2000me georgemagalhaesmaranhao, Exercícios de Desenho Técnico. Colégio Supremo
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lee_hope16 de Outubro de 2015

2000me georgemagalhaesmaranhao, Exercícios de Desenho Técnico. Colégio Supremo

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SUMÁRIO

FÔRMAS PARA CONCRETO: SUBSÍDIOS PARA A OTIMIZAÇÃO DO PROJETO SEGUNDO A

NBR 7190/97

George Magalhães Maranhão

Dissertação apresentada à Escola de

Engenharia de São Carlos da

Universidade de São Paulo, como parte

dos requisitos para a obtenção do título

de Mestre em Engenharia de Estruturas.

ORIENTADOR: Prof. Dr. Francisco Antonio Rocco Lahr

São Carlos

2000

i

Ao meu pai, José Maria Maranhão,

meu primeiro e grande professor.

ii

AGRADECIMENTOS

A DEUS, por tudo que sou, que tenho, que posso e que realizo.

Ao mais que orientador, ao amigo professor Francisco Antonio Rocco Lahr,

que não poupou atenção, consideração, compreensão, incentivo e apoio, durante o

desenvolvimento desse trabalho.

Ao professor Carlito Calil Júnior pela grande colaboração e amizade

prestadas ao longo deste período e aos demais professores do Departamento de

Estruturas que de alguma forma contribuíram.

Aos funcionários do Laboratório de Madeiras e de Estruturas de Madeira –

LaMEM, pelo convívio nesse período, que, sem exceção, contribuíram de diversas

maneiras para a conclusão desse trabalho.

Aos colegas e amigos da pós-graduação pelos bons momentos vividos e

informações trocadas durante o inolvidável cafezinho.

À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo – FAPESP pelo

financiamento da pesquisa.

Aos meus irmãos Marcelo, Eduardo e Fernando, pela amizade e incentivo

em todos os momentos, meu eterno obrigado.

A todos aqueles que, de alguma maneira, contribuíram para a elaboração

desse trabalho.

iii

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS viii LISTA DE TABELAS xiv LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS xvi LISTA DE SÍMBOLOS xvii RESUMO xix ABSTRACT xx

1. INTRODUÇÃO 1 1.1 Generalidades 1

1.2 Segurança das fôrmas 3

1.3 Economia nas fôrmas 4

1.4 Patologias na estrutura em função das fôrmas 8

1.5 Sistemas de fôrmas no mercado 9

1.6 Sistema de fôrmas a ser estudado: terminologia e definições 10

1.7 Objetivos e justificativas 14

1.8 Organização do trabalho 16

2. CHAPAS DE MADEIRA COMPENSADA 17 2.1 Generalidades 17

2.2 Etapas de produção das chapas de madeira compensada 18

2.3 Classificação e especificação das chapas de madeira compensada 21

2.4 Propriedades mecânicas e físicas das chapas de madeira

compensada 25

2.5 Curvatura das chapas de madeira compensada 27

2.6 Orientações para o armazenamento e compra das chapas de madeira

compensada 28

2.7 Cuidados no corte das chapas de madeira compensada 29

2.8 Desmoldantes para chapas de madeira compensada 31

iv

2.9 Considerações finais 31

3. AÇÕES NAS FÔRMAS 32 3.1 Generalidades 32

3.2 Ações permanentes 33

3.3 Ações variáveis 34

3.3.1 American Concrete Institute – ACI 347R/88 35

3.3.2 Bristish Standards Institution – BS 5975/95 35

3.3.3 Eng°. João Alberto Venegas REQUENA 35

3.3.4 Associação Brasileira de Cimento Portland – ABCP 36

3.3.5 Comite Euro-International du Beton – CEB 36

3.3.6 Avaliação das propostas sobre ações variáveis 36

3.4 Ações verticais no assoalho de fundo das vigas 37

3.5 Ações devidas às pressões laterais exercidas pelo concreto nas faces

das fôrmas 38

3.5.1 Comportamento do concreto fresco nas fôrmas 38

3.5.2 Considerações sobre as pressões laterais do concreto 39

3.5.3 Cálculo das pressões laterais nas fôrmas para pilares 42

a) Método do Comite Euro-International du Beton – CEB 42

b) Método do American Concrete Institute – ACI 347R/88 43

c) Método da Deustsches Institut Für Normung – DIN 18218/80 44

d) Método de N. J. GARDNER 46

e) Método da Teoria de Empuxo de Materiais Sólidos e Granulosos sobre

as paredes dos silos 46

3.5.4 Cálculo das pressões laterais nas fôrmas para vigas 47

3.6 Ações horizontais 48

3.7 Outras ações 49

3.8 Combinações das ações 52

3.8.1 Estados limites últimos 52

3.8.2 Estados limites de utilização 53

3.9 Considerações finais 53

4. EXPERIMENTAÇÃO 54 4.1 Generalidades 54

4.2 Realização do ensaio 55

4.3 Análise numérica 58

4.4 Resultados da investigação experimental 61

v

4.5 Resultados da análise numérica 62

4.6 Análise numérica x Investigação experimental 63

4.7 Formulação para o cálculo da pressão lateral do concreto 63

4.8 Considerações finais 67

5. DIMENSIONAMENTO DAS FÔRMAS 69 5.1 Generalidades 69

5.2 Conceitos da NBR 7190 (1997) 70

5.2.1 Cálculo das resistências características 70

5.2.2 Coeficientes de ponderação da resistência para estados limites últimos

e de utilização 71

5.2.3 Valores de cálculo das resistências 71

5.3 Flechas máximas 76

5.4 Flexão simples reta 77

5.5 Cisalhamento 78

5.6 Flexão composta 79

5.6.1 Estabilidade 80

a) Peças curtas 80

b) Peças medianamente esbeltas 81

c) Peças esbeltas 82

5.6.2 Peças compostas 83

5.7 Ligações 85

5.8 Dimensionamento dos subsistemas que compõem o sistema de

fôrmas 88

5.8.1 Subsistema de fôrmas para lajes 89

5.8.2 Subsistema de fôrmas para vigas 92

5.8.3 Subsistema de fôrmas para pilares 94

5.9 Exemplo comentado de dimensionamento dos subsistemas que

compõem o sistema de fôrmas 95

5.9.1 Subsistema de fôrmas para lajes 96

5.9.2 Subsistema de fôrmas para vigas 109

5.9.3 Subsistema de fôrmas para pilares 123

5.10 Considerações finais 127

6. DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS 128 6.1 Generalidades 128

6.2 Fôrmas para lajes 129

vi

6.3 Fôrmas para vigas 139

6.4 Fôrmas para pilares 146

6.5 Locação das fôrmas através de sistemas de eixos 151

6.6 Elementos de pressão ou “moscas” 153

6.7 Método de Grundy e Kabaila para o escoramento e reescoramento das

estruturas 154

6.8 Cura e prazos de retirada das fôrmas 161

6.9 Operações de montagem e desfôrma 165

6.10 Considerações finais 168

7. PROJETO DE FÔRMAS 169 7.1 Generalidades 169

7.2 Simbologia e terminologia para o projeto de fôrmas 170

7.3 Composição de um projeto de fôrmas 172

a) Relatório explicativo 173

b) Desenhos dos Painéis de Pilares 173

c) Desenhos dos Painéis de Vigas 173

d) Desenhos dos Garfos 174

e) Planta de Paginação dos Painéis de Lajes 174

f) Planta de Locação de Longarinas e Escoras 174

g) Planta de Montagem dos Painéis de Vigas 174

h) Planta de Locação de Garfos e Pontaletes 175

i) Planta de Locação de Pontaletes e Faixas para Reescoramento de

Lajes 175

j) Planta de Locação de Pontaletes e Faixas para Reescoramento de

Vigas 175

k) Plano de Corte 175

7.4 Definição do preço para o projeto de fôrmas 176

7.4.1 Estudos e projetos 176

a) Estudos preliminares 176

b) Anteprojeto 176

c) Projeto básico 177

d) Projeto executivo 177

e) Projeto de fabricação 177

f) Projeto de montagem 177

7.4.2 Modalidades de fixação de preços 177

vii

7.4.3 Projetos de fôrmas e cimbramentos 178

7.4.4 Adicionais específicos para projetos de fôrmas e cimbramentos 179

7.4.5 Repetições de projetos 180

7.5 Considerações finais 180

8. CONCLUSÃO 182 BIBLIOGRAFIA 184 ANEXO A.1 A.1 Fundamentos teóricos para construção de ábacos para o

dimensionamento de chapas de madeira compensada A.1

A.2 Algoritmos para o dimensionamento dos subsistema de fôrmas A.5

viii

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1.1 – Custo unitário relativo, ao longo do tempo, para diferentes

indústrias 3

FIGURA 1.2 – Participações no custo de uma estrutura de concreto

armado 4

FIGURA 1.3 – Exemplo de redução na seção de um pilar 6

FIGURA 1.4 – Corte na seção transversal da viga juntamente com a laje:

(a) do térreo que servirá de estacionamento e (b) do

pavimento tipo do edifício 7

FIGURA 1.5 – Painel lateral da fôrma de um pilar utilizado (a) no térreo

com o complemento na parte central e (b) no pavimento

tipo, sem o complemento em chapa de madeira

compensada 8

FIGURA 1.6 – Subsistema de Fôrmas para as lajes 11

FIGURA 1.7 – Subsistema de Fôrmas para as vigas 12

FIGURA 1.8 – Subsistema de Fôrmas para os pilares 13

FIGURA 2.1 – Obtenção das lâminas por corte rotatório 19

FIGURA 2.2 – Etapas de produção das chapas de madeira compensada 21

FIGURA 2.3 – Variação dos parâmetros característicos das lâminas de

madeira no plano longitudinal-tangencial 26

FIGURA 2.4 – Composição das lâminas e variação dos parâmetros

elásticos dos compostos obtidos 26

FIGURA 2.5 – Tipos de serras quanto ao tamanho dos dentes 30

FIGURA 3.1 – Fôrma de um pilar inclinado com seus possíveis modos de

carregamento 34

FIGURA 3.2 – Desenvolvimento da envoltória da pressão lateral do

concreto 41

ix

FIGURA 3.3 – Pressão do concreto nas faces laterais da fôrma: (a) corte

e (b) diagrama de pressões 41

FIGURA 3.4 – Diagrama de pressões nas fôrmas para vigas 47

FIGURA 3.5 – Carregamento (Fh) para cálculo do contraventamento do

sistema de fôrmas 48

FIGURA 3.6 – Carregamento (Fh) para cálculo do contraventamento do

pilar 49

FIGURA 3.7 – Concentração de um grande volume de concreto fresco

num determinado vão, podendo ocasionar o levantamento

da fôrma 50

FIGURA 3.8 – Possíveis tipos de anomalias nos sistemas de fôrmas 51

FIGURA 4.1 – Corte longitudinal do pilar com o tensor preparado para o

ensaio 55

FIGURA 4.2 – Aferição dos tensores: (a) Tensores e (b) Aferição através

do ensaio de tração 55

FIGURA 4.3 – Pilar Ensaiado: (a) Planta baixa e (b) Vista lateral com a

posição dos tensores 56

FIGURA 4.4 – Equipamentos de medição: ponte para medição de

deformação e caixa seletora 57

FIGURA 4.5 – Seção transversal da fôrma para o pilar instrumentado 57

FIGURA 4.6 – Montagem e realização do ensaio: (a) pilar instrumentado;

(b) detalhe do tensor no pilar; (c) equipamentos de

medição e (d) concretagem 58

FIGURA 4.7 – Procedimentos de cálculo das forças dos tensores: (a)

simplificado; (b) utilizado no presente trabalho e (c) mais

exato 60

FIGURA 4.8 – Modelo estático adotado no cálculo das forças nos

tensores 60

FIGURA 4.9 – Gráfico das pressões nos vários estágios de tempo 61

FIGURA 4.10 – Gráfico comparativo dos valores das pressões teóricas e

experimental 63

FIGURA 4.11 – Gráfico representando o critério de Mohr-Coulomb 64

FIGURA 4.12 – Gráfico com a linearização da curva experimental 67

FIGURA 5.1 – (a) Flecha limite na viga como elemento estrutural e (b)

flecha limite na fôrma para a viga (aumentado em 30x) 77

x

FIGURA 5.2 – Vista frontal, lateral e seção transversal de um garfo, usado

para o escoramento das vigas 83

FIGURA 5.3 – Seção transversal do garfo e do elemento que compõe o

mesmo 84

FIGURA 5.4 – Esquema estático da chapa de madeira compensada, dois

ou mais apoios 89

FIGURA 5.5 – (a) Seção transversal de uma viga com a fôrma e (b)

encontro da fôrma da laje com a face lateral da fôrma da

viga 92

FIGURA 5.6 – Ações a que estão submetidas as faces laterais das fôrmas

de vigas 93

FIGURA 5.7 – Planta baixa e cortes da estrutura a ser dimensionada as

fôrmas (medidas em cm) 95

FIGURA 5.8 – Arranjo das chapas de madeira compensada na laje

(medidas em cm) 98

FIGURA 5.9 – Disposição das transversinas nas chapas de nos. 01, 03,

04, 06, 07 e 09 98

FIGURA 5.10 – Esquema estático das chapas de nos. 01, 03, 04, 06, 07 e

09 99

FIGURA 5.11 – (a) Disposição das transversinas e (b) esquema estático

das chapas de nos. 02, 05 e 08 100

FIGURA 5.12 – Arranjo das transversinas que dão apoio às chapas de

madeira compensada (medidas em cm) 100

FIGURA 5.13 – Esquema estático para as transversinas 102

FIGURA 5.14 – Arranjo das longarinas que dão apoio às transversinas

(medidas em cm) 104

FIGURA 5.15 – Modelos estático da (a) situação real, (b) com a primeira

simplificação e (c) com a segunda simplificação 105

FIGURA 5.16 – Arranjo das escoras que dão suporte às longarinas

(medidas em cm) 106

FIGURA 5.17 – Escora que dá suporte à longarina 107

FIGURA 5.18 – Painel de fundo da fôrma da viga 110

FIGURA 5.19 – Homogeneização do painel de fundo da fôrma da viga 110

xi

FIGURA 5.20 – (a) Seção transversal da viga V01 (12 cm x 60 cm), (b)

esquema estático (painel lateral externo) com

carregamento triangular e (c) simplificação com

carregamento uniformemente distribuído 113

FIGURA 5.21 – (a) Simplificação com carregamento uniformemente

distribuído, (b) esquema estático (painel lateral interno)

com carregamento trapezoidal e (c) seção transversal da

viga V01 (12 cm x 60 cm) 115

FIGURA 5.22 – (a) Vista fontal e (b) lateral do garfo usado para o

escoramento das vigas 118

FIGURA 5.23 – Carga suportada pelas chapas laterais do garfo 120

FIGURA 5.24 – Detalhe das forças ativa e reativa na ligação das chapas

laterais no garfo 121

FIGURA 5.25 – (a) Seção transversal da fôrma do pilar e (b) esquema

estático da pressão lateral do concreto 124

FIGURA 5.26 – Espaçamento vertical dos tensores ao londo pilar P01 126

FIGURA 6.1 – (a) Longarina de madeira e (b) detalhe da emenda entre

longarinas (medidas em cm) 130

FIGURA 6.2 – (a) Transversina em madeira e (b) longarina mista

(madeira e aço) 130

FIGURA 6.3 – Detalhe dos garfos das vigas com (a) as transversinas e

(b) longarinas apoiadas em guias 131

FIGURA 6.4 – Detalhe dos garfos das vigas com (a) as transversinas e

(b) as longarinas sem apoio 131

FIGURA 6.5 – Planta baixa de uma estrutura com as transversinas e

longarinas não apoiadas, com desconto de 20 cm por

extremidade (medidas em cm) 132

FIGURA 6.6 – Planta baixa de uma estrutura com as transversinas e

longarinas apoiadas, com desconto de 7 cm por

extremidade (medidas em cm) 132

FIGURA 6.7 – Detalhe da chapa metálica na faixa de reescoramento para

auxílio da desfôrma 134

FIGURA 6.8 – Esquema de uma escora de madeira com transversina e

longarina 135

xii

FIGURA 6.9 – Esquema de uma escora de madeira apenas com a

longarina 135

FIGURA 6.10 – Esquema de eixos para o nivelamento das escoras de

acordo com a contra-flecha estabelecida no projeto de

estruturas 136

FIGURA 6.11 – Pontalete metálico com tubos deslizantes através de um

sistema telescopável 137

FIGURA 6.12 – Cabeçal de apoio (a) simples e (b) duplo 137

FIGURA 6.13 – Suporte para pontalete metálico 138

FIGURA 6.14 – Emenda de transversinas mistas através do cabeçal duplo 138

FIGURA 6.15 – Seção transversal de uma viga de perímetro com as

dimensões dos painéis 139

FIGURA 6.16 – Emenda entre dois painéis de viga através de chapuz

140

FIGURA 6.17 – Viga direta de perímetro 141

FIGURA 6.18 – Viga invertida de perímetro 141

FIGURA 6.19 – Viga semi-invertida de perímetro 142

FIGURA 6.20 – Corte do garfo para utilização nos pavimentos tipo 143

FIGURA 6.21 – Tensores para vigas de grande altura 144

FIGURA 6.22 – Cruzeta, para suporte de vigas 144

FIGURA 6.23 – Gastalho, para travamento das faces laterais das fôrmas 144

FIGURA 6.24 – Fôrma de viga com reforço através de gravatas a meia

altura 145

FIGURA 6.25 – Escoramento de vigas e laje utilizando-se torres e vigas

metálicas 146

FIGURA 6.26 – Seção transversal, vista frontal e lateral da fôrma de um

pilar com sarrafeamento horizontal 147

FIGURA 6.27 – Seção transversal, vista frontal e lateral da fôrma de um

pilar com sarrafeamento vertical 147

FIGURA 6.28 – Seção transversal, vista frontal e lateral da fôrma de um

pilar sem sarrafeamento, travado através de guias de

amarração 148

FIGURA 6.29 – Seção transversal, vista frontal e lateral da fôrma de um

pilar sem sarrafeamento, travado através de gravatas de

amarração 148

xiii

FIGURA 6.30 – Gastalho para a locação dos pilares 149

FIGURA 6.31 – Gastalho “maluco” para a fixação do contraventamento e

prumagem dos pilares 150

FIGURA 6.32 – Detalhe do prolongamento da chapa compensada nas

fôrmas para pilares 150

FIGURA 6.33 – Possíveis deslocamentos do eixo principal em relação ao

eixo vertical 151

FIGURA 6.34 – Projeto de medidas para fixação dos gastalhos 152

FIGURA 6.35 – Detalhe do elemento de pressão (ou “mosca”) no encontro

de duas vigas 153

FIGURA 6.36 – Fatores de carga (k) para pavimentos e pontaletes (2+2) 156

FIGURA 6.37 – Fatores de cargas máximos para cada pavimento 158

FIGURA 6.38 – Diagrama de fatores de carga para o quarto pavimento 158

FIGURA 6.39 – História de carregamentos construtivos para o quarto

pavimento 159

FIGURA 6.40 – Desenvolvimento da resistência à compressão do concreto

para diferentes tempos de cura úmida 162

FIGURA 7.1 – Convenção para nomenclatura de painéis de fôrmas 171

FIGURA 7.2 – Exemplo de nomenclatura para uma estrutura qualquer 171

xiv

LISTA DE TABELAS

TABELA 1.1 – Custos da estrutura de concreto de um edifício hipotético

(em dólares) 5

TABELA 1.2 – Sistema de Fôrmas a ser estudado 14

TABELA 2.1 – Tolerâncias segundo as características das chapas de

madeira compensada 22

TABELA 2.2 – Teor de umidade de equilíbrio à temperatura de 20°C 27

TABELA 2.3 – Raios de curvatura mínimo de acordo com a espessura da

chapa 28

TABELA 2.4 – Sugestões para tipos de serras 30

TABELA 3.1 – Pesos específicos dos materiais comumente utilizados nas

fôrmas 33

TABELA 3.2 – Fatores que influenciam na pressão lateral do concreto 40

TABELA 3.3 – Valores do fator K 43

TABELA 3.4 – Valores do abatimento do concreto de acordo com sua

consistência 45

TABELA 4.1 – Valores das pressões no término da concretagem 62

TABELA 4.2 – Valores das pressões máximas, segundo os métodos

estudados 62

TABELA 4.3 – Resultado dos Ensaios 68

TABELA 5.1 – Valores de kmod,1 72

TABELA 5.2 – Classes de Carregamento 72

TABELA 5.3 – Valores de kmod,2 73

TABELA 5.4 – Classes de Umidade 73

TABELA 5.5 – Tensões convencionais de ruptura na flexão, resistência ao

cisalhamento e módulos de elasticidade nas direções

paralelas e perpendicular à grã das lâminas externas 74

xv

TABELA 5.6 – Valores característicos das resistências e médios dos

módulos de elasticidade 75

TABELA 5.7 – Valores de cálculo das resistências e médios dos módulos

de elasticidade 75

TABELA 5.8 – Coeficiente de fluência φ 82

TABELA 5.9 – Algumas dimensões de pregos 86

TABELA 5.10 – Coeficientes KM, KV e Kf 90

TABELA 5.11 – Especificações da chapa de madeira compensada 97

TABELA 5.12 – Especificações da Madeira E. Grandis 97

TABELA 5.13 – Momento máximo, cortante máximo e flechas para os três

esquemas estático 106

TABELA 5.14 – Vãos dimensionados para os painéis da fôrma da viga V01,

de acordo com alguns esquemas estático 122

TABELA 6.1 – Comprimentos dos elementos que formam o garfo, de

acordo com a viga a ser escorada 142

TABELA 6.2 – Valores máximos e convergente dos fatores de carga para

os pavimentos 160

TABELA 6.3 – Relações fc(t)/fc28, para 21°C<T<30°C 161

TABELA 6.4 – Prazo de desfôrma segundo a NBR 7678 (1983) 163

TABELA 6.5 – Prazo de desfôrma das faces laterais 164

TABELA 6.6 – Prazo de desfôrma nas faces de fundo de lajes, vigas e

escoramento 165

TABELA 7.1 – Simbologia para o desenho no projeto de fôrmas 172

TABELA 7.2 – Coeficiente k 179

TABELA 7.3 – Adicional específico de acordo com a quantidade de pares

de eixos 179

TABELA 7.4 – Percentual aplicado ao preço do projeto para repetições 180

xvi

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas

ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland

ACI – American Concrete Institute

BS – Bristish Standards Institution

CEB – Comite Euro-International du Beton

EESC – Escola de Engenharia de São Carlos

HPMA – Hardwood Plywood Manufacturers Association

LaMEM – Laboratório de Madeiras e Estruturas de Madeira

NB – Norma Brasileira

NBR – Norma Brasileira Registrada

USP – Universidade de São Paulo

xvii

LISTA DE SÍMBOLOS

A – Área da seção transversal

C – Coesão

E – Módulo de elasticidade; módulo de deformação longitudinal

F – Forças; ações

FE – Carga crítica

H – Altura

I – Momento de inércia

K – Coeficiente (em geral); coeficiente de empuxo

L – Vão; comprimento

M – Momento (em geral, momento fletor)

N – Força normal

Q – Ação

QC – Pressão lateral do concreto

R – Velocidade de enchimento; resistência

S – Momento estático; solicitação

T – Temperatura

U – Perímetro; umidade

V – Força cortante

a – Distância

b – Largura; distância

e – Excentricidade

f – Coeficiente de atrito interno; resistência de um material; flecha

h – Altura

i – Raio de giração

kM – Coeficiente de correção

kmod – Coeficiente de modificação

xviii

t – Largura

x – Coordenada

y – Distância; coordenada

α – Coeficiente

β – Coeficiente

γ – Peso específico; coeficiente de segurança

λ – Índice de esbeltez

ρ – Massa específica (densidade)

σ – Tensão normal

τ – Tensão cisalhante

φ – Coeficiente de fluência; ângulo; diâmetro

ϕ – Ângulo

ψ – Coeficiente

xix

RESUMO

MARANHÃO, G. M. (2000). Fôrmas para Concreto: subsídios para a otimização do

projeto segundo a NBR 7190/97. São Carlos, 2000. 188p. Dissertação (Mestrado) –

Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo.

O elevado nível de conhecimento na fabricação de novos materiais e nas

etapas da elaboração do projeto de estruturas não se repete quando são avaliadas

as técnicas de execução de edificações. Por outro lado, a economia globalizada

tornou indispensável a racionalização na construção civil e, no que refere ao item

fôrmas, esta só é possível com o ação de um profissional especializado, ainda raro

no mercado de trabalho da engenharia brasileira. Neste contexto, este trabalho

apresenta procedimentos para se alcançar a redução no custo final da construção

quando bem delineados os projetos arquitetônico e estrutural, com ênfase em

aspectos construtivos. São também mostrados os benefícios da correta definição

do “Projeto de Fôrmas”, necessidade imperiosa no conjunto de elementos gráficos

que constituem o projeto de um edifício. Os princípios e as técnicas para a análise e

o projeto das fôrmas para estruturas de concreto são apresentadas de acordo com

a nova versão da norma brasileira (Projeto de Estruturas de Madeira – 1997),

fundamentada no método dos estados limites. Os ensaios experimentais realizados

nas faces laterais das fôrmas dos pilares definem uma proposta de formulação para

o cálculo da pressão lateral que o concreto exerce nessas faces (segundo a teoria

de Mohr-Coulomb), necessário para o dimensionamento de peças integrantes das

fôrmas. Por fim, são apresentadas as premissas para a elaboração projetual de um

sistema de fôrmas para edifícios de múltiplos andares.

Palavras-chave: Fôrmas para concreto; projeto de fôrmas; pressão lateral do

concreto; edifícios em concreto armado.

xx

ABSTRACT

MARANHÃO, G. M. (2000). Formwork for Concrete: subsidies to optimizing the

design according NBR 7190/97 (Brazilian Code – Design of Timber Structures). São

Carlos, 2000. 188p. Dissertação (Mestrado) – Escola de Engenharia de São Carlos,

Universidade de São Paulo.

The high level of knowledge in the production of new materials and in the

steps of structural design is not present on the construction techniques of multi-

storey buildings. On the other hand, to global economy it becomes indispensable to

introduce rationalization concepts in civil construction, especially in formwork. This

introduction is only possible with the action of an expert, who is still rare in Brazilian

Civil Engineering. In this context, this work aims the presentation of procedures to

reach a reduction on the final cost of multi-storey buildings, when architectural and

structural design are well outlined, with emphasis to constructive details.

Furthermore, the benefits of a proper definition of the “Formwork Design” are

presented, due to its fundamental role in the graphical elements of a project. The

principles of formwork design are presented according to new Brazilian Code

(Design of Timber Structures –1997), based on limit states method. Tests on the

lateral faces of column formwork originated a proposal to estimate lateral pressures

applied by the concrete (according to Mohr-Coulomb Theory), which is necessary to

detail formwork elements. Finally, the premises to design the formwork of a multi-

storey building are presented.

Keywords: formwork for concrete; formwork design; concrete pressure; reinforced

concrete buildings.

Capítulo 1 – Introdução 1

INTRODUÇÃO 1 CCaa pp íí tt uu ll oo

1.1 Generalidades

No Brasil, desde o início do século, o concreto armado vem sendo

empregado nas construções de edifícios. O item fôrmas não era relevante na

composição de custos de uma obra, pois tanto o material quanto a mão de obra

representavam uma pequena porcentagem no custo das fôrmas. Tal não acontece

hoje, onde se tem o percentual de 60%, em média, das horas gastas para moldar a

estrutura, dedicado às fôrmas; outros 25% para a armação e os 15% restantes para

a concretagem.

Conhecidas dos construtores desde tempos imemoriais, as fôrmas para

estruturas de concreto vêm sofrendo paulatina renovação, com novas tecnologias e

materiais desenvolvidos em países em que a construção civil se encontra mais

industrializada. Em essência, são destinadas a sustentar o concreto fresco até que

o mesmo atinja condições de auto suporte. Sua importância não se limita somente

a esta condição, pois também são responsáveis pela garantia de obtenção das

Capítulo 1 – Introdução 2

dimensões desejadas da estrutura de concreto, bem como pela textura do

acabamento final das superfícies.

A construção civil brasileira emprega largamente o concreto armado,

havendo uma estreita relação entre os volumes ou áreas construídas e o consumo

de cimento. Quanto a este material, seu emprego em estruturas de concreto

armado prepondera sobre todos os demais (tais como: revestimentos, argamassas,

etc.). Referir-se à estrutura de concreto armado significa indiretamente referir-se a

"Fôrmas para Concreto", pois sem estas, aquelas não podem ser construídas.

No preparo das fôrmas é generalizado o emprego de madeira que foi e

continua sendo a matéria prima principal utilizada na fabricação dos moldes para

concreto armado, embora alguns tipos de fôrmas empreguem outros tipos de

materiais, em especial o aço (fôrmas metálicas). Dentro dessa colocação, a grande

transformação deu-se com a introdução das chapas de madeira compensada, que

viriam substituir gradativamente a tábua de Pinho do Paraná (Araucaria

angustifolia), isto a partir dos anos 40, início dos anos 50.

É preciso desmitificar uma prática comum na maior parte das construtoras,

onde a tarefa do planejamento e projeto de fôrmas fica a cargo do engenheiro da

obra que, dada a intensidade de suas atribuições, que chegam até

responsabilidades comerciais, acaba delegando ao mestre e encarregados de

carpintaria esta execução. Evidentemente, por este caminho as fôrmas acabam

sendo executadas sem o necessário estudo racional de economia, sem verificação

de resistência ou deformabilidade ou, no melhor dos casos, sem análise da

facilidade de desforma para futuro reaproveitamento. Isso contribui para o caos da

indústria da construção civil, sendo que vários trabalhos têm mostrado a situação

precária que vive a construção. PAULSON (1995) mostra, através do gráfico da

FIGURA 1.1, a variação percentual dos custos unitários dos produtos da construção

comparada com algumas outras indústrias.

Capítulo 1 – Introdução 3

variação percentual dos custos unitários dos produtos construção

automóveis

aeronaves

computadores

ano20001950

100

FIGURA 1.1 – Custo unitário relativo, ao longo do tempo, para diferentes indústrias

[Fonte: PAULSON (1995)]

1.2 Segurança das fôrmas

As fôrmas de concreto devem apresentar resistência suficiente para suportar

esforços provenientes de seu peso próprio, 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 para os elementos de

concreto. Sua estabilidade deve ser garantida utilizando-se suportes e

contraventamentos.

Em recente pesquisa, HADIPRIONO AND WANG (1986), cobrindo 85 casos

de colapso em diversos tipos de estruturas, ocorridos no período 1963-1986,

constataram que 49% aconteceram durante a fase de concretagem.

Adicionalmente, 48% dos 46 casos de colapsos observados em edifícios ocorreram

em sistemas de escoramento tipo vertical, formados por escoras verticais de

madeira, muito adotados na construção civil brasileira.

Apesar dos princípios, conceitos e métodos estarem bem difundidos,

proporcionando o básico para a análise e o projeto das fôrmas, é a experiência e a

responsabilidade de cada projetista que vão assegurar que as fôrmas são

adequadamente projetadas. Isto requer uma análise cautelosa das condições de

trabalho em cada obra, a determinação das ações que serão aplicadas nas fôrmas,

Capítulo 1 – Introdução 4

e a seleção e escolha adequada dos materiais que comporão o sistema de fôrmas,

garantindo a resistência adequada para sustentar todo o carregamento.

É responsabilidade dos trabalhadores da obra a fabricação e montagem das

fôrmas, de acordo com o projeto. Uma cautelosa verificação do projeto e a inspeção

do trabalho durante a construção, por parte da equipe técnica da obra, são

necessárias para assegurar segurança e confiança ao sistema de fôrmas.

Por maiores que sejam os cuidados tomados com o projeto estrutural, com o

controle tecnológico do concreto, com a preparação das armaduras, pode haver

prejuízos se pouca importância for dada ao sistema de fôrmas. Segurança é

responsabilidade de todos.

1.3 Economia nas fôrmas

No plano econômico, o custo das fôrmas participa com cerca de 40% a 60%

do custo total da estrutura de concreto armado. Por outro lado, esta representa

cerca de 20% do custo de uma edificação. Portanto, em números aproximados ao

se estudar este assunto, se está trabalhando com um item que responde entre 8%

e 12% do custo de uma edificação. Apenas estes números já justificam a

importância do tema e dão uma idéia de sua magnitude. Deve ser considerada a

possibilidade do reaproveitamento das fôrmas, que passa a ser o único

componente de custo variável, o que não acontece com a massa de concreto e a

armação, lançadas para ficarem fazendo parte definitiva da estrutura. Surge, assim,

o conceito de “Amortização dos Custos das Fôrmas” pelo número de reutilizações

alcançadas. O gráfico da FIGURA 1.2 mostra a participação das fôrmas no custo

total de uma estrutura. Esses dados são referentes ao mês de fevereiro/2000. Os

preços foram pesquisados em São Paulo-SP, incluem os materiais, mão-de-obra,

equipamentos, leis sociais (124,46%) e BDI (15%).

Fôrmas 41,44%

Concreto 28,60%

Aço 29,96%

FIGURA 1.2 – Participações no custo de uma estrutura de concreto armado

[Fonte: REVISTA CONSTRUÇÃO (2000)]

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