BRPI0708511A2 - sistema de suporte de aço para estrutura de telhado - Google Patents
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Abstract
SISTEMA DE SUPORTE DE AçO PARA ESTRUTURAS DE TELHADO. A presente invenção refere-se, portanto, à tarefa de proporcionar um sistema de suporte para vãos, de preferência, de mais de 20 m, que podem ser adaptados de forma flexivel aos vãos diferentes com esforço mínimo em termos de planejamento e fabricação. Esse objetivo é atingido de acordo com a invenção por um sistema de suporte, que consiste em diversos módulos-padrão interconectados, pré-fabricados de desenho modular e padronizado capaz de sustentar diferentes cargas, em que dois módulos-padrão são desenhados como elementos-base (1), que são feitos de seções ocas de comprimento constante para montadas para formar armações com cordas (5) e diagonais (6), e um módulo-padrão é desenhado como um elemento intermediário (2, 2', 2"), que consiste em um módulo básico sem grade de comprimento adaptável, variável, feito de seções ocas montadas para formar vigamentos com cordas (3, 3', 3") e escoras verticais (4), componentes idênticos sendo usados para vãos diferentes de modo a atingir o comprimento requerido do elemento intermediário (2, 2', 2").
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DESUPORTE DE AÇO PARA ESTRUTURAS DE TELHADO".
A presente invenção refere-se a um sistema de suporte de açopré-fabricado de desenho modular que consiste em seções ocas para estru-turas de telhado de acordo com a reivindicação 1.
Os sistemas de suporte pré-fabricados feitos de seções ocaspara estruturas de telhado são descritos, por exemplo, no documento U.S.4.559.748.
Esses tipos de sistemas de suporte consistem em vários ele-mentos de suporte individuais, que são conectados uns aos outros e sãosubmetidos a tensões de tração, compressão ou flexão dependendo dascargas às quais esses são submetidos.
As armações, que são desenhadas sobre a base das cargaspretendidas e consistem em cordas e diagonais, são usadas para os ele-mentos de suporte. Essas armações são, então, conectadas umas às outraspara criar um sistema de suporte.
Esses sistemas de suporte têm a desvantagem que um conjuntoindividual de planos de construção e/ou um conjunto individual de cálculosestáticos é requerido em cada sistema de cobertura e/ou para cada vão dife-rente como uma função do espaçamento do elemento de grade. Isso resultaem altos custos e de modo correspondente tempos de entrega mais demorados.
Devido à necessidade de planejamento e fabricação individual,os sistemas de suporte conhecidos são altamente não-econômicos especi-almente em vãos grandes, por exemplo, mais de 20 m, devido ao fato de odesenho técnico se tornar muito complicado. Esses sistemas de suporte pré-fabricados conhecidos de seções de aço ocas não podem ser imediatamen-te entregues e a baixo custo ao cliente.
A invenção se baseia, portanto, na tarefa de proporcionar umsistema de suporte para vãos, de preferência, de mais de 20 m, ou seja, umsistema que pode ser adaptado de maneira flexível a vãos diferentes comesforço mínimo em termos de planejamento e fabricação.Esse objetivo é atingido por meio das características de acordocom a reivindicação 1. Os objetivos das sub-reivindicações são elaboraçõesvantajosas.
De acordo com as instruções da invenção, o objetivo é atingidopor um sistema de suporte que consiste em inúmeros módulos-padrão inter-conectados, pré-fabricados de desenho modular e padronizado capaz desustentar cargas diferentes.
Dois módulos-padrão são desenhados como elementos base,que são feitos de seções ocas de comprimento constante montadas paraformar armações com cordas e diagonais, e outro módulo-padrão é dese-nhado como um elemento intermediário, que consiste em um módulo básicosem grade de comprimento adaptável, variável, feito de seções ocas monta-das para formar vigamentos com cordas e escoras verticais, onde compo-nentes idênticos são usados para chegar ao comprimento requerido pelovão específico em questão.
A vantagem desse sistema de suporte é que o elemento inter-mediário para adaptar o comprimento da montagem ao vão em questão éproduzido a partir de um módulo básico padrão, que, independentemente doespaçamento de elemento de grade, pode ser facilmente adaptado aos vãosque serão obtidos pelo uso de componentes idênticos.
Isso é obtido, primeiro, pela padronização dos elementos base,que possuem comprimento constante, e pelo desenho modular do elementointermediário, como resultado disso torna-se possível adaptar o módulo bá-sico intermediário de maneira flexível e a baixo custo de estruturas de telha-do com vãos diferentes.
No sistema de suporte da invenção para estruturas de telhado,os elementos-base possuem comprimento fixo independente do vão queserá coberto. Os elementos-base são caracterizados pelos espaçamentosde elemento de grade dos campos diagonais (armação).
"Espaçamento de elemento de grade" significa nesse contextoque, se, por exemplo, a base do campo diagonal eqüilateral for 2 m, o únicoelemento de espaçamento de grade possível possui 1 m, e assim, é impôs-sível ou inexeqüível transpor uma distância de, por exemplo, 27,70 m semalterar os campos diagonais.
Sem o elemento intermediário da invenção com um desenho tipovigamento, os vãos poderiam ser cobertos igualmente apenas ao tornar oscampos diagonais menores ou maiores. No exemplo determinado acima, o vãonunca poderia ser aumentado ou reduzido a não ser em um metro inteiro.
Ao alterar os campos diagonais e/ou o comprimento da base, oque poderia ser absolutamente necessário para cruzar qualquer possívelvão, significa que não pode haver dimensões padronizadas e, assim, quenada pode ser pré-fabricado.
Precisamente, é nesse ponto que a invenção fornece uma solu-ção. Para adaptar o comprimento da armação do telhado ao vão da estrutu-ra de telhado, o comprimento do elemento intermediário pode, de acordocom a invenção, ser adaptado independentemente do espaçamento de gra-de. Essa adaptação "sem grade" ou variável pode ser livremente seleciona-da durante a fabricação sobre a base do número de escoras verticais e dasdistâncias entre essas.
Esse ajuste sem grade e, assim, variável do comprimento reque-rido do elemento intermediário, entretanto, pode ser realizado apenas pelouso de uma construção tipo vigamento.
Ao contrário de vigas tipo treliça, a estrutura básica não precisaser alterada para cada vão diferente; de preferência, apenas o comprimentodo elemento intermediário deve ser adaptado às exigências específicas.Como resultado, esses sistemas de suporte requerem vantajosamente ape-nas um tipo cálculo das forças estáticas.
Tanto um tubo sem costura elaborado a quente como um tuboelaborado a frio ou elaborado a quente soldado podem ser usados como asseções ocas para as cordas e diagonais ou escoras verticais dos módulos-padrão dos sistemas de suporte. O tubo pode possuir tanto um corte trans-versai circular, retangular, como elíptico, dependendo do tipo de carga.
É vantajoso para os módulos-padrão possuir as mesmas dimen-sões externas, de modo que esses possam ser facilmente conectados unsaos outros. De maneira ideal, as vigas longitudinais das montagens tambémpossuem as mesmas dimensões externas de corte transversal.
A flexibilidade do sistema de suporte da invenção é obtida pelofato de que os elementos base padronizados são especificamente desenhadosem termos das forças estáticas e são isentos de deformações nas juntas. Ascordas e almas permanecem com suas dimensões constantes independentedo vão. Essas têm principalmente a tarefa de reduzir o fluxo de tensão decisalhamento dentro da estrutura. No caso de vãos grandes, o grau de su-perdimensionamento permanece pequeno.
O elemento intermediário, que torna possível cobrir vários vãosindependentemente do espaçamento de grade, é estaticamente indetermi-nado de diversas maneiras, de modo que a menor parte do fluxo de cisa-lhamento seja reduzida pela deformação de suas juntas. As tensões decompressão/tração maiores sobre as cordas são compensadas por espessu-ras de parede maiores e/ou resistências maiores do material sem a necessi-dade de alterar o diâmetro externo.
Na área da cumieira, as juntas rotativas são usadas para lidarcom diferentes inclinações de telhado, onde o ângulo de inclinação é ajusta-do pela adaptação da junta na corda inferior. No caso de sistemas com ba-ses sensíveis, as juntas terminais dos elementos-base sobre o lado do ele-mento intermediário são apoiadas umas às outras. O telhado pode possuir,então, qualquer inclinação desejada.
É vantajoso que apenas um tipo de cálculo das forças estáticasé requerido para o sistema de suporte construído de módulos-padrão, comoresultado disso os custos de planejamento e fabricação são significativa-mente reduzidos.
Como resultado da abordagem de pré-fabricação modular, ondecomponentes idênticos são usados para vãos diferentes, a vantagem adicio-nal obtida é que o tempo requerido para fabricar e entregar o componenteao cliente também é reduzido, e também é possível reagir de maneira muitomais flexível e rápida às mudanças de desejos do cliente.
Ao tirar vantagem das deformações das juntas no elemento in-termediário como anteriormente descrito, também se pode fazer uso maiseficaz da estrutura em termos das forças estáticas, como resultado disso,em comparação com sistemas de suporte conhecidos, o material pode sersalvo pela capacidade de reduzir as dimensões das estruturas e/ou os cor-tes transversais das seções ocas.
No caso de estruturas que devem ser cobertas por motivos esté-ticos ou para proteção contra corrosão, as áreas que serão cobertas tam-bém são menores como resultado das dimensões menores da estrutura,tendo um efeito vantajoso total sobre os custos de revestimento.
A invenção é explicada em mais detalhes a seguir sobre a basede duas figuras. As referências numéricas similares nas figuras diferentesdesignam componentes iguais com dimensões externas iguais:
- A figura 1 mostra um sistema de suporte plano produzido demódulos-padrão de acordo com a invenção;
- A figura 2a é similar à Figura 1, exceto pelo fato que o telhadopossui uma inclinação de 2%; e
- A figura 2b é similar à Figura 1, exceto pelo fato de que o te-lhado possui uma inclinação de 25%.
A figura 1 mostra um sistema de suporte de desenho plano pro-duzido a partir de módulos-padrão de acordo com a invenção.
O desenho modular padronizado do sistema de suporte consisteem três módulos-padrão interconectados. Dois módulos-padrão são dese-nhados como elementos base 1 com uma estrutura tipo treliça com cordas 5e diagonais 6 que consistem em seções ocas de comprimento constante.Outro módulo-padrão é desenhado como o elemento intermediário 2, queconsiste em um módulo básico de desenho de estrutura padrão com cordas3 e escoras verticais 4, que também consistem em seções ocas.
Vãos diferentes podem ser facilmente manipulados ao adaptar oelemento intermediário modular 2 de maneira variável ao comprimento re-querido sobre a base do número de escoras verticais e a seleção das dis-tâncias entre essas, onde componentes idênticos são usados em cada casoindependente do vão.É vantajoso a todos os módulos-padrão possuir as mesmas di-mensões externas; as cordas 3 do elemento intermediário 2 e as cordas 5do elemento-base também possuem as mesmas dimensões externas, demodo que os módulos-padrão possam ser facilmente conectados para for-mar um sistema de suporte.
A espessura da parede das cordas 5 dos elementos base 1 émenor do que a espessura da parede das cordas 3 do elemento intermediá-rio 2, dependendo das cargas em questão. As diagonais 6 do elemento base1 e as escoras verticais 4 do elemento intermediário 2 também podem pos-suir dimensões iguais ou diferentes com relação ao corte transversal e à es-pessura da parede, dependendo das cargas.
Alternativamente, entretanto, também é possível adaptar o sis-tema a cargas diferentes ao selecionar um tipo de aço adequado com ascaracterísticas mecânicas apropriadas.
As figuras 2a e 2b mostram uma modalidade alternativa do sis-tema de suporte da invenção para diferentes inclinações de telhado. As refe-rências numéricas correspondentes aos componentes similares com asmesmas dimensões externas são iguais. Devido ao fato de o conceito básicoser igual àquele do sistema de suporte da invenção, não há necessidade deuma descrição detalhada, e repetições podem ser, assim, evitadas.
Ao contrário do sistema de suporte mostrado na Figura 1, o ele-mento intermediário 2' na Figura 2a, entretanto, não é desenhado como umaestrutura plana, de preferência, esse possui uma inflexão no meio, ondeuma inclinação de telhado de 2% é obtida nesse caso.
No caso do sistema de suporte mostrado na Figura 2b, a inclina-ção do telhado é 25%. As extremidades dos elementos base 1 estão, nessecaso, amarradas umas às outras por uma corda de tensão 7.Lista de Referências Numéricas
N^ Descrição
1 elemento base
2, 2', 2" elemento intermediário
3, 3', 3" corda, elemento intermediário
4 escora vertical, elemento intermediário
5 corda, elemento base
6 diagonal, elemento base
7 corda de tensão
Claims (15)
1. Sistema de suporte de aço para estruturas de telhado comvãos, de preferência, com 20 m de comprimento, que consiste em diversosmódulos-padrão interconectados, pré-fabricados de desenho modular e pa-dronizado capaz de sustentar diferentes cargas,- em que dois módulos-padrão são desenhados como elemen-tos-base (1), que são feitos de seções ocas de comprimento constante mon-tadas para formar armações com cordas (5) e diagonais (6), e um módulo-padrão é desenhado como um elemento intermediário (2, 2', 2"), que consis-te em um módulo básico sem grade de comprimento adaptável, variável,feito de seções ocas montadas para formar vigamentos com cordas (3, 3',-3") e escoras verticais (4), componentes idênticos sendo usados para vãosdiferentes de modo a atingir o comprimento requerido do elemento interme-diário (2, 2', 2").
2. Sistema de suporte, de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizado pelo fato de que as cordas (3, 3', 3", 5), as escoras verticais (4) e asdiagonais (6) são feitas de tubo sem costura elaborado a quente.
3. Sistema de suporte, de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizado pelo fato de que as cordas (3, 3', 3", 5), as escoras verticais (4) e asdiagonais (6) são feitas de tubo soldado elaborado a frio ou elaborado aquente.
4. Sistema de suporte, de acordo com uma das reivindicações 1a 3, caracterizado pelo fato de que as cordas (5), as escoras verticais (4) eas diagonais (6) do elemento-base (1) desenhadas na forma de uma arma-ção possuem dimensões de corte transversal diferentes.
5. Sistema de suporte, de acordo com a reivindicação 4, caracte-rizado pelo fato de que as cordas (5), as escoras verticais (4) e as diagonais(6) possuem espessuras de parede diferentes.
6. Sistema de suporte, de acordo com uma das reivindicações 1a 5, caracterizado pelo fato de que as cordas (3, 3', 3") do elemento inter-mediário (2, 2', 2") com um desenho tipo vigamento possuem dimensões decorte transversal diferentes.
7. Sistema de suporte, de acordo com a reivindicação 6, caracte-rizado pelo fato de que as cordas (3, 3', 3"), as escoras verticais (4) e as di-agonais (6) possuem espessuras de parede diferentes.
8. Sistema de suporte, de acordo com uma das reivindicações 1a 7, caracterizado pelo fato de que as cordas (5) dos elementos base (1) eas cordas (3, 3', 3") do elemento intermediário (2, 2', 2") possuem as mes-mas dimensões de corte transversal.
9. Sistema de suporte, de acordo com uma das reivindicações 1a 8, caracterizado pelo fato de que os elementos-base (1) e o elemento in-termediário (2, 2', 2") possuem as mesmas dimensões externas.
10. Sistema de suporte, de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que as cordas (3, 3', 3", 5), as escoras ver-ticais (4) e as diagonais (6) possuem um corte transversal circular.
11. Sistema de suporte, de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que as cordas (3, 3', 3", 5), as escoras ver-ticais (4) e as diagonais (6) possuem um corte transversal retangular.
12. Sistema de suporte, de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que as cordas (3, 3', 3", 5), as escoras ver-ticais (4) e as diagonais (6) possuem um corte transversal elíptico.
13. Sistema de suporte, de acordo com uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o elemento intermediário (2) é plano.
14. Sistema de suporte, de acordo com uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o elemento intermediário (2', 2") pos-sui uma inflexão, que forma a inclinação do telhado.
15. Sistema de suporte, de acordo com a reivindicação 13, ca-racterizado pelo fato de que a inclinação do telhado assume um valor de, porexemplo, 0 a 35%.
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