Marquage tuyau fonte NATURAL Saint-Gobain PAM

Resultante impulso hidráulico e travamento

Água

A resultante do impulso hidráulico ?

Forças resultantes do impulso hidráulico aparecem nas mudanças de direção, nas reduções de diâmetros (curvas, tês, cones) e nas extremidades de uma tubagem que transportam um fluido sob pressão. Podem ser elevadas e devem ser equilibradas por dispositivos de travamento apropriados, ou por maciços de ancoragem.

Forças resultantes do impulso hidráulico aparecem numa tubagem sob pressão:
– A cada mudança de direção (curvas, tês),
– A cada mudança de diâmetro (cones),
– A cada extremidade (flanges cegas).

Estas forças locais resultantes do impulso hidráulico devem ser equilibradas, a fim de evitar que a junta desenboque:
– Utilizando, juntas travadas, ou
– Construindo maciços de ancoragem em betão.

O quadro abaixo apresenta as resultantes do impulso hidráulico para uma pressão de 1 bar. (Para pressões diferentes, multiplicar pelo valor em bar da pressão de ensaio na obra).

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Impulsos hidráulicos

Travar as tubagens de água, por que razão?

Forças  resultante do impulso hidráulico aparecem nas mudanças de direção, nas reduções de diâmetro (curvas, tês, cones) e nas extremidades de uma tubagem que transporte um fluido sob pressão. Estas forças podem levar a um desembocamento das condutas quando elas não são compensadas por maciços de ancoragem em betão ou dispositivos de dispositivos de travamento.


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Tabela para travamentos

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Tabela para travamentos

Mais liberdade na conceção das redes

Desaparecimento dos maciços de ancoragem em betão

As tecnologias de travamento substituem, cada vez mais, os maciços de ancoragem em betão. De facto, estes maciços, pesados e volumosos, apresentam numerosos inconvenientes:

  • Afetação dos estaleiros

Quanto mais o diâmetro das tubagens aumentar, mais as dimensões dos maciços serão importantes. Isto pode levar a sérios problemas de ocupação de espaço dos subsolos onde numerosas redes (gaz, saneamento, telecomunicações, redes de cabos,…) devem partilhar um espaço limitado.

  • Duração de abertura das valas

As regras da arte em matéria de betão prescrevem um prazo de cura de 28 dias antes de poder ser utilizado enquanto apoio. Mesmo que este prazo seja encurtado, representa um constrangimento forte, o que já não é aceitável em meio urbano.

  • Riscos de destabilização a longo prazo

A origem destes riscos pode ser natural com terrenos de baixa homogeneidade ou acidentados; ou provocada por desembocamento, na proximidade, para intervenção noutras redes, nomeadamente em meio urbano. Estes fenómenos afetam a estabilidade, daí a perenidade das obras em betão e podem levar a recear eventuais desembocamentos.

  • Herança difícil de gerir

Quando for necessário intervir novamente na conduta, ou mais tarde, para desmantelar a mesma no final de vida, trabalhos pesados de destruição deverão ser realizados.

Uma abordagem moderna da adução de água graças às tecnologias de travamento

O uso das tecnologias de travamento progride muito depressa a nível mundial. De facto, estas tecnologias apresentam vantagens significativas:

  • Baixa ocupação de espaço no solo

O espaço ocupado pelas tubagens com um dispositivo de travamento é idêntico ao das tubagens não travadas, deixando assim espaço suficiente para as outras redes. Também contribui para a redução dos volumes de materiais de escavação.

  • Limitação dos constrangimentos logísticos

Nem sempre é fácil, por questões de acesso, de custo, etc., dispor de vários m3 de betão para realizar maciços de ancoragem. Isto limita a rotação dos camiões que impõe frequentemente, na prática, as cadências de assentamento. Os dispositivos de travamento são leves e fáceis de transportar até ao local de assentamento, quer seja na cidade, no campo, na montanha ou até em desertos longínquos.

  • Rapidez de montagem e de colocação em serviço

Os travamentos são muito rápidos de montar, nomeadamente os sistemas STANDARD Vi e EXPRESS Vi. Além disso, logo após a montagem, podem suportar um esforço hidráulico.

  • Estabilidade e durabilidade comprovadas

O funcionamento dos travamentos associa a resistência intrínseca ao desenbocamento das juntas travadas a uma fricção com o solo. As precauções da PAM em matéria de comprimento a travar permitem ter em consideração a natureza do solo, assim como os riscos de obras à volta das condutas. Os sistemas de travamento têm proteção contra a corrosão ao mesmo nível que a dos tubos e acessórios.

  • Desmontagem possível

A desmontagem das tubagens é sempre possível, sem a necessidade de obras pesadas e demoradas de engenharia civil, utilizando ferramentas fornecidas pela PAM.

Uma maior flexibilidade para receber as redes

Atualmente, com os dispositivos de travamento, o assentamento e as obras são aceleradas com um nível de fiabilidade sem precedente:

  • Já não é necessário esperar a secagem do betão

Logo a seguir à colocação dos travamentos, as condutas estão prontas para serem testadas com pressão.

  • Substituição dos maciços para ensaios

Já não é necessário realizar maciços para ensaios para testar individualmente os segmentos de tubagem, nomeadamente utilizando ligadores de boca flange EXPRESS Vi

  • Possibilidade de testar segmentos mais curtos

É possível testar secções de redes mais curtas, o que facilita a procura e a resolução de eventuais problemas e permite fechar rapidamente as valas. Os dispositivos de travamento da PAM podem ser testados até à sua PEA (Pressão de Ensaio Admissível) durante os ensaios de receção.

Soluções de travamentos para os assentamentos mais exigentes

O leque de soluções de travamento permite adaptar-se, o melhor possível, aos casos de assentamento os mais delicados:

 

Travamento e desenvolvimento sustentável

- Poupança de matéria, alguns kg de junta substituem várias toneladas de betão
- Poupança de espaço graças a dispositivos compactos
- Poupança de transporte (entulho, betão)
- Ganho de tempo
- Sem necessidade de madeira de cofragem para os maciços de ancoragem

Que comprimento é necessário travar as tubagens?

O princípio da técnica consiste em travar as juntas num comprimento suficiente de ambos os lados da zona resultante do impulso hidráulico, uma curva por exemplo, no intuito de mobilizar as forças de fricção solo/tubo, permitindo assim equilibrar a força de impulso.

O cálculo do comprimento a travar é independente do sistema de travamento utilizado. O cálculo do comprimento a travar depende da pressão de ensaio, do diâmetro da conduta, assim como dos parâmetros das 2 figuras C & D.

Comprimentos a travar para um solo médio e uma pressão de ensaio de 10 bar (em m).

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Cálculo dos comprimentos a travar

O comprimento a travar pode ser efetuado com um coeficiente de segurança em função:
- Dos cuidados de assentamento,
- Da qualidade e da compactação do aterro,
- Da incerteza sobre as características físicas do aterro.
No caso de um terreno de resistência mecânica média, constituído de cascalho ou de areias siltosas, com um ângulo de fricção interna de 30°, para um tubo revestido de zinco ou de zinalium com uma camada tapa-poros e um coeficiente de segurança de 1,2 e para uma pressão de ensaio de 10 bar, os comprimentos a travar estão indicados no quadro abaixo.

Convém, se adequado, ter em conta a presença parcial ou não do lençol freático corrigindo o peso do tubo cheio pela impulsão de Arquimedes correspondente.

Os maciços de ancoragem em betão

A utilização de maciços de ancoragem em betão é igualmente uma técnica destinada a suportar os esforços da resultante do impulso hidráulico de uma tubagem com embocamento sob pressão. A sua utilização está, agora, em forte recuo.

Princípio

Diferentes tipos de maciço de ancoragem podem ser concebidos segundo a configuração da tubagem, a resistência e a natureza do solo, a presença ou não de lençol freático. O maciço retoma os esforços devidos a uma impulsão hidráulica:
– ou por fricção num solo (maciço gravidade),
– ou por apoio no terreno existente (maciço encosto).

Na prática, os maciços em betão são calculados tendo em conta forças de fricção e a resistência de apoio no terreno.
Quando há constrangimentos de ocupação de espaço ou se a má resistência dos terrenos impede a construção de um maciço de ancoragem, é possível utilizar as técnicas de travamento das juntas proposta pela PAM.

Dimensionamento

Os volumes de betão propostos nos quadros abaixo foram calculados, tomando em consideração tanto a fricção no solo como o apoio no terreno existente, para características de terrenos usualmente encontrados. Se houver a necessidade de escavações posteriores nos arredores imediatos dos maciços que interfiram com as terras passivas, convém reduzir a pressão na tubagem durante as obras.

 

Caption: 
Característica mecânica do solo

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Característica mecânica do solo