PT104125A

PT104125A - Sistema monolítico de fundação em homopolímero/pavimento em agregados resistentes em configuração semi-contínua

Info

Publication number: PT104125A
Application number: PT104125A
Authority: PT
Inventors: Manuel Filipe Lourenco Serro; Carlos Manuel Ramos L Leonardo
Original assignee: Manuel Filipe Lourenco Serro; Carlos Manuel Ramos L Leonardo
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2010-01-04
Also published as: PT104125B; UA101505C2; KR20110038669A; PT2356287E; AU2009266512A1; CO6341497A2; US20110170950A1; CA2729779A1; EP2356287B1; RU2509841C2; WO2010002285A2; CL2011000003A1; RU2010154175A; BRPI0915370B1; WO2010002285A3; JP2012503112A; BRPI0915370A2; IL210422A0; CN102388189B; CN102388189A

Abstract

O PRESENTE INVENTO DIZ RESPEITO A UM SISTEMA MONOLÍTICO DE FUNDAÇÃO (1) EM HOMOPOLÍMERO/PAVIMENTO DE AGREGADOS RESISTENTES EM CONFIGURAÇÃO SEMI-CONTÍNUA, QUE UTILIZA UM PAVIMENTO COM ELEMENTOS DE TRANSFERÊNCIA DE CARGAS (5) PARA A INDUÇÃO DE JUNTAS. É ESSENCIALMENTE CARACTERIZADO POR COMPREENDER UMA FUNDAÇÃO (1) COM BLOCOS DE POLIESTIRENO EXPANDIDO DE ALTA DENSIDADE A QUAL SUPORTA UM PAVIMENTO SEMI-CONTÍNUO DE BETÃO DE CIMENTO, SENDO A COFRAGEM DO PAVIMENTO FORMADA PELOS BLOCOS DE POLIESTIRENO DA FUNDAÇÃO. CADA UM DAS PLACAS DE TRANSFERÊNCIA DE CARGAS (5) SÃO CONSTITUÍDAS POR DUAS ANCORAGENS DUAS BARRAS (7) DE ESPERA E ALINHAMENTO DE UM INDUTOR (8) DE JUNTA E POR UMA RÓTULA QUE NO MOMENTO DE APOIO DA CARGA GIRA NO SENTIDO CONTRÁRIO DOS PONTEIROS DO RELÓGIO E, NO MOMENTO DO APOIO GERADO PELAS PLACAS DE TRANSFERÊNCIA DE CARGA GIRA NO SENTIDO. A REFERIDA RÓTULA LIBERTA AS LAJES (4) DE BETÃO DAS TENSÕES POR FLEXÃO/TRACÇÃO NO MOMENTO DE TRANSFERÊNCIA DE CARGA, PERMITINDO QUE A FUNDAÇÃO NÃO SEJA AFECTADA POR MOMENTOS FLECTORES PROVENIENTES DA CARGA E DESTE MODO FAZER COM QUE A LAJE (4) TRABALHE ESSENCIALMENTE COM ESFORÇOS DE COMPRESSÃO. A EXISTÊNCIA DAS REFERIDAS RÓTULAS VAI PERMITIR QUE A FUNDAÇÃO SEJA OBTIDA PELOS REFERIDOS BLOCOS DE POLIESTIRENO.

Description

1 DESCRIÇÃO "SISTEMA MONOLÍTICO DE FUNDAÇÃO EM HOMOPOLÍMERO/PAVIMENTO EM AGREGADOS RESISTENTES EM CONFIGURAÇÃO SEMI-CONTINUA" Âmbito do invento O presente invento refere-se a um sistema monolítico de fundação em homopolimero/pavimento em agregados resistentes em configuração semicontinua mais concretamente a um pavimento térreo em betão de cimento semi-continuo com juntas formadas por placas de transferência de carga, com resistência estrutural, que por si só absorve, degrada e transmite cargas, resistindo, às solicitações que lhe são colocadas e à abrasão provocada pelas mesmas, sem assentamentos diferenciais no eixo das juntas, servindo também de camada de desgaste, pavimento esse que assenta numa fundação independente do solo natural e que serve simultaneamente de base e sub base. Técnica anterior

Actualmente os pavimentos, nomeadamente para grandes superfícies e principalmente em vias de comunicação e aeroportos podem ser executados com pavimentos rígidos e flexíveis. São assim conhecidos os pavimentos em betão de cimento e pavimentos betuminosos cada um deles com as suas 2 normas de execução características dos materiais utilizados.

Nos pavimentos rígidos deve ser dada especial atenção à ocorrência de variações bruscas nas características do sub leito nomeadamente à presença de solos expansivos e de camadas espessas de argila mole. Para este tipo de pavimentos é pelas razões anteriormente referidas dada especial atenção às fundações. São deste modo utilizados vários materiais tais como uma forma estável de pedras, seixos, gravilha e saibro e areia com espessuras variáveis e/ou outros tais como placas de cimento. Antes porém, torna-se necessário proceder, primeiro a uma limpeza do solo no que respeita à sua camada vegetal e posteriormente a uma regularização do mesmo para assentamento das várias camadas que constituem a fundação. Há vários métodos para efectuar o cálculo da fundação que consideram as classes de fundação, classes de terrenos, materiais para a camada de leito e constituição da plataforma. Daqui resultam fundações que são complexas e que nem sempre conseguem manter a integridade que se deseja.

Qualquer dos tipos de pavimento anteriormente referidos exige uma fundação específica para suporte do mesmo.

Por outro lado, os pavimentos rígidos obedecem 3 também a normas bem estabelecidas. Os parâmetros normalmente considerados na determinação das características do pavimento estão muito relacionadas com o tráfego, as cargas, o suporte do subleito e a drenagem. Um dos problemas fundamentais a resolver reside nos assentamentos diferenciais entre lajes contíguas de betão em pavimentos sobre solos elásticos. Para isso são considerados elementos de transferência de cargas que minimizam as cargas que são projectadas para a fundação e que evitam o assentamento das lajes. Outro problema a resolver no projecto de um pavimento rígido de betão de cimento está relacionado com a selagem das juntas entre lajes. A função básica da selagem da ranhura indutora nas juntas de um pavimento de betão é impedir a intrusão da água e de materiais sólidos incompressíveis tais como areia, pequenas pedras e outros corpos estranhos. A infiltração da água através da junta trás consequências danosas à durabilidade de um pavimento principalmente por ser a causa principal do bombeamento que consiste na deterioração da camada de fundação pela expulsão dos finos que a compõem, ficando deste modo a placa descalçada e portanto sujeita à sua ruína (conhecido como fenómeno de pumping.

Sumário do invento

Os requerentes, para resolver e/ou minimizar os inconvenientes anteriormente referidos conceberam um sistema monolítico de fundação/pavimento, o qual utiliza 4 uma fundação formada por blocos de poliestireno e um pavimento que é dotado de elementos de transferência de carga especiais.

Constitui portanto um objectivo do invento a utilização de um pavimento térreo em betão de cimento semi-continuo com juntas formadas por placas de transferência de carga, com resistência estrutural, que por si só absorve, degrada e transmite cargas, resistindo, às solicitações que lhe são colocadas e à abrasão provocada pelas mesmas, sem assentamentos diferenciais no eixo das juntas, servindo também de camada de desgaste., pavimento esse que assenta numa fundação independente do solo natural e que serve simultaneamente de base e sub base para apoio do referido pavimento em betão semi-continuo.

Os elementos de transferência de cargas a que recorre o sistema objecto do invento são basicamente os elementos da técnica anterior referidos na patente portuguesa n° 102947, aos quais foram introduzidos aperfeiçoamentos tais que vão permitir a utilização de blocos de poliestireno nas fundações. A patente PT 102947 é aqui incorporada por referência.

Breve descrição dos desenhos A descrição que se segue baseia-se nos desenhos anexos, os quais sem qualquer carácter limitativo representam: 5 A figura 1, uma representação esquemática do sistema objecto do invento; A figura 2, uma representação esquemática de uma junta de dilatação e retracção; A figura 3, uma representação esquemática de uma junta de construção; A figura 4, uma outra representação esquemática do sistema objecto do invento; A figura 5, uma vista em perspectiva da placa de transferência de carga do sistema objecto do invento; e A figura 6, uma vista em alçado principal da placa de transferência de carga do sistema objecto do invento.

Descrição detalhada do invento

Precede a betonagem de pavimentos a construção de uma fundação apropriada para receber a zona de betonagem de um pavimento, o qual é constituído por várias bandas sendo cada banda formada por uma sucessão de lajes. As lajes têm por seu lado de ser contidas por uma cofragem. Finalmente procede-se à betonagem das lajes.

Conforme se pode observar nas figuras a fundação (1) é obtida pela aplicação de blocos de poliestireno expandido de alta densidade que, sendo um homopolímero, mantém-se estável ao longo da vida útil do projecto e que tem na sua especificidade técnica (densidade, módulo de deformação) um comportamento estável sem alteração do módulo de Westergaard: K/cm3. A fundação (1) garante a 6 capacidade portante do conjunto e deve ser projectada para esse fim. Os blocos de poliestireno de densidade e dimensões de acordo com o projecto são colocados em cima do solo natural (2). Os erros de nivelamento da superfície não devem ultrapassar 5 mm numa régua de 3 m.

Para a obtenção de uma cofragem adequada não é necessário preenche-la com inertes de várias granulometri-as, e com eventuais armações tal como acontece na técnica anterior.

Com a fundação (1) base e sub base utilizada no sistema do invento, atendendo a que é formada por poliestireno expandido de alta densidade, tem características técnicas específicas, que permanecem inalteráveis ao longo da vida útil deste material e que são essencialmente: - Manter as suas características físicas e químicas - Manter a densidade / peso / volume, - Manter o modo de elasticidade e módulo de deformação (Kg / cm3) - Não alterar as suas propriedades com o gradiente térmico - Permanecer estanque - Manter um apoio uniforme - Vida útil a mais de 100 anos - Reduzir o coeficiente de atrito no momento de retracção do betão - Permitir a colocação manual sem recorrer a máquinas 7 pesadas - Servir de cofragem, para betonagem do pavimento (3) - Manter as inclinações para escoamento de águas - Em situações especiais, dispensa a abertura de caixa - Colocar caleiras para escoamento de águas - Utilizar betão bombeado, que permite a colocação do betão com "slumps" altos - Facilitar a colocação do betão, porque uma vez que é bombeado, permite melhor acesso ao corredor de betonagem - Aumentar a velocidade de execução A utilização de blocos de poliestireno substitui a base e sub base de fundações tradicionais. Estes blocos permitem ainda obter uma cofragem adequada a uma betonagem continua. 0 nivel das cofragens estará de acordo com as cotas iniciais de projecto. A tolerância no plano horizontal será de 1 a 2 cm no comprimento. 0 comprimento dos elementos de cofragem é limitado de forma a permitir os nivelamentos e traçado de acordo com as cotas de projecto.

Após a colocação da fundação (1) e consequentemente a cofragem pode, de acordo com o plano de obra estabelecido, proceder-se à betonagem do pavimento (3) . 0 processo de betonagem compreende os seguintes passos:

Preparação 0 traçado do perfil longitudinal será materializado no terreno com a ajuda de instrumentos topográficos de precisão. Os níveis prescritos são verificados pela colocação de estacas colocadas solidamente no terreno fora do corredor de betonagem, com intervalos máximos de 50 m, de maneira a constituir um perfil longitudinal rigoroso e paralelo à cota final da laje a realizar. Nas curvas, a distância das estacas são encurtadas a fim de seguir exactamente o perfil do projecto. A colocação das estacas deverão preceder as betonagens em pelo menos um dia. Salvo impossibilidade local, admitida pela fiscalização, a preparação das juntas e a colocação das placas de transferência de carga deve preceder a betonagem de uma distância de mais ou menos 50 m, de forma a garantir uma execução contínua. A libertação de água na superfície será assegurada por um sistema de drenagem simultaneamente realizado com a colocação da fundação (1) (Blocos de poliestireno).

Preparação do corredor de betonagem contra perdas de água do betão

Para contrariar qualquer absorção de água do betão para a fundação (1), esta deverá ser sempre coberta por um complexo de escorregamento de mais ou menos 0,2 mm e 9 com recoberturas de 20 cm.

Composição do betão A composição do betão será remetida à fiscalização de forma a ser aprovada pela mesma. Necessariamente estará de acordo com condições preestabelecidas de cada projecto especifico.

Fabricação, transporte e colocação em obra

Fabricação A fabricação será de preferência no estaleiro da obra e o equipamento terá capacidade suficiente para assegurar uma colocação continua.

Transporte 0 tipo de transporte será submetido à aprovação da fiscalização, quer seja em camião betoneira ou basculante.

Colocação em obra A colocação em obra será efectuada com equipamento vibratório completada eventualmente, por uma régua correctora.

Todas as regras ou recargas superficiais são proibidas. 10

Em locais especiais pode-se admitir que o betão seja colocado e vibrado à mão com agulha vibradora.

Todos os bordos das lajes ao longo das cofragens terão que ser vibrados com vibrador de agulha.

Condições atmosféricas A betonagem não será autorizada em dias de chuva forte.

Tratamento da superfície O tratamento superficial do revestimento será por brossagem do betão fresco com escovas aprovadas pela fiscalização.

Juntas transversais e longitudinais

Todas as juntas transversais e longitudinais são munidas de placas de transferência de carga.

Juntas de retracção e dilatação De acordo com a figura 2. A profundidade da serragem é de pelo menos 2 cm.

Juntas de construção

De acordo com a figura 3. As juntas de construção 11 são estabelecidas ao fim de cada produção diária ou em caso de interrupção da betonagem. Como poderá observar-se a face da junta deve ser plana e perpendicular à superfície do revestimento. Logo que recomece a betonagem as referidas juntas serão efectuadas betão contra betão, devendo a face da laje anterior ser banhada com um produto anti-aderente para permitir uma separação efectiva, por exemplo Antisol. 0 pavimento genericamente representado por (3) é formado por várias lajes (4) as quais são dotadas de placas de transferência de carga (5). As referidas placas (5) são constituídas por duas ancoragens (6) duas barras (7) de espera e alinhamento de um indutor (8) de junta e por uma rótula (9) que no momento de apoio da carga gira no sentido contrário dos ponteiros do relógio e, no momento do apoio gerado pelas placas de transferência de carga (5) gira no sentido dos ponteiros do relógio. Esta rótula (9) é colocada por baixo do indutor (8) de junta e, o centro desta, alinhada com o eixo vertical da junta formada pelo referido indutor (8). A referida rótula (9) liberta as lajes (4) de betão das tensões por flexão/tracção no momento de transferência de carga, permitindo que a fundação (1) não seja afectada por momentos flectores provenientes da carga e deste modo fazer com que a laje (4) trabalhe essencialmente com esforços de compressão garantindo um coeficiente de segurança muito superior ao normal e longevidade da fundação (1) da laje (4). A rótula (9) 12 libertando as lajes (4) de betão das tensões por flexão / tracção no momento de transferência de carga permite, assim, que estas lajes (4) de betão trabalhem mais tempo à compressão ou seja, libertando-as de tensões permanentes, filtrando grande parte das vibrações provocadas pelas cargas rolantes.

As caracteristicas geométricas das lajes (4) são as seguintes:

Espessura nominal: Variável (condicionadas pelas solicitações)

Inclinação transversal: Em principio 2% (ver perfis transversais do projecto) - Comprimento nominal: de 5 a 8 m (condicionadas pelas solicitações)

Largura nominal: De 5 a 8 m (condicionadas pelas solicitações)

As referidas lajes (4) vão ficar sujeitas a: 1 - Cargas pontuais rolantes e estacionárias; 2 - Tensões horizontais provocadas por retracção do betão; 3 - Tensões horizontais provocadas por atrito; 4 - Rotura das lajes (4) provocada pelos apoios no eixo das juntas devido à transmissão de carga; e 5 - Fenómenos de infiltração de águas ou líquidos, tal como fenómeno de "pumping". 13

Em conclusão é um pavimento (3), testado com sucesso em todo o tipo de circunstâncias adversas, tendo agora uma nova concepção de apoios para juntas, que consiste em dotar as placas de transferência de cargas (5) de rótulas (9), que como anteriormente referido liberta as lajes (4) de betão das tensões por flexão/tracção no momento de transferência de carga, permitindo que a fundação (1) não seja afectada por momentos flectores provenientes da carga e deste modo fazer com que a laje (4) trabalhe essencialmente com esforços de compressão. Com efeito, deve-se às rótulas (9), a possibilidade de obtenção de fundações (1) com blocos de poliestireno. A estanqueidade da junta é necessária para protecção da fundação (1) contra agentes quimicos/diluentes. Esta estanqueidade é garantida pela colocação do indutor (8) de junta o qual tem uma pendente determinada para escoamento das águas (líquidos), juntamente com a colocação de um isolante tipo silicone (de dois componentes) injectado na junta sobre o indutor (8) para promover o isolamento completo.

Do mesmo modo, a fundação (1) deve ser revestida ao longo da sua parte superior e laterais por com material plástico. Este material permite reduzir o coeficiente de atrito de cerca de 2,5 para 0,5 do betão da laje (4) no momento de retracção e simultaneamente isolar os blocos de poliestrireno da qualquer ataque de químicos provenientes de derrames na superfície do pavimento (3). 14

ASPECTOS ECONÓMICOS

Com este sistema objecto do invento obtêm-se economias na construção e na utilização destes pavimentos em contraposição às soluções tradicionais como, por exemplo: ausência de investimento em maquinaria pesada para abertura de caixa; - escavações; - colocação de materiais inertes seleccionados; - espalhamento de materiais; - compactação dos materiais inertes; - nivelamento dos inertes; ou seja todos os trabalhos relacionados com a colocação de solos seleccionados para a criação de uma fundação (1) (base e sub base).

Tendo em vista que a fundação (1) pode ser colocada manualmente, todo o conceito construtivo relacionado com a base e sub base para colocação de pavimentos (3) sofre uma revolução profunda. A durabilidade (vida útil a mais de 100 anos) com total ausência de conservação liberta meios financeiros, tanto em entidades públicas como privadas, para o investimento em outras áreas igualmente prioritárias. 0 baixo investimento destinado a esta tecnologia juntamente com a grande durabilidade, tornam-na acessível a todas as entidades promotoras deste tipo de trabalhos.

Lisboa, 6 de Janeiro de 2009

Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Sistema monolítico de fundação em homopolímero/pavimento de agregados resistentes em configuração semi-contínua, que utiliza um pavimento com elementos de transferência de cargas para a indução de juntas, caracterizado por compreender uma fundação (1) com blocos de poliestireno expandido de alta densidade a qual suporta um pavimento semi-contínuo de betão de cimento, sendo a cofragem do pavimento formada pelos blocos de poliestireno da fundação (1).

2. Sistema monolítico de fundação/pavimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os blocos de poliestireno de dimensões determinadas pelo projecto serem colocados manualmente.

3. Sistema monolítico de fundação/pavimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por placa de transferência de carga (5) constituída por duas ancoragens (6) duas barras (7) de espera e alinhamento de um indutor (8) de junta e por uma rótula (9) que no momento de apoio da carga gira no sentido contrário dos ponteiros do relógio e, no momento do apoio gerado pelas placas de transferência de carga (5) gira no sentido dos ponteiros do relógio.

4. Método de execução de fundação/pavimento de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a referida 2 rótula (9) libertar as lajes de betão das tensões por flexão/tracção no momento de transferência de carga, permitindo que a fundação (1) não seja afectada por momentos flectores provenientes da carga e deste modo fazer com que a laje trabalhe essencialmente com esforços de compressão.

5. Método de execução de fundação/pavimento de acordo com as reivindicações 3 e 4, caracterizado por a referida rótula (9) ser colocada por baixo do indutor (8) de junta, sendo o centro desta alinhado com o eixo vertical da junta formada pelo referido indutor (8).

6. Método de execução de fundação/pavimento de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por a junta ser tornada estanque para protecção da fundação (1) contra agentes quimicos/diluentes sendo dotada de um isolante tipo silicone injectado sobre o indutor (8) para promover o isolamento completo.

7. Método de execução de fundação/pavimento de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por a fundação (1) ser revestida ao longo da sua parte superior e laterais por com material plástico de modo a reduzir o coeficiente de atrito do betão da laje no momento de retracção de cerca de 2,5 para 0,5 do e simultaneamente proteger os blocos de poliestireno de eventuais derrames de líquidos à superfície. Lisboa, 6 de Janeiro de 2009