BRPI0902331A2 - canal para sistema de drenagem de águas pluviais - Google Patents

Abstract

CANAL PARA SISTEMA DE DRENAGEM DE áGUAS PLUVIAIS. Refere-se a presente invenção a um canal (1) para utilização na área de serviços de saneamento básico, mais especificamente a um canal pré-moldado para sistemas de drenagem de águas pluviais, desenvolvido de forma a atender as necessidades de escoamento superficial das bacias hidrográficas e ao crescimento da densidade demográfica urbana. O canal (1) objeto da presente invenção não depende de aterros estabilizados, pode trabalhar na superfície das vias, permite o tráfego e a pavimentação do trecho em execução e pode utilizar módulos de comprimentos variáveis, podendo inclusive, quando funcionando, já servir de piso para o tráfego urbano. O canal (1) desenvolvido é composto de quatro elementos modulares básicos pré-moldados de concreto armado ou de concreto protendido, a saber: berço guia (2), fundo (3), paredes (4) e (5) e tampa (6), sendo as dimensões dos elementos vanáveis em função do projeto do sistema coletor.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção CANAL PARA SISTEMA DEDRENAGEM DE ÁGUAS PLUVIAIS.

CAMPO TÉCNICORefere-se a presente invenção a um canal para utilização na área deserviços de saneamento básico, mais especificamente a um canal pré-moldadopara sistemas de drenagem de águas pluviais, desenvolvido de forma aatender as necessidades de escoamento superficial das bacias hidrográficas eao crescimento da densidade demográfica urbana dos diversos núcleos emdesenvolvimento.

ESTADO DA TÉCNICA

Foi criada recentemente no Brasil, uma lei que prevê a universalizaçãodos serviços de saneamento básico que incluem abastecimento de água, redede esgoto e drenagem de águas pluviais, além de coleta de lixo.

Neste processo em que as águas do ciclo hidrológico iniciam oescoamento superficial, todo um processo de desagregação urbana se inicia,desde a contaminação dos aqüíferos e lençol freático, comprometendo aqualidade das águas deste processo vital para a sobrevivência da vidahumana.

A partir das precipitações pluviométricas, o ciclo hidrológico se completacom as fases de: evaporação e transpiração; infiltração, absorção eescoamento subterrâneo; e escoamento superficial. Do volume totalprecipitado, uma parte é interceptada pela vegetação, enquanto o restanteatinge a superfície do solo. O acúmulo da água nas depressões existentes nasuperfície do solo começa a ocorrer somente quando a intensidade deprecipitação excede a taxa de infiltração, ou quando a capacidade dearmazenamento de água no solo for ultrapassada. Esgotada a capacidade deretenção superficial, a água começará a escoar.

A avaliação ou determinação da quantidade de água que escoasuperficialmente em conseqüência das chuvas é de grande interesse para asolução dos diversos problemas de engenharia, entre os quais se incluemprojetos de dimensionamento de sistemas de drenagem de águas pluviais deáreas urbanas, com a elaboração do hidrograma das águas superficiais emodelagem hidrológica.

O ciclo hidrológico natural é constituído por diferentes processos físicos,químicos e biológicos. Quando o homem atua sobre esse sistema e concentra-se no espaço, produz grandes alterações, que mudam dramaticamente esseciclo, trazendo consigo impactos significativos (muitas vezes de formairreversível) para o próprio homem e a natureza.

Como a água é a base do saneamento, dá para entender o perversoresultado dessa operação: a cada ano fica mais difícil o acesso à água e àquantidade necessária. Consequentemente diminui a possibilidade desaneamento e aumenta o risco de doenças e mortes.

O desenvolvimento de várias cidades dos países em desenvolvimentotem sido realizado com moderada cobertura de redes de coleta de esgoto,além da quase total falta de tratamento desse esgoto. Á medida que a cidadecresce e não ocorrem investimentos no sistema, o esgoto sanitário dediferentes origens é conectado à rede pluvial. Esse escoamento, por sua vez,converge para os rios urbanos e o sistema fluvial de jusante, gerando osconhecidos impactos negativos na qualidade da água.

Atualmente, os sistemas coletores utilizam vários elementos em suaconstituição, tais como:

- tubos pré moldados em concreto armado ou simples, com junta rígidaou junta elástica incorporada, tipo ponta e bolsa e macho e fêmea, fabricadosde acordo com a norma brasileira NBR 8890/07 e tubos de classes especiais(alta resistência), empregados para águas pluviais;

- galeria celular constituída de aduelas de concreto com junta rígida tipomacho e fêmea, com sessões quadradas ou retangulares, fechadas e abertas,tipo (U) ou (L), fabricadas sob encomenda, conforme projeto fornecido pelocliente ou, ainda, fabricadas com base em informações sobre altura de aterro,tipo de solo de base e tipo de tráfego que incidirá sobre as peças, empregadasna canalização de córregos, cursos d'água e drenagem de águas pluviais,podendo, ainda exercer a função de pontes;

- tubos ovóides com junta rígida tipo ponta e bolsa, fabricados sobencomenda, conforme altura de aterro e tráfego, também empregados nadrenagem de águas pluviais, canalização de córregos, passagem de gado outravessia de pedestres, indicados para obras com necessidade de altaresistência devido à grande altura de aterro; e

- tubos para cravação, que é um tubo de concreto de alta resistência,utilizado no método de túneis através de cravação, onde o tubo é impulsionadopor macacos hidráulicos e cravado no solo. Com o avanço da máquina, vai-seapoiando no trecho executado para o posicionamento do novo tubo. Estemétodo exige altíssima tecnologia e são ainda poucas as indústriascapacitadas para a fabricação dos mesmos. Este sistema é indicado paraconstrução de galerias de água pluviais, esgotos, canalização de dutostelefônicos e elétricos em todo tipo de solo.

Em função da ação da gravidade e das características dos elementosatualmente utilizados, os sistemas coletores de águas pluviais ficamcomprometidos e limitados pela questão de níveis, gerando a necessidade doemprego de estações elevatórias. Além disso, devido às limitações doselementos responsáveis pela execução dos sistemas coletores (modelagemhidrológica e os elementos atualmente utilizados), tais sistemas dependem deaterros estabilizados para sua proteção, que quanto maior o trem-tipo, maisestabilizado deverá ser o sistema coletor. Ainda, como tais sistemas coletoresutilizam elementos de dimensões pequenas, que normalmente variam de 1,0até 1,5 m de comprimento linear, o processo executivo dos sistemas torna-serepetitivo e deficiente. Acrescente-se, ainda, que o peso próprio dos elementosdificulta o lançamento e nivelamento dos mesmos, tornando extremamentedifícil o lançamento para montagem e o deslocamento no sentido horizontalpara se encaixar as peças e seus módulos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

É objetivo da presente invenção, propor um canal para sistema dedrenagem de águas pluviais desenvolvido de forma a eliminar osinconvenientes mencionados acima, em especial, proporcionar sistemascoletores que não dependam de aterros estabilizados para a sua proteção eque vençam os esforços dos diversos trem-tipo.

E outro objetivo da presente invenção, propor um canal para sistema dedrenagem de águas pluviais desenvolvido de forma a permitir que os sistemascoletores trabalhem na superfície das vias urbanas ou rurais.

E outro objetivo da presente invenção propor um canal para sistema dedrenagem de águas pluviais desenvolvido de forma a permitir, se necessário, otráfego e a pavimentação dos trechos onde os sistemas coletores estejamsendo executados.

È ainda outro objetivo da presente invenção propor um canal parasistema de drenagem de águas pluviais desenvolvido de forma a permitir queos sistemas coletores utilizem módulos de comprimento que podem variardependendo das necessidades do projeto.

Conforme poderá ser depreendido da leitura do presente relatório,o canal objeto da presente invenção incorpora, tendo em vista seu processoexecutivo, as inúmeras vantagens acima mencionadas em relação aoselementos pré-moldados apresentados e convencionalmente empregados emsistemas de drenagem de águas pluviais. O canal desenvolvido não dependede aterros estabilizados, pode trabalhar na superfície das vias, permite otráfego e a pavimentação do trecho em execução e pode utilizar módulos decomprimentos variáveis. O produto acabado, ou seja, o canal funcionando,pode inclusive, já servir de piso para o tráfego urbano (trem-tipo classe 45,estabelecida na norma ABNT NB-6 de 1982, registrada no SINMETRO comoNBR-7188).

Para o desenvolvimento do canal objeto da presente invenção foramlevados em consideração diversos aspectos técnicos, tais como processoconstrutivo, rapidez de execução e montagem, custo-benefício, grandesvazões, seção hidráulica ideal para se manter um escoamento laminar embaixas, médias e altas vazões, baixa manutenção, entre outros.

A geometria do canal foi projetada e apresenta uma seção hidráulicaideal, em atendimento ao diagrama de velocidade em canais e galerias,tornando-se auto-limpante e não proporcionando a formação de depósito deresíduos que possam obstruir o fluxo d'água, o que garante um baixo custo demanutenção. Além disso, tendo a mesma altura de uma manilha rodoviáriaduplamente armada utilizada atualmente nos sistemas de drenagem de águaspluviais, o canal objeto da presente invenção apresenta uma vazão final 20%superior.

O sistema utilizando o canal objeto da presente invenção conta, ainda,com outra vantagem importante, qual seja, a utilização das características daspeças pré-moldadas, que produzidas individualmente, são isostáticas, paraconvertê-las após a montagem em estruturas hiper-estáticas, regiamentesolidarizadas como qualquer estrutura convencionai, tendo-se assim umsistema completamente vedado e estático.

O canal desenvolvido é composto de módulos pré-moldados, de grandeutilidade, praticidade e funcionalidade aos fins destinados, compreendendo umsistema onde foram introduzidos importantes melhoramentos que têm comoefeito um aprimoramento tecnológico no respectivo campo de atividade,proporcionando uma série de vantagens técnicas e econômicas.

DESCRIÇÃO

O canal (1) objeto da presente invenção é composto de quatroelementos modulares básicos pré-moldados de concreto armado ouprotendido, a saber: berço guia (2), fundo (3), preferencialmente de concretoprotendido e de alto desempenho, paredes (4) e (5) com alturas variáveis emfunção das solicitações de nível, e tampa (6), podendo ser rodoviária,nervurada e preferencialmente de concreto protendido e de alto desempenho.

As dimensões dos elementos variam em função do projeto do sistema coletor.Exemplificarmente, podemos ter um sistema coletor com um fundo circular (3)de concreto protendido com 10 m de comprimento, uma tampa (6) de concretoprotendido com 2 m linear e com apoios de 4,5 m e paredes (4) e (5) com 2,5m de largura e alturas variadas conforme solicitação em atendimento aodesnível. Assim, em uma forma de realização da invenção, por exemplo, para aconstrução de um canal de 10 m, utilizam-se um fundo circular (3) de 10 m decomprimento, cinco berços guia (2), oito paredes (4) e (5) e cinco tampasrodoviárias (6).

A figura 1 é uma vista em corte frontal do canal (1) objeto da presenteinvenção resultado da montagem dos elementos básicos que o constituem:berço guia (2), fundo circular (3), protendido, paredes (4) e (5) e tampa (6)rodoviária e protendida.A figura 2 é uma vista frontal do berço guia (2), o qual dispõe de hastesvariáveis de fixação (7) e superfície interna (8) de formato adequado para oassentamento perfeito do fundo (3) e no fundo uma fenda guia (9) paraorientação topográfica.

A figura 3 é uma vista superior do berço guia (2).

A figura 4 é uma vista frontal do fundo (3), o qual dispõe em suasextremidades superiores, de superfícies (10) do tipo fêmea para oassentamento perfeito e grauteamento das paredes (4) e (5) ao fundo (3), bemcomo de elementos de protenção (11).

A figura 5 é uma vista superior do fundo (3).

A figura 6 é uma vista frontal da parede (4), a qual dispõe naextremidade inferior, superfície (12) do tipo macho e hastes metálicas (13) parao assentamento perfeito e grauteamento ao fundo (3) e, na extremidadesuperior, superfície (14) do tipo macho e hastes metálicas (15) para oassentamento perfeito e grauteamento à tampa (6).

A figura 7 é uma vista frontal da parede (5), a qual também dispõe naextremidade inferior, superfície (12) do tipo macho e hastes metálicas (13) parao assentamento perfeito e grauteamento ao fundo (3) e, na extremidadesuperior, superfície (14) do tipo macho e hastes metálicas (15) para oassentamento perfeito e grauteamento à tampa (6).

A figura 8 é uma vista superior da parede (4) mostrando as hastesmetálicas (15) e as superfícies (16) do tipo macho e fêmea para assentamentoperfeito e grauteamento de uma parede (4) à outra.A figura 9 é uma vista superior da parede (5) mostrando as hastesmetálicas (15) e as superfícies (16) do tipo macho e fêmea para assentamentoperfeito e grauteamento de uma parede (5) à outra.

A figura 10 é uma vista frontal da tampa (6), a qual dispõe nas suasextremidades, superfícies (17) e (18) do tipo fêmea para o assentamentoperfeito e grauteamento às paredes (4) e (5) e orifícios (19) e ( 20) onde serãoencaixadas as hastes metálicas (15) das paredes (4) e (5).

A figura 11 é uma vista superior da tampa (6) mostrando os orifícios (19)e (20) onde serão encaixadas as hastes metálicas (15) das paredes (4) e (5).

A figura 12 é uma vista lateral da tampa (6) mostrando as superfícies(21) do tipo macho e fêmea para assentamento perfeito e grauteamento deuma tampa (6) à outra.

A figura 13 é uma vista explodida em perspectiva de uma forma derealização do canal (1).

As peças ou elementos que compõe o canal são pré-moldadas emconcreto armado ou em concreto armado protendido ou de concreto de altodesempenho, permitindo a confecção de peças esbeltas e longas com seuspesos próprios reduzidos, que aperfeiçoam o processo construtivo de galeriaspara escoamento das águas pluviais urbanas e rurais, em função do processoe sua concepção diferirem radicalmente dos demais utilizados atualmente.

Os módulos berço guia (2), de concreto armado, são elementosprojetados para que possa receber os fundos circular (3) e possibilitar omonitoramento dos desníveis necessários, uma vez que serão assentados comauxilio da topografia e da fenda guia (9), e projetados de forma a terem afunção de elemento de fundação e de estabilização do canal (1), nãopermitindo de nenhuma forma algum tipo de recalque diferencial, além depossibilitarem o contraventamento das paredes junto ao fundo circular (3). Osberços guia (2) podem ser assentados com distâncias entre si que variam deacordo com a necessidade do projeto, preferencialmente a cada 2,5 m.

Os módulos fundos (3), preferencialmente de concreto protendido efabricado com tecnologia do concreto de alto desempenho, de superfícieinterna circular, com comprimento variável em função da necessidade doprojeto, preferencialmente entre 5 m e 10 m, o que possibilita vencer trechosmaiores com menos elementos.

Após o lançamento dos fundos circulares (3) necessários para se venceros diversos trechos, aterram-se os mesmos para estabilização da sub-base ebase e, a seguir, inicia-se o lançamento das paredes (4) e (5). Esteslançamentos serão também acompanhados e monitorados pela topografia, quedará a perfeita abertura para se ter o vão de apoio das tampas (6). Constatadoa posição ideal segundo projeto, travam-se as paredes por extensores nosganchos de ancoragem existentes nos fundos circulares (3) de forma aestabilizá-las. Em seguida inicia-se o re-aterro das cavas agora até o nívellimite das paredes (4) e (5), re-aterro e compactação das laterais do canal (1),para a colocação das respectivas tampas (6), que após o lançamento serãograuteadas às paredes (4) e (5).A invenção objeto do presente pedido pode ser aplicada em sistema decanalização de córregos, rios urbanos, rurais e bacias hidrográficas, emoperação realizada de maneira rápida e econômica, sendo que cada projeto éadaptado à necessidade de vazão das águas pluviais a serem canalizadas, deacordo com a região, índice pluviométrico e outros, adequando-se o tamanhodas peças de forma a obter-se uma obra viável, econômica e tecnicamenteideal. Após a abertura das cavas no solo, com o auxilio da topografia pode-seefetuar o nivelamento e estabilização do leito para o assentamento do berçoguia (2) que servira para receber os fundos circulares (3) nas cotas necessáriasà manutenção do fluxo d'água em atendimento ao hidrograma. Pode-se, casose faça necessário, prover a injeção de nata no leito para proporcionar aestabilização do mesmo.

Diante do exposto, pode-se verificar que o canal objeto da presenteinvenção apresenta as vantagens técnicas, práticas, funcionais e econômicasproporcionadas pelos módulos pré-moldados para a canalização, os quais serevestem de características próprias e inovadoras, proporcionando umdiferencial na forma de sua execução, na sua seção hidráulica, bem como pelaotimização pelo tamanho dos elementos que o compõem: somente quatro,perfeitamente harmônicos, que durante o processo de montagem com oemprego do grauteamento irão formar um sistema coletor hidraulicamenteideal.

Claims (6)

1. Canal para sistema de drenagem de águas pluviais caracterizado porcompreender elementos modulares básicos pré-moldados de concreto armadoou de concreto armado protendido, cujas dimensões variam em função doprojeto do sistema coletor, composto de. berço guia (2), fundo (3), paredes (4) e(5) e tampa (6); dispondo o berço guia (2), de hastes variáveis de fixação (7) esuperfície interna (8) de formato adequado para o assentamento perfeito dofundo (3) e, no fundo uma fenda guia (9) para orientação topográfica; dispondoo fundo (3), em suas extremidades superiores, de superfícies (10) do tipofêmea para o assentamento perfeito e grauteamento das paredes (4) e (5) aofundo (3), bem como de elementos de protenção (11); dispondo as paredes (4)e (5) na extremidade inferior, de superfície (12) do tipo macho e hastesmetálicas (13) para o assentamento perfeito e grauteamento ao fundo (3) e, naextremidade superior, superfície (14) do tipo macho e hastes metálicas (15)para o assentamento perfeito e grauteamento à tampa (6) e as superfícies (16)do tipo macho e fêmea para assentamento perfeito e grauteamento de umaparede (4) à outra e de uma parede (5) à outra; e dispondo a tampa (6), nassuas extremidades, superfícies (17) e (18) do tipo fêmea para o assentamentoperfeito e grauteamento às paredes (4) e (5) e orifícios (19) e (20) onde serãoencaixadas as hastes metálicas (15) das paredes (4) e (5) e as superfícies (21)do tipo macho e fêmea para assentamento perfeito e grauteamento de umatampa (6) à outra.

2. Canal de acordo com o reivindicado em 1, caracterizado por ser ofundo (3) de seção circular e preferencialmente de concreto protendido econcreto de alto desempenho.

3. Canal de acordo com o reivindicado em 1 ou 2, caracterizado por sero fundo (3) de comprimento preferencialmente entre 5 e 10 m.

4. Canal de acordo com o reivindicado em 1, caracterizado por ser atampa (6) rodoviária e preferencialmente de concreto protendido e de concretode alto desempenho.

5.

Canal de acordo com o reivindicado em 1 ou 4, caracterizado por sera tampa (6) nervurada.