PT96009B

PT96009B - Processo para a proteccao de diques, com desidratacao sem pressao por condensacao e drenagem da agua no corpo do dique

Info

Publication number: PT96009B
Application number: PT96009A
Authority: PT
Inventors: Alberto Scuero
Original assignee: Sibelon Srl
Priority date: 1990-05-29
Filing date: 1990-11-27
Publication date: 1998-05-29
Also published as: BR9102256A; CN1057690A; NZ238274A; IT9020462A0; EP0459015B1; GB2246153A; DE69017202T2; PT96009A; SE9101604L; SE9101604D0; DE69017202D1; AU7727091A; US5143480A; NO912045L; ZA914019B; CA2043158A1; IT1248825B; ATE118852T1; CA2043158C; IT9020462A1

Description

MEMOBTA PESCFTTTVA

O invento refere-se a um processo e a um dispositivo para protecção de diques, destinado a permitir a sua desidratação por meio do escorrimento e condensação da água presente do corpo do dique e a sua drenagem sem pressão.

No presente, a superfície a montante dos diques e estruturas hidráulicas semelhantes, tende a ser protegida para evitar que a água ressoe através do corpo do dique. Em ligação com isto, são aplicados revestimentos de protecção,consistindo em betão, tinta ou outro material de cobertura, que adere completamente à superfície visível da estrutura. Além disso, para eliminar a água já presente no corpo do dique, oxi qualquer água que tenha ressoado, são proporcionados canais verticais a uma distância predeterminada da superfície a montante no próprio dique. Estas disposições não resolvem adequadamente o problema, uma vez que os revestimentos convencionais são sujeitos a deterioração rápida devido a factores quer climáticos quer ambientais,e por outras razões; sobretudo a utilização de canais verticais no corpo do dique provou que eram de limitada eficácia, conduzindo ao fenómeno conhecido da carbonatação do betão com o tempo, tendendo estes canais a ficarem bloqueados e evitando a drenagem da água.

O presente invento refere-se além disso a um processo para a protecção de diques, que faz uso da presença de diversos elementos, que facilitam a formação do condensado de água na superfície a montante, extraindo, do corpo do dique, a água também presente na forma de vapor ou humidade. O elemento chave da disposição é a presença, na superfície a montante ou exposta do dique, de uma barreira de vapor consistindo preferivelmente de folha ou cobertura à prova de vapor ou água. O fenómeno da condensação ocorre, geralmente, na superfície interior da barreira de vapor, tendo em consideração a diferença na temperatura que ocorre entre as duas estruturas, nomeadamente entre a cobertura à prova de água e a estrutura de alvenaria, quando se altera o nível da água na represa limitada pelo dique. Com o tempo, a temperatura da alvenaria tende a tornar-se a mesma que a^agua dentro da represa

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-3e, em consequência, frequentemente no caso de represas em climas alpinos,tende a atingir temperaturas próximas de 0°C. A barreira à prova de vapor atinge em consequência temperaturas próximas da água e da alvenaria. Quando o nível da água cai no interior da represa seguindo o uso, a barreira protectora permanece exposta directamente à radiação solar e à temperatura ambiente. Devido a condutividade térmica do material utilizado para a construção da barreira e à sua espessura limitada,em comparação com a da alvenaria, a barreira de vapor, particularmente durante os meses quentes, atinge rapidamente temperaturas^longe mais altas do que as da alvenaria e, consequenteroente, do vapor presente nos poros e interstícios da parede.

Em consequência do fenómeno físico conhecido, o dito vapor tende a migrar para zonas em que a temperatura é mais alta, isto é para a barreira de vapor onde o mesmo se condensa, tendo em consideração as baixas temperaturas nocturnas, voltando para o seu estado líquido.

A água de condensação, no estado líquido é recolhida na base do dique, devido à presença ou à formação de uma câmara de ar entre superfícies opostas da folha de protecção que forma a barreira de vapor e a alvenaria. A formação da dita câmara de ar é possível, devido à folha ser fixada separadamente ao corpo do dique, através de meios de fixação mecânicos,que permitem a sua variação dimensional, enquanto que mantém a mesma na posição. Obviamente, a vantagem máxima é obtida utilizando como uma barreira de vapor, uma folha de cobertura que ao mesmo tempo protege tanto em relação à água presente na represa como cede elasticamente, de modo a absorver as variações dimensionais criadas pela água de condensação que se escoa para a base do dique, sendo as ditas variações dimensionais opostas pelos meios de fixação mecânicos e pela pré-tensão.

escoamento da água de condensação é facilitado se são também usados outros componentes, tais como uma camada de drenagem,consistindo de uma ou mais estruturas combinadas, feitas de um material sintético permeável à água, um têxtil geológico

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verticais e a montante

--4e/ou uma malha geológica c um conjunto de canais uniforroenente separados, cobrindo toda a superfície desde o bordo superior até à base do dique.

Estes canais verticais são ligados a um colector de drenagem, que pode ser parcialmente fechado e que, por sua vez, descarrega normalmente esta água para uma conduta subterrânea,onde a mesma é processada quantitativamente e descarregada, subsequentemente, a jusante de todo o dique.

invento prevê, adicionalmente a utilização de um material compósito geológico de protecção e drenagem, para uma. camada de drenagem que é combinada ou disposta sobre a superfície interna da camada protectora, um conjunto de pares de perfis metálicos os quais, dispostos verticalmente e separados a uma distância geralmente constante, permitem que sejam conseguidas numerosas vantagens e funções. Em particular, estas secções perfiladas têm a forma de estruturas ocas que não são afectadas pelas pressões hidráulicas externas, e em consequência formam canais sem pressão ou a uma pressão equivalente à pressão atmosférica, facilitando assim a rápida eliminação da água de drenagem e ao mesmo tempo evitando que esta última permaneça entre o corpo do dique e a folha de protecção, e tendo em consideração as temperaturas atmosféricas muito baixas, sendo transformada em gelo com a possível redução ou total interrupção da função de drenagem. Estas secções perfiladas, em adição à fixação permitem também a pré-tensão da folha tornada necessária pela necessidade de ter uma barreira de vapoi* que é protectora e que cede elasticamente, em relação à superfície a montante do dique a ser protegido. Esta pré-tensão permite também à folha de protecção ser fixada, de modo a estar permanentemente plana e assim livre de bolsas, convexidades e outros defeitos,que afectariam adversamente a sua eficiência no caso da formação de gelo.

A cobertura de protecção é suportada em linhas contínuas e não em pontos, tornando assim possível associar uma protecção mecânica com a barreira de protecção, conseguida por meio de elementos rígidos, que pode mesmo ser de espessura considerável e

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objectos flutuantes ou danos intencionais sejam reduzidos ao mínimo,

Finalmente, estas secções de metal para fixação da folha de protecção permitem, em estruturas novas que, por exemplo, façam uso de tecnologia de betão rolado e compactado, a obturação do betão vazado, utilizando as ditas secções verticais como elementos de ancoragem ou como parte integrante da dita obturação, bem como a instalação, debaixo de água, de toda a disposição descrita, sem ter de esvaziar a represa limitada pelo dique, sendo apenas necessária uma série de operações mecânicas para a dita instalação .

objectivo do presente invento é também permitir à folha de protecção ser substituída muito rapidamente,no caso de ela já não ser capaz de executar a sua função e tendo de ser substituída por uma nova folha. A disposição de ancoragem mecânica permite* consequentemente, que esta substituição seja executada muito rapidamente e com custos relativamente reduzidos e mesmo em condições atmosféricas que não são favoráveis para outras disposições.

Estes e outros objectivos do processo e da montagem para a protecção de estruturas hidráulicas, de acordo com o presente invento podem ser obtidos por meio dos aspectos caracterizantes da reivindicação principal; aspectos caracterizantes adicionais são descritos nas reivindicações dependentes sucessivas.

Os aspectos genéricos e princípios inovadores do invento serão descritos em maior detalhe adiante com referência por meio de exemplo aos desenhos anexos, nos quais:

a figura 1 mostra uma vista frontal de um tipo genérico de dique do lado da represa de recolha de água;

a figura 2 mostra, em forma esquemática uma vista em corte pela linha II-II da figura 1;

a figura 3 é um detalhe ampliado pela linha III-III da figura 1;

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a figura 4 mostra uma concretização adicional possível do invento;

a figura 5 mostra uma vista em corte ampliada pela linha 5-5 da figura 2;

a figura 6 mostra uma concretização adicional.

A figura 1 mostra um tipo genérico de dique 10, cuja superfície a montante 11, que se destina a entrar em contacto com a água .12 na represa, está munida com meios de protecção adequados 13, definindo também uma barreira de vapor, consistindo, por exemplo, de uma cobertura composta de folhas de material sintético, fixadas simples e mecanicamente à superfície 11, ao longo de linhas paralelas contínuas 14, como mostrado esquematicamente nas figuras 1 e 2.

A cobertura de protecção 13 deve ser fixada à estrutura de alvenaria 10, de modo a permitir a drenagem sem pressão da água presente na própria alvenaria, pelo que a dita água pode já estar presente nesta última ou pode ressoar através de fracturas acidentais na cobertura protectora, a partir dos lados e da base do dique devido ao impulso da pressão hidrostática da água existente na represa; esta operação de fixação deve ser efectuada de preferência por meio de uma disposição de fixação que permite também pôr sob tensão a cobertura.

Para permitir a drenagem e desidratação da estrutura alvenaria é formado um espaço de ar sem pressão 15, para recolha da água entre a superfície 11 a ser protegida e a cobertura à prova de água 13; este espaço de ar 15 pode ser obtido, por exemplo, dispondo a cobertura 13 afastada de uma certa distância da superfície 11, por exemplo, em consequência do enchimento da dita cobertura 13, entre linhas contínuas 14 da disposição de ancoragem mecânica ou pela disposição entre a cobertura ou folha à prova de água 13 e a superfície 11 de uma estrutura de alvenaria, uma estrutura de malha 16, ou qualquer outra camada de material permeável à água,adequado para executar e manter um espaço de ar sem pressão para drenagem da água; este espaço de ar permite também a desidratação da estrutura de alvenaria 10.

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A água sem pressão que se acumula no espaço de ar 15 é conduzida para baixo proporcionando por exemplo, canais adequados ao longo das linhas de ancoragem 14 para a. folha, suplementando assim a capacidade de drenagem do dito espaço de ar 15, sendo então a água descarregada externamente, como representado esquematicamente por 17 na figura 2.

Como mencionado anteriormente, o espaço de ar 15 para drenagem e descarregamento da água,que tenha ressoado ou que tenha condensado entre a estrutura de alvenaria 10 e a cobertura 13., pode ser realizada de maneiras diferentes, dispondo uma ou mais camadas de drenagem, ou de material permeável à água, entre a superfície 11 e ós meios de protecção 13.

Uma variação possível está, esquematicamente, mostrada na figura 4, onde o espaço de ar de drenagem 15 é obtido dispondo, entre a cobertura de protecção 13 e a superfície 11 a ser protegida, uma estrutura de malha 16, como já mencionado e uma camada 18 de material têxtil, por exemplo, na forma de feltro, tecido não tecido ou semelhante, combinada anteriormente com a cobertura de protecção 13. Outras variações ou soluções combinadas são possíveis, além das mostradas, permanecendo o princípio geral do presente invento, proporcionando o mesmo, nomeadamente, uma montagem e um conjunto de meios que, em conjunto, asseguram a protecção da superfície da estrutura hidráulica, por exemplo, a superfície a montante de um dique, bem como uma disposição de esgoto de água adequada, que prevê a formação de um espaço de ar entre a cobertura 13 e a superfície atrás mencionada 11, para a drenagem sem pressão da água presente no corpo de alvenaria, devido quer a perdas através da cobertura à prova de água, quer à água de condensação. A capacidade de drenagem do espaço de ar, assim formado, pode ser melhorada ou suplementada por meio de canais adequados, obtidos através da dita disposição mecânica para a ancoragem da cobertura 13, ou de qualquer outra maneira adequada.

A figura 5 dos desenhos anexos mostra, por meio de exemplo, uma concretização possível da disposição mecânica para a ancora71 890

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gem da cobertura à prova de água 13, projectada para permitir protecção adicional da parte da cobertura 13, destinada a ser submergida. Tsto assegura a protecção de uma cobertura 13 contra choques externos oxi pancadas resultando, por exemplo, de objeotos flutuando na água ou de actos de vandalismo.

Como mostrado na figura 5, para a ancoragem mecânica e por tensão das folhas de material de protecção 33 pode ser feito uso, por exemplo, de uma primeira secção metálica 19, destinada a assentar contra a superfície 11 da estrutura de alvenaria e .fixada por meio de parafusos, pernos roscados 21, ou semelhantes, e uma segunda secção metálica 20, que é colocada sobre a primeira, enquanto que a cobertura à prova de água 13 é disposta entre uma secção e a outra, e é fixada e posta sob tensão, movendo a secção 20 para a secção 19, por exemplo, por meio de um conjunto de mangas, parafusos e pernos roscados 21’, que se projectam do betão. As vedações 22 e 23 podem ser dispostas entre a cobertura 13 e as secções metálicas 19, 20, de modo a assegurarem um efeito de vedação na região dos orifícios, através dos quais passam os parafusos ou pernos roscados de ancoragem 21.

Em combinação com a secção exterior 20 pode também ser previsto, usando uma terceira secção em forma de canal 24, tendo pares de asas laterais 24*, definindo sedes para acomodação de painéis 25, definindo uma parede de protecção adicional, posicionada a uma certa distância de cobertura 13.

Obviamente, são possíveis outras soluções. A secção exterior 20 e a secção adicional 24 podiam sei· combinadas numa única secção em forma de h com pernas,adequadamente formadas, de modo a permitir quer a ancoragem quer pôr sob tensão a cobertura ou folha protectora 13, e suportar a parede de protecção adicional 25. A terceira secção 24, ou a parte equivalente à mesma, podia também ser dispensada; neste caso para o necessário efeito de protecção da água, os vedantes 22 e 23 podiam também ser dispensados e no seu lugar podia ser utilizada uma faixa de protecção, não mostrada, feita do mesmo material ou um material similar à cobertura 13, a qual cobre e corre ao longo de todas as

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secções e é fixada por aieio de um adesivo adequado à própria cobertura ou folha protectora 13.

A figura 6 mostra uma variação da secção 19, para efectuar a ancoragem ao dique, particularmente adequada para formar uma parte de suporte, ou uma parte integrada, de obturação. De facto, no caso de estruturas novas, a secção 19 tem uma configuração tipo canal ou secção trnsversal em forma de ómega com as asas laterais 19’, para suporte e ancoragem dos painéis 19, de um obturador, antes do betão ser vazado; neste caso, os pernos roscados 21, para fixarem a secção 19, podiam ser embebidos directamente no betão e podiam também ser utilizados para fixação, de uma maneira ajustável, da segunda secção conformada adequadamente 20. Vantajosamente, as secções 19 e 20 podem fazer parte da disposição de canais sem pressão, para descarga da água de condensação.

Km todos os casos,uma disposição de protecção para diques é obtida, a qual, devido à presença de uma barreira de vapor definida pela folha protectora externa, permite a desidratação eficiente e rápida, por meio de condensação, da humidade e vapor presentes nos interstícios do betão, bem como a drenagem sem pressão da água que se acumula no espaço de ar, formando entre as superfícies opostas do dique e da sua folha de protecção.

São possíveis outras variações da disposição; por exemplo, o efeito de vedação da folha protectora, que forma a barreira de vapor, podia ser seguido por meio de uma rede de condutores eléctricos, dispostos por detrás da própria folha, verificando que está última está intacta por meio de um transdutor adequado, que utilizando o processo de medições geofísicas ou geo-eléctricas, é capaz de detectar a variação da condutividade dos materiais quando uma corrente eléctrica é aplicada aos pólos formados pelo transdutor e pela rede de condutores eléctricos atrás mencionados.

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Claims

REIVINDI CAÇÕES

1 - Processo para a protecção e drenagem sem pressão, da água presente na estrutura de betão (10) de diques e de obras hidráulicas similares, de acordo com o qual é fornecida uma folha de protecção (13) à superfície (11) da estrutura hidráulica (10) a ser protegida, caracterizado poi- compreender:

extrair a água do corpo do dique (10) proporcionando uma barreira de vapor (13;16) ao longo da dita superfície (11), que provoca a migração da dita água sob a forma de vapor!

condensar o dito vapor pelo contacto com a barreira de vapor (13) atrás mencionada, sendo a água, subsequentemente condensada, recolhida num espaço de ar (15) proporcionado entre a superfície (11) da estrutura (10) a ser protegida e a dita folha de protecção (13); e proporcionar canais não pressurizados (14, 17) ligados ao dito espaço de ar (15) para descarregarem para fora a água condensada.
2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita barreira de vapor (13) consistir em material em folha à prova de água, fixado mecanicamente ao longo de linhas contínuas, dispostas paralelamente à superfície (11) da estrutura hidráulica (10) a ser protegida.
3 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado poi· o dito espaço de ar de recolha de água (15) compreender, pelo menos, uma camada (16, 18) de material permeável, disposta entre a dita superfície (11) do dique (10) e a dita folha de protecção (13).
4 - Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a dita camada de material permeável consistir em material em forma de rede (16), material têxtil (18) e numa combinação dos mesmos.
5 - Processo de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por os ditos canais (14) para o escoamento da água serem

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6 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por estar· prevista uma parede de protecção adicional (25), disposta paralelamente â barreira de vapor (13) e afastada da mesma.
7 - Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a dita parede de protecção adicional (25) consistir' em painéis fixados a elementos perfilados (24), para fixação da folha (13) que define a barreira de vapor.
8 - Montagem para a protecção e drenagem sem pressão da água na estrutura de betão de diques (10) e de semelhantes, caracterizada por compreender uma cobertura (13) feita de material à prova de água e uma barreira de vapor, meios (19, 20) para fixarem mecanicamente a dita cobertura (13) ao longo de linhas (14) dispostas paralelamente à superfície (11) do dique (10) a ser protegido e meios para proporcionarem um espaço de ar (15) para recolha e escoamento da água entre a dita cobertura (13) e a superfície (11) do dique (10) atrás mencionado.
9 - Montagem de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por os ditos meios que definem o espaço de ar (15) compreenderem, pelo menos, uma camada (16) de material permeável à água definindo uma câmara de ar (15), consistindo numa rede (16), num material têxtil (18) ou numa combinação dos mesmos.
10 - Montagem de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por compreender adicionalmente um arranjo de canais não pressurizados (14, 17) para escoamento da água do dito espaço de ar (15).
11 - Montagem de acordo com as reivindicações 8 e 10, caracterizada poz· os ditos meios de fixação mecânica, para a cobertura (13) à prova de água, compreenderem secções metálicas perfiladas (19, 20) que definem o arranjo de canais não pressurizados (14) atrás mencionado.

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-1212 - Montagem de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por compreender uma secção interior (19), e a secção exterior (20) ajustar-se na anterior, e meios (21’) para apertarem uma secção (19) para a outra (20) e para porem sob tensão a cobertura (13), bem como os ineios de vedação (22, 23) para formarem uma vedação ao longo das secções (19, 20) atrás mencionadas.
13 - Montagem de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por os ditos meios de vedação compreenderem vedantes (23) dispostos entre cada secção (19) e a folha de protecção (13).
14 - Montagem de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por os ditos meios de vedação compreenderem uma faixa de material impermeável fixada à folha de protecção (13) ao longo das secções (19, 20) atrás mencionadas.
15 - Montagem de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por a dita secção exterior (20) ou uma terceira secção adicional (24), combinada com a anterior (20), compreender asas de suporte laterais (24’) para uma parede de protecção (25) afastada de uma certa distância da folha (13).
16 - Montagem de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por a dita secção inferior (19) constituir parte de uni arranjo de obturação.
17 - Montagem de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por compreendei· uma rede de condutores eléctricos por detrás da folha protectora (13) para verificação das condições de não rompimento da folha (13).