PT1346111E - Construção para um telhado e tecto de intradorso plano, com pré-esforço duplo destinado a edifícios industriais de grandes dimensões - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

CONSTRUÇÃO PARA UM TELHADO E TECTO DE INTRADORSO PLANO, COM PRÉ-ESFORÇO DUPLO DESTINADO A EDIFÍCIOS INDUSTRIAIS DE

GRANDES DIMENSÕES

Campo técnico

De acordo com a classificação internacional de patentes, a presente invenção refere-se ao campo assinalado por E04B1/00 que se relaciona geralmente às construções e aos elementos de construção E04C3/00 ou mais em particular ao grupo E04C3/00 e 3/294.

PROBLEMA TÉCNICO

As construções para telhados e tectos de intradorso plano, com pré-esforço duplo destinadas a edifícios industriais de grandes dimensões são elementos previamente fabricados com apoios em espaços planos destinados à construção de edifícios industriais com um grande vão que resolvem vários problemas técnicos parciais com o objectivo de alcançar o seguinte: a construção de um intradorso plano em edifícios industriais de grande vão, eliminando uma vista geralmente inestética da construção do telhado a partir do interior do edifício, através da eliminação do espaço inútil entre as vigas inclinadas do telhado e reduzindo o volume desnecessariamente aquecido do seu interior, de modo a formar um espaço ventilado de um modo natural entre o tecto e o telhado o que representa uma economia na energia necessária para o aquecimento e permite que as instalações sejam guiadas de um modo invisível através do reduzido espaço do telhado de modo a resolver os problemas associados com a segurança dos trabalhos efectuados em locais altos e a aumentar a 1 velocidade de construção de tectos e telhados com um grande vão através da construção recorrendo ao uso de grandes painéis com um peso relativamente baixo. A solução para os problemas técnicos acima mencionados está orientada para a solução do problema técnico de construção para assegurar a capacidade de suporte, as caracteristicas de assistência técnica e durabilidade da construção, o que impede deflexões demasiado grandes assim como as fissuras demasiado grandes da placa delgada do betão do intradorso. 0 uso de uma placa de intradorso armado ordinário reduziria a extensão destas construções delgadas e faria com que as caracteristicas de assistência técnica a longo prazo da construção se tornassem pouco fiáveis.

Deflexões demasiado grandes do betão reforçado da placa de intradorso poderiam ser diminuídas aplicando uma construção superior mais dura ou ser compensadas pela deflexão de sentido contrário mas uma tal solução seria um modo não económico e pouco fiável para reduzir as deflexões pelo que o problema das rachaduras iria continuar a não estar resolvido. A placa de intradorso armada aplicada a uma grande extensão submete-se a uma grande quantidade de tensão o que provoca rachaduras e o seu progresso devido à dilatação e à retracção do betão pelo que o valor da deflexão aumenta interactivamente enquanto que a largura das rachaduras aumenta. As fissuras iniciais na placa de intradorso, devido à combinação da força axial da grande tensão e de uma pequena quantidade de momentos de flexão locais que se concentraram localmente nos pontos onde a parte superior da construção está ligada à placa de intradorso, em que a largura aumenta com o passar do tempo, em lugar de se distribuir ao longo do 2 comprimento total da placa de intradorso, o que seria mais desejado no comportamento do betão reforçado. 0 problema está deste modo centrado no método de tensão prévia adequado que pode de um modo fiável e duradouro neutralizar a grande deflexão e eliminar ou reduzir a fissura do betão na placa de elevada tensão do intradorso, em que o método de tensão prévia causa a deflexão ascendente da placa de intradorso de betão e introduz na mesma a força de compressão.

Este problema não pode ser resolvido pelo habitual método de tensão do betão por causa da especificidade destas construções em que a força de tensão prévia cêntrica aplicada ao centro da gravidade da placa de intradorso porque a sua pequena excentricidade relativamente ao centro da gravidade do secção transversal pode somente provocar rachaduras na placa de intradorso e não fazem praticamente deflexões do influi.

As técnicas usuais de tensão prévia introduzem a força compressiva num feixe ou num bloco de betão em construção abaixo do centro de gravidade da secção transversal que devido à geometria específica provoca a deflexão ascendente do elemento, o que resolve simultaneamente o problema das deflexões e o problema das fissuras do betão. 0 composto específico de construção de telhado e tecto, liso de intradorso devido ao facto de o seu centro de gravidade da secção transversal estar colocado na excentricidade que é negligentemente pequena da placa de intradorso não pode ser alvo de tensões prévias pelo método usual de tensões prévias que introduz a força compressiva no corpo de betão para obter a deflexão em sentido contrário da placa de intradorso e para fechar simultaneamente as suas rachaduras. 3 A introdução de uma tal força de tensão prévia na excentricidade abaixo do centro de gravidade da secção transversal exigiria o posicionamento do centro da gravidade do tendão abaixo do nivel da placa de intradorso, o que arruinaria o intradorso liso. A aplicação de tensão prévia central que iria introduzir força de compressão no centro de gravidade da placa de intradorso devido à pequena excentricidade provoca somente fissuras mas não provoca quaisquer deflexões. 0 problema técnico adicional em grandes amplitudes prende-se com a estabilização da fina construção superior contra o encurvamento lateral pois a totalidade do seu comprimento pode provocar a sua instabilidade e o colapso da totalidade da construção. Técnicas Anteriores A presente invenção diz respeito a um composto especifico para construções de tectos e telhados em que não é conhecida qualquer solução, com excepção da viga com tensão prévia descrita na Patente US - A - 3 260 024. Todas as vantagens dadas pela presente invenção são possibilitadas pela resolução do método que as torna aplicáveis a grandes amplitudes adequadas para a construção de edifícios industriais.

Todos os processos de tensão prévia do betão estão adaptados para especificidades de betão com formatos em corte transversal em que a introdução de uma força de tensão prévia na zona inferior dos feixes das vigas ou das placas, devida à força de compressão que actua sobre a excentricidade abaixo do centro de gravidade da secção em corte transversal fica resolvido ao mesmo tempo o problema das deflexões e das fissuras. São configuradas diversas formas de tensão prévia 4 na construção de edifícios de aço em que alguns dos elementos das vigas são forçados de um modo mecânico ou de um modo térmico para introduzirem efeitos de tensão prévia.

Os métodos de tensão prévia acima mencionados são bem conhecidos e são aplicados a construções de um material, sendo deste modo adaptados para as suas características específicas. Estas construções como resultado das suas especificidades que apresentam enquanto compostos, feitas de partes de betão e de aço, não podem ser comparadas, segundo os critérios dos efeitos de tensão prévia, para os habituais em que são aplicadas várias soluções técnicas no mesmo sentido de modo a introduzir a força de tensão prévia abaixo do centro de gravidade da secção em corte transversal.

Revelação da invenção A presente invenção resolve a tensão prévia das construções específicas de materiais compostos de tectos e de telhados de intradorso plano destinadas à construção de edifícios industriais com um grande vão, apresentando algumas vantagens como sejam: A presença do intradorso liso em edifícios de grande vão elimina de um modo geral uma vista inestética à construção do telhado a partir do interior do edifício, estas construções, a não ser se usadas de um modo geral em indústrias pesadas e em armazéns, torna-se apropriada para indústrias finas, lojas e afins. 0 intradorso pré-fabricado é terminado e não precisa de trabalho adicional no local. 0 espaço inútil que é eliminado entre as vigas das águas inclinadas de um telhado reduz o volume aquecido do interior e poupa energia de aquecimento. 5 0 espaço naturalmente ventilado que é isolado termicamente de um modo simples através de rolamentos aumenta o isolamento do telhado pelo que se encontra activado em todas as instalações de modo a ser guiado de um modo invisível através do espaço baixo do telhado, com acesso garantido para a sua manutenção ao invés de serem guiados de um modo habitualmente visível através das paredes e de outras partes internas. A segurança do trabalho que decorre a grandes alturas durante a montagem, relativamente ao trabalho de cobertura de telhados, aumenta porque todos estes trabalhos são executados sobre uma superfície plana ou sobre placas de intradorso, permitindo deste modo trabalhar de pé numa posição normal. 0 uso de elementos de painel de grandes dimensões e com a forma de placa que cobrem uma grande porção do telhado de uma vez só apresenta muitas vantagens quando comparado com muitas outras formas de construção adaptadas em que são usadas as vigas primária e secundária. De modo a que se consiga as vantagens acima mencionadas destas construções em grandes vãos o problema é resolvido focando a atenção para a solução de construção técnica de como assegurar a capacidade de apoio, as características de serviço e de durabilidade da construção. 0 problema é resolvido através da tensão dupla combinando os dos métodos independentes de tensão prévia, em que um reduz as deflexões da placa de intradorso de betão da construção e a outra elimina ou reduz as suas fissuras como resultado da elevada tensão.

Para melhor se entender o problema técnico que é resolvido pela presente invenção, no método simplificado ilustrado na Fig. 1 e na Fig. 2, o método de tensão prévia é comparado com a tensão prévia aplicada a construções tectos e de telhados de intradorso plano.

Através dos métodos usuais de tensão prévia de feixes ou de fardos como os mostrados na Fig. 1, a força de compressão (Po) é introduzidos abaixo do centro da gravidade do centro 6 de gravidade (T) do betão, na excentricidade (e) , na zona da tensão ou fora dela, empurrando as extremidades do feixe para o centro do vão por meio de que se produz o momento de flexão negativa (M = e x o Po) que causa a deflexão de feixe ascendente (u). Através de tal tensão prévia a deflexão ascendente reduz a deflexão descendente de carga externa aplicada por meio do que simultaneamente, a força compressiva aplicada (NT) fecha as fissuras na zona de tensão do feixe.

Este método não é aplicável a um composto especifico de construções dos telhados e tecto que compreendem placas de intradorso largas com baixo centro de gravidade posicionada na secção transversal global. A aplicação da placa de betão pesada para a parte mais inferior da construção com a parte de aço levemente superior parece ser ilógica porque o aço que tem frequentemente problemas da estabilidade submete-se à elevação compressão e o betão que pode suportar somente uma ligeira quantidade de tensão é exposta à quantidade de tensão considerável. No entanto, esta escolha é o preço que deve ser pago para conseguir o intradorso liso e suas vantagens. Por causa de tal escolha ilógica de tensão prévia irá requerer despesas mais elevadas do que o habitual sobre o betão. A introdução da força de tensão prévia (Po) abaixo do centro de gravidade da secção transversal exigiria a descida do tendão abaixo da placa do intradorso o que iria arruinar o efeito do intradorso plano. 0 principio de tensão prévio da presente invenção ilustrado na Fig. 2 apresenta um tipo de inserção relativamente ao tipo usual. 0 efeito de deflexão para cima (u) é obtido empurrando a construção superior separada no meio, do vão central para suas extremidades por meio de que a força de tensão prévia 7 compressiva (Po) actua na excentricidade (e) sobre o centro de gravidade do betão da secção transversal (T).

Em ambos os métodos comparados, o momento de curva negativa (M = e x Po) foi conseguido e produz a deflexão ascendente (u) da placa de intradorso. Mas como na tensão prévia usual a força compressiva desejável aplicada (Nt) é introduzida na placa do intradorso, no outro caso, empurrando a construção superior para suas extremidades, a força indesejável de tensão (Nv) foi introduzida e deve ser reduzida ou eliminada através de uma tensão prévia adicional e este é o preço a ser pago para se conseguir o intradorso liso. A Fig. 3 mostra no mesmo modelo esta segunda tensão prévia adicional, central que introduz a força de compressão (Ntl) na placa de intradorso através do que elimina a tensão, devido tanto à carga externa como, e em primeiro lugar à tensão prévia, mostradas na Fig. 2. Esta segunda tensão prévia não produz nenhuns momentos de flexão porque actua sobre a excentricidade negligenciável do centro de gravidade do betão e faz corresponder as deflexões conseguidas antes da tensão prévia.

Deste modo, o problema técnico do controlo das fissuras e das deflexões na construção é resolvido por dois métodos independentes de tensão prévia.

No modelo real, na Fig. 4, encontra-se ilustrada a execução prática de ambos os métodos de tensão prévia. A construção superior em aço compreende duas metades simétricas separadas no centro do vão (2) e elementos de ligação verticais (3). No ponto de ruptura no centro do vão existe um pormenor com uma cunha vertical através da qual a construção superior é alvo de tensão prévia e é depois interligada. Ambas as metades da construção superior são em primeiro lugar posicionadas com a forma (6) para moldarem a placa de intradorso.

Os tendões de aço previamente sob tensão no molde (4), sendo previamente conduzidos através dos furos (5) nas extremidades das barras (3) para ligar as partes de aço (3) à placa de intradorso de betão (1) e a placa (1) é então betumada. Depois de o betão ter endurecido os tendões previamente sob tensão são libertados da forma (6) pelo que a placa de intradorso fica submetida à força compressiva. A construção é agora alvo te uma tensão prévia na primeira etapa. A construção superior (2) é agora incorporada à placa de intradorso (1) de betão. A placa de betão está agora sob os esforços compressivos, como mostrado na Fig. 1, mas a placa de intradorso não se submete à deflexão ascendente.

Agora deve ser aplicada a tensão prévia adicional, pelo principio mostrado na Fig. 2. Na interrupção da construção superior (2), a cunha de aço (7) é posicionada nas canaletas de ligação incorporadas em ambas as extremidades das partes separadas e o dispositivo de impulsão (8) que empurra a cunha é preparado. A impulsão da cunha de aço dentro do detalhe (7) faz com que ambas as partes separadas da construção superior (2) empurrem na direcção das extremidades da placa de intradorso (1) que introduz a força da tensão na mesma, mas a placa de intradorso já se encontra submetida à compressão precedente devido ao primeiro tensionamento prévio. A força compressiva introduzida pelo primeiro tensionamento prévio deve ser em tal quantidade que após a subtracção da tensão devida ao segundo tensionamento prévio ainda permanece a suficiente reserva de compressão por meio do que após ter 9 subtraído a tensão devido à carga externa aplicada no intradorso de betão da placa permanece tensão abaixo do limite permitido ou é eliminada até zero.

Descrição dos desenhos A Fig. 1 ilustra o modelo simplificado do princípio do processo habitual de tensão prévia através da introdução da força de tensão prévia de compressão abaixo do centro de gravidade da secção transversal e ilustra as forças internas desenvolvidas. A Fig. 2 ilustra no modelo simplificado o princípio do método de tensão prévia através da introdução de força de tensão prévia de compressão afastando a construção superior, acima do centro de gravidade da secção transversal e ilustra as forças internas desenvolvidas. A Fig. 3 ilustra no modelo simplificado a tensão prévia central na construção da placa de intradorso e ilustra as forças internas desenvolvidas. A Fig. 4 é a vista lateral de um modelo real que prova ser necessário para ilustrar os métodos de tensão prévia e as suas partes constitutivas. A Fig. 5 é a vista em corte transversal da construção com as suas partes constitutivas. A Fig. 6 é um detalhe da construção superior separada em que a força de tensão prévia é aplicada. A Fig. 7 apresenta a forma como se evita que a construção superior encrave.

Descrição da forma de realização preferencial A construção de aço superior (2), separada a meio da extensão do vão em duas porções iguais e de um modo simétrico, é colocada no molde (6) para betumar a placa de intradorso (1) para ficar sobre o elemento vertical (3). Os tendões do aço 10 são previamente sob tensão no molde (4), sendo previamente conduzidos através dos furos (5) nas extremidades das barras (3) e a placa de intradorso (1) é então betumada. Após o endurecimento do betão, preso pelo processo da cura de vapor, os tendões (4) são libertados do molde (6). Assim, a primeira etapa de tensionamento prévio é concluída.

Na interrupção da construção de aço (2) no interior do detalhe preparado, que diminui a concentração de esforço, a cunha de aço (7) é posicionada e o dispositivo de impulsão (8) que empurra a cunha é preparado. Aquando da impulsão da cunha dentro do detalhe (7), ambas as partes separadas da construção superior (2) são previamente sob tensão por meio do que a força introduzida é controlada medindo a deflexão ascendente da placa de intradorso (1) no meio do vão e medindo a força motriz da cunha pela pressão do manómetro no dispositivo de impulsão (8). Dos resultados destas duas medidas, a força introduzida pode ser calculada de um modo fiável.

As construções de telhados e tectos de intradorso plano em materiais compostos e com tensão prévia dupla destinam-se a construir edifícios industriais de grande vão e outros edifícios semelhantes que tenham um vão de grandes dimensões. Devido às suas soluções específicas apresentam muitas vantagens quando comparados com alguns sistemas de construção personalizados como sejam: os grandes elementos em forma de placa resolvem ao mesmo tempo tanto o tecto como o telhado com o intradorso acabado. Um intradorso estético encerra o espaço útil entre as águas inclinadas do telhado e reduz o volume a ser aquecido no interior o que pouca em energia de aquecimento. 0 espaço naturalmente ventilado entre o tecto e o telhado é formado e permite que todos os tipos de instalações sejam 11 orientados de um modo invisível através do reduzido espaço de sótão ao invés de serem orientados através das calhas internas do edifício, o que é um processo mais dispendioso. 0 uso de elementos de painel de grandes dimensões e semelhantes a placas de modo a cobrir de uma só vez grandes áreas do telhado tem muitas vantagens quando comparado com muitos métodos de construção adaptados em que são usados veios primário e secundário. Um intradorso estético fecha o espaço inútil entre as águas inclinadas de um telhado e reduz o volume a ser aquecido no interior o que representa economia na energia de aquecimento. A segurança dos trabalhos efectuados em altura durante a construção é assegurada após as placas de intradorso se encontrarem montadas pelo que o isolamento térmico pode ser colocado no grande plano aberto, sendo possível trabalhar de pé sem a necessidade de subir às vigas. 0 baixo custo destas construções é devido ao facto de as placas de tecto e telhado que constituem o intradorso terminado serem ao mesmo tempo construções de apoio, sendo gasto pouco material. 0 método de tensionamento prévio e de separação é barato, a construção de grandes painéis que constituem o tecto e telhado é facilmente montada e cobre de uma só vez uma grande porção do telhado e a relação entre a superfície e o volume destes elementos é adequada para o rápido endurecimento por intermédio de vapor, o qual possibilita uma rápida produção.

Devido às vantagens acima mencionadas do intradorso plano sobre o qual um isolamento térmico de profundidade variável pode ser colocado junto do espaço do sótão fechado, baixo e naturalmente ventilado, estas construções são adequadas para edifícios com interiores climatizados finos, como sejam as indústrias finas, os grandes mercados, edifícios desportivos e outros edifícios similares. 12

Claims (5)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Construção para telhados e tectos de intradorso plano, com tensão prévia dupla destinadas a edifícios industriais de grandes dimensões caracterizada por compreender uma larga e fina placa de intradorso de betão acabada (1) e uma construção superior de aço em duas metades (2), inclinada ou em forma de arco, ligada à placa de intradorso (1) através de elementos verticais (3), que tem uma tensão prévia no centro, através de tensão prévia de adesão no molde (6), em que a construção superior de aço (2) é alvo de uma tensão prévia por separação com a cunha (7) no meio do vão e com partes de aço separadas (2) que são então ligadas.
2. 2. A construção para telhados e tectos de intradorso plano, em material composto com tensão prévia de acordo com o reivindicado na reivindicação 1, caracterizada por a ligação entre a placa de betão (1) e a construção de aço ser realizada através da incorporação de elementos de betão verticais (3) em que nos orifícios completos (5) nas extremidades inferiores dos elementos verticais (3) os tendões (4) são conduzidos de modo a servirem ao mesmo tempo para reter as malhas soldadas de reforço na distância de molde durante a betonagem.
3. 3. A construção para telhados e tectos de intradorso plano, em material composto com tensão prévia de acordo com o reivindicado na reivindicação 1, caracterizada por ser alvo de uma tensão prévia efectuada por dois métodos independentes em que a deflexão da placa de intradorso (1) é controlada através da tensão prévia da viga superior (2) e a largura das fissuras na placa de intradorso de betão ser controlada pela tensão prévia central. 1
4. 4. A construção para telhados e tectos de intradorso plano, em material composto com tensão prévia de acordo com o reivindicado na reivindicação 1, caracterizada por a viga superior (2) não ficar encravada devido aos elementos laterais (9) presos no betão da placa de intradorso (1) .
5. 5. A construção para telhados e tectos de intradorso plano, em material composto com tensão prévia de acordo com o reivindicado na reivindicação 1, caracterizada por a força de tensão prévia (Po) que é introduzida na construção através de separação actuar sobre o centro de gravidade da totalidade da secção transversal (T) da construção de material composto na excentricidade (e). 05-03-2009 2 05-03-2009 13