BRPI0411058B1 - cimbre com pré-esforço autoajustável e método para prover um cimbre pré-existente com um sistema de pré-esforço autoajustável - Google Patents

Abstract

"cimbre com pré-esforço auto-ajustável". a presente invenção diz respeito a um cimbre para utilização em processos de construção de pontes, viadutos e outras estruturas, o dito cimbre equipado com um sistema que ajusta automaticamente o pré-esforço da estrutura do dito cimbre de acordo com as ações externas nele aplicadas quando ocorrem cargas. o ajustamento do pré-esforço é realizado via a utilização de ao menos um sensor (2) que monitoriza a estrutura, os ditos sensores conduzindo essas medições para um controlador (6), o dito controlador (6) sendo então capaz de ativar ao menos um atuador o qual altera a tensão das estruturas de pré-esforço do cabo ou cabos. em conjunto com as muitas vantagens da presente invenção, uma é a possibilidade de aplicar uma grande quantidade de pré-esforço sem que isto implique deformações indesejáveis na estrutura principal (1) quando não são aplicadas cargas exteriores.

Description

"CIMBRE COM PRÉ-ESFORÇO AUTOAJUSTÁVEL E MÉTODO PARA PROVER UM CIMBRE PRÉ-EXISTENTE COM UM SISTEMA DE PRÉ-ESFORÇO AUTOAJUSTÁVEL".

Campo Técnico [001] Esta invenção refere-se a um cimbre para uso na construção, mais especificamente, refere-se à um sistema que ajusta automaticamente o seu pré-esforço.

Estado da Técnica [002] Na Engenharia Civil moderna, o uso de cimbres na construção de pontes e viadutos, ultrapassou grandemente a superfície estacionária de estrutura de andaimes. Todavia, o grande problema técnico a ser superado pela presente invenção relaciona-se ao fator que impede o seu uso mais generalizado, ou seja, o fato de que eles representam um investimento grande em termos de material e trabalho de construção. Embora os cimbres presentes sejam reutilizáveis, é igualmente muito comum para eles requererem readaptação, particularmente quando o projeto os obriga a uma carga maior do que a que lhes foi inicialmente designada. Esta adaptação, que será desnecessária a partir dos ensinamentos da presente invenção, é por si só um processo dispendioso e de muita morosidade que normalmente atrasa o andamento da construção.

[003] Outro problema técnico a ser superado pela presente invenção está relacionado ao uso de cimbres de invenções anteriores que envolve riscos consideráveis. Isto porque são estruturas que são de algum modo para suportar uma quantidade elevada de cargas permanentes e variáveis e pode conduzir a uma quantidade elevada de deformações e pressões que debilitam a estrutura e podem eventualmente conduzir à sua queda. Vários acidentes ocorreram no passado.

[004] O uso de cabos ou tendões com pré-esforço ajustável foram usados no passado para fortalecer e reforçar vigas de concreto como pode ser observado nos pedidos de patente WO 00/68508 (Interconstec Co. Ltd.), WO 02/28168 (Interconstec Co. Ltd.) e WO 01/27406. Todavia estas estruturas requerem a introdução de utensílios externos para aumentar ou diminuir a tensão dos cabos. O ajustamento não foi igualmente feito em resposta às cargas aplicadas na estrutura a tempo determinado, mas foi antes incluída em uma estratégia de manutenção periódica das vigas.

Objeto da Invenção [005] O primeiro objetivo da invenção é prover um cimbre com um sistema automático ou semi-automático de ajustamento do pré-esforço da estrutura do cimbre, de acordo com as ações externas, sendo nele aplicadas quando ocorrem cargas.

[006] É o objetivo da presente invenção, prover um cimbre estruturalmente mais eficiente que o da primeira invenção, mais especificamente, com a novidade consistindo em um sistema capaz de calcular as deformações e pressões na estrutura do cimbre imediatamente após detectá-las, assegurando, deste modo, a compensação que assegura uma execução estrutural adequada.

[007] É ainda objetivo ulterior da presente invenção prover um cimbre que é capaz de suportar mais carga que no cimbre da invenção anterior, de tamanho equivalente e massa estrutural.

[008] Finalmente, é objetivo adicional da presente invenção, prover um sistema, o qual está apto a ser usado para dar força a lançamentos de diferentes unidades de cimbre, anteriores ou recentes.

Revelação da Invenção De acordo com o seu aspecto mais amplo, a presente invenção provê um cimbre diferenciado para uso no processo de construção de pontes, viadutos, e outras estruturas, que visa superar problemas, como a instabilidade dos cimbres, já revelados pelo estado da técnica. Para tanto a presente invenção propõe um cimbre compreendendo uma estrutura carga principal; ao menos um cabo não aderente, uma primeira ancoragem para segurar uma extremidade do dito cabo não aderente à dita estrutura; distinto por ser provido por ao menos um sensor capaz de medir a variação fisica na dita estrutura principal, uma interface eletrônica convertendo as ditas medições para dados legiveis e transmitindo os ditos dados para um sensor; o dito sensor sendo capaz de ativar um atuador, o qual fica entre a dita estrutura e o dito cabo não aderente e o qual é capaz de aumentar ou diminuir a tensão do dito cabo não aderente de acordo com a medição tirada.

[009] O dito cabo não aderente pode ser também interno ou externo aos perfis da dita estrutura principal e pode assumir uma disposição linear ou multilinear. No caso de existir mais que um cabo, pode ser uma mistura de cabos internos e externos, cujas extremidades são individualmente seguras por ancoragens especificas, as ditas ancoragens sendo conectadas a elementos estruturais os quais podem segurar mais do que uma ancoragem. Esses elementos estruturais são folhas de metal endurecidas.

[0010] Geralmente, a única restrição é que a disposição dos cabos não deve estar em conflito nem com a estrutura, nem com o processo de construção.

[0011] Como acima mencionado, a estrutura é monitorada por ao menos um sensor, localizado quer seja na proximidade, superficie ou interior de um elemento do cimbre ou pode ainda ser exterior à estrutura principal. Em termos gerais, a localização do sensor ou sensores não é importante desde que possam medir corretamente qualquer variação fisica predefinida na estrutura principal quando está em uso.

[0012] As medições que são vantajosas para o cálculo da intensidade e ou direção das forças a serem aplicadas pelo atuador, podem ser, por exemplo, deslocações, rotações, deformações, niveis de carga, tensões, extensões ou pressões. O cimbre é igualmente equipado de preferência, com um ou mais sensores auxiliares para medição de temperaturas e eventualmente para medição de velocidades ou acelerações. Muitos tipos de sensores obtêm resultados razoáveis, por via de exemplo, o sensor ou sensores podem ser um transdutor de pressão, um extensômetro, um LVDT, um sensor laser ou bateria recarregável.

[0013] Os sensores podem ser diretamente conectados ao controlador ou através de um circuito interface o qual pode incluir dispositivos amplificadores, filtragem, ou transdutores. De preferência, alguns transdutores são usados com corrente padrão (por exemplo, 4-20mA), não requerendo assim elementos adicionais de interface.

[0014] A transmissão de dados ou sinais na presente invenção pode ser obtida quer seja por conexão fisica ou tecnologia sem fios, mais especificamente através de fios elétricos, comunicação por fibra óptica, frequência de rádio ou infravermelhos, tecnologia "Wi-Fi ou Bluetooth". No caso da tecnologia sem fios ser usada para transferir dados ou sinais entre os sensores e controladores e entre controladores e atuadores, é necessário prover esses ditos elementos com transmissores correspondentes e receptores dos ditos dados.

[0015] Os controladores da presente invenção citados acima compreendem ao menos um computador ou robô capaz de correr ao menos um programa de computador ou código processador. O dito programa de computador ou código processador é capaz de receber dados a partir do dito ou cada sensor, processar os ditos dados recebidos a partir do dito ou cada sensor e transmitir os dados processados na forma de sinais de instrução a ao menos um atuador. Esses sinais instrutores ativam o atuador ou atuadores, conduzindo-os para perfeito aumento ou diminuição da tensão do imenso cabo.

[0016] De preferência, o dito software ou código processador de tratamento do dito sensor contém ao menos três subprogramas, nomeadamente um programa Teste, um programa carregamento e um programa descarregamento. O programa Teste incorpora um algoritmo básico para promover diretamente o alargamento e relaxe dos cabos, e em fazendo isto, permite a performance de testes de calibragem e manutenção. O programa de carregamento incorpora um algoritmo que reflete a estratégia de controle que será adotada para o cimbre especifico em questão na fase de carregamento (por exemplo, durante o enchimento com argamassa). O programa de descarregamento incorpora um algoritmo que reflete o regresso do atuador para a sua posição de repouso (para ser usada, por exemplo, quando o pré-esforço da cobertura da ponte é aplicado).

[0017] Como acima mencionado, após receber os sinais de instrução provenientes do controlador, o movimento do atuador ou atuadores é estimulado. Os ditos sinais instrutivos estimulam o atuador ou atuadores a aplicar uma intensidade especifica da força e/ou sua direção respectiva. Por consequência, o atuador ou atuadores é/são responsáveis por alterar a tensão do cabo ou cabos não aderentes e assim ajustar o pré-esforço da estrutura principal. Será igualmente óbvio para aqueles versados na técnica, o aumento ou diminuição da tensão do cabo será/seria de acordo com a necessidade de contrapor as forças internas originadas na estrutura pelas ações externas.

[0018] Na eventualidade destas serem mais do que um cabo, a tensão dos ditos cabos podem ser tencionadas ou relaxadas em concordância ou independentemente de cada um. Esta característica permite o pré-esforço ser ajustado em partes específicas da estrutura principal.

[0019] Em outra concretização da invenção, menos favorável, o controlador poder ser um operador humano em controle de um quadro eletrônico capaz de ativar o atuador ou atuadores. Nesta concretização, o operador humano recebe os elementos transmitidos a partir do dito sensor ou sensores e interpreta-os. Dependendo das leituras, o operador humano promove então o movimento do atuador ou atuadores a fim de introduzir forças autoequilibradas na estrutura principal. Este ajustamento semi-automático do pré-esforço na estrutura é menos preciso que o controlador inteiramente automático e daí menos seguro e fidedigno. Isto também requer um operador humano controlando permanentemente o atuador ou atuadores durante períodos de tempo que alcançam muitas horas, por exemplo, durante o enchimento de concreto do tabuleiro da ponte.

[0020] Deve também ser notado que a presente invenção também considera o equipamento do cimbre preexistente com um sistema de ajustamento automático de pré-esforço. Este método é realizado por equipamento do cimbre preexistente com os elementos essenciais e o sistema da invenção acima descrita.

[0021] A grande vantagem da presente invenção é que ela provê a possibilidade de aplicar grande quantidade de pré-esforço sem implicar deformações não desejáveis na estrutura principal quando não são aplicadas cargas exteriores. Se tal volume de pré-esforço foi aplicado usando a invenção anterior "fixo" pré-esforço, sem carregamentos exteriores aplicados, a estrutura principal fenderia "de cima para baixo". Além disso, a presente invenção provê uma redução substancial em perdas do pré-esforço. Um cimbre com pré-esforço autoajustável tem deflexões de meio vão muito reduzidas, porque pré-esforço ajustável compensa a carga principal. Apesar do pré-esforço introduzir compressões de tensões, pela mesma razão anteriormente mencionada, momentos flexionais na estrutura principal são reduzidos substancialmente, reduzindo assim tensões máximas nos membros da estrutura principal. Deste modo, as divisões dos elementos estruturais podem ser significativamente reduzidas provendo um cimbre mais leve e funcional.

[0022] Adicionalmente, o cimbre é também economicamente mais eficiente que o da invenção anterior, porque este permite aumentar significativamente o número de reutilizações de um único cimbre. Como será evidente a partir da descrição desta patente, um cimbre com pré-esforço automático ajustável pode ser utilizado em muito mais situações que os cimbres de invenções anteriores devido à sua adaptabilidade para um grande número de níveis de carga afastado (ou níveis de vão) sem requererem reforços adicionais substanciais.

[0023] Outra grande vantagem é que o procedimento estrutural do cimbre está sob monitoramento contínuo e deformações ou tensões perigosas causadas pelas ações externas são imediatamente impedidas e resolvidas. Como a redundância é para ser aplicada, especialmente com componentes eletrônicos e alguns dispositivos mecânicos, em casos de falha de algum componente, a segurança do cimbre não é afetada.

[0024] Deve notar-se que o termo "pré-esforço" como aqui utilizado consiste na introdução de uma série de forças autoequilibradas na estrutura que contrariam as forças internas geradas na estrutura por ações externas.

Breve Descrição das Figuras [0025] Figura 1 - mostra uma vista lateral simplificada de um protótipo da presente invenção, na qual é possível ver os elementos principais que constituem a invenção;

[0026] Figura 2 - é uma planta esquemática da concretização do cimbre da figura 1;

[0027] Figura 3 — mostra uma extremidade de um cabo não aderente ancorado à estrutura principal usando uma ancoragem que é passiva/não móvel;

[0028] Figura 4 — mostra uma extremidade de um cabo não aderente ancorado à estrutura principal usando uma ancoragem que é ativa/móvel devido a um macaco hidráulico colocado entre ambos;

[0029] Figura 5 - mostra um diagrama esquemático de fluxo de um possível procedimento de controle automático da presente invenção;

[0030] Figura 6 - mostra um diagrama de uma possível implantação do algoritmo de controle da presente invenção;

[0031] Figura 7 - mostra uma representação simplificada do circuito hidráulico;

[0032] Figura 8 - mostra uma representação esquemática de um circuito fluido onde um transdutor de pressão é introduzido;

[0033] Figura 9 - mostra uma representação simplificada de um suporte extensível conectável e a sela desvio;

[0034] Figura 10 - mostra uma representação simplificada de outro procedimento de um suporte móvel e sistema carga variação (móvel por rotação).

Melhor Método Para Concretização da Invenção [0035] Uma descrição detalhada da invenção seguirá, fazendo referência a um protótipo particular preferido e às figuras acima mencionadas. A descrição do procedimento e das figuras são somente a título de exemplo e não devem ser interpretadas como limitando o intento da invenção, como definido nas reivindicações anexas.

[0036] Fazendo referência à figura 1, está provido um cimbre, compreendendo a estrutura principal (1) constituída por duas seções exteriores e uma seção central. As duas outras seções, que estão designadas para facilitar o processo de lançamento, são mais baixas em altura que a seção central, a qual é designada para suportar cofragens e carregamentos principais. A estrutura principal é uma armação para suporte de caixa revestida assumindo um desenho semelhante ao ilustrado na figura 1. A localização dos suportes está definida por uma técnica construtiva típica onde cada segmento cheio de concreto, tendo o mesmo comprimento que a do comprimento total da estrutura, começa a uma distância de aproximadamente 1/5 do comprimento total a partir do suporte frontal do segmento anterior.

[0037] A estrutura principal (1) é equipada com dois cabos externos (5) , um em cada lado longitudinal da dita estrutura. Os cabos devem ser, por razões óbvias, não aderentes e podem ser mono cordões ou com vários cordões. Os cabos não aderentes podem ser fabricados com tubos de plástico repletos com massa lubrificante ou de acordo com soluções de invenções anteriores. A excentricidade de cada dito cabo exterior (5) é conseguida por duas selas desvio externas espaçadas (14) suportadas por dois suportes correspondentes conectados. Cada suporte conectado (13) tem uma primeira extremidade unida a uma única sela desvio (14) e uma segunda conectada à dita estrutura principal (1) . Os ditos suportes conectados (13) são de preferência retráteis (por rotação) ou extensíveis, para facilitar o processo de lançamento (ver figura 10).

[0038] Cada extremidade de ambos os cabos (5) está segura à dita estrutura principal (1) por meio de duas ancoragens.

[0039] As primeiras extremidades de ambos os cabos exteriores (5) estão seguras à estrutura principal por meio de ancoragens fixas ou "passivas" anteriormente aplicadas. Reportando-nos à figura 3, estas ancoragens são compreendidas de ancoragens principais (16) anteriormente aplicadas que são fixas a revestimentos de metal forte (15) permanentemente conectadas à estrutura principal (1) . As extremidades opostas de ambos os ditos cabos (5) estão ligadas a uma ancoragem móvel da presente invenção.

[0040] Reportando-nos à figura 4, a ancoragem móvel do presente protótipo compreende uma ancoragem principal (16) anteriormente aplicada que é fixada a um revestimento de metal forte (18) ligada a um macaco hidráulico (23).

[0041] O dito macaco hidráulico está fixado a um revestimento de metal reação forte (17) que está permanentemente conectado à estrutura principal (1).

[0042] Deve ser salientado que é possível uma variedade de outros protótipos, por exemplo, o revestimento de metal reação (17) pode ter dois os macacos hidráulicos (23) instalados nos lados e os cabos na seção do meio, ou se o número de cabos é igual ao número de atuadores (23), estes podem passar através deles (cilindros ocos da invenção anterior).

[0043] O movimento do êmbolo dos macacos hidráulicos (23) que pode ser efetuado por batidas elementares, revestimentos de chapa ativos (18) e as ancoragens principais (16) à distância da estrutura principal (1) tem o efeito de tencionar o cabo ou cabos do cimbre e elevar o nivel de pré-esforço na estrutura. Pelo contrário, a aproximação do revestimento de metal (18) e a ancoragem principal (16) em relação à estrutura principal teriam o efeito de relaxamento do cabo ou cabos do cimbre e, por conseguinte, reduzir o nivel de pré-esforço na estrutura. O movimento do embolo do macaco hidráulico (23) é realizado por um circuito hidráulico e abastecimento de energia que será mais adiante analisado. A intensidade da força que deveria ser aplicada pelo macaco hidráulico (23) no revestimento de metal (18), relacionada com o número de batidas antecipadas pelo embolo, está de acordo com os sinais processados recebidos do controlador, esses ditos sinais sendo por sua vez baseados nas medições do sensor ou sensores. Notar-se-á que ambas as ancoragens móveis e passivas estão projetadas de modo a facilitar o desengate dos cabos caso haja a necessidade em substitui-los ou transportar a estrutura.

[0044] Alternativamente, referindo-nos à figura 9, a pressão e o relaxamento dos ditos cabos não aderentes (5) pode também ser realizada pelo movimento dos suportes extensíveis (13) se os macacos hidráulicos estão localizados entre a estrutura principal (1) e selas desvio (14) . Com este protótipo, o alongar das forças do embolo dos macacos hidráulicos da sela desvio correspondente (14) é para longe da estrutura principal (1) . Através desta ação, o cabo conectado à sela desvio é pressionado ocasionando um aumento no pré-esforço da estrutura. Neste caso o atuador (23) aumenta a força e excentricidade ao mesmo tempo.

[0045] O circuito hidráulico do atuador (23) pode ser semelhante ao representado na figura 7. O dito circuito hidráulico inclui uma bomba hidráulica (29) e o respectivo motor (21), conectado a diversas válvulas direcionais (22), diversas válvulas limitativas de pressão (25) e um reservatório (24) . As válvulas direcionais (22) estão por sua vez conectadas via diversos canos ou tubos (8) ao macaco ou macacos hidráulicos (23) . Os sinais de instrução a partir do controlador ativam o motor elétrico (21) que promove o circular do óleo ou fluido semelhante dentro dos tubos (8). Os sinais de instrução promovem igualmente o movimento das válvulas direcionais (22) para alterar a direção da circulação do óleo ou fluido semelhante. O plano e a instalação do sistema hidráulico são feitos de acordo com técnicas comuns e utilizando tecnologia conhecida, adequada para o objetivo. Na eventualidade de mais do que um atuador (23) (por exemplo, mais de um macaco) , o plano do sistema hidráulico é adaptado em consequência. É essencial que a combinação do circuito hidráulico e os macacos não atuem de modo excessivamente rápido, dado que pode comprometer a integridade da estrutura. O referido motor é preferivelmente um motor elétrico, embora outras opções sejam igualmente adequadas.

[0046] Os requisitos que o sistema hidráulico deve ter são: força máxima em cada macaco hidráulico equivale a força pré-esforço que deve ser produzida; percurso máximo de cada embolo corresponde à elasticidade dos cabos que produz o máximo de força pré-esforço mais o percurso necessário para compensar perdas de pré-esforço mais o percurso construtivo para facilitar a montagem dos cabos; velocidade máxima de cada embolo ser tal que o periodo de resposta do sistema é igual ou inferior ao correspondente periodo de carga; velocidade máxima do êmbolo ser tal que o fator oí (fator de amplificação dinâmica) não implica a instabilidade do sistema - ver Equação 2 abaixo, a menos que outras medidas sejam tomadas para evitar problemas dinâmicos; pressão minima em cada êmbolo ser tal que as suas dimensões sejam geometricamente compatíveis com a sua inserção no cimbre.

[0047] Para materializar o automatismo do sistema de pré-esforço ajustável acima descrito, o cimbre da invenção é também equipado com ao menos um sensor para controlar o comportamento estrutural da estrutura principal (1). Em um protótipo preferido, a estrutura principal (1) está adaptada com um sensor preferivelmente localizado em uma área perto do meio vão da superfície inferior da dita estrutura (1) . Este sensor é, por exemplo, um extensômetro grudado a um perfil na seção controlada, a qual permite medir variações de extensão, e subsequentemente variações de tensão. A estrutura principal (1) pode igualmente ser equipada, preferivelmente, com um transdutor de pressão, localizado a meio vão do cimbre o qual permite a medição da pressão e, por conseguinte, variações de nível altimétrico. Reportando-nos à figura 8, isto é uma estratégia de medição muito simples na diferença de pressão estática entre o nível de fluido e o reservatório do fluido (28) localizado em uma posição fixa (por exemplo, sobre uma coluna) e um transdutor de pressão adequado (26) localizado a meio vão da viga de lançamento (1), com uma linha de fluido flexível como interconexão (27) . Qualquer deformação da estrutura principal é medida a título de variação de pressão no sensor de pressão.

[0048] Este valor é somente afetado por movimentos verticais e é insensível aos movimentos laterais ou fenômeno compressão na estrutura.

[0049] Naturalmente, o vasto número de sensores de grande percepção das forças internas e externas agindo sobre a estrutura principal (1) e, consequentemente, a imagem clara do procedimento estrutural em qualquer altura. Por exemplo, seria vantajoso ter extensômetros unidos a vários elementos suporte e a posição dos êmbolos dos macacos hidráulicos verificados por meio de um sensor LVDT.

[0050] Todavia, não negligenciando a redundância, o sistema torna-se simples se só uma medida é considerada no algoritmo do controle principal. O sensor ou sensores complementares, que podem ser instalados na proximidade, na superfície ou interior dos elementos do cimbre ou ainda exterior em relação à estrutura principal (1), são capazes de produzir dados que serão enviados ao controlador, via conexão física ou via transmissão sem fio, só para prover redundância. O sinal de saída corrente de cada sensor deve ter em consideração imunidade das variações térmicas e campos eletromagnéticos, especialmente em casos onde o transdutor está localizado várias dezenas de metros longe do controlador.

[0051] Como anteriormente mencionado, o controlador (6) da presente invenção consiste em ao menos um computador ou robô (por exemplo, um PLC) que compreende um programa de computador ou código processador. Este programa de computador compreende a fase de recepção dos dados a partir do dito sensor ou sensores (2); uma fase processadora para processar os ditos dados recebidos a partir do sensor ou sensores (2); e uma fase de transmissão para transmitir os dados processados ou sinais instrutivos para um atuador ou atuadores (23) . Deve notar-se que a distância entre o dito sensor ou sensores (2) e o controlador (6) não é uma particularidade limitativa.

[0052] O desenvolvimento do dito programa de computador ou código processador é executado de acordo com técnicas informáticas bem conhecidas, em uma linguagem compatível com o computador ou robô utilizado. O objetivo do dito programa ou código processador é para proporcionar estratégias de controle para o controle automático do sistema de pré-esforço ajustável.

[0053] Em termos gerais, será adotada uma das seguintes estratégias de controle: - Controle de tensões na seção de controle (seção inferior de meio vão) - Controle do cimbre deflexão meio vão.

[0054] A estratégia de controle (a) desenvolvida traduz para um algoritmo simples, semelhante ao clássico "on-off". Basicamente, para um cimbre com um único atuador (23), se a tração aumenta na seção de controle, o embolo do macaco hidráulico (23) antecipa uma batida predefinida (afastando-se da estrutura principal (1), isto é, as forças de pré-esforço são amplificadas. Por outro lado, se a tração diminui, o macaco hidráulico (23) retrai a batida predefinida (aproximando-se da estrutura principal) (1), isto é, forças de pré-esforço são reduzidas.

[0055] O algoritmo acima descrito está ilustrado no gráfico da figura 5. Este algoritmo pode também ser traduzido na seguinte equação matemática: [0056] Equação (1) em que, (G) é a tensão na estrutura pertinente dentro da seção de controle i devido à carga inerte; (Q) é a tensão na estrutura pertinente dentro da seção de controle i devido à carga ativa no instante t; é o aumento de tensão na estrutura pertinente dentro da seção de controle i gerada em um êmbolo de macaco hidráulico; é o número desenvolvido de batidas nos instantes t e t+At. é a tensão na estrutura pertinente dentro da seção de controle i devido à ação do pré-esforço autoajustável no instante t; são as margens de compressão e as margens de atividade do sistema ajustável (estas são niveis de tensão que fazem os sensores produzir sinais).

[0057] A adoção deste tipo de algoritmo deve ser acompanhada de medidas de fixação dos parâmetros de controle de forma a evitar instabilidade.

[0058] Tipicamente, os carregamentos dos cimbres são muito lentos, por exemplo, as concretagens das estruturas tais como tabuleiros de pontes, podem durar várias horas. Assim, é particularmente fácil evitar o efeito de amplificação dinâmica. Tudo isto é necessário para assegurar que o periodo de tempo entre cada batida seja várias vezes maior que o periodo de vibração natural da estrutura principal (1) . Todavia, a amplificação dinâmica deve ser quantificada e observada a seguinte condição: Equação (2) [0059] Onde α representa o fator de amplificação dinâmica medido durante a ação exclusiva do atuador em um curso e representa cada incerteza j.

[0060] Problemas dinâmicos podem também ser evitados utilizando filtros, por exemplo, dados negligenciados significativamente diferentes dos valores normais.

[0061] Em uma aplicação comum da invenção, as incertezas fundamentais a considerar são: a diferença de tensão na seção de controle devido a uma extensão igual ao máximo erro de leitura dos extensômetros (al) e a diferença de tensão na seção de controle devido ao máximo de erro do posicionamento do êmbolo dos macacos hidráulicos (23) durante o movimento trajetória base (este último integra em si várias incertezas, nomeadamente as relacionadas com características materiais da estrutura principal (1) e cabos (5), perda de tensão e erros construtivos).

[0062] Mesmo que seja fornecida a quantificação dos referidos erros (ou desvios máximos das propriedades dos materiais) pelos fornecedores dos equipamentos e materiais, deve proceder-se a ensaios para quantificar experimentalmente os respectivos valores durante o processo de calibragem.

[0063] Neste tipo de aplicação, dada a grande duração do carregamento, são, em regra geral, desprezados os atrasos da resposta.

[0064] Paralelamente, deve ser verificada a seguinte equação: Equação (3) [0065] O cumprimento desta equação garante que na ausência de carga, o sistema retorna à posição original.

[0066] A fixação dos parâmetros de controle é feita do seguinte modo: - O incremento de tensão na seção de controle i, produzido pelo atuador durante a batida do embolo, é definida em função do menor curso que o macaco hidráulico (23) é capaz de fazer com aceitável precisão (se a batida é conhecida, a qual é igual ao alongamento dos cabos, o pré-esforço é, por conseguinte, conhecido, e subsequentemente, a respectiva variação de tensão na seção de controle é também definida); - Quando esse valor é conhecido e a soma das incertezas é igualmente conhecida (função do equipamento selecionado e materiais) um pode determinar utilizando a Equação 3; - O valor oí é previamente fixo e depois confirmado via ensaio; - Finalmente, é fixo atendendo à Equação 2.

[0067] A estratégia controle (b) pode ser determinada por um algoritmo semelhante àquele de (a) . Neste caso, o controle variável deve ser a deflexão meio vão e o sensor protótipo da figura 8 pode ser adotado. Basicamente, para um cimbre com um único atuador, se a deflexão do meio vão supera o valor predefinido, o êmbolo dos macacos hidráulicos aumenta a batida predefinida (afastando-se da estrutura principal (1), isto é, as forças pré-esforço são amplificadas. Por outro lado, se a deflexão meio vão supera outro valor predefinido (a seção principal da viga meio vão é "too high"), o macaco hidráulico (23) retrai a batida predefinida (aproximando-se da estrutura principal (1), isto é, forças pré-esforço são reduzidas. Esta segunda estratégia (b) é simples a ser aplicada do que a estratégia controle (a) e não é sensível ao fenômeno local (onde o sensor está localizado). Esta estratégia pode ser matematicamente formulada via equações semelhantes à equação 1.

[0068] Este processo pode ser facilmente generalizado para cimbres com mais do que um atuador. A planificação de estratégias mais robustas é feita considerando fatores, tais como, o modo como a concretagem é feita, ou a consideração de carregamentos não simétricos, por exemplo, tabuleiros de ponte em curva.

[0069] O painel de comando é designado de acordo com as técnicas comuns, atendendo a cada uma das preferências ou necessidades. Pode ser ativado puxando botões ou por meio de interface digital. O painel de comando está de preferência localizado no cimbre (1) perto do atuador e da bomba hidráulica (20).

[0070] Como será evidente para todos aqueles especializados na área, o controle do sistema pode também ser feito de uma maneira semi-automática, na qual o operador humano substitui a unidade de controle automático. Neste cenário, existirá um painel elétrico simples que controla o circuito hidráulico e os macacos hidráulicos, nomeadamente a intensidade e direção das forças a serem aplicadas. O operador humano recebe as leituras dos sensores apostos na vizinhança, superfície, interior e/ou exterior em relação à estrutura principal, interpreta-as e controla manualmente qual macaco ou macacos devem tomar ação, bem como a direção e nível dessa ação. Este sistema semi-automático é predisposto a mais erros que o sistema completamente automático acima descrito, ele provê ainda outro protótipo viável da invenção.

[0071] Para que o cimbre da presente invenção seja facilmente amovível, por exemplo, a partir de um espaço para outro é bastante importante prestar atenção a certos requisitos de funcionalidade. Para este propósito, certos elementos do cimbre que extensivamente se projetam para além dos contornos da estrutura são designados para serem amovíveis, retratáveis ou mesmo removíveis. Isto é, particularmente importante para a conexão dos suportes (13), as selas desvio (14) e cabos (5) . Várias soluções podem ser designadas, para alcançar este objetivo, dependendo de cada uma das características de lançamento. Em um protótipo possível, a invenção é provida com suportes rotativos que estão posicionados por macacos hidráulicos secundários e esses percursos rotativos estão restritos por dispositivos estruturais fixos (Ver figura 10).

[0072] Está igualmente previsto que a estrutura principal (1) seja capaz de ser dividida em várias seções modulares para adaptá-la a vários vãos de diferentes extensões. Esta característica é comum a muitas outras invenções de cimbres.

[0073] De acordo com aspectos característicos estruturais, reforços metálicos (12) podem ser instalados na proximidade da área das ancoragens e a localizações onde os suportes de ligação (13) estão conectados à estrutura principal (1).

[0074] As selas desvio podem ser designadas com algumas peças deslizantes (não ilustradas) na seção contato com o cabo ou cabos que provêem cursos tangentes, e assim reduzir eventuais forças elevadas de fricção para prevenir o trabalho corrosivo. Discos lubrifiçados podem também ser utilizados para este propósito.

[0075] Um sistema seguro de retenção mecânica, pode igualmente ser provido perto do atuador, onde duas porcas ajustáveis instaladas em dois suportes fixos acompanham o movimento do embolo com um retardo insignificante, prevenindo assim a retração do atuador em caso de falha de qualquer dos componentes hidráulicos.

[0076] No circuito hidráulico dos atuadores, válvulas de retenção podem ser instaladas entre a válvula direcional e o embolo prevenindo assim perdas de pré-esforço. O sistema é também preferivelmente equipado com alarmes e detectores de risco e segurança. Além dos alarmes, sinais de emergência ou mensagens poder ser enviadas para um gabinete de controle ou ainda eventualmente para telefones móveis de engenheiros ou operadores locais. Além disso, é também preferível planear e instalar um sistema Urgent Power Supply (UPS) para assegurar o abastecimento de potência em caso de falta de energia.

[0077] Dependendo da importância de cada caso e risco, a redundância deve prover às necessidades do máximo de componentes eletrônicos e para alguns elementos do circuito hidráulico.

[0078] Certos procedimentos são também recomendáveis antes de carregar o cimbre em uma situação real de trabalho, tal como, a performance de uma série de calibragem e testes preparatórios. Estes testes identificam certas condições e propriedades estruturais e mecânicas, bem como, avaliar conexões, elasticidade dos cabos, performance do sensor ou sensores e o funcionamento e precisão do atuador ou atuadores. Os testes devem ser executados até que o sistema completo seja adequadamente afinado.

Claims (9)

1. Cimbre com pré-esforço autoajustável, para uso no processo de construção de pontes, viadutos e outras estruturas grandes, o dito cimbre compreendendo: uma estrutura principal (1); pelo menos um cabo não aderente (5); uma primeira ancoragem (16) para segurar uma extremidade do dito cabo não aderente (5) à referida estrutura (1) e uma segunda ancoragem para segurar a extremidade oposta do referido cabo não aderente (5) à dita estrutura (1); caracterizado pelo fato de o cimbre compreender ainda: um atuador (23) encontrando-se permanentemente entre a referida estrutura principal (1) e o dito cabo não aderente (5); uma unidade de sensor (2) capaz de assinalar as medições das variações físicas na dita estrutura principal (1) e comunicando as ditas medições a uma interface eletrônica que as converte em dados tangíveis aceitos por um controlador (6) que controla a extensão do dito atuador (23) , em que o dito atuador (23) se estende ou contrai para respectivamente aumentar ou diminuir a tensão do referido cabo não aderente (5) de acordo com o aumento ou diminuição da carga ou das forças internas presentes na referida estrutural principal (1) .

2. Cimbre com pré-esforço autoajustável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dito controlador (6) controlar a intensidade e direção da força aplicada pelo referido atuador (23) no dito cabo não aderente (5).

3. Cimbre com pré-esforço autoajustável, de acordo com as reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dito cabo não aderente (5) ser interno ou externo aos contornos da referida estrutura principal (1).

4. Cimbre com pré-esforço autoajustável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dito cabo não aderente (5) ter uma disposição linear ou multilinear.

5. Cimbre com pré-esforço autoajustável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dito atuador (23) ser pelo menos um suporte extensível (13) com uma primeira extremidade amovivel ligada a uma sela (14) em contato com o dito cabo não aderente (5) e uma segunda extremidade amovivel ligada à dita estrutura principal (1).

6. Cimbre com pré-esforço autoajustável, de acordo com as reivindicações 5, caracterizado pelo fato de o dito suporte (13) ser retrátil ou móvel, por translação ou rotação.

7. Cimbre com pré-esforço autoajustável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dito cimbre fornecer suporte (13) para cofragem (moldagem de estrutura in situ) ou para os segmentos pré-fabricados, vigas pré-fabricadas, ou até para elementos estruturais de outros materiais.

8. Método para prover um cimbre pré-existente, com um sistema de pré-esforço autoajustável, caracterizado pelo fato de o dito cimbre pré-existente estar equipado com os elementos de acordo com a reivindicação 1.

9. Cimbre com pré-esforço autoajustável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dito atuador (23) ser capaz de deslocar a dita primeira ou a dita segunda ancoragem (16), próximo ao distante em relação à dita estrutura principal (1), de modo a respectivamente, aumentar ou diminuir a tensão do referido cabo não aderente (5) .