PT9126U - Estaca - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "ESTACA" 0 presente modelo de utilidade refere-se a uma estaca com uma manga interior de forma cónica na sua primeira extremidade e uma secção exterior de forma cónica na sua segunda extremidade, sendo a secção de forma cónica escolhida de modo que a secção de forma cónica possa introduzir-se e cravar-se na manga de uma outra estaca, a tal ponto que resulte uma ligação autofixada entre as duas estacas. É conhecida uma estaca deste género da patente EP-A-0 285 584/ A estaca conhecida é encaixada com várias estacas idênticas para formar uma construção de suporte para o apoio de cargas alongadas acima do solo, por exemplo para suportar e conduzir linhas de transporte de energia a grande distância, etc.. Para erigir a construção, cravam-se no solo estacas inferiores e depois introduzem-se e encaixam-se nestas estacas inferiores e nas estacas seguintes outras estacas até atingir a altura necessária da construção de suporte.

As estacas conhecidas têm uma configuração tubular oca e podem'"ser'''fèTtls'"dê''Térro ‘dúctil: "A' taxa de ' estreitamento no interior da manga e na secção exterior de forma cónica situa-se na faixa entre 1:14 e 1:20, entendendo-se por taxa de estreitamento a relação entre a variação do diâmetro e o comprimento associado. Portanto, uma taxa de estreitamento de 1:14 significa que o diâmetro varia de uma unidade de comprimento ao longo de 14 unidades de comprimento. 1

É além· disso conhecido utilizar estas estacas como estacas de entivação, sobretudo onde forem necessárias estacarias ou fundações de edifícios. Para esse fim, encaixam-se mutuamente estacas que são cravadas no terreno em número necessário para se obter, por atrito no solo, capacidades de carga de, por exemplo, 40 toneladas. Para isso encaixam-se parcialmente umas nas outras tantas estacas quantas as necessárias para atingir uma profundidade de 40 a 50 m no terreno.

Em especial no caso da utilização para fundações de edifícios, etc., é necessário que a ligação autofixada entre duas estacas uma na outra apresente uma certa solidez, ou seja que não possa desfazer-se novamente no caso de esforços transversais que tenham componentes parciais de tracção. No caso da construção de suporte conhecida da patente atrás referida EP-A-0 285 584, que é erigida acima do terreno, prevêem-se para esse efeito cavilhas de retenção que são introduzidas transversalmente através de uma manga e da secção de forma cónica nela introduzida, para impedir que a ligação se desfaça involuntariamente.

Enquanto que estas cavilhas de retenção podem ser colocadas sem problemas no caso das construções que se elevam a partir do solo, isso já não é válido para as estacas que são cravadas no terreno. Além disso, a utilização de cavilhas de retenção tem dois outros graves inconvenientes. Por um lado, estas cavilhas de retenção representam um élementó 'adicional na construção, que aumenta os custos totais das construções de suporte deste tipo. Por outro lado, a utilização das cavilhas de retenção adicionais significa também um maior dispêndio de tempo na edificação das construções de suporte, visto que além do encaixe mútuo da secção de forma cónica e da manga é necessário ter em atenção que os furos de passagem para a 2

cavilha de retenção, que têm de existir tanto na manga como na secção de forma cónica, fiquem alinhados depois do encaixe. Como, devido à taxa de estreitamento, a ligação é autofixada, o reajustamento só será possível com o dispêndio de muita força, de modo que é já necessário um grande cuidado quando se faz o encaixe mútuo por deslizamento.

Por todos estes motivos, as estacas conhecidas não são apropriadas para serem usadas como estacas de entivação na construção de fundações, etc..

Partindo daqui, o objecto do presente modelo de utilidade consiste em aperfeiçoar uma estaca do tipo inicialmente mencionado de modo a aumentar a solidez da ligação entre a manga e a secção de forma cónica, pretendendo-se ao mesmo tempo reduzir os custos de fabrico e os tempos consumidos na montagem.

No caso da estaca definida inicialmente, este problema resolve-se se a manga e a secção de forma cónica tiverem uma conicidade com uma taxa de estreitamento compreendida entre 1:8 e 1:13, entendendo-se por taxa de estreitamento a relação entre a variação do diâmetro e o comprimento associado. 0 problema posto ao presente modelo de utilidade fica deste modo completamente resolvido. Nomeadamente, verificou-se surpreendentemente que, na faixa dos valores da taxa de estreitamento segundo o presente modelo de utilidade, -a ligação entre a manga e a secção de forma cónica é uma ligação com ajuste de formas e com atrito, de modo que não é necessária qualquer ligação por parafusos. A ligação pode mesmo suportar esforços de tracção que podem aparecer em ligação com esforços de flexão quando se faz a cravação das estacas colocadas umas sobre as outras. 3

Por conseguinte, verificou-se também surpreendentemente que uma faixa de. 1:8 a 1:13 da taxa de estreitamento traz vantagens especiais relativamente à estabilidade mecânica da ligação, de modo que as novas estacas são particularmente apropriadas para ser usadas como estacas de entivação. Como não são necessários quaisquer parafusos, apenas é necessário um elemento de construção único, designadamente a nova estaca, para que se possa edificar as construções desejadas, o que não só poupa custos de material como também tempo de montagem.

Em suma, é então preferido que a estaca seja feita em forma tubular. É então vantajoso que as estacas ocas deste género sejam apertadas com betão, sendo depois cravados no terreno uns sobre os outros, no número necessário, de modo a obter uma superfície de apoio maior da que corresponde ao diâmetro da estaca. Pode deste modo aumentar-se ainda mais a capacidade de carga. É então além disso preferido que a estaca apresente, na zona da secção em forma cónica, mantendo o diâmetro interior substancialmente constante, uma espessura de parede crescente para o lado da segunda extremidade. É neste caso vantajoso que a secção de forma- cónica apresente, devido a uma menor espessura da parede, uma maior deformabilidade no sentido da segunda extremidade, o que facilita o encaixe e a cravação mútuas da secção de forma cónica e da manga da estaca que se encontra por baixo, reduzindo-se portanto o tempo necessário para a montagem. 4

É além disso preferido que a estaca apresente na zona da manga uma espessura de parede maior, que se mantenha substancialmente constante em todo o comprimento da manga. É neste caso vantajoso que este cone exterior da manga que corresponde ao cone interior tenha em conta que haja material suficiente na parede de modo que tensões anulares de tracção que podem aparecer na manga devidas à secção de forma cónica cravada e que tendem a alargar a manga, não conduzam à rotura da mesma. 0 contorno exterior da manga resulta então da sua forma interior e da espessura de parede necessária para suportar as referidas tensões anulares de tracção.

Em suma, é preferível que a estaca seja feita de ferro fundido dúctil.

Este ferro fundido dúctil, também designado por GGG ou ferro fundido esferoidal, tem um módulo de elasticidade igual ao do aço, mas os custos do material e do fabrico são nitidamente menores, o que conduz a uma outra vantagem da nova estaca.

Num exemplo de realização é então preferido que a manga apresente um ressalto periférico interior no qual assenta a segunda extremidade de uma outra estaca cravada, com a sua face de topo. É neste caso vantajoso que o ressalto impeça um encaixe numa extensão exagerada da secção de forma cónica quando da edificação da construção da estacaria ou durante a carga permanente ulterior. Isso tem, por um lado, um aspecto de segurança, visto que um encaixe demasiado extenso da estaca poderia em qualquer altura fazer rebentar a manga da estaca vizinha inferior. Por outro lado, com esta medida reduz-se 5

também o dispêndio de tempo, visto que depois de um trajecto de cravação definido na manga verifica-se o encosto ao ressalto, de modo que, no caso de continuar a cravação é então toda a construção de estacas que é empurrada no terreno. É então preferido que a primeira extremidade, com a sua superfície de topo, apresente uma certa distância até ao ressalto, mais ou menos igual ao diâmetro interior da manga. Verificou-se que esta relação geométrica entre a "profundidade" do ressalto na manga e o diâmetro da manga, mesmo no caso de estacas com 5 m de comprimento, conduz a uma ligação muito segura entre a manga e a secção de forma cónica. É ainda preferido que a estaca apresente numa zona tubular entre a manga e a secção cónica um diâmetro interior e um diâmetro exterior substancialmente constantes, sendo aí a espessura da parede menor do que na zona da manga. Esta medida é particularmente vantajosa não só do ponto de vista de estabilidade como também do da economia de material. Mencione-se ainda que também a secção tubular tem um andamento ligeiramente cónico, a fim de a estaca poder ser facilmente extraída da coquilha de fundição. Mas esse estreitamento tem apenas um valor de cerca de 1/10 mm a todo o comprimento da estaca e torna possível que a estaca se liberte do molde de fundição sem um arrefecimento demasiado forte, aumentando portanto a velocidade de produção. Em suma, é preferido que na zona de transição entre a manga e a zona tubular o diâmetro exterior da estaca diminua de acordo com uma função sigmoide.

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É aqui vantajoso que a transmissão das forças de carga da manga para a zona tubular se faça de maneira especialmente favorável e harmónica, transmitindo-se as tensões anulares de tracção de maneira continua para a zona tubular.

Outras vantagens resultam da descrição e do desenho anexo.

Entende-se que as características atrás mencionadas e as que vão ainda descrever-se podem ser usadas não só nas combinações indicadas como noutras combinações, ou isoladamente, sem que por isso se saia do âmbito do presente modelo de utilidade.

No desenho anexo está representado um exemplo de realização, que se descreve em pormenor a seguir. 0 desenho único representa um corte longitudinal, não à escala, de uma estaca nova, cujas relações geométricas estão exageradamente representadas, para maior clareza.

No desenho único, designa-se por (10) uma estaca nova com uma zona tubular (11) , que apresenta numa sua primeira extremidade (12) uma manga (13) cónica interior e exteriormente, e na sua segunda extremidade (14) uma secção cónica exterior (15). A secção cónica exterior (15) estreita no sentido da face de topo (16) da segunda extremidade (14), sendo o seu diâmetro exterior indicado por (17). A estaca apresenta na segunda extremidade (14) e na zona tubular (11) entre a manga (13) e a segunda extremidade (14) um diâmetro interior (18) substancialmente constante, enquanto a manga (13) apresenta um diâmetro interior (22) e um diâmetro exterior (23) que aumentam continuamente no sentido de uma superfície de topo (21) da primeira extremidade. 7 !

Na sua extremidade interior, a manga (13) .passa para o diâmetro interior, com formação de um ressalto (25). Este ressalto (25) encontra-se a uma distância (26) da face de topo (21) mais ou menos igual ao diâmetro interior (22)-

Enquanto a secção de forma cónica (15) apresenta uma espessura de parede (27) que diminui no sentido da superfície de topo (16), encontramos espessuras de parede (28) ou (29), respectivamente, constantes na zona da manga (13) e da secção tubular (11) . A espessura de parede (29) é neste caso maior do que a espessura de parede (28) que, por sua vez, é maior do que a espessura de parede (27) . Na zona de transição entre a manga (13) e a secção tubular (11) o diâmetro exterior (23) varia de acordo com uma função sigmoide, de modo que, na representação em corte transversal, aparece com a forma de um S.

As taxas de estreitamento no caso do diâmetro exterior (17) da secção de forma cónica (15) e do diâmetro interior (22) e do diâmetro exterior (23) da manga (13) situam-se na faixa entre 1:8 e 1:13, devendo entender-se a relação de estreitamento como a relação entre a variação do diâmetro e o comprimento correspondente. Portanto, uma relação de estreitamento de 1:8 significa que, em oito unidades de comprimento, o diâmetro varia de uma unidade de comprimento. A faixa entre 1:8 e 1:14 está representada no desenho a tracejado apertado.

Note-se ainda que o diâmetro interior (22) não diminui obrigatoriamente de maneira contínua desde a face de topo (21) até o ressalto (25), mas sim que a manga (13) pode apresentar uma zona anular interior (31), na qual o diâmetro interior (22) se mantém constante. Esta zona anular (31) começa então antes do ressalto (25) . J í 8 I , A inclinação na zona da secção (15) de forma cónica, bem como no interior e no exterior da manga (13), está indicada pelo ângulo α (32) e (33), situada numa faixa entre 2,2° e 3,5°, de modo que possa obter-se a taxa de estreitamento mencionada na faixa entre 1:8 e 1:13.

Se então se enfiar uma outra estaca (10), com a sua secção de forma cónica (15) na manga (13), então a secção de forma cónica (15) pode encostar-se com a sua parede exterior (34) à manga (13) através da sua parede interior (35) . As dimensões atrás indicadas têm em conta que a secção (15) não possa ser enfiada na manga (13) sem dispêndio de força. Quando se crava a secção (15) na manga (13), esta é um pouco alargada, de modo a absorver as tensões anulares de tracção que surgem, por meio da espessura de parede aumentada (29). Ao mesmo tempo, a secção (15) cede, o que é facilitado pela espessura de parede diminuída (27) . A secção (15) é agora cravada na manga (13) numa extensão até que a face de topo (16) se encosta ao ressalto anular (25). Como a estaca (10) é uma só peça feita de ferro fundido dúctil, que apresenta um módulo de elasticidade tão bom como o do aço, resulta uma ligação com adaptação de formas e com atrito entre a manga (13) e a secção de forma cónica (15), que pode mesmo suportar esforços de tracção.

Lisboa, 8 de Fevereiro de 1995.

O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

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Claims (5)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Estaca de ferro fundido dúctil tubular, com uma manga interior (13) de forma cónica, na sua primeira extremidade (12) e uma secção exterior de forma cónica (15) na sua segunda extremidade (14), sendo as dimensões (17,22,26) e a conicidade da manga (13) e da secção de forma cónica (15), escolhidas de modo que a secção de forma cónica (15) possa ser enfiada e cravada na manga (13) de uma outra estaca (10), numa extensão tal que resulte numa ligação autofixada entre as duas estacas (10), caracterizada por a estaca apresentar uma conicidade compreendida entre 1/13 e 1/8, conicidade essa que afecta simultaneamente o diâmetro exterior (17) da secção de forma cónica (15) e, os diâmetros interior (22) e exterior (23) da manga (13), mantendo-se constante o diâmetro interior (18) da secção tubular (11) da estaca.
2. 2. Estaca de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a manga (13) apresentar um ressalto periférico interior (25), no qual assenta a segunda extremidade (14) de uma outra estaca (10) cravada, com a sua superfície de topo (16).
3. 3. Estaca de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por a primeira extremidade (12) apresentar, com a sua superfície», de topo (21), uma distância ao ressalto (25) que é mais ou menos igual ao diâmetro interior (22) da manga (13).
4. 4. Estaca de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizada por apresentar numa zona tubular (11) entre a manga (13) e a secção de forma cónica (15) um diâmetro interior e um diâmetro exterior (18,19) substancialmente constantes, sendo aí a espessura de parede (28) menor do que na zona da manga (13). 1
5. 5. Estaca de acordo com a reivindicação 4, caracterizada por na zona de transição entre a manga (13) e a zona tubular (11) o diâmetro exterior (23) diminuir até ao diâmetro exterior (19) de acordo com uma função sigmoide. ! 1 Lisboa, 8 de Fevereiro de 1995 AGliNTG oficial da prokuldadc industrial

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