BRPI0621151A2

BRPI0621151A2 - conjunto de painéis de parede

Info

Publication number: BRPI0621151A2
Application number: BRPI0621151-8A
Authority: BR
Inventors: Jeffrey Alan Hanks; Jeffrey Lee Kennard
Original assignee: Du Pont
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2011-11-29
Also published as: CA2628767A1; EP1971738A1; US20070151186A1; WO2007078779A1; KR20080079698A; JP2009531566A; CN101346523A

Abstract

CONJUNTO DE PAINéIS DE PAREDE. A presente invenção, refere-se a um conjunto de painéis de parede particularmente apropriado para proteção contra fragmentos soprados pelo vento ou explosão incluindo uma cinta dobrada que conecta-se a folga de ar entre os painéis de parede adjacentes com a cinta dobrada, capaz de flexão, devido a força externa súbita.

Description

"CONJUNTO DE PAINÉIS DE PAREDE"

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um método de montagem de painéis de parede protetores apropriados para o retro ajuste de uma sala existente, fornecendo maior resistência a cargas de impacto, tais como, as geradas por eventos de tempestade severos e impactos de explosivos.

Antecedentes da Invenção

Abrigos contra tempestades e impactos, são necessários para fornecer um abrigo seguro para proteção de civis contra eventos de tempestade severos em regiões propensas à atividade de tornados ou furacões e proteção militar, contra eventos como os impactos de explosivos. Projetos de paredes e construções protetoras são conhecidos no estado da técnica e assumem diversas formas. Projetos de parede propostos para eventos de tempestade severos são detalhados em vários relatórios desenvolvidos para ou pela Agência Federal de Administração de Emergências (FEMA). Vários projetos de parede para abrigos resistentes a impactos, são detalhados no estado da técnica das patentes.

Em Taking Shelter from the Storm (Publicação FEMA 320) e Design and Construction Guidance for Community Shelters (Publicação FEMA 361), são descritos projetos de construção de paredes e edificações para resistir ao impacto de fragmentos e cargas de vento geradas por tornados. Paredes resistentes ao impacto de ventos de outros projetos são detalhados em relatório com data de 31 de maio de 2000 pela Universidade de Clemson apresentado para a Agência Federal de Administração de Emergências, intitulado Enhanced Protection for Severe Wind Storms. Embora esses projetos não atendam aos critérios de impacto de tornados, eles fornecem proteção aprimorada contra tempestades menos severas.

A Patente Norte-Americana n0 US 3.994.105, Patente Norte- Americana n° US 4.143.501, Patente Norte-Americana n° US 4.566.237, Patente Norte-Americana n° US 4.691.483, Patente Norte-Americana n° US 4.748.790 e Patente Norte-Amerieana n° US 4.937.125 detalham algumas das várias formas de paredes e edificações resistentes a impactos e projéteis.

Muitos desses elaborados sistemas de parede fornecem a capacidade de produzir sistemas de paredes modulares que são subseqüentemente montados na área de atuação para pronto emprego. Quando essas abordagens modulares são utilizadas, é desejável que na área de atuação permita, em conjunto, uma fácil montagem e forneça uma transferência de carga estrutural, proporcionando, ainda, resistência a impactos.

Sabe-se bem no estado da técnica que, caso alguma flexibilidade possa ser elaborada na direção do impacto, essa flexibilidade aumentará a resistência geral contra impactos. Os vários projetos de parede do estado da técnica que possuem essa flexibilidade, devem ser unidos entre si, de forma a não restringir o movimento desses sistemas de parede, especialmente próximo do ponto de conexão. Isso é mais crítico nas proximidades das juntas em que as paredes entram em contato umas com as outras, nos cantos ou em outras juntas não planas em que uma parede pode restringir substancialmente o movimento da outra.

Existe a necessidade substancial de um método de montagem de sistemas de parede protetores para resistência contra o vento e impactos dentro de espaços confinados. Existe a necessidade específica de um conjunto de painel de parede apropriado para o retro ajuste de salas existentes.

Descrição Resumida da Invenção

A presente invenção refere-se a um conjunto de painéis de parede particularmente apropriados para proteção contra fragmentos soprados pelo vento ou impactos de explosivo, que compreende: (a) pelo menos dois painéis de parede posicionados em orientação não plana entre si, em que uma folga de ar está presente entre dois painéis de parede adjacentes;

(b) pelo menos uma cinta dobrada que cobre a folga de ar entre os dois painéis de parede adjacentes;

em que a cinta dobrada é conectada rigidamente aos painéis de parede adjacentes;

em que a cinta é capaz de promover uma flexão devido a força sobre o painel de parede; e

(c) um fixador rosqueado cego.

Breve Descrição das Figuras

A Figura 1 é uma vista esquemática de um sistema de abrigo.

A Figura 2 é uma vista esquemática das posições das parede conectadas por meio de cintas e uma combinação de fixador rosqueado cego.

Descrição Detalhada da Invenção

Na presente invenção, é necessário empregar pelo menos um painel de parede capaz de suportar a força gerada por impactos súbitos, tal como fragmentos soprados pelo vento ou explosão. Os tipos de painéis de parede variam e podem ser formados a partir de metal, tal como aço, madeira ou compostos de diferentes materiais. Embora tipicamente haja danos às paredes devido ao impacto, o propósito da parede é o de manter a sua integridade, de forma a proteger uma pessoa dentro de uma sala de uma edificação. Embora somente um painel de parede resistente a impactos possa ser empregado para proteger contra força externa, é desejável, para maior proteção, empregar dois painéis de parede adjacentes para oferecer resistência aos impactos.

A proteção do painel de parede dependerá da sua construção. Quanto maior a capacidade de sustentar força, maior a proteção. Um exemplo de procedimento de teste para determinar a resistência a impactos é o procedimento ASTM E 1886-97. Ilustrativamente1 é empregado um projétil de 33 kg 2 χ 4 de madeira para impacto em parede. A capacidade da parede de suportar a velocidade do projétil é uma medida de determinação da sua resistência. Uma resistência desejável encontra-se em uma velocidade de impacto de 161 km/h. Uma menor resistência, em velocidades de impacto de mais de 128 ou 144 km/hora seria um fracasso.

De forma similar para determinar a resistência de acordo com o procedimento ASTM E 1886-97, podem ser utilizados procedimentos de teste para obter a resistência desejada, a força gerada por explosão para determinar o tipo de painel de parede a ser empregado.

Para fragmentos soprados pelo vento, construções de parede apropriadas são descritas no Pedido de Patente Norte-Americano n0 US 09/977.648, depositado em 15 de outubro de 2001, e US 10/308.492, depositado em 3 de dezembro de 2002, incorporados ao presente como referência. Um exemplo de construção, é um compósito que compreende, nesta ordem:

(a) uma camada de material que possui densidade de não mais de 0,10 gramas por centímetro cúbico;

(b) uma camada de tecido que contém aglutinante de fibras\ com resina; e

(c) uma camada de abrigo estrutural.

Um parte necessária da construção do conjunto de parede é o uso de uma cinta para conectar os painéis de parede adjacentes. Conforme empregado no presente, o termo cinta, indica uma faixa ou placa de sustentação de objeto em posição fixa. Embora a cinta possa ser de construção metálica, tal como aço ou alumínio, outros materiais são apropriados, tais como plástico ou composto de diferentes materiais. A cinta é conectada rigidamente a painéis de parede adjacentes e sustenta os painéis no lugar. Para facilitar a conexão da montagem das cintas aos painéis de parede em espaços confinados, tais como ao retro ajuste de salas existentes, os conectores podem ser montados previamente sobre a face externa das cintas para permitir que a cinta seja conectada aos painéis a partir da face oposta do painel. Conectores apropriados são fixadores rosqueados cegos. Um fixador rosqueado cego é qualquer bucha rosqueada, placa ou porca rosqueada que é afixada ao lado posterior (ou lado cego) de conexão aparafusada, para permitir o torque da junta aparafusada, sem chave inglesa nem outra ferramenta de sustentação sobre o lado traseiro. A bucha rosqueada, placa ou porca rosqueada é fixada ao lado posterior, por exemplo, por meio de rebites, rebitagem, rebitamento, soldadura, brazagem ou colagem do próprio fixador rosqueado, ou por meio de fixação de gaiola ou abrigo de retenção que sustenta a peça rosqueada. Esses fixadores são comumente denominados porcas de gaiolas, porcas de soldagem, porcas de rebites, fixadores de porcas de aeronaves ou similares. Exemplos podem ser encontrados na técnica de patentes, tal como em US 2.243.923, US 2.443.752, US 2.815.789, US 2.971.425 e US 3.695.324. Preferencialmente, os conectores são porcas de rebites rosqueados cegos, porcas soldadas ou fixadores de porcas flutuantes. De maior preferência, os conectores são porcas autotravantes de placas flutuantes ou porcas de gaiola. De preferência superior, os conectores são porcas autotravantes de placas flutuantes, conforme detalhado na especificação militar MS21059, Rev. J. A cinta, entretanto, é capaz de flexionar-se devido a força sobre o painel de parede. Compreende-se diretamente que a quantidade de flexão da cinta é determinada pelo seu uso final. Ilustrativamente, uma necessidade de maior resistência a impactos determina maior resistência à flexão. Além disso, a quantidade de flexão das cintas é determinada pela quantidade de cintas que conecta o painel de parede adjacente. Quanto maior o número de cintas, menor a necessidade de resistência à flexão.

Para fins de ilustração, cintas simples e duplas são apropriadas. Exemplo de espessura apropriada para a cinta metálica é de 1,5 mm a 9,5 mm, tal como 0,19 mm a 3,8 mm.

Embora possa ser empregada uma cinta sobre apenas uma parte de parede interna ou externa, cintas individuais são preferencialmente presentes para conectar painéis de parede adjacentes sobre paredes internas e externas. Conforme empregado, a expressão interna indica partes de parede que ficam de frente uma para a outra, tais como paredes que formam o lado interno de uma sala. O termo externa indica partes de parede que não ficam de frente uma para a outra, tais como paredes que formam o lado externo de uma sala. A(s) cinta(s) conecta(m) paredes em orientação não plana, ou seja, as paredes encontram-se em ângulo entre si. Para fins de ilustração, a maior parte das paredes é unida em ângulo de noventa graus. Exemplo de duas paredes que se unem entre si é, um ângulo na faixa de 30 a 120 graus. Também haverá geralmente uma folga entre paredes adjacentes, pois, caso as paredes se toquem, pode haver incapacidade de flexão adequada da cinta mediante um subido impacto. Uma folga de ar típica é considerada como sendo de pelo menos 3 mm. Em uma construção preferida, a parede é capaz de suportar um súbito impacto, é unida a duas paredes adjacentes com cintas sobre as superfícies de parede interna e externa que conectam as paredes adjacentes.

No relatório descritivo acima, a combinação do conjunto de parede com o uso de cintas foi descrita com relação à resistência e proteção contra um súbito impacto, tal como de fragmentos soprados pelo vento e explosões. Encontra-se dentro do escopo da presente invenção, entretanto, que um conjunto de parede não necessita possuir essa resistência. Portanto, painéis de parede podem ser empregados com essa resistência até em um excessivo subido impacto. Por sua vez, as cintas teriam a capacidade de flexionar-se sob força mínima sobre um dos painéis de parede.

Nas Figuras, a Figura. 1 exibe esquematicamente um abrigo formado pelo sistema de parede do Exemplo 1. A Figura 2 exibe esquematicamente a combinação de uma cinta e um prendedor rosqueado misturado do Exemplo 1.

Para ilustrar adicionalmente a presente invenção, é fornecido o exemplo a seguir.

Exemplo 1

Um sistema de abrigo exibido na Figura 1 com dimensões externas de 292 cm de comprimento por 162 cm de largura por 238 cm de altura foi montado a partir de painéis de parede e teto elaborados e projetados para proteger os ocupantes contra fragmentos levados pelo vento gerado por tornados. Foram utilizados cinco painéis de parede e uma unidade de porta modular, cada qual com 121 cm de largura por 223 cm de altura. Dois painéis de teto que possuem 121 cm de largura por 121 cm de comprimento foram utilizados para o teto. Foram produzidos painéis utilizando, nesta ordem, uma camada de compensado de 1,9 cm, seguida por um núcleo de poliestireno expandido reforçado com aço com espessura de 14 cm e densidade de 0,016 gm/cm3, seguido por um tecido laminado fabricado com três camadas de pano de aramida com 369 g/cm2 que foi unido a resina de copolímero de polietileno, seguida por uma camada de compensado de 1,3 cm. Um reforço de aço no interior do núcleo foi realizado com cravos de moldura metálicos 2x4 24 de calibre comuns sobre centros de 40 cm que foram depositados de forma plana sobre cada face do painel. Adicionou-se o reforço durante o processo de formação de espuma conforme descrito na Patente Norte-Americana n0 US 4.241.555. As camadas de material foram unidas entre si por meio de fixação com pregos de arestas direcionados sobre cada face do painel, em volta do perímetro sobre centros de 7,5 cm e ao longo dos cravos de campo sobre centros de 15 cm.

Os painéis foram montados conforme exibido na Figura 2, utilizando dois suportes de folha metálica com espessura de 3 mm que foram dobrados em dois lugares em ângulo de 45° para criar as conexões de canto de 90° necessárias para montar o suporte retangular. A face de compensado de 1,3 cm foi orientada para fora. Três parafusos com diâmetro de 9,5 mm foram utilizados para fixar as extremidades de cada painel ao conector de cinta metálica. O conector de porca flutuante montado sobre a face externa dos suportes de folha metálica permite a realização da fixação do painel ao conector de cinta metálica a partir do lado interno do abrigo. O espaço de 9,5 mm é presente entre os cantos de quaisquer painéis adjacentes que foram conectados.

O abrigo sofreu impactos em vários locais com projéteis de madeira de 6,8 kg 2x4 (polegadas) viajando a 160 km/h, para determinar a capacidade de atender às disposições de Windborne Missile Impact Resistance on Shelter Wall and Ceiling dos Critérios Nacionais de Desempenho para Abrigos contra Tornados, Primeira Revisão, FEMA, 28 de maio de 1999. A configuração e disparo do canhão foi realizada de acordo com ASTM E 1886- 97.

Todos os projéteis disparados no abrigo tiveram sua passagem impedida, conforme exigido pelas disposições da FEMA, e o projétil foi ricocheteado. Fotografia em alta velocidade tirado durante o evento, exibiu a flexão das juntas para dentro durante o impacto, o que ajuda a absorver parte da energia do projétil. A camada de compensado sobre o lado posterior exibiu quebras apenas muito pequenas em volta do ponto de impacto. O conjunto de abrigo foi considerado de acordo com as disposições dos Critérios Nacionais de Desempenho para Abrigos contra Tornados.

Claims

1. CONJUNTO DE PAINÉIS DE PAREDE, caracterizado por compreender: (a) pelo menos dois painéis de parede posicionados em orientação não plana entre si, em que uma folga de ar é presente entre dois painéis de parede adjacentes; (b) pelo menos uma cinta dobrada que cobre a folga de ar entre os dois painéis de parede adjacentes; em que a cinta dobrada é conectada rigidamente aos painéis de parede adjacentes; em que a cinta é capaz de promover flexão devido a força sobre o painel de parede; e (c) um fixador rosqueado cego.

2. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação Icaracterizado pelo fato de que, possui cintas individuais que conectam as superfícies interna e externa de painéis de parede de ajuste.

3. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que, possui um painel de parede que se conecta a dois painéis de parede com as cintas individuais.

4. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, a cinta compreende uma faixa.

5. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, as cintas compreendem uma placa.

6. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, a cinta compreende metal.

7. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que, a cinta compreende aço.

8. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que, a cinta compreende alumínio.

9. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, a cinta compreende um composto.

10. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, os painéis de parede são posicionados em ângulos de 30 a 120 graus entre si.

11. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, a folga de ar possui pelo menos 3 mm entre painéis de parede adjacentes.

12. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, é disposta uma única cinta metálica.

13. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, é disposta uma cinta metálica dupla.

14. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, as cintas são de 0,19 mm a 3,8 mm.

15. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, um painel de parede compreende, nesta ordem: (a) uma camada de material que possui densidade de não mais de 0,10 gramas por centímetro cúbico; (b) uma camada de tecido que contém fibras unidas com resina; (c) uma camada de abrigo estrutural; em que a camada de tecido sofre deflexão na faixa de 5,0 a 17,5 centímetros pelo impacto de um projétil de 33 kg em velocidade de 161 km por hora de acordo com o procedimento de teste ASTM E1886-97 com o mencionado composto montado sobre um quadro rígido.

16. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, a cinta é capaz de flexão devido a força externa de fragmentos soprados pelo vento ou impactos explosivos.

17. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que, a cinta é capaz de flexão devido a fragmentos em velocidade de ventos de 161 km/h.

18. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, o fixador rosqueado cego é selecionado a partir da lista que consiste de porcas de rebites rosqueados cegos, porcas de soldagem, fixadores de porcas flutuantes e suas combinações.

19. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que, o fixador rosqueado cego é selecionado a partir da lista que consiste de porcas autotravantes de placas flutuantes, fixadores de porcas de gaiola e suas combinações.

20. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que, o fixador rosqueado cego é uma porca autotravante de placa flutuante.