uma gota da água em um ponto qualquer solo mole tem que “andar” (horizontalmente) apenas até o dreno mais próximo. Uma vez no dreno, a água sobre livremente por ele até a sua superfície.

Por conseqüência, em um aterro com solo mole utilizando o sistema de drenos verticais, o tempo para que os recalques se completem diminui extraordinariamente. Assim, no exemplo acima (camada mole com espessura de 8 metros), a utilização de drenos verticais com espaçamento de 1,50 metros, faz com que o tempo caia de mais de uma década para alguns meses, o que é expressivamente interessante.

ESTADO DA TÉCNICA

Os drenos-fita foram inventados por Kjelman, na Noruega, no final dos anos 40 do século passado. Antes dos drenos pré-fabricados executavam-se drenos de areia, ou seja: cravava-se um tubo de aço no terreno, enchia-se de areia e removia-se o tubo deixando uma coluna de areia, através da qual ocorria a drenagem. A partir dos anos 80 os drenos pré-fabricados foram ganhando espaço em função de serem muito mais rápidos e baratos. Atualmente, praticamente só são utilizados os drenos pré-fabricados.

Portanto, como pode ser constatado, existem drenos fibro-químicos pré-fabricados de diversos fabricantes nacionais e estrangeiros; porém, todos são de seção retangular, com dimensões preferenciais de 10 cm x 0,5 cm.

Os drenos verticais pré-fabricados de seção retangular possuem custos de fabricação e de cravação além de tomarem muito maior a velocidade de instalação, o que está intrinsecamente ligado à sua forma geométrica.

Para melhor entendimento da questão, é preciso enfatizar que a eficiência de um sistema de drenos verticais é dada pelo tempo que os recalques levam para ocorrer. Quanto mais eficiente o sistema, menor o tempo; assim, a eficiência depende do tamanho do anel de amolgamento que se forma em torno do dreno por causa da passagem do mandril de aço utilizado para cravá-lo. O mandril necessário para cravar os drenos retangulares tem grande seção, o que eleva custo e aumenta a velocidade de instalação; por fim, a zona amolgada é igualmente maior provocando redução na eficiência dos drenos.

Adicionalmente, os drenos-tubo de seções retangulares requerem máquinas muito pesadas para o processo de cravação.

No que se refere à peça utilizada para fixar o dreno no fundo quando da remoção do mandril, aqui já denominada como “chapinha”, nos drenos encontrados no mercado são verificadas chapinhas de vários formatos; entretanto, nenhuma delas possui a conformação geométrica da chapinha que integra este pedido de patente, cujas características e vantagens ficarão evidentes. E conhecido do estado da técnica, por exemplo, o pedido de patente PI 05004888, publicado em 26/09/2006, o qual trata de um Dreno para Gás e Chorume, no qual um tubo (8) é simplesmente acoplado em meio ao material orgânico de chorume, para remoção do gás, enquanto uma segunda tubulação (12) recebe, por gravidade, o chorume, sendo ainda utilizada uma manta de bidim ou similar para proteção da área. Este tipo de dreno não possui relação técnica mais estreita com o dreno retangular citado, haja vista estar naturalmente isento dos problemas com cravação através de mandril, retirada do mandril e demais problemas relacionados com os mencionados drenos retangulares.

DO NOVO MODELO O dreno vertical objeto desta solicitação de Patente de Modelo de Utilidade se destaca, em relação ao estado da técnica apontado, por apresentar nova forma ou disposição construtiva envolvendo uma seção circular ou poligonal regular, ao contrário dos modelos de seção retangular dos demais modelos existentes no mercado; sendo que, no modelo objeto deste pedido de patente, a mencionada chapinha pode ter qualquer diâmetro.

Outra característica inovadora no presente modelo consiste na peça (chapinha) empregada para fixar o dreno no fundo da cavidade, quando da remoção do mandril, ser provida com dimensões variáveis, ajustando-se aos diferentes diâmetros do dreno e mandril.

Tecnicamente, a forma circular e o pequeno diâmetro do dreno objeto deste pedido de patente, reduzem os custos de fabricação e de cravação, além de aumentarem a velocidade de instalação. Como resultado final, se obtém um sistema de drenos com eficiência igual ou melhor àquela obtida pelos sistemas usuais, com menor custo e menor tempo de instalação.

Conforme dito anteriormente, a seção circular ou poligonal regular do dreno apresentam pequeno diâmetro, em função do que são extraordinariamente reduzidos os custos de fabricação e de cravação, além de aumentarem a velocidade de instalação. O resulto final é que se obtém um sistema de drenos com eficiência igual ou melhor àquela relativa aos drenos dos sistemas usuais, associado porém a menor custo e menor tempo de instalação. E uma vantagem do presente modelo o fato de, em função da menor seção do tubo dreno, o mandril necessário para cravar o mencionado dreno possui seção menor do que aquela necessária para se cravar os drenos atualmente existentes. Assim, a zona amolgada também é menor, resultando no aumento da eficiência dos drenos.

Outra vantagem inerente ao presente modelo é que os drenos-tubo de pequenos diâmetros podem ser cravados com máquinas muito mais leves do que os drenos pré-fabricados usuais, retangulares.

Ainda, a peça utilizada para fixar o dreno no fundo da cavidade quando da remoção do mandril, ou seja, a chamada chapinha, possui a característica de dimensões variáveis permitindo o ajuste aos diâmetros do dreno e do mandril.

Em termos técnicos, vale salientar que a eficiência de um sistema de drenos verticais depende muito mais do espaçamento entre drenos do que do diâmetro de cada dreno; em função disso, o pequeno diâmetro dos drenos que motivam esta solicitação de patente, garante a eficiência plena do dreno obtido através da presente patente.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A seguir, o modelo será explicado com base nos desenhos anexos, os quais demonstram a construção do Dreno Vertical Circular ou Poligonal Regular, onde se vê: Figura 1: mostra a seção reta do dreno vertical circular no interior do mandril (para o caso de diâmetros do dreno igual a 3 cm);

Figura 2: mostra a planta da chamada chapinha, com detalhe do diâmetro do dreno e diâmetro externo do mandril (circular ou poligonal regular);

Figura 3: mostra a chapinha mostrada em perspectiva.

DESCRIÇÃO DETALHADA A “DISPOSIÇÃO INTRODUZIDA EM DRENO VERTICAL CIRCULAR OU POLIGONAL REGULAR”, objeto desta solicitação de Patente de Modelo de Utilidade, consiste de um dreno vertical (1) passível de possuir seção circular ou poligonal, com qualquer diâmetro, a ser aplicado nos processos de aceleração de recalques de aterros construídos sobre terrenos com solos moles. Tecnicamente, os drenos (1) são cravados verticalmente no terreno, desde a superfície até a camada subjacente ao solo mole. Os drenos verticais objeto deste pedido de patente, a exemplo dos demais existentes, deve obedecer a uma distribuição em planta, segundo triângulos ou quadrados, preferencialmente com espaçamento entre drenos situado entre 0,50m e 3,0m ou pouco mais.

Assim, quando submetidos a cargas de aterros, os solos moles saturados (cujos vazios estão preenchidos com água) sofrem recalques, ou “afundamentos”. Quanto mais espessa a camada mole maior o tempo de recalque, que podem levar muito tempo, em alguns casos, dependendo dos meios empregados, avaliado até mesmo em anos, ou décadas. Basicamente, conforme dito anteriormente, existem dois fatores físicos que influenciam nesta demora, ou seja: primeiro os recalques só podem acontecer por expulsão da água que preenche os vazios do solo mole; segundo, os solos moles possuem permeabilidade muito baixa.

Conforme mostram as figuras anexas, referindo-se especificamente à figura 1, visualiza-se um dreno vertical circular (1) confeccionado preferencialmente em material plástico, o qual se encontra alojado no interior do mandril (2), cujo diâmetro externo (3) ali determinado é de 7,0cm, ao passo que o diâmetro interno é de 4,0cm. O dreno (1) propriamente dito apresenta preferencialmente um diâmetro de 3,0cm, estabelecendo com o mandril uma relação dimensional que facilita o processo de cravação, reduzindo tempo, custo, mão de obra e usando máquinas mais leves para tanto, representando vantagens expressivas do modelo. A relação dimensional acima é preferencialmente mantida independentemente da seção circular ou poligonal regular do dreno vertical (1). De acordo com a figura 1 anexa, o dreno vertical (1) propriamente dito é composto de um núcleo central circular (4) (denominado estrela) obtido por extrusão de material plástico, preferencialmente com diâmetro em torno de lOmm, do qual partem múltiplos e regulares braços raiados (5) com comprimento de 8mm, sendo que, na extremidade de cada mencionado braço raiado (5), está configurado um terminal circular (6) de 2mm de diâmetro, enquanto um dos braços raiados incorpora um elemento com maior área de contato (7) para recepcionar um material geotextil (8), em não tecido, de contorno do dreno vertical (1).

Conforme descrito anteriormente, o contorno do dreno vertical (1) determinado pelas extremidades dos braços raiados (5) poderá ser circular, ou, opcionalmente, na forma poligonal regular, recebendo, de forma análoga, o material geotextil (8); contudo, devem ser mantidas as relações dimensionais preferenciais e o pequeno diâmetro do dreno vertical (1), por ser elemento de grande importância ao projeto.

Portanto, a forma circular (ou poligonal regular) reduzem os custos de fabricação e de cravação, além de aumentarem a velocidade de instalação; conforme dito, em função de serem drenos-tubos verticais de pequenos diâmetros, podem ser cravados com máquinas muito mais leves em relação aos drenos pré-fabricados usuais. A figura 1 anexa mostra, conforme já relatado, o dreno vertical (1) no interior do mandril (2), guardadas as respectivas relações diametrais, obviamente sendo esta uma vista a partir de uma seção, o que pressupõe um dreno vertical (1) e mandril (2) prolongados pela extensão de praxe do mercado. Na figura 2 anexa, está mostrada a chapa de aço (chapinha) (9) de configuração circular, preferencialmente em folha de aço cortada em estamparia, tendo uma espessura variável conforme as necessidades, preferencialmente entre 0,2mm e 4,0mm, sendo que a área central (10) desta mencionada chapinha (9) possui o diâmetro (11) compatível com o dreno vertical (1). A chapinha (9) é introduzida no fundo do mandril (2), de forma concêntrica e segundo a área de diâmetro (11) compatível com o dreno vertical, sendo que a referida chapinha (9), segundo mostrado na figura 3, configura uma pluralidade de protuberâncias radiais regulares (12) voltadas para o interior do mandril (2), de maneira a atuarem contra o dreno vertical (1) propriamente dito no sentido de mantê-lo no interior da cavidade quando da remoção do mandril (2). A configuração da chapinha (9), a partir das protuberâncias radiais regulares (12), geram a possibilidade de ajuste da mesma aos diferentes diâmetros de drenos (1) e mandris (2), dentro de valores de tolerância não muito extensos, obviamente, até porque os valores dimensionais não sofrem alterações de grande monta, sob pena de não serem eficientes.

Portanto, um dreno vertical (1) de acordo com o presente modelo se mostra altamente simples, prático, permitindo a obtenção de drenos mais baratos, de instalação mais rápida e mantendo sua eficiência, em função de todo o exposto neste pedido de patente.

REIVINDICAÇÕES

Claims (1)

1) "DISPOSIÇÃO INTRODUZIDA EM DRENO VERTICAL CIRCULAR OU POLIGONAL REGULAR", consiste de um dreno vertical (1), a ser aplicado nos processos de aceleração de recalques de aterros construídos sobre terrenos com solos moles; os drenos verticais devem obedecer a uma distribuição em planta, segundo triângulos ou quadrados, preferencialmente com espaçamento entre drenos situados entre 0,50m e 3,0m ou pouco mais; um dreno vertical circular (1) confeccionado em material plástico, o qual se encontra alojado no interior do mandril (2), em relação dimensional com o diâmetro externo (3) e diâmetro interno; o dreno (1) propriamente dito apresenta estabelece com o mandril (2) uma relação dimensional predeterminada; o dreno vertical (1), preferencialmente um diâmetro de 3,0cm, pode ser de seção circular ou poligonal regular; ao passo que chapa de aço (chapinha) (9) de configuração circular, preferencialmente em folha de aço cortada em estamparia, possui uma espessura variável dentro dos padrões de uso, CARACTERIZADO POR a área central (10) desta mencionada chapinha (9) possui o diâmetro (11) compatível com o dreno vertical (1), e é disposta no fundo do mandril (2), de forma concêntrica e segundo a área de diâmetro (11) compatível com o dreno vertical; o dreno vertical (1) é composto de um núcleo central circular (4) (estrela), do qual partem múltiplos e regulares braços raiados (5), está configurado um terminal circular (6), enquanto um dos braços raiados incorpora um elemento com maior área de contato (7) para recepcionar um material geotextil (8), em não tecido, de contorno do dreno vertical (1), tanto na versão circular como poligonal regular, o núcleo central circular (4) ter diâmetro em torno de lOmm, ao passo que os braços raiados (5) possuem comprimento de 8mm, enquanto cada terminal circular (6) revela 2mm de diâmetro, a chapinha (9) revelar protuberâncias radiais regulares (12), de ajuste aos diferentes diâmetros de drenos (1) e mandris (2).