PT92840A - Estrutura de armacao de vao - Google Patents
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Description
70 438 ABC/DRP/p592
2~
MEMÓRIA DESCRITIVA
Este invento refere-se a uma estrutura de armação de vão utilizada para ligar um espaço entre suportes, Uma armação de vão ê especialmente apropriada para cobrir um espaço substancial suportada somente nas arestas, sendo a estrutura, de outro modo, auto-suportada, sern necessidade de intervenção de suportes verticais. Uma armação de vão normalmente compreende grades superiores e inferiores de componentes estruturais ligados por componentes de interligação para formar uma estrutura rígida tridimensional.
Uma. armação de vão é utilizada, por exemplo, para uma estrutura de telhado de um pavilhão de exposições ou fábrica, onde ê importante um grande espaço livre de suportes verticais. Também pode ser utilizado para chãos e telhados de um bloco de escritórios de múltiplos andares.
Muitas armações de vão têm componentes diagonais interligados. Uma outra estrutura de armação de vão conhecida é descrita na QB--B2054694. Esta estrutura tem componentes verticais de interligação. A estrutura completa é também construída a partir de uma série de módulos cada um compreendendo um componente de interligação vertical e componentes estruturais horizontais superiores e inferiores. Unindo os vários módulos os componentes estruturais superiores e inferiores formam rsspectivamente as grades superiores e inferiores.
Também se sabe a partir da patente US 4201023 proporcionar uma estrutura compreendendo uma camada superior de betão, uma grade de componentes estruturais inferiores e componentes de interligação verticais entre a grade inferior e a camada superior,, Com esta estrutura os componentes estruturais inferiores estão a uma profundidade muito substancial, presumivelmente para proporcionar resistência suficiente para permitir que a sub-armação inferior suporte o peso das lages de betão para que a camada superior antes destas lages seja unida para formar uma. camada estrutural. ft grade inferior parece ser mais forte e rnais pesada e, assim, mais cara do que seria *~3" *~3" 70 438 ABC/DRP/pS92 requerido para cargas sobre a estrutura completa em oposição às cargas durante a operação de montagem.
Também se conhece da. patente GB anteriorment® mencionada, o fornecimento de uma camada, de betão ern cima da estrutura de armação de vão,,
De acordo com o presente invento uma estrutura de armação de vão compreendendo uma grade superior de componentes estruturais, uma grade inferior de componentes estruturais, componentes de interligação que se prolongam entre a grade superior e a grade inferior e ligando as grades para formar uma armação de vão e uma camada de betão suportada, pela grade superior, caracterizada pelos componentes estruturais da grade superior serem parcialmente embebidos no betão para se unirem estruturalmente com o betão e, assim, formarem a. camada estrutural superior compósita
De preferência, a grade inferior de componentes estruturais é inerentemente mais forte do que a grade superior de componentes estruturais. A resistêcnia relativamente reduzida dos componentes superiores permite-lhes serem mais leves e, assim, menos caros do que componentes de tamanho igual aos componentes inferiores. A grade superior deve ser suficientemente forte para permitir que a armação de vão suporte o seu próprio peso juntamente com o do betão recentemente depositado e as cargas temporárias durante a construção.
Cada um dos componentes estruturais inferiores tem, de Preferência, uma secção transversal maior do que um componente Estrutural superior correspondente, mas como alternativa deve '"aver um maior número de componentes inferiores do que Componentes superiores. A cofragem permanente para o betão é, de preferência, Suportada no interior dos componentes estruturais superiores, Sendo a camada de betão vertida sobre a cofragem. Cada componente estrutural superior pode ter uma aba inferior e s. cofragem é, então, suportada sobre essas abas,, Quando os Componentes estruturais superiores têm abas inferiores suportando -4" // 70 438 ABC/DRP/p592 f-n .........,,^n a· cofragem também podem ter abas superiores embebidas no betão com as abas inferiores mais largas do que as abas superiores., fí cofragem pode ser permanente proporcionar rerorço para &etão e pode ser formada a partir de chapa de aço ondulada» A estrutura pode incorporar varões de aço para reforçar o interior do betão» Um conjunto de varões pode ser soldado e colocado, através das ondulações da cofragem permanente para que estes varões reforcem mais a cofragem e proporcionam manípulos Para. manusear a cofragem, A armação de vão constituída por componentes estruturais superiores, componentes estruturais inferiores e componentes d© interligação, pode ser montada a partir de uma série de módulos, compreendendo cada módulo um componente de interligação vertical, uma pluralidade de componentes estruturais superiores fazendo parte da grade superior ligada ao topo dos componentes de interligação e uma pluralidade de componentes estruturais inferiores fazendo parte da grade inferior ligada ao fundo dos componentes estruturais de interligação, sendo a armação de vão formada juntando os componentes estruturais de módulos adjacentes de extremidade a extremidade em posições afastadas dos componentes de interligação. Cada um dos componentes superiores e inferiores podem formar uma grade rectangular»
Um modo estrutural para utilizar na armação de vão compósita pode compreender um componente de interligação vertical, componentes estruturais horizontais superiores que se prolongam a partir do topo da mesma, e componentes estruturais horizontais inferiores que se prolongam a partir do fundo da mesma na. qual a resistência e a. área da secção transversal dos componentes inferiores são maiores do que a resistência e a área da secção transversal dos componentes superiores» 0 invento também se alarga a um processo de fazer urna. estrutura de armação de vão compreendendo a montagem da armação d© vão completa, a aplicação da cofragem para o betão e / subsequentemente, verter o betão para formar a. camada de betão com componentes ístruturais superiores. pelo menos. 70 438 ABC/DRP/p592
r // // parcialmente embebidos no mesmo» COiTi
Concretizações da invenção serão agora descritas referência, para o acompanhamento dos desenhos, nos quais: a figura 1 ê uma vista em perspectiva de uma estrutura p® armação de vão, ilustrando uma concretização de vão preferida çj0 invento mas eliminando algumas partes para clareza da ilustração; a figura 2 é uma vista em per spectiva diagramática de ynia serie de módulos que são montados fazendo parte da estrutura cia figura 1; a figura 3 é uma parte através da secção transversal qa estrutura, da figura 1 mostrando maior detalhe; a figura 4 é uma secção pela linha X-X da figura 3; e as figuras 5 e 6 ão vistas compreendendo a parte da figurai 4 mas numa escala maior e mostrando modificações» A chaj pa 20 ê soldac la cada um dos quatr O ; refor -çadoras 20 sã lO 8S 8 inferior *es ma ts ificar 0 deser iho „ A ;ta 26 e um rnó dulo c íe A estrutura de armação de vão compósita da figura χ incorpora uma armação de vão em aço montada a partir de módulos como é ilustrado na figura 2, Como melhor se pode ver na. figura 2, um módulo típico 22 compreende um componente estrutural vertical 14, oco e de secção quadrada com quatro componentes superiores 15 que se prolongam horizontalmente em ângulos rsctos de um ao outro a partir de uma junta superior 10 e mais quatro componentes estruturais inferiores 16 que se prolongam nas correspondentes direcções a. partir de uma junta inferior 13._ Cada componente estrutural horizontal é uma viga. em I e os componentes inferiores 16 têm maior área de secção transversal e, portanto, maior resistência, cio que os componentes superiores 15. Os componentes dos módulos são soldados,. Cada junta é reforçada por uma chapa quadrada de reforço 20 que tem uma abertura central quadrada através da. qual passa a coluna 14. à coluna. 14 e tem um canto soldado a componentes horizontais 15 ou 16. As chapí proporcionadas em todas as juntas superic algumas são omitidas da figura 2 para simp figura 2 também ilustra dois módulos de aresta 26 70 438 A 8 C / D R P / p 5 9 2
cr 6™ canto 25, Estes módulos de aresta e canto correspondem ao módulo 22, mas tendo apenas três ou dois componentes horizontais projectando-se dos mesmos e tendo chapa de reforço truncadas 20.
Cada módulo ê montado por soldagem num gabarito de uma fábrica e é subsequentemente transportado para o local da, obra onde é ligado com os outros módulos, construindo a estrutura completa.
Os módulos adjacentes são ligados com as extremidades livres dos seus componentes estruturais horizontais posicionados de extremidade em extremidade. Os componentes superiores 15 têm as suas malhas 30 ligadas por chapas 31 e por parafusos 37 como é ilustrado mais claramente nas figuras 3 e 4, mas algumas chapas 31 são mostradas na figura 2. Similarmente as chapas 32 ligam as malhas inferiores 33 dos componentes inferiores 16, As figuras 1 e 2 estão numa escala demasiado pequena para mostrarem todos os detalhes das chapas 31 e 32. Ma, prática, cada uma das chapas esta soldada a um lado de um dos componentes estruturais de uma, junta durante a montagem do módulo. A soldagem das chapas aos componentes é, de preferência, levada a cabo na fábrica como parte de construção do módulo. A montagem de um módulo ao outro é por aparafusamentoatravés das bandas e chapas.
Na figura 1 é ilustrada uma armação de vão completa construída a partir d® dezasseis destes módulos, estando alguns dos módulos encobertos por outras partes da estrutura descrita subsequentemente. A estrutura resultante é da forma de uma grade superior 11 de componentes estruturais 15, uma grade inferior 12 de componentes estruturais 16 e componentes estruturais de interligação 14 que se prolongam entre as grades superior e inferior e ligando as grades para formar uma armação de vão., Na, prática, uma estrutura típica pode ser feita de um número ds módulos muito maior, possivelmente atingindo alguns milhares de módulos,, A construção modular é particularmente conveniente para montar a estrutura no local da obra, por exemplo, como um chão ou um telhado,, Alguns grupos de módulos podem ser montados ao nível ____. ^ ..... 70 438 & ABC/DRP/p592 --7-do chão ou noutro sítio conveniente tal como um chão construi^0 anteriormente para formar uma sub-estrutura. 0 tamanho da sub~ “estrutura depende, em parte, da. capacidade de elevação de ufn guindaste disponível. A sub-estrutura é então levantada para a posição e montada na sua posição permanente sobre uma armação de SUb·"" aço ou uma estrutura de construção básica, similar,. -estruturas subsequentes são levantadas uma de cada vez e ligadas ou para a construção da estrutura ou para sufo-estruturas adjacentes ou para ambas. Um modelo apropriado de trabalho pode ser principiado de um ou mais cantos indo o mesmo em direcção ao centro, Um procedimento de construção alternativo seria construir um módulo da estrutura de cada vez-, A estrutura modular facilita, então, a montagem da armação de vão» A armação de vão feita de componentes estruturais é somente uma parte da. estrutura da armação de vão completa.,, Como se mostra nas figuras 1, 3 e 4 a cofragem permanente 41 em aço é instalada sobre a camada superior construída pelos componentes estruturais 15» Esta cofragem é suportada pelas abas inferiores 35 (figura 4) dos componentes 15 de secção em I para que assentam no interior dos componentes estruturais superiores mas as bandas 30 destes componentes prolongam-se bem acima da cofragem e em particular as abas superiores 36 são posicionadas bem acima da. cofragem» A figura 1 mostra varões de reforço 42 em aço, destinados a reforçar o betão, posicionados sobre a cofragem através das ondulações» Estes varões podem ser soldados à cofragem para ajudarem a unir as secções adjacentes à cofragem e aumentar também, a rigidez da. cofragem» Os varões 42 também actuam como manípulos e facilitam o manuseamento da cofragem» Os varões de reforço 42 estão também muito abaixo da aresta superior dos componentes estruturais 15. Mais um reforço de aço 43 na. forma, convencional de malha soldada está posicionada sobre o topo das abas dos componentes estruturais 15. 0 betão 50 é, então, vertido sobre a cofragem até uma altura que se prolonga acima do topo dos componentes estruturais 15 e cobre também a camada superior 43 de reforço» Deste modo. o 70 438 ABC/DRP/p592 .ç £ s '
Cf componentes 15 ficam parcialmente embebidos no betão com as abas superiores formando uma chaveta entre os componentes 15 e o betão.
Quando o betão curar, o betão reforçado adicionado à resistência dos componentes estruturais superiores 15 da armação de vão proporcionam uma camada superior para estrutura que é mais forte do que a resistência proporcionada, pelos componentes 15 sozinhos,
Os componentes estruturais 15 são seleccionados para fornecerem resistência suficiente à grade superior da estrutura para proporcionar uma armação de vão em aço auto-suportada e para suportar o peso da cofragem, do reforço de betão vertido recentemente e de outras cargas de construção incluindo o peso cios operários. Num caso típico esta carga é cerca de um quarto a um terço da resistência requerida para a estrutura em uso. 0 betão depois de curar proporciona a resistência adicional. Q embebimento dos componentes 15 é particularmente importante Porque o betão suporta, então, estes componentes contra o encurvamento, aumentando, assim, a sua contribuição para resistência global da estrutura., A superfície superior do betão pode ser usada como um chão e a superfície inferior da estrutura pode ser revestida para proporcionar um tecto.
Uma vantagem da estrutura completa s que a reduzida secção transversal dos componentes superiores 15 comparada com a cios componentes inferiores 16 reduz o peso cio aço requerido na estrutura global. A estrutura superior relativamente leve também permite que a estrutura superior se contraia durante a retracção da. cura do betão reduzindo, assim, a tendência de rachar e reforçando mais a estrutura global. Outra vantagem é devida ao facto da camada de betão e dos componentes superiores 15 ocuparem substancialmente o mesmo espaço vertical, sendo requerida urna altura vertical entre o chão e o tecto menor do que a requerida para outras estruturas podendo, assim, instalar um número de chão maior num edifício de uma dada altura. A estrutura eficiente •9- // 70 438 A B C / D R P / ρ 5 9 2 inerentemente mais forte e leve pode permitir uma redução adicional na altura numa fase de projecto. A escolha particular da estrutura de armação de vão também proporciona locais de passagem direitos desobstruídos no interior da estrutura para serviços tais como encanamentos, condutas e cabos. Evitando um espaço de serviço requerido abaixo da estrutura facilita mais em reduzir a altura total de chão, tecto e espaço de serviço,,
Quando usada como um telhado a estrutura global pode ser curvada, ou a camada superior pode ter um passo de pequena inclinação com a horizontal para proporcionar a drenagem,, Para um passo de telhado podem ser feitas ligeiras variações na altura do módulo com um gabarito ajustável.
Uma modificação na estrutura é ilustrado na figura 5„ A aba inferior 35a dos componentes estruturais superiores 15 é alongada lateralmente para facilitar o suporte da cofragem 41» A figura 6 mostra mais uma modificação com um componente 15 fabricado a. partir de uma secção em T e de uma secção angular,, A aba do plano inferior 35b sobressai mais do que a aba inclinada superior 36b „
Noutra modificação podia ser empregue uma armação de vão em aço de forma diferente. Por exemplo, não necessita ser de construção modular e podia ter componentes de interligação que sâo inclinados em vez de verticais,, Si mi lar mente outro modelo além da grade rectangular de componentes superiores e inferiores podia ser aplicado,, As formas da secção transversal dos componentes estuturais de aço não são criticas,, Os componentes verticais podiam ser tubos cilíndricos, Formas alternativas de cofragem podiam ser aplicadas e a cofragem não necessitava de ser uma parte integral da. estrutura,, A cofragem podia ser colocada «oaixo dos componentes superiores permitindo que os mesmos estivessem completamente embebidos no betão. Para aplicações especiais os componentes estruturais da armação de vão podiam ser de alguns outros materiais além do aço, por exemplo, de um material mais leve corno o alumínio, fts chapas de reforço 20 podiam ser omitidas ou substituídas por chapas de formas diferentes ou por chapas individuais para cada componente -10™ ABC/DRP/pS92 horizontal. Não é necessário todos os componentes estruturais inferiores ou superiores serem da mesma dimensão,. Por exemplo, os componentes numa direcção podiam ser rnais pesados do que os componentes de outra direcção,. Para uma estrutura suportada somente por colunas deve haver linhas de módulos ma is fortes orientadas d ir ec ta mente de coluna, a coluna»
Claims (11)
- -11- 70 438 ABC/DRP/p592 R......Ε.......ϊ......V.......I.......Ν......D......I.......C......Α......S......Ο......Ε......8 ^ ~ Estrutura de armaçao de va o caracterizada por compreender uma grade superior (11) de componentes estruturais (15)5 uma grade inferior (12), de componentes estruturais (16). componentes de interligação (14) que se prolongam entre a grade superior e a grade inferior juntando as grades para formarem uma armação de vão, e uma. camada de betão (50) suportada pela grade superior, caracterizada por os componentes estruturais da grade superior serem, pelo menos, parcialmente embebidos no betão para os unir estruturalmente com o betão e, assim, formarem uma camada estrutura1 superior compósita.
- 2 - Estrutura de armação de vão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a grade inferior (12) de componentes estruturais ser inerentemente mais forte do que a grade superior (11) dos componentes estruturais»
- 3 - Estrutura de armação de vão de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por cada componente estrutural inferior (16) ter maior secção transversal do que um componente estrutural superior correspondente (15).
- 4 - Estrutura de armação de vão de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por compreender uma cofragem permanente (41) suportada no interior dos componentes estruturais (15) e a. camada de betão ser vertida sobre a cofragem„
- 5 - Estrutura de armação de vão de acordo com a reivindicação 4, caracterizada por cada componente estrutural superior ter urna aba inferior (35) e a cofragem ser suportada por essas abas„
- 6 - Estrutura de armação de vão de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por os componentes estruturais superiores (15) terem também abas superiores (36) embebidas no betão e por as abas inferiores (35a) serem mais largas do que as abas superiores. 7 Estrutura de armação de vão de acordo com a -12- ? /,/ ,y' ______ O/ ,··.···" 70 438 ABC/DRP/p592 reivindicação 4 ou 5, caracterizada pela cofragem ser pemanente e por proporcionar reforço para. o betão.
- 8 - Estrutura de armação de vão de acordo com qualquer uma das reivindicações de 4 a 7, caracterizada por a cofragem ser formada a. partir de chapa ondulada. caracterizada por incorporar
- 9 - Estrutura de armação de vão de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, varões de reforço (42, 43) dentro do betão.
- 10 - Estrutura de armação de vão de acordo com a reivindicação 9, incorporando uma cofragem ondulada permanente, caracterizada por os varões de reforço (42) serem soldados e assentes através das ondulações.
- 11 - Estrutura de armação de vão de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por a armação de vão constituída por componentes estruturais superiores (15), componentes estruturais inferiores (16) e componentes de interligação (14), ser montada a. partir de uma série de módulos (22, 25, 26), cada módulo compreendendo um componente vertical de interligação (14), uma pluralidade de componentes estruturais superiores (15) fazendo parte da grade superior (11) unida, ao topo do componentes de interligação e uma pluralidade de componentes estruturais inferiores (16) fazendo parte da grade inferior (12) unida ao fundo do componente de interligação, sendo a armação de vão formada pela. união de componentes estruturais de módulos adjacentes extremidade a extremidade em posições afastadas dos componentes de interligação.
- 12 - Módulo estrutural para utilizar numa armação de vão compósita de acordo com a reivindicação 10, compreendendo um componente de interligação vertical (14), componentes estruturais horizontais superiores (15) que se prolongam a partir do topo da mesma e componentes estruturais horizontais inferiores que se prolongam a partir do fundo da mesma, caracterizado por a. resistência e a área de secção transversal dos componentes inferiores ser maior do que a resistência e a área da secção transversal dos componentes superiores. 70 438 A B C / D R P / p 5 9 2 "ISIS ~ Processo de construção de urna estrutura de armação de v ã o d e a. c o r d o c o rn q u a 1 q u e r u m a das rei v i n d i c a ç o e s a n t e r i o r e s, caracterixado por compreender s a montagem da armação de vão completa (11, 12, 14), a aplicação da cofragem (41) para o betão e subsequentemente verter o betão (50) para formar a camada de betão com os componentes estruturais superiores (15), pelo menos, p a r c i a 1 m e n t e e m b e b i d o s. Lisboa 11. M 1990 Por MARIAN. LESZEK KUBIK e LESZEK ALEKSAiMDER KLJB1K - 0 AGENTE OFICIAL -
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