BR112013017015A2

BR112013017015A2 - sistema protetor para paredes de prédios ou recipientes

Info

Publication number: BR112013017015A2
Application number: BR112013017015A
Authority: BR
Inventors: Schippers Marco; Naboishikov Serge; Trubnikow Wladimir
Original assignee: Areva Gmbh
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2019-10-01
Also published as: WO2012092949A3; CA2824408A1; US20130295340A1; ZA201303907B; EP2661527B1; WO2012092949A8; DE102011008067A1; EP2661527A2; CN103314168A; WO2012092949A2

Abstract

sistema protetor para paredes de prédios ou recipientes a presente invenção refere-se a um sistema protetor para uma parede de prédio ou de recipiente contra cargas de choque com uma camada amortecedora (3) disposta no lado do choque da parede do prédio ou do recipiente e que absorve a energia de carga de choque preponderantemente por deformação plástica, sendo que a camada amortecedora (3) abrange uma grande de deformação que é formada uma disposição essencialmente regular de células elementares (5) abrangendo uma variedade de camadas de grades (6), cujo os espaços intermediários são cheios com uma massa amortecedora 9 deformável e sendo que a respectiva célula elementar (5) é constituída de uma variedade de varas de grade (4) que formam as arestas de uma pirâmide.

Description

Relatório Descritivo da Patente de invenção para SISTEMA PROTETOR PARA PAREDES DE PRÉDIOS OU RECIPIENTES,

Descrição

A presente invenção refere-se a um sistema protetor contra car5 gas de em queda ou em choque para paredes de prédios ou recipientes que se adapta preferenciaimente também para uma aplicação posterior em paredes já existentes de prédios ou de recipientes.

Basicamente, no planejamento de obras, ou seja, na construção de recipientes, além das cargas especificas e das cargas uteis previstas, 10 também são levados em conta as cargas adicionais a serem esperadas, temporariamente, come por exempla, cargas de neve, cargas de gelo, cargas de vento bem como cargas em queda, ou seja, cargas em choque.. Em muitos casos, verifica-se - em virtude de normas ou padrões alterados - além disso, também um acabamento posterior da obra, ou seja, do recipiente. 15 Nestes casos, por exempla, por construções anexas ou modificações é previsto que a obra, ou seja, o recipiente possa aceitar também cargas adicionais que ultrapassam o limite de carga inicialmente planejado.

Neste contexto, com as expressões de cargas de queda ou de choque são reunidos todas as ocorrências nas quais uma massa acelerada 20 colide com uma obra, ou seja, um recipiente. Nas obras civis, ou seja, nos recipientes, estas cargas de queda ou de choque serão produzidas geralmente por objetos acelerados por ventos fortes e por veículos conduzidos de forma irregular. Se a obra, ou seja, o recipiente for considerado por agressores em potencial coma objeto de eivo militar, então se deve contar também 25 com cargas de queda au de choque que sãa ocasionados, por exemplo, por projeteis ou veículos aéreos dirigidos.

Para proteção de obras, ou seja, recipientes de cargas de choque de energia muito elevada, atualmente são empregadas de muda preponderante placas de açus simples e massivas ou placas de concreto de 30 açu. A desvantagem nesse caso é o elevado peso especifico e as grandes dimensões da placa.

Partindo dessa situação, o objeto da presente invenção reside

2/9 em desenvolver um sistema ou unidade construída de pese e/ou dimensões reduzidas, com o qual abras e recipientes de transporte possam ser protegidos espeoialmente contra cargas de queda ou de choque de energia muito elevada.

Esta tarefa é solucionada pela combinação de características da reivindicação 1 em uma forma consoante a invenção. As reivindicações dependentes abrangem parcialmente ampliações da invenção conveniente e parcialmente para se próprias de natureza inventiva.

Um sistema protetor corresponde ao ensinamento dessa invenção, atua como proteção para uma parede de prédio separada, para um prédio completo, para uma parede de recipiente separada ou para um recipiente completo contra cargas de queda ou de choque. Para tanto está previsto que no lado da queda o seja de choque da área a ser protegido colocar uma camada amortecedora que absorve preponderantemente por deformação plástica a energia cinética resultante da queda ou do cheque. A estrutura básica ou esqueleto desta camada amortenedora formam células elementares constituídas de varas de grade que essencialmente estão dispostas de forma regular e encobrem assim completamente a área a ser protegida como uma grade de deformação. Desta maneira, a estrutura básica da camada amortecedor a. que é formada de ao menos uma camada dessas células elementares, apresenta uma estruturação básica semelhante a cristal. O formato de uma célula elementar individual é piramidai, sendo que as varas da grade formam as .arestas da forma piramidai. A estrutura básica será complementada por uma massa de deformação deformável que preenche os espaços intermediários na grade de deformação e desta maneira complementa a camada amortecedora.

Será preferida uma modalidade na qual as varas da grade formam de uma oéluía elementar formam uma pirâmide regular já que com esta formação da estrutura básica é alcançada tanto uma deformabilidade vantajosa como também uma possibilidade de transformação técnica simples. Neste contexto será especialmente conveniente que a face básica do formato piramidai seja quadrangular e especíalmente quadrada.

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Além disso, é considerado vantajoso que a grade de deformação apresente ao menos duas, de preferência quatro ate oito camadas de grade constituídas de células elementares, já que com o crescente numero das camadas de grade aumenta a energia de queda e de choque máxima que 5 pode ser absorvida. Por outro iado, também aumentam naturalmente a espessura e o peso especifico do sistema protetor com o numero crescente das camadas. No case de oito camadas de grade, os cálculos simulados mostram que também projeteis grandes e pesados com elevada velocidade de voo, são parados com segurança dentro da camada amortecedores e não 10 avançam ate a parede do prédio ou de recipiente subjacente,

Gaso estiverem previstas varias camadas de grades, então será, além disso, vantajoso que sempre duas camadas de grades, ímedíatamente superpostas, estejam posicionadas recíprocamente defasadas em sentido lateral pela metade de comprimento diagonal de uma face básica de célula 15 elementar na direção da diagonal Expresso de forma reduzida, portanto, as camadas de grade diretamente superpostas e em posição horizontal são reciprocamente defasadas diagonalmente pela metade de uma célula elementar. Desta maneira surge uma sequencia de empilharnento alternado ABAB, na qual as pontas das pirâmides que formam a camada de grade in20 feriar encostam nos cantos da face básica das pirâmides que formam a camada de grade superposto. Estruturas entrelaçadas assim conformadas em formato de X servem como elementos de reforço adicionais na grade de deformação:.

Como material para as varas de grade é empregado preference 25 almente aço altomente dúctil, Este material pode ser obtida nas mais diferenciadas especificações, de maneira que existe unia boa variação pela quai é viabilizada uma adequação das propriedades de uma camada amortecedora de acordo com a invenção em diferentes tarefas ou normas.

Em principio pode-se imaginar de interligar as varas da grade 30 isoladamente com o auxílio da massa de deformação, e preservar suas posições relativas recíprocas. Preferencialmente, com tudo, se empregara uma versão não quais as varas da grade de uma celular elementar e iam4/Q bèm as céluias alimentares e camadas de grade entre aí estejam firmemente interligadas, ου. por exemplo, at.arraxadas coladas ou soldadas, de maneira que as estruturas básicas especificamente já representam a construção que pode absorver energia de queda e de choque por deformação 5 plástica.

Caso a camada amortecedora. por exemplo, como proteção de prédio também deva oferecer proteção contra corpos em voo que se chocam, então será conveniente para uma celular elementar prever uma dilatação lateral de cerca de 0,5 m ate 4,0 m e uma diíatação de altura não forço10 samente idêntica com a conformação anterior, de 0,5 m ate 4,0 m. neste caso, para as varas de grade será usado aço quadrangular ou redondo, em recortes correspondentes, com comprimento de aresta ou seja com diâmetro de cerca de 10 mm ate 50 mm.

Segundo outra modalidade preferida, vem sendo empregado 15 concreto, especialmente o chamado concreto poroso, ou seja, um concreto de poros leves (PLB), como massa amortecedora. Q concreto poroso ê um concreto com teor de poros de ar controladamente aumentados normalmente na ordem de > 30¾ de volume que é produzido comumente pela adição de um formador de espuma ou pela mistura de uma espuma previamente 20 produzida. Este material pode por um lado acolher intensas forças de pressão e por outro lado é comparadamente teve (densidade reduzida) e boa fluidez. Além disso, apresenta boas propriedades amortecedores de calor. Preferencialmente são misturados com o concreto, ou seja, com o concreto poroso usado também fibras, por exemplo, de aço ou de plástico, a fim de 25 aumentar a sua ductilidade e, portanto, com relação a camada amortecedora aumentando assim a sua eficácia. Detalhes sobre este tipo de material estão contidos na literatura sob a senha “UHPC (em inglês: Ultra High Performance Concrete, traduzido em português concreto de desempenho ultra elevado)

3ü Além disso, é vantajoso que a camada amortecedora no lado da queda ou do choque feche a topo com uma camada de cobertura por exemplo de aço ou com um material composto, especialmente um material

5/9 composto de fibras. Este serve especialmente no caso de oro corpo de quede ou de choque pontiagudo ou de aresta aguda para melhor distribuição de choques de preção pontuais, distribuindo os para uma área maior da grade de deformação e, portanto ampliando a face de ataque efetiva. Durante a construção do sistema protetor, a camada de cobertura também poderá servir de revestimento no processo do enchimento da massa amortecedora.

Nesse contexto é considerada bastante conveniente uma fixação da camada de cobertura na camada amortecedora com auxilio de ancoragem por que desta forma, por exemplo, pode ser feita uma simples troca. Altemativarnente porem também pode ser imaginar colar em grande extensão a camada de cobertura com a camada amortecedora.

Um sistema protetor de acordo com a invenção é concebido em primeiro plano como proteção para faces planas. De modo correspondente e vantajoso prover uma disposição das células elementares na qual as faces básicas das células elementares de cada camada de grade estão situadas em um plano comum, e no qual este plano está alinhado paralelo para com a superfície da parede do prédio ou do recipiente a ser protegida. Não obstante poderá também se verificar uma adequação da camada amortecedora em superficies curvadas (eventualmenie cúpulas, do.mos, cilindros e semelhantes construções). Para tanto será a grade de deformação torcida correspondente à curvatura ou serà empregada uma grade de deformação modificada com estrutura de grade alterada.

A vantagem que poderão ser conseguidas com a invenção consiste em especialmente em que por uma estrutura ''composta’’ de uma estrutura de suporte em forma de vara, tridimensional, leve, aitamente deformáveí (dúctil) e preferencíalmente em varias camadas, e uma massa amortecedora fundida se verifica uma transformação especiaímente boa da energia cinética de cargas de choque (por exemplo, aeronaves, projeteis induzidos por turbilhões, ondas de pressão) em deformações plásticas da estrutura portante, sendo que a massa amortecedora age como uma matriz estabilizadora com grau de amortecimento muito elevado. Pela deformação e esmagamen

6/9 to não linear da massa amorteoedora, produzida preferencialmente de concreto poroso com reforço de fibras (concreto de espuma com fibras), será adicíonalmente absorvida energia de choque. Contrario as soluções convencionais, nas quais uma proteção contra choque è conseguida por maior rigidez (maior espessura de parede) e maior teor de armação (por exemplo, armação de empuxe, conexões de armação) dos componentes de concreto de aço em questão, no sistema protetor contra choque de acordo com a invenção a formação e expansão de vibrações oscilações e ondas elásticas é signifícativamente suprimido, ou seja, amortecido,, sendo mantidas distantes do abjeto a ser protegido ou da obra.

Com isto também é assegurada proteção adicional contra cargas sísmicas. Excitações sísmicas ou choques são também amortecidos de modo efetiva,

O sistema protetor de aoordo com a invenção pode ser formado de modo simples e rápido, especialmente no uso de unidade pré-montadas da grade de deformação que é instalada em camadas no objeto a ser protegido e que em seguida serão cheios corn a massa de amortecimento. Um acabamento posterior de estruturas de parede já existentes é possível.

Ê especíalmerrie vantajoso o emprego do sistema protetor de acordo com a invenção nos prédios de instalações nucleares, especialmenfe usinas nucleares, mas também em usinas convencionais e instalações químicas, bem como em recipientes de transporte para materiais nucleares ou químicos e resíduos.

Baseado em um exemplo de execução a invenção será descrita adicíonalmente. As figuras apresentam em forma simplificada e esquemática:

Fíg. 1 - vista em perspectiva de urna célula elementar de uma camada amortecedora de acordo com a invenção

Fíg, 2 - vista em perspectiva de uma camada de grade de uma grade de deformação de uma camada amortecedora de acordo com a invenção.

Fíg. 3 - vista em perspectiva em parte cortada, é mostrada uma

7/9 camada amortecedora de acordo corn a invenção em um teto de um prédio apresentado por recorte ου

Fig. 4 - um recorte de perfil de uma grade de deformação.

Componentes correspondentes entre si possuem em todas as figuras os mesmo sinais de referencia

No exemplo de execução, a titulo de exemplo é mostrado um segmento parcial de teto de prédio 1 (ver Fig. 3). A superfície 2 externa plana deste segmento parcial deve ser protegido por uma construção posterior contra cargas de queda ou de choque. Para tanto, na superfície 2 está posicionada uma camada amortecedora 3. A fixação da camada amortecedora 3 na superfície 2 verifica-se com o auxilio de uma união coesa não mostrada ou de uma outra maneira.

Como base da camada amortecedora 3 serve urna construção de varas de grade 4 soldadas entre si. Nesse ponto deve ser mais uma vez avisado que o tipo da conexão indissolúvel entre as varas de grade 4 não está restrita a forma aqui selecionada como alternativas também convenientes sáo consideradas conexões por meio de atarraxamento, rebitagem, emperramento ou colagem. Sempre oito dessas varas de grade 4 de aço redondo recortado constituem uma célula elementar 5, apresentada na figura

1. De acordo com a sua disposição espacial as varas de grade 4 de uma célula alimentar 5 formarn as arestas de uma pirâmide reta de face básica quadrada. A relação entre o comprimento da aresta da face básica quadrada e a altura da pirâmide neste caso de exemplo é cerca de 1,7.

Pela disposição regular de células elementares 5 e a união indissolúvel dessa células alimentares 5 entre si, será conformada uma grade de deformação semelhante a uma estrutura de cristal. Esta camada é conformada uniformemente de uma variedade de camadas de grades 6 que estão superpostas em camadas na direção de empilhamento 7. A disposição das células elementares 5 dentro de cada camada de grade 6 é de tal conformação que as faces básicas quadradas das células elementares 5, coma em um tabuleiro de xadrez, estão encostadas isentas de espaço intermediário, com o que a direção da pilha 7 da camada de grade 6 mais baixa enco

8/9 br© completamente a superfície 2 plana a ser protegida. Uma apresentação esquemática da disposição de uma camada de grade 6 poda ser vista na figura 2.

Duas camadas de grade 6 díretamente superpostas estão dispostas iateraimente defasadas recíprocamente pela metade do comprimento da diagonal de uma face básica de célula elementar, na direção da diagonal Baseado nesta sequencia alternada ABA8, as pontas das pirâmides qu© formam a camada de grade inferior 6 © os cantos das faces básicas das pirâmides sobrepostas que formam a camada de grade 6. Precisamente nes ses pontos de contanto, as diferentes camadas da grade 8 estão interligadas de forma indissolúvel, ou seja, estão soldadas entre si, Da mesma maneira, desta forma serão concretizadas armações 6 adicionais em formato de X. Elas servem - semelhantes como em uma lança de guindaste ou uma construção de ponte de aço - de ©tementes de reforço adicionais na grade de deformação. Podem ser reconhecer armações 8 em formato de X em uma consideração da grade de deformação em perfil Um recorte correspondente é mostrado na Fig. 4.

Em uma camada amortecedora 3 de acordo com a invenção, a grade de deformação age a semelhança de uma estrutura básica ou de um esqueleto, Esta estrutura básica é circundada por uma massa amortecedora 9 de concreto poroso reforçado com fibra. O concreto poroso complementa a grade de deformação em forma de uma camada amortecedora 3 quadrangular quando preenche os espaços intermediários na grade de deformação.

Ambos os componentes, ou seja, a massa amortecedora 9 e a grade de deformação podem separadamente absorver energia de queda ou de choque. Enquanto que na grade de deformação isto ocorre de modo preponderante pela deformação plástica, a absorção de energia na massa amortecedora 9 é produzida em primeiro piano por uma compressão. Pela combinação dos dois componentes para uma camada amortecedora 3, a capacidade de absorção, exatamente como ocorre na capacidade amortecedora contra ondas de pressão ou oscilações, relativamente aos componentes individuais, é ultrapassada.

θ/9

Listagem de referência

1. Teto do prédio

2. Superfície externa

3. Camada amortecedora

4. Vara de grade

5. Célula elementar

6. Camada de grade

7. Direção da pilha

8. Armação

9. Massa amortecedora

Claims

1. Sistema protetor para uma parede de prédio ou de recipiente contra cargas de choque com uma camada amortecedora (3} disposta no tedo do choque da parede do prédio ou do recipiente, que absorve a energia 5 do choque da carga de choque preponderanternente por deformação plástica, sendo que a camada amortecedora (3) abrange uma grade de deformação, formada em uma disposição essencialmente regular de células elementares (5), apresentando um número de camadas de grade (6), cujos espaços intermediários são cheios com uma massa amortecedora (9) deformável e 10 sendo que a respectiva célula elementar (5) é constituída de uma variedade de varas de grade (4) que formam as arestas de uma pirâmide, caracterizado pelo fato de que como a massa amortecedora (9) é usado concreto poroso reforçado com fibras.

15 2. Sistema protetor, de acordo com a reivindicação 1, sendo que a pirâmide formada das varas de grade (4) de uma célula elementar (5) é uma pirâmide regular.

3. Sistema protetor, de acordo com a reivindicação 2, sendo que a pirâmide formada das grades de vara (4) de uma célula elementar (5), a-

20 presente uma face básica quadrangular, especialmente quadrada

4. Sistema protetor, de acordo com uma das reivindicações 1 a 3. sendo que para a grade de deformação estão previstos ao menos duas, de preferência 4 a 8 camadas de grade (6).

5. Sistema protetor, de acordo com uma das reivindicações 1 a 25 4, sendo que estão dispostas, sempre duas camadas de grade (6) diretamen- te superpostas, defasadas pela metade do comprimento da diagonal da face básica de uma célula elementar (5) na direção do piano diagonal, sendo lateralmente defasadas redprocamente.

6. Sistema protetor, de acordo com uma das reivindicações 1 a 3G 5, sendo que as varas de grade (4) são produzidas de aço.

7. Sistema protetor, de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, sendo que as varas de grade (4) estão firmemente interligadas nos seus

2/2 pontes de contato, estando espeoialmente soldados.

8. Sistema protetor, de acordo com uma das reivindicações 1 a

7, sendo que a célula elementar (5) apresenta uma expansão lateral de cerca de 0,6 m a 4,0 m e uma dilatação em altura de cerna de 0,5 m a 4,0 m.

5 9. Sistema protetor, de acordo com uma das reivindicações 1 a

8, sendo que a camada protetora (3) possui no lado do choque uma camada de cobertura

10. Sistema protetor, de acordo com a reivindicação 9, sendo que a camada de cobertura é produzida de aço ou de *um matéria compos-

10 to.

11. Sistema protetor, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, sendo que a camada de cobertura é presa com o auxílio de elementos de ancoragem na camada amortecedora (3).

12. Sistema protetor, de acordo corn uma das reivindicações 1 a

15 10 .sendo que as faces básicas das células elementares (5) de cada camada de grade (6) estão situadas em um plano comum e sendo este plano disposto em paralelo para com a superfície da parede do prédio ou do recipiente.

13. Prédio, recipiente, ou instalação industriai com uma parede que ao menos em determinadas regiões, em uma área de choque esperado,

20 possuí um sistema protetor, como definido em uma das reivindicações 1 a 12. '