PT107105B

PT107105B - Sistema de muro em solo reforçado com meios de monitorização e controlo eletrónicos

Info

Publication number: PT107105B
Application number: PT107105A
Authority: PT
Inventors: António Agostinho Martins Mendonça
Original assignee: Farcimar Soluções Em Pré Fabricados De Betão S A
Priority date: 2013-08-05
Filing date: 2013-08-05
Publication date: 2015-12-23
Also published as: PT107105A

Abstract

O PRESENTE INVENTO INSERE-SE NO DOMÍNIO DAS ESTRUTURAS DE SOLO REFORÇADO. O SISTEMA É UM MURO DE SOLO REFORÇADO QUE INCORPORA EXTENSÓMETROS COMO DISPOSITIVOS DE MONITORIZAÇÃO (8), QUE AO MONITORIZAREM E REGISTAREM AS DEFORMAÇÕES OCORRIDAS, DURANTE E APÓS A CONSTRUÇÃO, PERMITEM ALTERAR O PROJETO E A CONSTRUÇÃO EM FUNÇÃO DOS VALORES REGISTADOS. O SISTEMA UTILIZA REFORÇOS (2) LINEARES METÁLICOS RUGOSOS, DE ALTA ADERÊNCIA E ALTO DESEMPENHO, E PAINÉIS DE PARAMENTO (3) PRÉ-FABRICADOS EM BETÃO DE GRANDE ALTURA. AO SEREM INTRODUZIDAS ALTERAÇÕES AO NÍVEL DO CONTROLO SOBRE AS DEFORMAÇÕES DO MACIÇO (1) E AO NÍVEL DOS REFORÇOS (2) E DO PARAMENTO (3), SÃO CONTROLADAS E MINIMIZADAS AS DEFORMAÇÕES, É POTENCIADA A INTERAÇÃO SOLO-REFORÇO, É AUMENTADA A RESISTÊNCIA INTERNA DOS REFORÇOS E É AGILIZADA A EXECUÇÃO DO MURO.

Description

DESCRIÇÃO

Sistema de muro em solo reforçado com meios de monitorização e controlo eletrónicos

Domínio Técnico da Invenção invento insere-se no domínio das Sendo um muro de contenção solo-reforço. as deformações presente reforçado. flexível interação controlar monitorizando e registando as após a construção, , com alterar o registados. solo-reforço facilitam e monitorização permitem valores interação paramento muro.

através da interface projeto

Os e

agilizam estruturas de solo de solo reforçado, é uma estrutura cujo funcionamento se baseia na A invenção pretende minimizar e associadas a este tipo de estruturas, deformações ocorridas, durante e incorporação de dispositivos com e a reforços as características o fabrico e

Definição

Os muros contenção compactado, paramento inteiros de que dos a do do software construção utilizados dos a

A Técnica

Anterior de solo constituídas por reforçado por elementos ou segmentados.

de cálculo, em função potenciam ; painéis construção são estruturas aterro em de reforço reforço podem ser os primeiros os segundos solo e

flexíveis selecionado por do tipo reforços reforços usados atualmente são painéis de e

de ou metálico inextensíveis extensíveis formados por ou por e cuja transversais, assim , varia de sistema camadas horizontais

Constituição

Os elementos de polimérico, constituindo (pouco deformáveis) e (deformáveis) .

Os reforços inextensíveis chapas ou varões em aço galvanizado lisos ou nervurados malhas eletrosoldadas de varões em aço galvanizado disposição dos elementos longitudinais e como o afastamento transversal entre eles para sistema. Os reforços são dispostos em e fixos aos painéis do paramento.

Os reforços extensíveis são constituídos principalmente geotêxteis, geocompósitos poliméricas

Os reforços horizontais paramento.

por geossintéticos, de reforço, fitas extensíveis geotêxteis, sendo estes últimos os mais usados, são dispostos igualmente em camadas um dos seus extremos aos painéis de e geogrelhas, extensíveis e fixos por

Os painéis de paramento podem ser inteiros ou segmentados, em betão pré-fabricado ou outros materiais, podendo o paramento, no caso dos geossintéticos, ser também formado pelo próprio geossintético, dobrado sobre as camadas de solo sobrejacentes aos reforços. A fixação do reforço ao paramento é geralmente realizada por ligações aparafusadas/ encavilhadas ou, no caso dos geossintéticos, por interposição nas juntas dos painéis do paramento.

Princípio de Funcionamento princípio de funcionamento dos baseia-se na interação solo-reforço muros de solo reforçado

Os elementos de reforço corretamente dimensionados e instalados conferem ao solo a resistência à tração que o mesmo maciços reforçados comportam-se como um monolítico, capaz de suportar o seu peso não possui. Os corpo coesivo e próprio e as cargas externas para as quais são projetados.

A flexibilidade dos muros de solo reforçado confere-lhes a capacidade de acomodar assentamentos diferenciais elevados, quando comparados com os admissíveis em estruturas rígidas em betão armado, e ainda a capacidade de se adaptarem a condições de fundação e de implantação menos favoráveis. Possuem ainda uma grande capacidade de suportar cargas estáticas e dinâmicas, muito para além do seu peso próprio, sendo por isso ideais para situações de muros de grande altura ou que estejam sujeitos a cargas excecionais, como sismos e grandes deformações impostas.

Noutra vertente, os muros de solo reforçado possuem também a capacidade de atender a diversas exigências arquitetónicas, devido à grande variedade de elementos de face existente no mercado.

comportamento dos muros de solo reforçado depende da eficiência da interação solo-reforço, função do tipo de solo e do tipo de reforço, e ainda do procedimento de construção utilizado. A transferência de esforços do solo para os reforços depende das deformações experimentadas pelo material compósito e da deformabilidade relativa dos seus materiais constituintes.

Fatores como a compacidade do solo, a tensão de confinamento, a granulometria, a forma das partículas e a dimensão média dos grãos afetam não só o comportamento dos solos como também o mecanismo de interação dos solos com os reforços.

Relativamente aos reforços importa salientar a importância das suas caracteristicas mecânicas, nomeadamente a sua resistência à tração e rigidez, e das suas caracteristicas geométricas no controlo da aderência solo-reforço.

Nos sistemas com reforços inextensiveis, os benefícios do reforço manifestam-se apenas até ao momento em que ocorre a rotura dos reforços. Após esta rotura o comportamento do sistema de reforçado. extensíveis, deformações mantém-se o trações nos sistema de reforçado, reforços sistemas reforço aproxima-se Por outro como não correspondentes efeito reforços.

reforço enquanto extensíveis com reforços do comportamento do nos sistemas com a rotura destes, resistência máxima resultante da mobilização solo não reforços após as do solo, de o comportamento do primeiro não lado, ocorre à benéfico

Desta forma, é mais frágil do pelo contrário, é mais dúctil, inextensíveis, a que o do solo > dos sistemas

Adicionalmente, resistência à com nos tração das armaduras constitui um fator determinante do comportamento desses sistemas porque controla um dos possíveis mecanismos de rotura.

procedimento de construção utilizado influencia o estado de tensão instalado numa estrutura reforçada. Com efeito, o comportamento do sistema depende de um conjunto de parâmetros, tais como: a forma de manuseamento do reforço em estaleiro e durante a sua colocação em obra; do tipo de ligações existentes no reforço; do tipo de ligação do reforço com o paramento; do método de compactação utilizado; do modo de execução e do tipo de paramento; entre outros.

Dos parâmetros construtivos referidos, o modo de execução do paramento assume particular importância no comportamento global da estrutura reforçada, nomeadamente, nas trajetórias de tensão seguidas pelo solo e nos deslocamentos do paramento.

Metodologias de Dimensionamento e Análise dimensionamento das estruturas de solo reforçado é realizado por métodos tradicionais, como os Métodos de equilíbrio Limite.

Considerando o maciço reforçado como um bloco rígido é avaliada a estabilidade externa do sistema considerando os seguintes mecanismos de rotura: deslizamento pela base; derrube; capacidade de carga do terreno de fundação e estabilidade global. 0 dimensionamento interno comporta fundamentalmente a verificação da resistência à tração dos reforços e a verificação da segurança em relação ao deslizamento dos reforços por avaliação da interação soloreforço .

É necessário prever adequadamente as deformações das estruturas em dois períodos distintos: no final da construção e a longo prazo. Para esta previsão geralmente recorre-se a métodos empíricos resultantes de dados da observação de estruturas reais e, mais recentemente, a métodos numéricos como os Métodos de elementos finitos e de diferenças finitas.

No final da construção ocorrem a maioria das deformações resultantes da entrada em carga dos reforços, contudo, caso sejam adotados procedimentos construtivos adequados até esse período, as deformações podem ser limitadas e por conseguinte não serem representativas no comportamento da estrutura. A fase crítica em termos de deformação ocorre a longo prazo essencialmente devido ao comportamento viscoso dos reforços que originam deformações por fluência dos mesmos.

Tendo em conta que grande parte dos métodos de cálculo correntemente aplicados no dimensionamento deste tipo de estruturas se baseia em considerações de Equilíbrio Limite e em hipóteses simplificadas acerca da interação solo-reforço, ignorando assim os procedimentos de construção e as condições de serviço da estrutura, não será de estranhar que possam ocorrer, em muitas situações, discrepâncias entre o comportamento previsto e o comportamento real da estrutura construída. É para colmatar esta insuficiência das técnicas existentes e da prática corrente que se propõe uma nova tecnologia.

Descrição das Figuras

Figura 1 - Vista exterior em perspetiva do sistema em que se evidenciam: os reforços (2); os painéis do paramento (3); a fundação do muro (4); as juntas verticais filtrantes (7) e horizontais (6) entre esses mesmos painéis e o sistema de monitorização (8), para interface com software de cálculo (9).

Figura 2 - Corte Transversal tipo do sistema em que se evidenciam os seus principais constituintes: o solo de aterro (1); os reforços (2); os painéis do paramento (3); a fundação do muro (4); as juntas horizontais entre painéis (6); as zonas de ligação dos reforços ao paramento (5) e o sistema de monitorização (8), para interface com software de cálculo (9).

Figura 3 - Planta e Corte de um painel tipo do paramento (3) com 3.20m de altura, 2.50m de largura e 0.14m de espessura, em que se evidenciam as zonas de ligação (5) dos reforços (2) ao paramento (3), com os seus principais constituintes: pegas metálicas (5.1) encastradas nos painéis (3) e cavilha metálica de ligação (5.2) .

Figura 4 - Pormenor de um reforço (2) com os seus principais constituintes: varão em aço nervurado galvanizado (2.1); tubo exterior em plástico corrugado (2.2) e calda de cimento de preenchimento do espaço interior (2.3); e com o sistema de monitorização incorporado (8) constituído por: extensómetros lineares elétricos (8.1) soldados ao reforço; cabo elétrico de transmissão multi-sinal e respetivas conexões (8.2) e unidade de leitura portátil (8.3), para interface com software de cálculo (9).

Figura 5 - Vista interior em perspetiva de um painel tipo do paramento com pormenor: dos reforços (2); das zonas de ligação (5) dos reforços (2) ao painel do paramento (3); de uma junta horizontal ente painéis (6); de uma junta vertical filtrante entre painéis do paramento (7) e do sistema de monitorização incorporado (8), que será interativo com o software de cálculo (9) .

Figura 6 - Pormenor de uma junta vertical filtrante entre painéis do paramento (7) com os seus principais constituintes: chapas de ligação (7.1), parafuso de ligação (7.2) e pano de geotêxtil (7.3) .

Figura 7 - Pormenor da fundação do muro (4) com a soleira contínua em betão simples (4.1) com l,50x0,50m e as cunhas de estabilização (4.2).

Descrição Pormenorizada da Invenção

Descrição

A invenção refere-se ao Sistema de muro em solo reforçado com meios de monitorização e controlo eletrónicos, que corresponde a um muro de solo reforçado cujo projeto e construção são ajustados em função das deformações registadas em dispositivos de monitorização incorporados no sistema. 0 Sistema foi pensado de forma global, introduzindo-se inovações ao nível do controlo sobre as deformações do maciço reforçado (1), ao nível dos reforços (2) e ao nível do paramento (3). As inovações introduzidas permitem:

—, Controlar e minimizar as deformações do muro, durante e após a sua construção, uma vez que o sistema incorpora extensómetros como dispositivos de monitorização (8) cujos registos, ao serem incorporados em cálculos de verificação do comportamento realizados com software de cálculo (9), permitem ir ajustando quer o projeto quer a construção e ainda controlar o comportamento da estrutura em serviço;

—, Aumentar a interação solo-reforço e maximizar a resistência interna dos reforços (2) pela utilização de reforços lineares metálicos rugosos de alta aderência e alto desempenho;

—ι Facilitar e agilizar a execução do muro pela utilização de painéis de paramento (3) pré-fabricados em betão de grande altura.

Sistema constitui um Sistema Monitorizado Ativo de Reforço de Terrenos, em que se minimizam e controlam as deformações e se otimizam as resistências.

sistema é constituído pelos seguintes elementos principais:

—i Paramento (3) monolítico de fissuração orientada;

—i Soleira de assentamento contínua em betão simples (4.1) e cunhas de estabilização (4.2);

—i Ligações verticais (7) e horizontais (6) entre painéis do paramento;

—i Lâminas de geotêxtil (7.3) dispostas sobre as juntas no tardoz;

—i Solos de aterro (1) selecionados com material granular seguindo as prescrições técnicas;

—i Reforços (2) dispostos em camadas horizontais e fixos por um dos seus extremos ao paramento;

—i Sistema de monitorização (8) acoplado a reforços (2);

—i Software de cálculo (9) interativo com o sistema de monitorização (8) .

sistema de monitorização extensómetros lineares armaduras de reforço paramento (3) por transmissão multi-sinal leitura portátil (8.3), através de conexão ao monitorização incorporado (8) consiste elétricos (8.1) (2) , cujo sinal intermédio (8.2), ligada cabo (8) alimenta um software de de soldados é trazido cabos registo para diretamente aos elétrico. Este num conjunto em fábrica até à face eléctricos unidade transdutores sistema de cálculo em de às do de de interativo sentido de dos níveis (9) que permite atuar na fase construtiva, no minimizar as deformações, ajustando a construção acima do monitorizado em função do comportamento registado. Assim sendo, durante a construção o muro vai sendo interactivamente ajustado. Após a sua execução, é ainda possível o controlo do seu desempenho em serviço pela manutenção e acompanhamento dos resultados obtidos com o sistema de monitorização.

Tal como já foi referido, no final da construção ocorrem a maioria das deformações resultantes da entrada em carga dos reforços, contudo, caso sejam adotados procedimentos construtivos adequados até esse período, as deformações podem ser limitadas e por conseguinte não serem representativas no comportamento da estrutura.

software de cálculo (9) foi desenvolvido seguindo os procedimentos referidos em Les Ouvrages en Terre Armée Recommandations et Régles D'Art (LCPC-SETRA, 1979) e nos Eurocódigos aplicáveis. Numa primeira fase calcula o valor dos esforços em cada nível de reforço para as diversas fases construtivas. Com base nas leituras fornecidas pelo sistema de monitorização (8), permite atualizar os esforços calculados para os valores reais instalados, permitindo dessa forma a otimização da estrutura nas suas diferentes fases.

Os reforços (2) são lineares metálicos de alta aderência e de alto desempenho. Possuem dupla proteção contra a corrosão, uma elevada área aderente, rugosidade reforçada e uma gama alargada de diâmetros. Permitem potenciar a interação soloreforço e maximizar a resistência interna.

Os reforços (2) são constituídos por um varão em aço nervurado galvanizado do tipo A500 NR com 8mm a 32mm de diâmetro (2.1), selado com calda de cimento (2.3) ao traço a/c=l/2 no interior de um tubo plástico corrugado com um diâmetro mínimo interior de 40mm (2.2), garantindo-se sempre um recobrimento mínimo de lOmm. Os reforços (2) possuem uma extremidade livre e outra em gancho por forma a materializar a ligação ao paramento.

Os painéis do paramento (3) possuem dimensões superiores às da generalidade dos restantes sistemas do mercado, mas que são ainda assim compatíveis com os meios de transporte e de elevação necessários à execução dos muros, tanto em termos de dimensões como em termos de peso (aproximadamente 2800kg). Os painéis do paramento (3) tornam mais rápido o processo de fabrico e otimizam a montagem durante a execução do muro. As dimensões dos painéis quando associadas às características dos respetivos acessórios de ligação (5) dos reforços (2) permitem ainda a minimização das deformações em serviço.

painel tipo do paramento (3) possui dimensões em planta de 3,20m de altura por 2,50m de largura e uma espessura de 0,14m. São painéis pré-fabricados em betão, armados em ambas as faces com malha eletrosoldada AQ50. Para além do painel tipo são ainda fabricados meios painéis e painéis de dimensões mais reduzidas para materializar adaptações geométricas eventualmente necessárias.

No fabrico dos painéis são usados betões com as seguintes características principais:

—, Classe de resistência mínima_ C30/37;

—, Dimensão máxima do inerte_ 22mm;

—I Classe de consistência do betão_ Si;

—, Classe do teor de cloretos_ Cl 0.10 (CldO.10% por massa de cimento);

com as exigências —, Classe de exposição de acordo regulamentares.

Os painéis pré-fabricados do paramento dos são produzidos pelo processo designado de moldagem manual, em mesas metálicas de elevada robustez com vibração acoplada realizada através de vibradores pneumáticos de alta-frequência, o que permite a obtenção de peças com elevada qualidade e rigor, apresentando um acabamento perfeito.

sistema de fabrico utilizado permite a produção de painéis com diferentes modulações, de acordo com as necessidades de cada projeto, bastando para isso fazer pequenos ajustes nos elementos amovíveis (divisórias).

As ligações (5) dos reforços (2) aos painéis do paramento (3) são realizadas por colocação de uma cavilha (5.2) em aço A500 NR com um diâmetro de 20mm com cerca de 0,75m de comprimento ligando pares de reforços (2) a pegas metálicas solidarizadas (5.1) com os painéis (3) aquando da sua betonagem. As pegas metálicas (5.1) correspondem a pares de varões (|)16mm dobrados em forma de U com uma carga mínima de rotura de 17 0kN. Todos os elementos constituintes da ligação (5) são objeto de uma galvanização do tipo dupla fase de 600g/mm².

No Sistema são instalados reforços (2) com um espaçamento vertical de 0,80m e horizontal de 0,65m, o que perfaz um total de 16 ligações por painel tipo do paramento (3).

As ligações reforço/ paramento (5) são realizadas de forma rápida, simples e eficiente.

Porto, 25 de Agosto de 2015

Claims

REIVINDICAÇÕES

I^a Sistema de muro em solo reforçado com meios de monitorização e controlo eletrónicos é caracterizado por incorporar extensómetros como dispositivos de monitorização das deformações (8) acoplados a reforços lineares metálicos (2) e por possuir painéis de paramento pré-fabricados em betão armado (3).
2^a Sistema de muro em solo reforçado com meios de monitorização e controlo eletrónicos, de acordo com a reivindicação η.^Ω 1, é caracterizado por utilizar reforços lineares metálicos (2) constituídos por um varão em aço nervurado galvanizado com 8mm a 32mm de diâmetro (2.1) selado com calda de cimento (2.3) no interior de um tubo plástico corrugado com um diâmetro mínimo interior de 40mm (2.2) e garantindo-se sempre um recobrimento mínimo de lOmm.
3^a Sistema de monitorização e reivindicação η.^Ω muro em solo reforçado com meios controlo eletrónicos, de acordo com 1, é caracterizado por utilizar painéis de a

de paramento pré-fabricados em betão armado (3) com 3,20m de altura, 2,50m de largura e 0,14m de espessura, com um peso unitário aproximado de 2800kg.