BRPI0902331B1

BRPI0902331B1 - Canal para sistema de drenagem de águas pluviais

Info

Publication number: BRPI0902331B1
Application number: BRPI0902331-3A
Authority: BR
Inventors: Santiago Dos Santos Mauricio
Original assignee: Santiago Dos Santos Mauricio
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2018-08-14
Also published as: BRPI0902331A2; US8678710B2; EP2479345A1; EP2479345A4; US20120099927A1; WO2011003159A1

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

(54) Título: CANAL PARA SISTEMA DE DRENAGEM DE ÁGUAS PLUVIAIS (51) Int.CI.: E03F 1/00 (73) Titular(es): MAURÍCIO SANTIAGO DOS SANTOS (72) Inventor(es): MAURÍCIO SANTIAGO DOS SANTOS (85) Data do Início da Fase Nacional: 06/07/2009 *

Relatório Descritivo da Patente de Invenção CANAL PARA SISTEMA DE

DRENAGEM DE ÁGUAS PLUVIAIS.

CAMPO TÉCNICO

Refere-se a presente invenção a um canal 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 dos diversos núcleos em desenvolvimento.

ESTADO DA TÉCNICA

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

Neste processo em que as águas do ciclo hidrológico iniciam o escoamento superficial, todo um processo de desagregação urbana se inicia, desde a contaminação dos aquíferos e lençol freático, comprometendo a qualidade das águas deste processo vital para a sobrevivência da vida humana.

A partir das precipitações pluviométricas, o ciclo hidrológico se completa com as fases de: evaporação e transpiração; infiltração, absorção e escoamento subterrâneo; e escoamento superficial. Do volume total precipitado, uma parte é interceptada pela vegetação, enquanto o restante atinge a superfície do solo. O acúmulo da água nas depressões existentes na superfície do solo começa a ocorrer somente quando a intensidade de precipitação excede a taxa de infiltração, ou quando a capacidade de armazenamento de água no solo for ultrapassada. Esgotada a capacidade de retenção superficial, a água começará a escoar.

A avaliação ou determinação da quantidade de água que escoa superficialmente em consequência das chuvas é de grande interesse para a solução dos diversos problemas de engenharia, entre os quais se incluem projetos de dimensionamento de sistemas de drenagem de águas pluviais de áreas urbanas, com a elaboração do hidrograma das águas superficiais e modelagem hidrológica.

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

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

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

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

- tubos pré moldados em concreto armado ou simples, com junta rígida ou junta elástica incorporada, tipo ponta e bolsa e macho e fêmea, fabricados de 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 tipo macho e fêmea, com sessões quadradas ou retangulares, fechadas e abertas, tipo (U) ou (L), fabricadas sob encomenda, conforme projeto fornecido pelo cliente 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, empregadas na 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 sob encomenda, conforme altura de aterro e tráfego, também empregados na drenagem de águas pluviais, canalização de córregos, passagem de gado ou travessia de pedestres, indicados para obras com necessidade de alta resistência 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 impulsionado por macacos hidráulicos e cravado no solo. Com o avanço da máquina, vai-se apoiando no trecho executado para o posicionamento do novo tubo. Este método exige altíssima tecnologia e são ainda poucas as indústrias capacitadas para a fabricação dos mesmos. Este sistema é indicado para construção de galerias de água pluviais, esgotos, canalização de dutos telefônicos e elétricos em todo tipo de solo.

Em função da ação da gravidade e das características dos elementos atualmente utilizados, os sistemas coletores de águas pluviais ficam comprometidos e limitados pela questão de níveis, gerando a necessidade do emprego de estações elevatórias. Além disso, devido às limitações dos elementos responsáveis pela execução dos sistemas coletores (modelagem hidrológica e os elementos atualmente utilizados), tais sistemas dependem de aterros estabilizados para sua proteção, que quanto maior o trem-tipo, mais estabilizado deverá ser o sistema coletor. Ainda, como tais sistemas coletores utilizam elementos de dimensões pequenas, que normalmente variam de 1,0 até 1,5 m de comprimento linear, o processo executivo dos sistemas torna-se repetitivo e deficiente. Acrescente-se, ainda, que o peso próprio dos elementos dificulta o lançamento e nivelamento dos mesmos, tornando extremamente difícil o lançamento para montagem e o deslocamento no sentido horizontal para se encaixar as peças e seus módulos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

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

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

É outro objetivo da presente invenção propor um canal para sistema de drenagem de águas pluviais desenvolvido de forma a permitir, se necessário, o tráfego e a pavimentação dos trechos onde os sistemas coletores estejam sendo executados.

É ainda outro objetivo da presente invenção propor um canal para sistema de drenagem de águas pluviais desenvolvido de forma a permitir que os sistemas coletores utilizem módulos de comprimento que podem variar dependendo das necessidades do projeto.

Conforme poderá ser depreendido da leitura do presente relatório, o canal objeto da presente invenção incorpora, tendo em vista seu processo executivo, as inúmeras vantagens acima mencionadas em relação aos elementos pré-moldados apresentados e convencionalmente empregados em sistemas de drenagem de águas pluviais. O canal desenvolvido 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. 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 como

NBR-7188).

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

A geometria do canal foi projetada e apresenta uma seção hidráulica ideal, em atendimento ao diagrama de velocidade em canais e galerias, tornando-se auto-limpante e não proporcionando a formação de depósito de resíduos que possam obstruir o fluxo d’água, o que garante um baixo custo de manutenção. Além disso, tendo a mesma altura de uma manilha rodoviária duplamente armada utilizada atualmente nos sistemas de drenagem de águas pluviais, 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 das peças pré-moldadas, que produzidas individualmente, são isostáticas, para convertê-las após a montagem em estruturas hiper-estáticas, regiamente solidarizadas como qualquer estrutura convencional, tendo-se assim um sistema completamente vedado e estático.

O canal desenvolvido é composto de módulos pré-moldados, de grande utilidade, praticidade e funcionalidade aos fins destinados, compreendendo um sistema onde foram introduzidos importantes melhoramentos que têm como efeito 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 quatro elementos modulares básicos pré-moldados de concreto armado ou protendido, a saber: berço guia (2), fundo (3), preferencialmente de concreto protendido e de alto desempenho, paredes (4) e (5) com alturas variáveis em função 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 concreto protendido com 2 m linear e com apoios de 4,5 m e paredes (4) e (5) com 2,5 m de largura e alturas variadas conforme solicitação em atendimento ao desnível. Assim, em uma forma de realização da invenção, por exemplo, para a construção de um canal de 10 m, utilizam-se um fundo circular (3) de 10 m de comprimento, cinco berços guia (2), oito paredes (4) e (5) e cinco tampas rodoviárias (6).

A figura 1 é uma vista em corte frontal do canal (1) objeto da presente invenção 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 hastes variáveis de fixação (7) e superfície interna (8) de formato adequado para o assentamento perfeito do fundo (3) e no fundo uma fenda guia (9) para orientação 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 suas extremidades superiores, de superfícies (10) do tipo fêmea para o assentamento perfeito e grauteamento das paredes (4) e (5) ao fundo (3), bem como 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 na extremidade inferior, superfície (12) do tipo macho e hastes metálicas (13) para o assentamento perfeito e grauteamento ao fundo (3) e, na extremidade superior, superfície (14) do tipo macho e hastes metálicas (15) para o assentamento perfeito e grauteamento à tampa (6).

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

A figura 8 é uma vista superior da parede (4) mostrando as hastes metálicas (15) e as superfícies (16) do tipo macho e fêmea para assentamento perfeito e grauteamento de uma parede (4) à outra.

A figura 9 é uma vista superior da parede (5) mostrando as hastes metálicas (15) e as superfícies (16) do tipo macho e fêmea para assentamento perfeito e grauteamento de uma parede (5) à outra.

A figura 10 é uma vista frontal da tampa (6), a qual dispõe nas suas extremidades, superfícies (17) e (18) do tipo fêmea para o assentamento perfeito e grauteamento às paredes (4) e (5) e orifícios (19) e ( 20) onde serão encaixadas 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 de uma tampa (6) à outra.

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

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

Os módulos berço guia (2), de concreto armado, são elementos projetados para que possa receber os fundos circular (3) e possibilitar o monitoramento dos desníveis necessários, uma vez que serão assentados com auxilio da topografia e da fenda guia (9), e projetados de forma a terem a função de elemento de fundação e de estabilização do canal (1), não permitindo de nenhuma forma algum tipo de recalque diferencial, além de possibilitarem o contraventamento das paredes junto ao fundo circular (3). Os berços guia (2) podem ser assentados com distâncias entre si que variam de acordo com a necessidade do projeto, preferencial mente a cada 2,5 m.

Os módulos fundos (3), preferencialmente de concreto protendido e fabricado com tecnologia do concreto de alto desempenho, de superfície interna circular, com comprimento variável em função da necessidade do projeto, preferencialmente entre 5 m e 10 m, o que possibilita vencer trechos maiores com menos elementos.

Após o lançamento dos fundos circulares (3) necessários para se vencer os diversos trechos, aterram-se os mesmos para estabilização da sub-base e base e, a seguir, inicia-se o lançamento das paredes (4) e (5). Estes lançamentos serão também acompanhados e monitorados pela topografia, que dará a perfeita abertura para se ter o vão de apoio das tampas (6). Constatado a posição ideal segundo projeto, travam-se as paredes por extensores nos ganchos de ancoragem existentes nos fundos circulares (3) de forma a estabilizá-las. Em seguida inicia-se o re-aterro das cavas agora até o nível limite 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 serão grauteadas às paredes (4) e (5).

A invenção objeto do presente pedido pode ser aplicada em sistema de canalização de córregos, rios urbanos, rurais e bacias hidrográficas, em operação realizada de maneira rápida e econômica, sendo que cada projeto é adaptado à necessidade de vazão das águas pluviais a serem canalizadas, de acordo com a região, índice pluviométrico e outros, adequando-se o tamanho das peças de forma a obter-se uma obra viável, econômica e tecnicamente ideal. Após a abertura das cavas no solo, com o auxilio da topografia pode-se efetuar o nivelamento e estabilização do leito para o assentamento do berço guia (2) que servira para receber os fundos circulares (3) nas cotas necessárias à manutenção do fluxo d’água em atendimento ao hidrograma. Pode-se, caso se faça necessário, prover a injeção de nata no leito para proporcionar a estabilização do mesmo.

Diante do exposto, pode-se verificar que o canal objeto da presente invenção apresenta as vantagens técnicas, práticas, funcionais e econômicas proporcionadas pelos módulos pré-moldados para a canalização, os quais se revestem de características próprias e inovadoras, proporcionando um diferencial na forma de sua execução, na sua seção hidráulica, bem como pela otimização pelo tamanho dos elementos que o compõem: somente quatro, perfeitamente harmônicos, que durante o processo de montagem com o emprego do grauteamento irão formar um sistema coletor hidraulicamente ideal.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Canal para sistema de drenagem de águas pluviais caracterizado por compreender elementos modulares básicos pré-moldados de concreto armado ou de concreto armado protendido, cujas dimensões variam em função do

5 projeto 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) e superfície interna (8) de formato adequado para o assentamento perfeito do fundo (3) e, no fundo uma fenda guia (9) para orientação topográfica; dispondo o fundo (3), em suas extremidades superiores, de superfícies (10) do tipo

10 fêmea para o assentamento perfeito e grauteamento das paredes (4) e (5) ao fundo (3), bem como de elementos de protenção (11); dispondo as paredes (4) e (5) na extremidade inferior, de superfície (12) do tipo macho e hastes metálicas (13) para o assentamento perfeito e grauteamento ao fundo (3) e, na extremidade superior, superfície (14) do tipo macho e hastes metálicas (15)

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 uma parede (4) à outra e de uma parede (5) à outra; e dispondo a tampa (6), nas suas extremidades, superfícies (17) e (18) do tipo fêmea para o assentamento perfeito e grauteamento às paredes (4) e (5) e orifícios (19) e (20) onde serão

20 encaixadas as hastes metálicas (15) das paredes (4) e (5) e as superfícies (21) do tipo macho e fêmea para assentamento perfeito e grauteamento de uma tampa (6) à outra.
2. Canal de acordo com o reivindicado em 1, caracterizado por ser o fundo (3) de seção circular e preferencialmente de concreto protendido e concreto de alto desempenho.
3. Canal de acordo com o reivindicado em 1 ou 2, caracterizado por ser

5 o fundo (3) de comprimento preferencialmente entre 5 e 10 m.
4. Canal de acordo com o reivindicado em 1, caracterizado por ser a tampa (6) rodoviária e preferencial mente de concreto protendido e de concreto de alto desempenho.
5. Canal de acordo com o reivindicado em 1 ou 4, caracterizado por ser
10 a tampa (6) nervurada.

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