MX2011002280A - Metodo y sistema para la fijacion de membranas impermeables para obras hidraulicas. - Google Patents

Abstract

Un método y un sistema para la fijación de membranas impermeables (13) de material plástico, para el revestimiento de superficies (19) de obras hidráulicas (10), como por ejemplo canales, galerías, diques o lo similar. En correspondencia con áreas sometidas a la acción de fluidos y/o del viento, la membrana (13) está fijada a la estructura de hormigón (11) de la obra hidráulica y/o al terreno (37) mediante un sistema de dispositivos de fijación puntual (15). Cada dispositivo de fijación (15) comprende un elemento de anclaje (23,32,36) que se hace penetrar en la estructura de hormigón (11) y/o en el terreno hasta una profundidad deseada, provisto de un tirante o parte de extremo (23',35,40') que parcialmente asoma de la superficie a revestir (12), a la cual la membrana impermeable (25, 26,27,28,29) conformados para proveer una amplia superficie anular de contacto con la membrana (13), adecuada para transferir a los dispositivos de fijación puntual (15), las fuerzas y/o solicitaciones.

Description

MÉTODO Y SISTEMA PARA LA FIJACIÓN DE MEMBRANAS IMPERMEABLES PARA OBRAS HIDRÁULICAS ÁREA DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un recubrimiento impermeable para obras hidráulicas, tales como canales, túneles, diques y lo similar, mediante una membrana impermeable de resina sintética, o de material plástico en general, normalmente denominada geomembrana, y en particular, se refiere a un método y un sistema de fijación puntual idóneo para transferir al terreno la fuerza que actúa sobre la membrana ocasionada por el fluido en movimiento y/o de la acción del viento.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, se provee un método y un sistema de fijación a la estructura de hormigón de una obra hidráulica y/o al terreno, de una membrana impermeable, constructivamente simple y de costo relativamente bajo, cuando se lo compara con sistemas de fijación convencionales, asi como también capaz de resistir y transferir a la estructura de la obra hidráulica y/o al terreno, mediante dicho sistema de anclaje puntual, la fuerza causada por la infiltración del fluido consiguiente a la rotura accidental de la membrana y/o a la acción del viento, sin dañar la membrana y dicho sistema de fijación puntual.

De acuerdo con aún otro aspecto de la invención, se provee un sistema, de fijación puntual dotado de un sistema idóneo de protección y seguridad a lo largo de los bordes superiores de los laterales de un canal u obra hidráulica en general.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Lo anterior se consigue mediante un método de fijación de acuerdo con la reivindicación 1, asi como también mediante un sistema de fijación puntual según la reivindicación 3.

En particular, según un primer aspecto de la invención, se provee un método para fijar una membrana impermeable de material plástico a una superficie a recubrir de una estructura hidráulica mediante dispositivos mecánicos de fijación, caracterizado por el hecho de: disponer una pluralidad de dispositivos de fijación, cada uno comprendiendo una parte de anclaje a la estructura hidráulica y/o al terreno subyacente, y una parte de fijación de la membrana que se proyecta en dirección al exterior de la parte de anclaje; hacer penetrar la parte de anclaje en la estructura de la obra hidráulica y/o en el terreno, con la parte de fijación que se proyecta parcialmente hacia el exterior, definiendo una pluralidad de posiciones puntuales de anclaje de la membrana impermeable; extender la membrana impermeable sobre la superficie a recubrir, con las partes de fijación que se proyectan a través respectivamente fuera de la membrana, de las guarniciones de retención y de una o más placas de bloqueo conformadas para suministrar una amplia superficie anular de contacto a uno o ambos lados de la membrana; anclar la membrana a los dispositivos de fijación puntual, presionándola retenida contra la superficie a recubrir, en una condición , tensa adecuada para transferir y distribuir fuerza y/o solicitaciones que actúan sobre la membrana, a los dispositivos individuales de fijación puntual.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, se provee un sistema para la fijación de una membrana impermeable de material plástico, para el recubrimiento de superficies de obras hidráulicas mediante el método anteriormente referido, caracterizado por el hecho de que comprende una pluralidad de dispositivos de fijación puntual, distribuidos a lo largo de una superficie a cubrir; comprendiendo cada dispositivo de fijación . puntual un elemento de anclaje configurado para penetrar en la estructura de hormigón de la obra hidráulica y/o en el terreno, y de un elemento de fijación de la membrana que se proyecta parcialmente hacia el exterior de dicho elemento de anclaje; y medios de bloqueo de la membrana unidos con dicho elemento de fijación, estando conformados los medios de bloqueo de la membrana, para suministrar un área de contacto anular de fricción y retención, y compresión de la membrana contra la superficie a recubrir.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Estas características y las siguientes del método y del sistema puntual de anclaje, resultarán mayormente de la descripción a continuación, en relación a algunos ejemplos de realización, con referencia a los dibujos, en los cuales: La Fig. 1 es una sección transversal de un canal, en el cual la membrana de recubrimiento está fijada mediante un sistema de anclaje puntual; La Fig. 2 es una vista en planta de un tramo del canal de la figura 1; La Fig. 3 muestra, a titulo de ejemplo, un primer dispositivo de anclaje puntual de la membrana a lo largo de los bordes superiores del canal; La Fig. 4 muestra un segundo dispositivo de anclaje puntual, a lo largo del fondo del canal; La Fig. 5 muestra una tercera solución del dispositivo de anclaje puntual; La Fig. 6 muestra una cuarta solución de anclaje al suelo, adecuada para un anclaje de la membrana al fondo del canal.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Como es sabido, en el pasado han sido adoptadas varias soluciones para retener, por simple fricción, un revestimiento de material plástico contra una superficie a proteger de una obra hidráulica, por ejemplo la superficie de un dique orientada en dirección al agua; un sistema de fijación de este tipo se describe, por ejemplo, en US-A-5143480. A su vez EP-A- 0775781 describe un sistema de revestimiento para un canal, en el cual se retienen hojas de material sintético mediante simples pernos insertados en el hormigón a lo largo de los bordes periféricos del canal, y en el cual el revestimiento se mantiene adherido a la superficie interna por la propia presión del agua, proveyendo un eventual lastre en el fondo.

Otros dispositivos de anclaje se describen por ejemplo en US-A-4129007 y US-A-4915542.

En el pasado, con este sistema de fijación se han encontrado algunos problemas como consecuencia de la infiltración del agua por debajo del revestimiento impermeable, a causa de cortes y/o rotura del propio revestimiento de protección; otras causas comprendían un levantamiento del revestimiento a causa de las presiones negativas generadas por la velocidad del viento. En todos los casos se verificaba la rotura peligrosa del revestimiento y el posible desgarro en correspondencia con los anclajes, por la dificultad de dichos sistemas para transmitir adecuadamente a la obra hidráulica y/o al terreno por debajo, las solicitaciones causadas por la fuerza del agua y/o del viento, sin comprometer la integridad y la retención de la membrana de revestimiento en correspondencia con las zonas de anclaje.

La complejidad de algunos de los sistemas de fijación precedentemente en uso, tornaba elevadamente difícil y costosa la colocación del revestimiento, por la necesidad de operar con grandes y pesadas máquinas y aparatos.

En la colocación de revestimientos de plástico para obras hidráulicas, utilizando sistemas de fijación convencionales se debe considerar además que, en el proyecto y en la instalación de tales sistemas en condiciones hidrostáticas, no es necesario considerar las solicitaciones de la membrana de revestimiento. En aplicaciones hidrodinámicas resulta a la vez esencial definir un correcto sistema de fijación del revestimiento impermeable, para mantener la mejor prestación del sistema incluso en caso de daños.

La presente invención propone un método y un sistema adecuados para resolver los problemas encontrados con los sistemas de fijación convencionales actualmente en uso, idóneos para sus aplicación en obras hidráulicas y para un anclaje tanto a la; estructura de hormigón de una obra hidráulica como al terreno, asegurando una adecuada distribución de las fuerzas que actúan sobre la membrana impermeable.

En particular, en el ejemplo de la Figura 1, se muestra una sección transversal de un canal 10 que tiene laterales 11 de hormigón, y un fondo 12 en tierra o formado de placas delgadas de hormigón.

En la Figura 1 se indica con 13 un revestimiento en material plástico para los laterales 11 y para el fondo 12 del canal, oportunamente anclado para resistir y transmitir a los varios puntos de fijación las fuerza y las solicitaciones que actúan sobre el propio revestimiento 13.

En general, un revestimiento 13 similar está constituido por una membrana elásticamente blanda, de material plástico, comúnmente conocida como "geomembrana" , formada uniendo o soldando más hojas de material plástico, por ejemplo de cloruro de polivinilo PVC, o polietileno de alta densidad HDPE, polipropileno PP, o poliolefina térmica TPO.

La segunda de las características de la obra hidráulica, del material plástico de la membrana de revestimiento y de las condiciones hidráulicas, es que resulta necesario efectuar una adecuada elección del sistema de fijación que debe ser idóneo para distribuir y transmitir al terreno y/o a las partes de hormigón, las fuerzas y/o las solicitaciones que actúan sobre la membrana 13 del revestimiento, y que al mismo tiempo sea económico y de fácil instalación.

De las pruebas realizadas se ha constatado que esto resulta posible utilizando un sistema de anclaje por puntos o de tipo puntual, es decir, utilizando dispositivos especiales de fijación distribuidos en puntos específicos de la superficie a revestir, en particular sobre los bordes laterales 11 y sobre el fondo 12 del canal 10 en el ejemplo de las Figuras 1 y 2.

Como se observa en las figuras indicadas anteriormente, se hizo uso de un sistema de fijación integrado consistente en una pluralidad de dispositivos de fijación puntual tanto sobre los lados laterales de hormigón como en el fondo 12; y los varios dispositivos de fijación están alineados en la dirección longitudinal del canal, a lo largo de la linea de anclaje paralela .

Más precisamente, el sistema comprende una serie de dispositivos de fijación puntual 14 de la membrana de revestimiento 13, a lo largo de los bordes superiores de los laterales 11 del canal, por ejemplo del tipo mostrado en la Figura .3. El sistema comprende además dos o más series de dispositivos de fijación puntual 15 distribuidos a lo largo de los dos lados del canal, en el ejemplo del tipo mostrado en la Figura 4 ó 5, asi como también comprende una o más series de dispositivos de fijación puntual 16 oportunamente distribuidos sobre el fondo 12 del canal. 1 En el caso mostrado en las Figuras 1 y 2, mientras que los dispositivos de fijación puntual 14 y 15 están conformados y dispuestos para transmitir la fuerza directamente a los lados de hormigón 11 del canal, en el caso del fondo 12 del canal, como se muestra en el ejemplo de la Figura 6, los dispositivos de fijación puntual 16 están conformados y dispuestos para transmitir la fuerza directamente al terreno inferior.

Las Figuras 1 y 2 muestran finalmente la presencia de una red metálica de seguridad 17, de malla amplia, fijada a lo largo de los bordes superiores, dotada de un contrapeso adecuado a lo largo del borde inferior, que contribuye a retener la membrana del revestimiento 13 y a suministrar un medio adecuado de seguridad, para que una persona que accidentalmente se cayera en el canal pueda agarrarse para salir y no sea arrastrada por el flujo de agua.

En la Figura 1 se muestra además, que, en el caso de rotura de la membrana impermeable 13, por ejemplo en el caso de un corte transversal según la linea 1-1 de la Figura 2, u orientado de otra manera, la presión del agua que se infiltra por debajo de la membrana tiende a elevar esta última, como se señala esquemáticamente con 13' , descargando sobre algún dispositivo de anclaje puntual 15 y/o 16 las fuerzas orientadas de otra manera que tenderían a desgarrar y romper ulteriormente la membrana.

Según la presente invención, los dispositivos de fijación puntual 15 y 16 están conformados de modo tal de satisfacer exigencias, especificas: una primera de garantizar una buena retención hidráulica en correspondencia con los puntos de fijación de la membrana; y una segunda de resistir las fuerzas de solicitación distribuyéndolas adecuadamente sobre la estructura de la obra hidráulica y/o en el terreno inferior.

Lo anterior se consigue conformando los dispositivos de fijación 15 y 16 de modo de suministrar una amplia superficie anular de contacto y de retención en correspondencia con las perforaciones de la membrana atravesada por el dispositivo de fijación; además, ello se consigue conformando o haciendo uso de dispositivos de fijación puntual de modo de ofrecer un anclaje sólido a la estructura de la obra hidráulica, o un anclaje profundo al terreno.

En función de las características mecánicas de la membrana 13, de su espesor y del régimen hidráulico, es asimismo importante definir una correcta disposición y distancia recíproca entre los diversos dispositivos de fijación. Por ejemplo, en canales con membranas 13 con un espesor mínimo de aproximadamente 2 mm, con bajo módulo de elasticidad, menor de 25 N/mm2 tanto en dirección transversal como longitudinal, según DIN EN ISO 527-1/3, y con un flujo de agua con una velocidad de aproximadamente 6 m/seg o inferior, se obtuvieron buenos resultados previendo distancias entre los dispositivos de fijación comprendidas en un intervalo entre 0,5 y 3 m.

Se ilustran algunos tipos de dispositivos de fijación en los ejemplos de las Figuras 3 a 6; en particular el ejemplo de la Figura 3 se refiere al dispositivo de fijación 14 utilizado en correspondencia con los bordes laterales de la membrana 13. El dispositivo 14 comprende un perno 18 que está anclado a un orificio practicado en el lateral de hormigón 11, prolongándose eventualmente también en 1 el terreno inferior en función de la fuerza de anclaje necesaria. En este caso el borde de la membrana 13 está fijado y es empujado en retención contra la superficie 19 del lado 11 del canal, o más en general contra una superficie de la obra hidráulica, mediante medios, de bloqueo constituidos por un perfil plano 20, una guarnición de retención 21 colocada entre el borde de la membrana 13 y la superficie inferior 19, y un bulón 22, que se prolonga externamente y se atornilla al extremo superior del perno de anclaje 18. Como se muestra en el detalle ampliado en la Figura 3, las dimensiones del perfil plano 20 y la guarnición 21 son tales que suministran en torno al orificio en la membrana 13, una amplia superficie anular de contacto y de retención tales que ejercen una fuerza de fricción contra la membrana misma.

La Figura 4 muestra un detalle ampliado de un segundo dispositivo de fijación 15 del tipo químico adaptado para el anclaje a una superficie de hormigón de una obra hidráulica; el dispositivo, de un modo conocido per se, comprende un elemento de anclaje' constituido por un perno 23 que se extiende en una cápsula 24 que contiene una resina, inserta en un orificio hecho en la pared de concreto 11.

El perno 23 adicionalmente constituye el elemento de anclaje, con su parte superior 23' extendiéndose al exterior para permitir una fijación para retención de la membrana 13. En este caso, la membrana 13 está fijada por retención mediante una placa inferior 25, una placa superior 26 y dos guarniciones 27, 28 sobre dos lados opuestos de la membrana 13; un eventual perfil metálico 31 con sección en U está dispuesto longitudinalmente entre los dispositivos de fijación 15 alineados en la dirección longitudinal del canal para distribuir eventuales fuerzas, a dos o más dispositivos de fijación contiguos. El conjunto de las placas de bloqueo, de la guarnición y del perfil metálico, está presionado para retención contra una capa drenante 30 dispuesta entre la membrana 13 y la superficie 19, mediante una tuerca 29 atornillada en el extremo saliente 23' del perno de anclaje 23.

También en este caso, el conjunto de las placas de bloqueo 25, 26 y de las guarniciones 27 y 28 son tales que suministran una amplia superficie anular de contacto en ambos lados de la membrana 13 de forma tal de asegurar la necesaria retención del agua, una acción de fricción, y una acción mecánica de reserva por parte del perno 23, en la medida de transmitir a todo dispositivo de fijación las fuerzas que actúan sobre la membrana 13, sin que esta última sea dañada.

La Figura 4 muestra finalmente la posibilidad de superponer a los distintos dispositivos de retención que están alineados a lo largo del canal, una banda de protección 13' del mismo material plástico de la membrana 13, soldada a ésta última sobre los dos bordes laterales, a caballo del perfil metálico 31.

La Figura 5 muestra una segunda solución posible del dispositivo de fijación 15, siempre adaptado para ser anclado a una pared de hormigón de la obra hidráulica. El dispositivo 15 de la Figura 5 comprende un elemento tubular 32 con aletas externas, que está insertado en un largo orificio 33; el elemento tubular con aletado 32 está entonces hundido en un mortero de cemento 34 que puede ser inyectado de una forma conocida per se, a través del propio perno tubular, o de otro modo.

También en este caso, una parte del anclaje 35, del elemento tubular 32 se extiende hacia afuera con una parte de fijación de la membrana 13; en este caso, la parte de anclaje 35 está constituida por un bulón atornillado en el elemento tubular 32. También en la Figura 5 se utilizaron las mismas referencias numéricas de la Figura 4 para indicar partes similares o equivalentes.

La Figura 6 muestra a su vez el uso de un dispositivo para una fijación profunda directamente en el terreno, cuando la superficie 29 está constituida por tierra y/o grava, o cuando el espesori del hormigón es de espesor extremadamente reducido. En el caso de la Figura 6, el dispositivo de fijación comprende un órgano de anclaje 36 conformado para ser presionado y hecho penetrar a una profundidad deseada en el terreno 37; el órgano de anclaje 36 pivota en un perno 38 con una horquilla 39 provista de un tirante 40 que, a través del terreno 37, se prolonga exteriormente terminando en un tramo final 40' a través de un orificio practicado en la membrana impermeable 13; el tirante 40 puede estar constituido por una barra o por un cable metálico. Nuevamente, las partes del dispositivo de fijación destinado a bloquear en retención la membrana 13, han sido señaladas con las mismas referencias numéricas de las figuras precedentes.

Según el método y el sistema de anclaje puntual conforme a la presente invención, en correspondencia con los distintos puntos de fijación de la membrana 13 se dispone un dispositivo de fijación puntual 15 y/o 16, cuyo órgano de anclaje 23, 32 ó 36 está inserto en la pared de hormigón y/o en el terreno para una profundidad prefijada, con una parte 23' , 35 ó 40 que se proyecta parcialmente hacia el exterior. La membrana impermeable 13 provista con oportunos orificios de paso del elemento de fijación, está extendida sobre la superficie a recubrir, luego de haber preparado la placa 25 y la guarnición inferior 27. Entonces, se coloca la guarnición superior 28, la placa 26 y el eventual perfil metálico 31, bloqueando todo mediante la tuerca 29. De este modo, la membrana 13 está presionada , en retención sobre los dos lados entre las superficies de contacto de las guarniciones presionadas entre las dos placas, estando empujada contra la superficie 19 del terreno y/o de la pared de hormigón; de este modo mediante los diferentes dispositivos de fijación puntual es posible distribuir y transmitir todas las fuerzas y solicitaciones que actúan sobre la membrana.

Se entiende que lo que se ha dicho y mostrado en los dibujos anexos se ha dado a titulo ilustrativo una forma de realización preferencial, y que el sistema puntual de fijación según la presente invención, puede ser sin embargo realizado y utilizado para fijar el revestimiento de cualquier obra hidráulica, sin con ello alejarse del alcance de las reivindicaciones .

Claims (5)

REIVINDICACIONES

1. Un método para fijar una membrana impermeable y de protección de hojas de material plástico elástico y expandible a una superficie de fondo y/o lado de un mecanismo hidráulico mediante una pluralidad de dispositivos puntuales de fijación, cada uno comprendido de una porción de anclaje conformada para penetrar en la estructura del mecanismo hidráulico y/o al terreno inferior, y una porción de fijación de membrana superior; el método comprende las etapas de: hacer que la porción de anclaje de los dispositivos puntuales de fijación, penetre en la estructura del mecanismo hidráulico y/o al terreno, con la porción de fijación de membrana superior, que se extiende hacia afuera; colocar la membrana de protección sobre el área de superficie a recubrir del mecanismo hidráulico, con la membrana de porción de fijación superior de los dispositivos de fijación que se extiende a través de los respectivos orificios en la membrana; proporcionar sellos anulares y placas de bloqueo en al menos un lado de la membrana, conformados con una superficie friccional anular; anclar la membrana a los dispositivos de fijación puntuales por medio de sellar a presión la membrana contra los sellos anulares y que el área de superficie del mecanismo hidráulico quede récubierta; caracterizado por las etapas de: definir una pluralidad de posiciones de . anclaje puntuales para la membrana de protección; y anclar la membrana y tales posiciones de anclaje, a los dispositivos puntuales de fijación a lo largo de lineas de anclaje que se extienden paralelas por medio de sellar con presión la membrana contra el área de superficie a recubrirse del mecanismo hidráulico en una condición estirada, distribuyendo y transmitiendo cualquier fuerza y/o tensión y actuando sobre la membrana, a los dispositivos de fijación puntuales individuales, a la estructura hidráulica, y/o al terreno.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de conectar al menos una parte de los dispositivos de fijación puntual con un elemento de barra de sección.

3. Un sistema para la fijación de una membrana impermeable y de protección de hojas de material plástico, elástico y expandible a una superficie de fondo y/o lado del área de superficie de los mecanismos hidráulicos por el método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende: una pluralidad de dispositivos de fijación, puntuales dispuestos de forma longitudinal a lo largo de lineas de anclaje que se extienden paralelas; tales dispositivos de fijación puntuales siendo seleccionados de los dispositivos de fijación que comprenden, ya sea de -manera individual o combinada: - chaveta de anclaje con aletas extensibles; - saliente que se extiende en un revestimiento que comprende una mezcla química ajustable; - un perno atornillable a un elemento tubular con resaltes externos incrustados en un mortero de cemento; - un tirante con un miembro en forma de anclaje abisagrado al mismo tirante.

4. El sistema de fijación de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque comprende un elemento de barra de sección que conecta los dispositivos de fijación puntuales dispuestos de manera continua a una línea de anclaje.

5. El sistema de fijación de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque comprende una rejilla fijada a lo largo de al menos una última parte del borde periférico de la membrana de protección.