BRPI0620539A2 - método e sistema para a impermeabilização e drenagem de água de infiltração em construções hidráulicas - Google Patents
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Abstract
MéTODO E SISTEMA PARA A IMPERMEABILIZAçãO E DRENAGEM DE áGUA DE INFILTRAçãO EM CONSTRUçõES HIDRáULICAS. Um revestimento folhado de material impermeabilizante em folhas (11) deformável elasticamente é aplicado e preso em um modo do tipo de uma selagem a uma área de superfície de uma estrutura hidráulica (10; 31; 36, 39) a ser protegida; a água infiltrada, a qual se acumula por detrás do revestimento folhado (11) impermeabilizado, é descarregada por gravidade através de válvulas de drenagem de via - única (13) providas em posições de drenagem pré-estabelecidas no revestimento folhado impermeabilizado; as válvulas de drenagem (13) são automaticamente abertas e fechadas pela pressão diferencial da água atuando sobre as faces opostas de uma folha flexivel tal como um membro de válvula plano (M) da válvula de drenagem (13).
Description
Método e dispositivo para a impermeabilização e drenagem de água de infiltração em construções hidráulicas.
A presente invenção refere-se à formação de revestimentos folhados de proteção e impermeabilização sobre superfícies de estruturas hidráulicas por meio dos quais é possível drenar a água infiltrada que se acumula entre a superfície da estrutura hidráulica e o revestimento folhado de proteção, por meio de um sistema de válvula apropriado provido no próprio revestimento folhado à prova de água.
A invenção, em particular, refere-se à formação de revestimentos folhados à prova de água providos de drenagem automática da água de infiltração, para qualquer tipo de estrutura hidráulica, tal como barragens de terra ou concreto, tal como barragens do tipo RCC (concreto compactado por rolos), túneis hidráulicos, reservatórios e canais, ou para qualquer outro tipo de estrutura hidráulica para as quais um revestimento folhado e um sistema de drenagem de água são requeridos.
Dispositivos à prova de água são conhecidos e largamente usados para proteger a superfície das estruturas hidráulicas destinadas a entrar em contacto com água, para evitar excessivo, e em certos casos, perigoso, vazamento de água através do corpo principal da própria estrutura hidráulica.
Um conhecido dispositivo à prova de água consiste substancialmente na aplicação de um revestimento com folhas à prova de água sobre a superfície da estrutura hidráulica a ser protegida, compreendendo, por exemplo, uma geo-membrana de material de elastômero e/ou termoplástico, tal como PVC ou outro material sintético elasticamente deformável, e provendo um sistema adequado de ancoragem mecânica para prender a geo-membrana em uma área de superfície da estrutura hidráulica a ser protegida; uma geo-rede, um geo-textil, um espaçador de drenagem, ou "geo-espaçador", ou uma camada de material solto altamente permeável, por exemplo, areia ou cascalho, com um coeficiente de permeabilidade de K < 10"7 m / s talvez disposto entre a geo-membrana à prova de água e a área de superfície da estrutura hidráulica para proteger esta estrutura ou para formar um espaço vazio para coleta da água de infiltração a qual deve ser continuamente descarregada e direção ao exterior por meio de um sistema adequado de canais ou dutos de drenagem.
Dispositivos para a proteção de estruturas hidráulicas por geo-membranas à prova de água podem ser encontrados em muitos documentos anteriores, por exemplo, US A 4913513 e US A 5720576 referindo ao assunto de impermeabilização de barragens; nas US 4371288 e US 4915542 referindo ao assunto de impermeabilização de túneis e túneis hidráulicos; nas US A 5806252 e US A 3854292 para canais e assemelhados; assim como nas DE A 2734514 e EP A 1157168 referindo ao assunto de impermeabilização de juntas ou fendas. Em todas estas aplicações há uma necessidade comum de prover um dispositivo de drenagem adequado para a drenagem ou descarga da água infiltrada através do corpo da estrutura hidráulica a qual é coletada entre o citado corpo e o revestimento folhado à prova de água.
A ausência de qualquer dispositivo para drenagem da água de infiltração, em estruturas hidráulicas com um revestimento folhado à prova de água de material sintético elasticamente deformável, daria origem a sérios problemas, devidos ao fato de que a água que se acumula por detrás do revestimento folhado causaria intumescência do próprio revestimento folhado e a formação de perigosos bolsos de água com o severo risco de dano e/ou rasgão do revestimento folhado de proteção em correspondência com os pontos de ancoragem ou com as áreas submetidas a grandes tensões.
Para contornar parcialmente este problema, algumas soluções foram propostas; por exemplo, a US A 4913583 sugere acamar dentro do corpo da barragem, durante sua construção, uma membrana à prova de água e um sistema de tubos micro-perfurados para descarregar a água drenada sobre o lado posterior do revestimento folhado.
Ao contrário, a US A 5720576 faz uso das mesmas seções estruturais usadas para a ancoragem da membrana à prova de água na superfície a montante da barragem para fazer fluir a água de infiltração até o fundo da estrutura, pelo provimento de um múltiplo longitudinal o qual subseqüentemente descarrega a água a jusante ou para o exterior em dados pontos da estrutura hidráulica.
Apesar destas soluções terem angariado resultados satisfatórios, a construção de um dispositivo de drenagem não é sempre possível em uma estrutura já existente, ou prova ser extremamente difícil e de alto custo.
Conseqüentemente, enquanto o nível hidrostático da água sobre o lado a montante, ou dentro da estrutura hidráulica, tende a decrescer, na ausência de qualquer sistema de descarga a pressão da água por detrás ou sobre o lado posterior do revestimento folhado à prova de água ou membrana, sob certas condições, poderia provocar sua ruptura ou tornar-se rasgado nas áreas submetidas aos maiores esforços.
Para manter a eficiência do dispositivo de drenagem é então necessário periodicamente conduzir operações de manutenção complicadas e de alto custo; além disso, em certos casos, por exemplo, na existência de barragens de terra e túneis hidráulicos, ou em certos canais, a construção e/ou manutenção de um sistema de dreno é, de fato, tornada em um impossível.
Em uma tentativa para eliminar os problemas que surgem nos dispositivos previamente conhecidos, a Pat. JP A 2003055935 sugere o uso de uma válvula de verificação sobre o fundo de um curso de água navegável, que possibilita apenas influxo desde o exterior; todavia há também o problema de manutenção do sistema de drenagem em eficiente condição de trabalho devido ao fato de que ao longo do tempo ele tende a tornar-se entupido, impedindo que tal água flua livremente.
O principal objetivo desta invenção é o de prover um método para a impermeabilização e drenagem de água de infiltração em estruturas hidráulicas, tais como barragens, túneis, canais e assemelhados, por meio das quais seja possível conseguir uma drenagem automática efetiva da água infiltrada, tanto em estruturas hidráulicas existentes quanto durante sua construção.
Ainda mais um objetivo é o de prover um método, como previamente mencionado, por meio do qual seja possível conseguir uma drenagem tanto durante instalação quanto após o revestimento folhado à prova de água ter sido instalado, em qualquer ponto da estrutura hidráulica, e sempre que requerida.
Ainda mais um outro objetivo da invenção é o de prover um dispositivo de impermeabilização para estruturas hidráulicas por meio do qual seja possível explorar o diferencial de pressão da água sobre ambos lados, externo e posterior, do revestimento folhado à prova de água para causar uma descarga automática da água de infiltração, enquanto ao mesmo tempo evitando que a água normalmente contida ou fluindo na estrutura hidráulica infiltre em direção ao exterior ou para dentro do solo adjacente.
Ainda um outro objetivo é o de prover um dispositivo de drenagem o qual seja estruturalmente simples, altamente eficiente, e que não requeira operações de manutenção custosas, e ao mesmo tempo sendo simples e de baixo custo.
Vantajosamente, a construção de um revestimento folhado à prova de água, para membrana e provido com um dispositivo de drenagem, de acordo com esta invenção pode ser realizada tanto na presença como na ausência de água a montante ou dentro da estrutura hidráulica, também sobre uma membrana à prova de água já instalada.
O acima pretendido pode ser conseguido por meio de um método para impermeabilizar e drenar água de infiltração em estruturas hidráulicas de acordo com a reivindicação 1, ou por meio de um revestimento folhado e dispositivo de drenagem de acordo com a reivindicação 18.
Em particular, de acordo com a invenção, um método para a impermeabilização e drenagem de água infiltrada através do corpo de estruturas hidráulicas, e de acordo com o qual um revestimento folhado à prova de água, consistido de folhas de geo-membrana elasticamente deformáveis, é aplicado e preso a uma área de superfície de uma parede do corpo da estrutura hidráulica, provendo dito revestimento folhado com uma válvula de drenagem de água de via - única para drenar a água de infiltração acumulada por detrás do revestimento folhado à prova de água, compreendendo as etapas de :
- definição de pontos de drenagem para drenar a água em posições pré-estabelecidas do revestimento folhado á prova de água;
- provimento de, em cada um dos pontos de drenagem pré-estabelecidos, uma válvula de drenagem de via - única tendo uma abertura de descarga de água em dito revestimento folhado à prova de água;
- orientação de dita abertura de descarga de água da válvula de drenagem em uma direção para o escorrimento natural da água e provimento de dita válvula de drenagem com um membro de válvula plano e flexível, sobre-passando a abertura de descarga;
- submissão do membro de válvula plano a um diferencial de pressão da água que atua sobre as faces opostas do revestimento folhado à prova de água; e
- provocação de abertura e fechamento automáticos da válvula de drenagem pela diferença de pressão da água que surge sobre as faces opostas do membro de válvula plano da válvula de drenagem,
caracterizado pelas etapas de prover dita válvula de drenagem sobre uma superfície de parede da estrutura hidráulica; e de drenar na direção para baixo a água de infiltração, por gravidade.
De acordo com mais um aspecto da invenção, um dispositivo foi provido para impermeabilização e drenagem de água infiltrada através do corpo de estruturas hidráulicas, compreendendo:
- um revestimento folhado à prova de água, provido de uma geo-membrana de material que cede elasticamente;
- meios de fixação para prender a geo-membrana a uma área de superfície de uma parede da estrutura hidráulica, e
- meios de drenagem para drenar a água de infiltração acumulada entre a área de superfície da estrutura hidráulica e o revestimento folhado à prova de água, ditos meios de drenagem compreendendo:
- uma pluralidade de válvulas de drenagem do tipo de via - única sobre a geo-membrana à prova de água; cada uma das válvulas de drenagem compreendendo:
- uma abertura de descarga de água na geo-membrana à prova de água, dita abertura de descarga de água estendendo-se em uma direção transversal à direção de escoamento natural da água de infiltração; e
- um membro de válvula plano e flexível preso de modo estanque à membrana de impermeabilização, dito membro de válvula plano tendo uma borda livre a qual se estende para além de dita abertura de descarga,
caracterizado pelo fato das válvulas de drenagem serem providas sobre uma parede do corpo da estrutura hidráulica, ditas válvulas de drenagem sendo dispostas para a drenagem de água de infiltração na direção para baixo, por gravidade.
De acordo com várias configurações, o dispositivo do tipo de uma válvula de descarga pode se estender sobre parte, ou total, da largura das bordas opostas dos materiais em folha da geo-membrana à prova de água.
O dispositivo do tipo de uma válvula de drenagem pode ser provido e executado durante a construção e instalação da geo-membrana à prova de água, por exemplo, pelo sobre-passo de um certo comprimento das bordas transversais de duas folhas consecutivas do revestimento folhado, sem que sejam seladas; é também possível formar o dispositivo do tipo de uma válvula de drenagem após o revestimento folhado à prova de água ter sido instalado, por exemplo, fazendo um corte ou uma abertura para o escoamento da água no revestimento folhado à prova de água, e subseqüentemente cobrindo o corte ou abertura com uma folha do tipo de uma válvula de um material sintético ou betuminoso elasticamente deformável, a qual é selada em três bordas consecutivas, mais precisamente, a borda traseira e duas bordas laterais do corte ou abertura; a borda externa da folha do tipo de uma válvula é conseqüentemente deixada livre para flexionar e elevar-se ou abaixar-se sob o efeito do diferencial de pressão da água atuando sobre as faces externa e traseira da mesma folha do tipo de uma válvula, para possibilitar o escoamento da água de infiltração, evitando influxo de água.
Outras realizações do método e do dispositivo de impermeabilização e drenagem de acordo com a invenção estão definidas pelas reivindicações dependentes. Estas e mais outras realizações do método e do dispositivo de drenagem de acordo com esta invenção, e várias de suas possíveis configurações, são mostradas aqui abaixo com referência nos desenhos anexos, nos quais:
- a Figura 1 mostra esquematicamente uma vista frontal do lado a montante de uma barragem provida de um revestimento folhado à prova de água compreendendo um dispositivo de drenagem de acordo com a invenção;
- a Figura 2 mostra uma vista de secção transversal ao longo da linha 2-2 da fig. 1;
- a Figura 3 mostra um detalhe ampliado da fig. 1, mostrando o detalhe de um dispositivo do tipo de uma válvula de drenagem de via - única;
- a Figura 4 mostra uma secção transversal ao longo da linha 4-4 da fig. 3, com o dispositivo do tipo de uma válvula em uma condição fechada;
- a Figura 5 mostra uma vista similar àquela da fig. 4, com o dispositivo do tipo de uma válvula em uma condição aberta;
- a Figura 6 mostra uma segunda configuração do dispositivo do tipo de uma válvula de drenagem;
- a Figura 7 é uma vista de secção transversal ao longo da linha 7-7 da fig. 6, mostrando o dispositivo do tipo de uma válvula em duas condições operativas;
- a Figura 8 mostra uma vista de secção transversal de um túnel hidráulico provido de um dispositivo de impermeabilização e drenagem de acordo com a invenção;
- a Figura 9 mostra um detalhe ampliado da fig. 8, com o dispositivo do tipo de uma válvula orientado na direção para baixo;
- a Figura 10 mostra um detalhe similar àquele da figura anterior com o dispositivo do tipo de uma válvula orientado na direção para cima;
- a Figura 11 mostra um revestimento folhado à prova de água de uma junta existente entre duas paredes de uma estrutura hidráulica compreendendo um dispositivo do tipo de uma válvula de drenagem de acordo com a invenção. Com referência nas figuras de 1 a 5 uma descrição é dada aqui abaixo das realizações gerais do método e do sistema de impermeabilização e drenagem de acordo com a invenção.
A fig. 1 mostra uma barragem genérica compreendendo um corpo principal (10), por exemplo, feita de concreto compactado por rolete ou de material de enchimento, ou outros tipos de material, o qual se estende entre as ondulações de duas montanhas. O corpo principal (10) da barragem, no lado a montante em contacto com a água contida na bacia, é provido de um revestimento folhado à prova de água compreendendo, por exemplo, uma pluralidade de folhas (11) de material sintético ou betuminoso elasticamente deformável; as folhas (11) são aplicadas à superfície da barragem (10) mantendo as bordas laterais (12) parcialmente se superpondo, e então conectadas juntas de um modo estanque, por exemplo, seladas termicamente, ou por um método de ultra-som, ou quimicamente, ou por um outro modo qualquer adequado, e presas mecanicamente no corpo principal (10) da barragem.
As folhas (11) podem ser presas por qualquer meios conhecidos, por exemplo, pela provisão de seções de aço estruturais adequadas as quais possibilitam que elas sejam tencionadas ou esticadas, como descrito por exemplo na Pat. US A 5720576; ou por meio de uma pluralidade de pinos (14) - fig. 3 - como mostrado e descrito na Pat. US 4915542, ou em qualquer outra maneira apropriada. A referência numerai (13) nas fig. 1 e 2 foi usada para indicar um dispositivo do tipo de uma válvula de via - única para a drenagem de água a qual foi infiltrada do corpo principal (10) da barragem entre a superfície frontal do corpo da barragem e o lado posterior do revestimento folhado à prova de água provido pelo conjunto das folhas (11).
Dependendo dos requisitos ou do tipo de estrutura hidráulica, as folhas (11) de material sintético podem ser dispostas em contacto direto com a superfície a ser protegida. Ao contrário, uma camada (15) de material de drenagem pode ser disposta entre as folhas (11) e a superfície de frente da estrutura hidráulica, por exemplo, uma geo-rede, um geo-espaçador, ou assemelhados, como mostrado na fig. 4 e 5.
As folhas (11) de material à prova de água podem por sua vez estar na forma de um geo-composto, compreendendo uma camada de material à prova de água, acoplado a um geo-textil, de um modo conhecido por si só, estando atento para que eles sejam adequados para o uso pretendido.
Uma válvula de drenagem de via - única (13), em um dispositivo de impermeabilização e drenagem de acordo com a invenção, e seu funcionamento são explicados em maior detalhe aqui abaixo, com referência nas fig. 3, 4 e 5.
De acordo com uma configuração preferencial, o dispositivo do tipo de uma válvula de drenagem de via - única (13) é obtido diretamente durante a formação do revestimento folhado à prova de água. Nesta configuração, durante a instalação do material (11) em folha à prova de água, como indicado na fig. 3, atenção deve ser tomada para que se garanta que a borda transversal externa (11 a) de uma folha (11 1) sobre-passe parcialmente a borda (11 b) transversal posterior da folha adjacente (11 2) por um espaço "d" de um comprimento pré-estabelecido, por exemplo, variando de 5 até 300 cm, preferentemente de 20 até 150 cm.
Durante a instalação das folhas (11 1) e (11 2), no lado sobre-passado, as bordas (12) das folhas justapostas serão seladas juntas, e subseqüentemente presas por meio dos pinos (14), ou por qualquer outra maneira.
Durante a selagem e fixação das folhas (11) deve haver o cuidado para garantir que o recobrimento da borda transversal (11 a) da folha (11 1) que fica em cima deve estar livre, o que quer dizer, a borda da folha superior (111) está livre para flexionar e/ou se mover para cima e para baixo com relação à folha (11 2) que fica embaixo e para se estender para além da borda transversal (11 b) desta última na direção do escoamento natural da água, por gravidade; desta maneira um dispositivo do tipo de uma válvula de via - única é obtido diretamente pelo revestimento folhado à prova de água, o qual é capaz de ser operado pelo diferencial de pressão da água atuando sobre um membro de válvula (M) plano e flexível provido por uma porção da folha (11 1) que sobre-passa a folha (11 2); a abertura para o escorrimento assim obtida será orientada na direção de escoamento natural da água que se infiltra, do corpo principal (10) da estrutura hidráulica, entre esta última e o revestimento folhado à prova de água possibilitando uma descarga natural da água simplesmente por gravidade.
Mais precisamente, as bordas transversais sobre-passadas (11 a) e (11 b) das duas folhas (11 1) e (11 2), as quais definem um dispositivo do tipo de uma válvula de drenagem de via - única do tipo de uma geo-membrana em um dispositivo de drenagem de acordo com apresente invenção pode se estender ao longo de parte ou ao longo de toda a largura das folhas, como mostrado. Em termos gerais, o comprimento " d " das bordas sobre- passadas entre duas folhas adjacentes, e a largura do dispositivo (13) do tipo de uma válvula tipo geo-membrana deve ser tal que possibilite a operação eficiente da válvula assim formada. Em particular, a superfície que fica livremente em contacto das duas folhas superpostas as quais constituem o dispositivo (13) do tipo de uma válvula, deve ser de tal tipo que forneça um selo exclusivamente por meio da pressão P 1 da água que existe a montante ou dentro da estrutura hidráulica, como mostrado na fig. 4, e para evitar a formação de dobras ao longo da borda (11 a) da válvula, por exemplo, pela fixação das folhas (11) com uma tensão apropriada. Desta maneira uma abertura de escoamento larga é obtida para o escoamento da água, na condição aberta do dispositivo do tipo de uma válvula mostrado na fig. 5; isto também é facilitado pela possível deformação elástica do membro de válvula (M) plano do dispositivo do tipo de uma válvula (13), devido à pressão P 2 exercida pela água a ser drenada para fora, sobre o lado posterior do revestimento folhado à prova de água quando a pressão P 2 supra citada excede a pressão P 1 sobre o lado frontal.
As fig. 4 e 5 dos desenhos mostram as condições fechada e aberta do dispositivo do tipo de uma válvula (13) sob o efeito do diferencial de pressão da água, exercido sobre as duas faces do revestimento folhado.
Em particular, como pode ser visto na fig. 4, enquanto o nível L 1 da água estiver acima do dispositivo do tipo de uma válvula (13), o que quer dizer, enquanto a pressão P 1 da água sobre o lado frontal do membro de válvula (M) plano do dispositivo do tipo de uma válvula (13) diretamente em contacto com a água exceder a pressão P 2 sobre o lado posterior, de face para a superfície da estrutura hidráulica (10), um diferencial positivo de pressão P 1-P 2 será exercido sobre o membro (Μ), o qual manterá o membro (M) constantemente pressionado contra a borda da folha (11 2) que fica abaixo; está condição de válvula fechada é mostrada na fig. 4.
Ao contrário, quando o nível da água cai abaixo do dispositivo do tipo de uma válvula (13), por exemplo, como indicado pela referência L 2 na fig. 5, um diferencial negativo de pressão P 1-P 2 será exercido, e conseqüentemente a pressão P 2 da água por detrás do revestimento folhado à prova de água (11) tenderá a abrir o membro de válvula (M) plano da válvula (13), movendo para fora o membro de válvula (M) da folha (111) superior desde a borda (11 b) da folha (11 2) que está por de baixo; nestas condições a água infiltrada pode fluir para fora através do dispositivo do tipo de uma válvula (13) de drenagem aberto; quando o nível da água L 1 é restaurado, o dispositivo do tipo de uma válvula (13) será novamente fechado pela pressão da água sobre o lado frontal.
O dispositivo do tipo de uma válvula (13) vai operar no mesmo modo cada vez que o diferencial de pressão P 1-P 2 for negativo, o que quer dizer, cada vez que a pressão P 2 for maior do que a pressão P 1 hidrostática que existe no nível L 3 da válvula (13), como esquematicamente indicado na fig. 5 dos desenhos anexos.
Desta maneira é possível se obter um revestimento folhado à prova de água provido com dispositivo de drenagem de água, o qual usa válvulas flexíveis de via - única, operadas automaticamente, tanto para abrir como para fechar, pelo diferencial de pressão da água que existe sobre os dois lados do próprio revestimento folhado à prova de água.
Um dispositivo de drenagem o qual usa uma válvula de descarga de água do tipo geo-membrana com via - única de acordo com a invenção, em adição a ser simples e de baixo custo, é operativamente extremamente confiável ao longo do tempo, sem requerer qualquer manutenção substancial.
Apesar de, em princípio, a invenção ser aplicável a qualquer tipo de revestimento folhado à prova de água de material sintético ou betuminoso elasticamente deformável, melhores resultados são obtidos pelo uso de materiais plásticos em folha altamente flexíveis.
O material usado para a geo-membrana que constitui o revestimento folhado à prova de água e/ou o dispositivo do tipo de uma válvula de drenagem pode ser de qualquer tipo que se queira, providenciado o cuidado de que seja adequado para o propósito pretendido; em particular, o material pode ser escolhido dentre os materiais sintéticos e betuminosos que estão na tabela que segue, tomados tanto individualmente como em combinação.
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A geo-membrana pode ser de uma espessura variando de 0,2 até 60 mm, com um módulo de elasticidade variando de 10 até 5.000 MPa.
As fig. 6 e 7 mostram uma segunda configuração de um dispositivo (13) do tipo de uma válvula de via - única do tipo com membrana, o qual pode ser conseguido tanto ao tempo de instalação do revestimento folhado à prova de água, tal como no caso anterior, como subseqüentemente, com o revestimento folhado á prova de água já aplicado.
De acordo com esta configuração, uma abertura (20) alongada ou do tipo de corte transversal é feita em uma folha (11) do revestimento folhado à prova de água, em uma direção transversal à direção do escorrimento da água de infiltração, indicada pela seta (W).
Uma folha (M) de material betuminoso ou sintético elasticamente deformável que define um membro de válvula plano é superposta no corte (20); a folha (M) é conectada de modo estanque, ou seja, selada termicamente à folha à prova de água (11) ao longo de três bordas (21), deixando a borda externa (22) da folha (M) paralela ao corte (20), estendendo para jusante com relação à direção (W) do escorrimento, para flexionar livremente e levantar-se sob o empuxo da água que tende a fluir para baixo por gravidade, como mostrado pela linha quebrada indicada com a referência (M ') na fig. 7. Deste modo um dispositivo (13) do tipo de uma válvula de via - única do tipo com geo-membrana é obtido, o qual pode ser aplicado ao revestimento folhado à prova de água de qualquer estrutura hidráulica, barragem, canal, túnel hidráulico, reservatório, ou assemelhados, para drenagem de água que se infiltrou por de trás e no qual a pressão da água no lado a montante ou que flui no túnel hidráulico ou no canal, mantém o dispositivo (13) do tipo de uma válvula constantemente fechado pressionando o membro de válvula plano (M) contra a folha (11) abaixo, possibilitando que ela abra exclusivamente quando a pressão no lado posterior do membro de válvula plano (M) excede aquela da água no lado frontal.
Além disso, quando a barragem, túnel hidráulico ou estrutura hidráulica é esvaziado, ou quando a pressão da água que se infiltrou na parte de trás do revestimento folhado à prova de água tende a crescer, excede a pressão da água sobres o lado frontal do dispositivo (13) do tipo de uma válvula, o diferencial de pressão abrirá a válvula (13) possibilitando o escorrimento natural da água infiltrada. Isto evita a acumulação de água infiltrada atrás do revestimento folhado à prova de água que danifica ou provoca que haja uma explosão do revestimento, devido a uma deformação excessiva.
Como já mencionado, o revestimento folhado à prova de água provido de folhas (11) de material sintético flexível pode ser instalado diretamente em contacto com a superfície da estrutura hidráulica a ser impermeabilizada; inversamente, uma camada de drenagem pode ser posicionada entre as superfícies que ficam face a face da estrutura hidráulica e as folhas (11) do revestimento folhado à prova de água, consistindo por exemplo de uma geo-rede, ou, em qualquer caso, por um elemento de drenagem como indicado pela referência numerai (23) da fig. 7. Neste caso, pode ser vantajoso dispor um elemento (24) rígido de suporte, por exemplo, feito por uma placa de PVC rijo, HDPE, metal ou concreto, em correspondência com o dispositivo (13) do tipo de uma válvula, fazendo-se um corte ou uma abertura ( 25) no elemento (24) em correspondência com o corte ou abertura (20) na folha (11) à prova de água. O elemento (24) de suporte deve ser capaz de ceder com suavização ou mesmo eliminação da rugosidade da superfície a ser protegida, provendo uma superfície lisa sobre a qual o revestimento folhado à prova de água ou geo-membrana possa descansar.
As fig. 8, 9 e 10 mostram, também em modo de exemplo, a formação de dispositivos (13) do tipo de uma válvula sobre o revestimento folhado à prova de água (30) do corpo de um túnel hidráulico (31).
Também neste caso, o revestimento folhado à prova de água (30) compreende uma pluralidade de folhas (11) de material sintético elasticamente deformável disposta em uma direção transversal ou longitudinal ao túnel, sempre tomando o cuidado de sobre-passar as bordas como mostrado na fig. 1, as quais são seladas e presas por meio de uma pluralidade de pinos de ancoragem, não mostrada, ou por qualquer outro modo adequado.
No fundo, sobre os dois lados opostos do túnel (31), ou em posições pré-estabelecidas do revestimento folhado à prova de água (30), dispositivos (13) do tipo de uma válvula de drenagem de via - única são providos, na maneira previamente descrita, como esquematicamente mostrado no detalhe ampliado da fig. 9, ou 10, onde as mesmas referências numerais, tal como nos exemplos anteriores, foram usadas para indicar partes similares ou equivalentes.
Finalmente, o exemplo da fig. 11 mostra a aplicação de um dispositivo (13) do tipo de uma válvula de drenagem de acordo com a invenção, em um revestimento folhado à prova de água (50) em correspondência com uma junta (51), ou uma fenda entre os corpos de duas partes de parede (52 a) e (52 b) de uma estrutura hidráulica.
De maneira semelhante, na fig. 11, as referências (11 1) e (11 2) foram usadas para indicar duas folhas de material ã prova de água, presas ao longo das bordas longitudinais (53, 54) sobre ambos os lados da junta (51), por exemplo, como descrito na EP 1157168, ou em qualquer outra maneira.
Também neste caso, as bordas transversais opostas (11 a) e (11 b) das duas folhas (11 1) e (11 2) são sobre-passadas por um espaço de um comprimento pré-estabelecido, deixando a borda (11 a) da folha (111) superior livre para flexionar, para abrir e fechar o membro de válvula (M) plano do dispositivo (13) do tipo de uma válvula sob o diferencial de pressão da água, na maneira anteriormente escrita; obviamente, outras modificações e/ou aplicações do sistema de drenagem e impermeabilização por meio de dispositivos do tipo de uma válvula de via - única são possíveis, se comparadas àquelas mostradas.
Por exemplo, como mostrado nas fig. 3, 6 e 11, o dispositivo (13) do tipo de uma válvula de drenagem poderia inicialmente ser fechado também do lado externo, para evitar infiltração de água durante o enchimento da estrutura hidráulica, ou sempre que o nível da água tenda a subir. Neste caso, o fechamento sobre o lado livre do dispositivo (13) do tipo de uma válvula pode ser obtido por meio de um selo (S) fraco, ou fita adesiva, uma tira adicional de geo-membrana ou de qualquer outro modo adequado para criar uma linha de quebra enfraquecida quando a pressão da água na parte posterior tenda a exceder um certo valor.
De acordo com mais uma configuração, o sobre-passo "d" dos casos anteriores pode ser evitado pela criação de um simples corte ao longo de uma linha transversal ao movimento ou direção de escorrimento da água, como na fig. 6, e subseqüentemente cobrindo tal corte com uma geo-membrana mais fraca, com uma espessura mais limitada do que aquela da geo-membrana que fica por baixo, que faz a selagem sobres todos os quatro lados. Neste modo o sobre-passo mais fraco de geo- membrana em folha se torna um tipo de "Fusível" cuja ruptura acorreria na eventualidade da estrutura hidráulica esvaziar, ou na eventualidade de um decréscimo do nível de água, com conseqüente exposição do corte, e assim criando um dispositivo (13) do tipo de uma válvula de drenagem. Neste caso seria fácil restaurar as condições prévias pela reinstalação de uma nova folha de geo-membrana fraca, colocando-a sobre o corte.
A partir do que foi descrito e mostrado nos desenhos anexos, ficará claro que o que é provido é um método e um dispositivo de drenagem, e impermeabilização, para drenar a água infiltrada em estruturas hidráulicas, as quais fazem uso de um dispositivo do tipo de uma válvula de drenagem especial, dò tipo com geo-membrana, orientada na direção de escorrimento natural da água. A presença de um dispositivo de drenagem deste tipo reduz substancialmente as cargas suportadas pelos pontos da ancoragem, desse modo aumentando o fator de segurança para o revestimento folhado à prova de água inteiro.
É entendido, entretanto, que o que foi descrito e mostrado não pode ser compreendido como em um senso Iimitativo com vistas a quaisquer possíveis aplicações e maneiras de realização do dispositivo do tipo de uma válvula de via - única, pelo uso de folhas de geo-membrana; por isso, outras modificações e variações podem ser feitas tanto no próprio dispositivo de drenagem como no método sem por isso fugir-se do escopo das reivindicações.
Claims (22)
1. Método para a impermeabilização e drenagem de água de infiltração através do corpo de construções hidráulicas (10, 31, 41, 52) de acordo com o qual um revestimento folhado impermeabilizante, consistido de folhas (11) de geo- membranas elasticamente deformáveis, é aplicado e preso a uma área de superfície de uma parede do corpo da estrutura hidráulica (10, 31, 41, 52), provendo dito revestimento folhado com uma válvula (13) de drenagem de água do tipo via - única para drenar a água infiltrada coletada por detrás do revestimento folhado impermeabilizante, compreendendo as etapas de: - definição de pontos de drenagem para drenar a água em posições pré-estabelecidas do revestimento folhado impermeabilizado; - provimento de, em cada um dos pontos de drenagem pré-estabelecidos, uma válvula (13) de drenagem do tipo via - única tendo uma abertura de descarga de água em dito revestimento folhado à prova de água; - orientação de dita abertura de descarga de água da válvula de drenagem (13) em uma direção de escorrimento natural da água e provimento de dita válvula de drenagem (13) com um membro de válvula (M) plano e flexível que se sobrepõe à abertura de descarga; - submissão do membro de válvula (M) plano a um diferencial de pressão da água atuando sobre as faces opostas do revestimento folhado à prova de água; e - provocação de abertura e fechamento automáticos da válvula de drenagem (13) pela diferença de pressão da água que se eleva sobre as faces opostas do membro de válvula plano (M) da válvula de drenagem (13), caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: - provimento de dita válvula de drenagem (13) sobre uma superfície de parede da estrutura hidráulica (10, 31, 41, 52); e - drenagem da água de infiltração, na direção para baixo, por gravidade.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual o revestimento folhado à prova de água compreende uma pluralidade de folhas (11) impermeabilizantes presas mecanicamente à estrutura hidráulica (10) seladas ao longo das bordas laterais, caracterizado pelo fato de executar a válvula de drenagem (13) durante a instalação do revestimento folhado à prova de água pela superposição das bordas transversais de duas folhas à prova de água (111,112) consecutivas, deixando a borda transversal da folha (111) superior de modo a flexionar livremente sob o diferencial de pressão da água.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato da superposição das bordas transversais das duas folhas (11 í, 11 2) estar sobre um comprimento (d) variando de 5 a 300 cm, preferentemente de 20 a 150 cm.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de prover a válvula de drenagem (13) pela execução de um corte (20) na folha a prova de água (11); posicionar uma membrana (M) de cobertura flexível sobre dito corte (20) e selar na periferia dita membrana (M) deixando uma borda (22) externa livre paralela a dito corte (20) para definir o membro de válvula plano (M) da válvula de drenagem (13).
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de prover um membro de suporte rígido e plano abaixo do revestimento folhado em correspondência à membrana (M) de cobertura da válvula de drenagem (13).
6. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 4, caracterizado pelo fato de executar uma válvula de drenagem (13) compreendendo uma folha de geo-membrana escolhida dentre os seguintes materiais: materiais termoplásticos, borrachas termoplásticas, materiais termo-fixos, materiais betuminosos.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato da válvula de drenagem (13) compreender uma geo-membrana de um material termoplástico, escolhido dentre os: polietileno de alta densidade, polietileno de baixa densidade linear, polietileno clorado, copolímero de acetato vinil-etileno, polietileno, polipropileno, cloreto de polivinila, ou, suas combinações.
8. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato da válvula de drenagem (13) compreender uma folha (11) de geo-membrana de um material termoplástico baseado em borracha escolhido desde entre os seguintes: polietileno cloro-sulfonado, copolímero de propileno-etileno, ou, suas combinações.
9. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato da válvula de drenagem (13) compreender uma folha (11) de geo-membrana de um material termo-fixo sintético escolhido entre: poli-iso butileno, borracha de cloro- preno, monômero dien propileno-etileno, borracha butílica, borracha de nitrila, ou, suas combinações.
10. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato da válvula de drenagem (13) consistir de uma geo-membrana de um material betuminoso escolhido entre: betume oxidado, betume polimérico, ou, suas combinações.
11. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de conectar de modo estanque as bordas transversais sobrepostas das folhas à prova de água (11) ao longo de uma linha de quebra enfraquecida (S).
12. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de conectar de modo estanque a borda externa do membro de válvula plano (M) com o revestimento folhado à prova de água ao longo de uma linha de quebra enfraquecida (S).
13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ser feito um corte (20) no revestimento folhado à prova de água; posicionar e selar pela periferia uma geo-membrana de fechamento frágil sobre dito corte, dita geo- membrana de fechamento frágil tendo uma espessura menor do que a das folhas (11) do revestimento folhado á prova de água.
14. Método para impermeabilizar uma barragem, túnel de água, canal ou assemelhado, e para drenagem de água de infiltração, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de: - formar um revestimento folhado à prova de água pela aplicação de uma pluralidade de folhas à prova de água (11) de um material sintético contra uma área de superfície da estrutura hidráulica; - sobrepor e prender de modo estanque as bordas laterais de folhas (11) adjacentes, ancorando, mecanicamente, essas folhas ao corpo (10, 31, 41, 52) da estrutura hidráulica; e - prover uma pluralidade de válvulas de drenagem de via - única (13), em posições pré- estabelecidas, no revestimento folhado à prova de água.
15. Método para a impermeabilização e drenagem de água de infiltração em uma junta (51) entre paredes adjacentes (52 a, 52 b) de uma estrutura hidráulica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: - aplicar uma pluralidade de folhas à prova de água (11 1, 11 2) de material sintético à prova de água ao longo de dita junta; - prender de um modo estanque as bordas laterais das folhas à prova de água (11 1, 112) longitudinalmente em dita junta (51); e - prover ao menos uma válvula de drenagem de via - única (13) pela sobreposição livre das bordas transversais adjacentes de duas folhas à prova de água (11 1, 11 2) consecutivas.
16. Método para a impermeabilização e drenagem de água de infiltração, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de posicionar uma camada de material de drenagem entre superfícies que ficam face a face da estrutura hidráulica (10, 31, 41, 52) e o revestimento folhado à prova de água (11).
17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato da camada de material de drenagem ser selecionada desde uma geo-rede, um geo-espaçador, ou suas combinações.
18. Dispositivo para a impermeabilização e drenagem de água de infiltração através do corpo de estruturas hidráulicas (10, 31, 41, 52), compreendendo: - um revestimento folhado à prova de água (11) provido por uma geo-membrana de material que cede elasticamente; - meios (14) de fixação para prender a geo-membrana em uma área de superfície de uma parede da estrutura hidráulica (10, 31, 41, 52); e - meios de drenagem para drenar a água infiltrada acumulada entre a área de superfície da estrutura hidráulica (10, 31, 41, 52) e o revestimento folhado à prova de água (11); ditos meios de drenagem compreendendo: - uma pluralidade de válvulas de drenagem de via - única (13) sobre a geo-membrana à prova de água; cada uma das válvulas de drenagem compreendendo: - uma abertura (20) de descarga de água na geo-membrana à prova de água, dita abertura (20) de descarga de água se estendendo em uma direção transversal à direção de escoamento natural da água de infiltração; e - um membro de válvula (M) plano e flexível preso de modo estanque na membrana à prova de água, dito membro de válvula (M) plano tendo uma borda livre a qual se estende para além de dita abertura (20) de descarga de água, caracterizado pelo fato das válvulas de drenagem (13) serem providas sobre uma parede do corpo da estrutura hidráulica (10, 31,41, 52), ditas válvulas de drenagem (13) sendo dispostas para drenara água de infiltração na direção para baixo, por gravidade.
19. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato da borda externa do membro de válvula (M) plano estender-se paralelo à abertura (20) de descarga de água.
20. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato da borda externa do membro de válvula (M) plano estender-se para além da abertura (20) de descarga de água por um comprimento variando de 5 a -300 cm, preferentemente de 20 a 150 cm.
21. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato do membro de válvula (M) plano estar na forma de um material em folha flexível escolhido dentre: polietileno clorado, copolímero de acetato vinil-etileno, polietileno, polipropileno, cloreto de polivinila, polietileno de alta densidade, polietileno de baixa densidade linear, polietileno cloro-sulfonado, copolímero de propileno-etileno, poli- iso butileno, borracha de cloro-preno, monômero dien propileno-etileno, borracha butílica, borracha de nitrila, betume oxidado, betume polimérico, tomados individualmente, ou em combinação.
22. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato da espessura do material em folha estar variando entre 0,2 até 20 mm.
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