Formas para concreto armado

Formas para concreto armado

(Parte 1 de 4)

1. Introdução03
2. Projeto07
3. Pilar21
4. Viga31
5. Laje3
6. Mesa Voadora53

SUMÁRIO 7. Patologia 59

3 INTRODUÇÃO

Desde o início do século X no Brasil, o concreto armado é utilizado nas construções de edificações, desde as mais simples até as mais complexas obras, todas estruturadas neste material. Numa obra, além do concreto e aço, é necessário um conjunto de elementos que devem sustentar o concreto fresco, denominamos este conjunto como sistema de fôrmas.

O BOLETIM TÉCNICO nº 50 da associação Brasileira de Cimento Portland (1943) diz que a execução de estruturas de concreto armado exige a confecção de fôrmas com dimensões internas exatamente iguais às das peças da estrutura projetada. Em geral, as fôrmas para estruturas de edifícios são executadas de acordo com a prática dos mestres de obra, este procedimento tem ocasionado muita diversidade de critérios na utilização do material; em algumas oras ocorre o excesso, e em outras, há deficiência, acarretando prejuízo à resistência das peças da estrutura, e consequentemente deformaçõa das fôrmas.

A uniformidade das espécies e dimensões das madeiras usadas, da nomenclatura e dimensões das peças que compõem as fôrmas, e tabelas confiáveis, é vantajosa, pois facilita a fiscalização do consumo da madeira na obra.Segundo Requena (1983) houve váras inovações como o texto do alemão Der Prackishe Zimmerer, editado em 1949, que apresentou inovações no sistema de fôrmas eliminando o uso de gravatas pregadas e substituindo-o por gravatas parafusadas, facilitando, com isso, a desfôrma dos pilares. Também substitui-se os caibros por peças roliças para suportar as fôrmas. Outro texto do mesmo ano, Der Zimmerlerhriling, introduz emendas em peças roliças de cimbramento. Uma nova idéia publicada em 1962 pela Pratical Formwork and mould construction (1962) mostra o sistema de fôrmas para novas posições a serem concretadas. E, em 1965, a publicação Formwork for modern structures (1965) indica a utilização de chapas de madeira compensada. O grande interesse foi o de substituir o uso de pregos, por parafusos, e em modular o sistema de fôrmas atravpes de grandes painéis de capa de madeira compensada, unidos e enrijecidos por sarrafos.

No Brasil, algumas inovações foram adaptadas para o sistema, como modulação dos painéis, espaçadores plásticos, urantes de aço (barra de ancoragem), chapas de compensado, entre outros. Segundo o consultor de fôrmas engenheiro Paulo Takahashi (2002), na década de 60 foi introduzido por Ueno o projeto de fôrmas. Nos meados de 1970 as indùstrias Madeirit começou a industrializar o sistema Ueno. Em 1983 a Prátika indústria e Comércio de Fôrmas utiliza compensados de 18mm de espessura para fabricação, deixando os painéis "lisos", ainda hoje utilizado. Nos anos 90 variações para a estruturação dos painéis e união de peças, o prego continua largamente empregado.

Conforme Maranhão (2000), as fôrmas de concreto devem apresentar resistência suficiente para suportar cargas provenientes de seu prórpio peso, do peso e empuxo lateral do concreto, do adensamento, do trânsito de pessoas e equipamentos; rigidez suficiente para manter as dimensões e formas previstas no projeto estrutural. Sua estabilidade deve ser garantida utilizando-se suportes e contraventamentos. A pesquisa de Hadipriono e Wang (1986), que cobriu 85 casos de colapso em vários tipos de estruturas ocorridos entre 1963 e 1986, detectou que 49% aconteceram durante a etapa de concretagem, e 48% ocorreram em sistemas de escoramento tipo vertical, formados por escoras verticais de madeiras, ainda adotados na construção brasileira. Apesar das metodologias e conceitos, a grande responsabilidade cabe ao projetista, que irá assegurar se as fôrmas são adequadas. Uma análise minunciosa deve ser realizada em cada obra para determinação das ações que serão aplicadas nas fôrmas , a seleçao e escolhas adequadas dos materiais que efetivarão a fôrma, garantindo a resistência para sustentar todo o carregamento.

Numa composição de custos de uma estrutura, o itêm fôrmas, segundo Rocha (1997), o custo é de 45%, enquanto que Almeida e Critiani (1995) indicam que esse percentual pode variar de 3 a 60% e maranhão (2000) entre 40 e 60 % do custo total da estrutura de concreto armado. O engenheiro Paulo Assahi, diz que em média 60% das horas gastas para moldar a estruturas são utilizadas para as fôrmas, 25% para o lançamento e armação e 15 % para concretagem.

Maranhão (2000) afirma que a economia deve ser considerada inicialmente quando se estiver projetando a estrutura e continuar com o planejamento do sistema para a estrutura de concreto. Economia envolve vários fatores, incluindo o custo dos materiais, o custo da mão-de-obra na fabricação, montagem e desmontagem da fôrmas, e o custo dos equipamentos adquiridos para a fabricação das mesmas. Também inclui o número de reutilizações, a possibilidade de utilização em outras partes da obra e o tipo de superfície final do concreto após serem removidas.

As fôrmas têm sofrido inovações para a sua concepção, com novas tecnologias e materiais desenvolvidos em países mais industrializados. A madeira continua sendo largamente utilizada para a sua fabricação, embora alguns tipos de fôrmas empreguem outros tipos de materiais, como o aço (fôrma metálica). novos materiais vem surgindo no mercado e passaram a ser alternativos às opções tradicionais. Agrande mudança no passado recente ocorreu com a introdução de chapa de madeira compensada, em substituição à tábua de Pinho Paraná, a partir de 1940 e início de 50.

A partir de 1960, com a redução da oferta de madeira para a fabricação das fôrmas, o custo destas passou a afetar significativamente o custo total da obra. Assim as tábuas utilizadas foram substituidas por chapas de madeira compensada.

Atualmente, encontramos diversos sistemas que são baseadas em arranjos que utilizam compensado, plástico, OSB entre outros.

7 PROJETO

Como já citado, as formas não devem ser improvisadas. Sendo assim, elas devem ser objeto de um estudo específico. Este estudo deve englobar duas etapas: a definição do sistema de formas a ser utilizado e a execução do projeto das mesmas.

Além de evitar a improvisação das formas, a execução do projeto tem como objetivo fabricar formas resistentes suficientes para suportar as cargas e pressões que atuam sobre elas e ao mesmo tempo em que não estejam superdimensionadas, o que resultaria em um gasto desnecessário de matéria-prima e mão-de-obra.

A execução do projeto, também deve ser dividida em etapas, sendo elas: o conhecimento das cargas que atuam sobre as formas, o dimensionamento e o desenho das formas.

Cargas atuantes sobre as formas

As cargas atuantes sobre as formas geralmente são de dois tipos: as horizontais e as verticais.

Cargas verticais

As cargas verticais provêm do peso próprio dos materiais, de pessoas, equipamentos, etc.. Esta carga pode ser dividida em:

• cargas permanentes

• peso do concreto – O peso específico do concreto armado pode variar em função dos materiais que o compõem, por isso, antes de começar a dimensionar as formas, deve-se conhecer o peso específico do concreto a ser utilizado. Segundo Hurd (1995), o peso específico do concreto armado pode variar de 6,4 kN/m³ a 96 kN/m³. Porém, podemos considerar como 24 kN/m³ o peso específico médio da maioria dos concretos utilizados em obras prediais;

• peso das Formas – Para efeito de projeto considera-se como peso das formas 10% do valor peso específico do concreto utilizado.

• sobrecarga de serviços

• Pessoas (operários e supervisores);

• Material auxiliar para a concretagem;

• Materiais estocados sobre as fôrmas durante certo período;

• Acúmulo de concreto em um certo ponto.

Este tipo de carga atua em lajes e fundos de vigas.

Exemplo de cargas verticais atuando em lajes e fundos de vigas

Cargas horizontais

As cargas horizontais são aquelas que atuam nas laterais de vigas, pilares, paredes e blocos de fundação. Dentre as cargas horizontais atuantes sobre as formas, podemos destacar:

• pressão lateral de concreto;

• ação do vento;

• componentes de cargas inclinadas;

• choques acidentais.

Entre elas, podemos considerar a pressão lateral do concreto como a mais importante. Além disso, a pressão lateral do concreto é a mais polêmica, pois a determinação do seu valor ainda não está bem resolvida no meio técnico. Consta nos anexos desta dissertação um texto sobre a pressão lateral do concreto e os principais métodos para o seu cálculo.

Exemplo de pressão lateral atuando na lateral da viga

Dimensionamento das formas

O profissional escolhido para executar o dimensionamento das formas deve possuir conhecimentos de geometria, principalmente trigonometria, que são fundamentais para determinar as medidas das formas, e também conhecimentos de cálculo estrutural, uma vez que é utilizada a análise estrutural compatibilizando a deformação das peças e a resistência dos materiais empregados nas formas.

Um projetista de formas experiente já tem em mente um modelo de projeto elaborado antes de começar o dimensionamento e, a partir deste modelo desenvolve seu projeto. A medida em que executa os cálculos, ele pode confirmar o projeto idealizado ou alterá-lo, trocando as peças ou até a concepção total do projeto.

Para um projetista em início de carreira ou um profissional sem experiência nesta área, este trabalho torna-se árduo, acarretando uma demanda de tempo em cálculos que obviamente não seriam necessários executar.

O dimensionamento deve ser feito verificando elemento por elemento e sempre de dentro para fora, ou seja, deve-se dimensionar primeiro o elemento que está em contato com o concreto, depois o que está em contato com o primeiro elemento dimensionado e assim sucessivamente. A utilização desta seqüência é imprescindível pois, para dimensionar um determinado elemento, precisa-se de informações obtidas no dimensionamento anterior.

Segundo a ABCP (1944), “o dimensionamento desses elementos será feito: primeiro, tendo em vista que a tensão máxima em cada peça não exceda a admissível; segundo, que a deformação de cada peça, considerada isoladamente, não exceda o limite conveniente; terceiro, que no caso de um conjunto de peças, a deformação máxima resultante da superposição das deformações parciais das peças, também não ultrapasse limite prefixado”.

Além do dimensionamento individual dos elementos, deve-se observar a estabilidade do conjunto pois, apesar dos elementos serem resistentes às cargas atuantes, o conjunto pode tombar. Sendo assim, para evitar este tombamento, deve-se travá-lo e contraventá-lo corretamente.

Nos anexos, são apresentados dois exemplos de dimensionamento: no primeiro é dimensionada uma forma para pilar e no segundo uma forma para laje. Deve-se notar que os cálculos apresentados são simplificados para facilitar o dimensionamento, porém, sempre estão a favor da segurança. Contudo, para facilitar a realização do dimensionamento pode-se utilizar softwares desenvolvidos especialmente para esta finalidade.

Software desenvolvido para auxiliar o dimensionamento das formas

Estes softwares permitem a realização de cálculos precisos e com muita rapidez, aumentando consideravelmente a qualidade e a produtividade de um dimensionamento. Porém, para sua utilização é fundamental que o usuário seja capacitado para inserir dados e analisar resultados. Caso contrário, apesar de uma ferramenta poderosa, o dimensionamento será comprometido.

Desenho de formas

Concluídos os dimensionamentos, vem uma fase muito importante, que é o desenho de formas, ou seja, a representação gráfica do projeto e do planejamento das formas concebido anteriormente.

Não são raras situações em que, depois de várias horas gastas planejando-se e dimensionando-se as formas, verifica-se que o resultado final foi insatisfatório. Muitos destes casos, devem-se aos desenhos de formas mal executados, que não conseguem transmitir as informações necessárias para fabricar e montar as formas.

Estes desenhos devem conter informações tanto sobre o tipo, as dimensões e as quantidades de madeira utilizada, que são fundamentais para a fabricação das formas, quanto sobre, a seqüência de montagem e os espaçamentos que são necessários para sua montagem na obra.

Segundo Calil Júnior (1991), um desenho de formas deve:

• incluir ordens de comando por escrito, chamando-se a atenção de modo sucinto para detalhes de difícil representação;

• incluir notas breves e claras para evitar mal-entendidos;

• fazer todos os desenhos em uma única escala geral, de preferência 1:50, indicando, quando necessários, detalhes em escalas maiores como 1:25 ou 1:10;

• escrever sempre de maneira legível, prevendo as difíceis condições de campo para o manuseio dos desenhos;

• incluir claras e elucidativas cotas, com dimensões em centímetros, sempre cuidadosamente verificadas;

• sempre que for necessário, usar símbolos padrões e abreviações para todos os desenhos, mas indicar em tabela estas convenções adotadas;

• padronizar o leiaute de todos os desenhos para facilitar a leitura;

• indicar o título do desenho de maneira a identificar perfeitamente a parte da estrutura em que será utilizado e se possível, numerar conforme a ordem de uso;

• incluir vistas isométricas ou perspectivas para esclarecer novos detalhes ou soluções não convencionais;

• fornecer sempre uma planta com o arranjo geral da obra ou parte dela, indicando o desenho executivo de cada uma das partes;

• em cada desenho executivo, incluir leiaute de montagem dos painéis, indicando a locação de cada um, bem como identificando-o de maneira conveniente, conforme tipo e localização;

• detalhar do melhor modo possível cada um dos painéis ou peças;

• apresentar em desenhos padronizados as dimensões de corte e montagem das peças mais comuns como vigas e pilares;

temperatura do concreto, etc

• finalmente, permitir executar a estrutura sem dificuldades, sendo coerentes com desenhos estruturais e de arquitetura. Deve-se ainda, indicar os valores adotados de tensões, cargas, velocidade de concretagem, tipo de concreto,

Estas e outras informações devem ser colocadas no projeto de maneira clara e objetiva, visando esclarecer todas e quaisquer dúvidas que possam surgir na sua leitura.

Hoje em dia, existem vários softwares que auxiliam na execução dos desenhos de formas, que são os computer aided drawing, também chamados CADs. O mais utilizado sem dúvida é o AUTOCAD® , desenvolvido pela Autodesk, que apesar de não ser um software específico para esta função, funciona perfeitamente com a ajuda de uma biblioteca contendo os principais componentes da forma (figura 20).

Paginação de lajes desenvolvida no software AUTOCAD®

No Brasil, o software específico mais conhecido é o CAD-MADEIRA® , desenvolvido pela TQS. Este software, baseado em informações fornecidas pelo projetista, dimensiona automaticamente todos os componentes das formas, facilitando assim, o trabalho. A desvantagem deste software é que ele trabalha com apenas um sistema de formas, limitando assim seu uso.

No exterior existem vários softwares, os quais geralmente são desenvolvidos pelas próprias empresas de formas, que inclusive, acrescentam ao software uma biblioteca com seus equipamentos.

Software desenvolvido por uma empresa de formas

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