O travamento dos tubos e conexões com bolsas é uma técnica alternativa aos blocos de ancoragens para equilibrar os efeitos dos empuxos hidráulicos. É essencialmente adotada quando existem obstruções (zona urbana), em terrenos com baixa resistência mecânica, em montagens aéreas ou ainda em pipe-rack.
PRINCÍPIO
Esta técnica consiste em travar as juntas por um comprimento suficiente, a montante e a jusante de uma mudança de direção, a fim de utilizar as forças de atrito solo/tubo para equilibrar a força de empuxo hidráulico. O cálculo do comprimento a travar é independente do sistema de travamento utilizado.
CÁLCULO DOS COMPRIMENTOS A TRAVAR (MÉTODO DE ALABAMA)
Comprimento a travar:
L: comprimento a travar (m)
P: pressão de teste na obra (Pa)
S: seção transversal (m²)
θ: ângulo da curva (radiano)
Fn: força de atrito por metro de tubo (N/m)
c: coeficiente de segurança (1,2 em geral)
FN=K.f (2We + Wp + WW)
Wp: peso do tubo vazio (N/m)
Ww: peso da água (N/m)
W: peso do reaterro (N/m)
f: coeficiente de atrito solo/tubo
K: coeficiente de distribuição das pressões do reaterro em volta dos tubos (segundo compactação K = 1,1 a 1,5)
We= γ HD .α1
α1 = 2/3 (teste com juntas descobertas)
D: diâmetro externo do tubo (m)
H: altura de recobrimento (m)
f = α2 tg (0,8 Φ)
α2 = 1; tubo revestido com zinco + pintura betuminosa
α2 = 2/3; tubo com manta de polietileno, escolhendo:
Φ = ângulo de atrito interno do solo
Φ | |
Flange cego | 1 |
Curva 90° | 0,7854 |
Curva 45° | 0,4880 |
Curva 22°30’ | 0,2734 |
Curva 11°15’ | 0,1450 |
O comprimento a travar pode ser alterado em função da segurança, que depende:
• dos cuidados no assentamento;
• da qualidade e da compactação do reaterro;
• da incerteza das características físicas do reaterro.
É conveniente, em tal circunstância, levar em consideração a presença parcial ou não do lençol freático, corrigindo o peso do tubo cheio pelo empuxo de Arquimedes correspondente.
APLICAÇÃO PRÁTICA
Caso de um terreno de resistência mecânica média:
• terreno: cascalho/areias, argila
• ângulo de atrito interno Φ = 30°
• resistência σ ≈ 0,6 daN/cm²
• massa específica γ= 2t/m³
• sem lençol freático
• tubo revestido com zinco + pintura betuminosa
• coeficiente de segurança: 1,2
Caso de uma pressão P diferente de 1,0 MPa
Corrigir o valor L da tabela pelo fator multiplicativo P/1,0 (onde P é expresso em MPa).
Caso de utilização da manta de polietileno
Multiplicar o comprimento a travar da tabela da página seguinte por 1,9. Não esquecer o fator multiplicativo descrito acima, se houver.
EXEMPLO
Calcular o comprimento de travamento para:
• uma curva 45°
• canalização DN 500, classe k9
• pressão de teste de 2,5MPa
• sem manta de polietileno
• terreno médio
• sem lençol freático
• altura de cobertura 1,5m
Para as condições de assentamentos “médios” definidas anteriormente, a tabela apresenta:
• L = 9,5 m P = 1,0MPa, sem manta de polietileno
• L = 23,8 m P = 2,5MPa, sem manta de polietileno
TABELA PARA JUNTA DESCOBERTA
Comprimento (em m) a travar de um lado e do outro para uma pressão de teste de 1,0MPa, qualquer que seja o sistema de travamento utilizado:
DN | Alturas de Recobrimento | |||||||||||||||
Curva 90° | Curva 45° | Curva 22°33’ | Curva 11°15’ | Flange cego | ||||||||||||
1m | 1,5m | 2m | 1m | 1,5m | 2m | 1m | 1,5m | 2m | 1m | 1,5m | 2m | 1m | 1,5m | 2m |
| |
80 | 4,5 | 3,1 | 2,3 | 2,8 | 1,9 | 1,5 | 1,6 | 1,1 | 0,8 | 0,8 | 0,6 | 0,5 | 5,7 | 3,9 | 3 |
|
100 | 5,4 | 3,7 | 2,8 | 3,4 | 2,3 | 1,8 | 1,9 | 1,3 | 1 | 1 | 0,7 | 0,5 | 6,9 | 4,7 | 3,6 |
|
150 | 7,7 | 5,3 | 4 | 4,8 | 3,3 | 2,5 | 2,7 | 1,8 | 1,4 | 1,4 | 1 | 0,7 | 9,8 | 6,7 | 5,1 |
|
200 | 9,9 | 6,8 | 5,2 | 6,1 | 4,2 | 3,2 | 3,4 | 2,4 | 1,8 | 1,8 | 1,3 | 1 | 12,6 | 8,7 | 6,6 |
|
250 | 12 | 8,3 | 6,4 | 7,5 | 5,2 | 4 | 4,2 | 2,9 | 2,2 | 2,2 | 1,5 | 1,2 | 15,3 | 10,6 | 8,1 |
|
300 | 14,1 | 9,8 | 7,5 | 8,7 | 6,1 | 4,7 | 4,9 | 3,4 | 2,6 | 2,6 | 1,8 | 1,4 | 17,9 | 12,5 | 9,6 |
|
350 | 16 | 11,2 | 8,6 | 9,9 | 7 | 5,4 | 5,6 | 3,9 | 3 | 2,9 | 2,1 | 1,6 | 20,3 | 14,3 | 11 |
|
400 | 17,9 | 12,6 | 9,7 | 11,1 | 7,8 | 6 | 6,2 | 4,4 | 3,4 | 3,3 | 2,3 | 1,8 | 22,8 | 16 | 12,4 |
|
450 | 19,7 | 14 | 10,8 | 12,3 | 8,7 | 6,7 | 6,9 | 4,9 | 3,8 | 3,6 | 2,6 | 2 | 25,1 | 17,8 | 13,8 |
|
500 | 21,5 | 15,3 | 11,9 | 13,4 | 9,5 | 7,4 | 7,5 | 5,3 | 4,1 | 4 | 2,8 | 2,2 | 27,4 | 19,5 | 15,1 |
|
600 | 25 | 17,9 | 14 | 15,5 | 11,1 | 8,7 | 8,7 | 6,2 | 4,9 | 4,6 | 3,3 | 2,6 | 31,8 | 22,8 | 17,8 |
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700 | 28,2 | 20,4 | 16 | 17,5 | 12,7 | 9,9 | 9,8 | 7,1 | 5,6 | 5,2 | 3,8 | 2,9 | 35,8 | 25,9 | 20,3 |
|
800 | 31,2 | 22,8 | 17,9 | 19,4 | 14,1 | 11,1 | 10,9 | 7,9 | 6,2 | 5,8 | 4,2 | 3,3 | 39,8 | 29 | 22,8 |
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900 | 34,1 | 25 | 19,8 | 21,2 | 15,6 | 12,3 | 11,9 | 8,7 | 6,9 | 6,3 | 4,6 | 3,7 | 43,4 | 31,9 | 25,2 |
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1000 | 36,9 | 27,2 | 21,6 | 22,9 | 16,9 | 13,4 | 12,8 | 9,5 | 7,5 | 6,8 | 5 | 4 | 46,9 | 34,7 | 27,5 |
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1200 | 41,9 | 31,4 | 25,1 | 26 | 19,5 | 15,6 | 14,6 | 10,9 | 8,7 | 7,7 | 5,8 | 4,6 | 53,4 | 40 | 32 |
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