Critérios para dimensionamento e escolha do sistema
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Nilton Nazar
FORMAÇÃO ACADÊMICA • 1972 - Graduado em Engenharia Civil-Escola de Engenharia Mauá I.M.T. • 1974 - Equilíbrio Plástico dos Solos Escola Politécnica - U S P • 1974 - Mecânica das Rochas Escola Politécnica - U S P • 1975-Especialização em Engenharia de Segurança do Trabalho-Universidade Mackenzie • 1979 - Bacharel e m Administração de Empresas - Universidade Mackenzie • 1987 - Escola Superior de Guerra ADESG • 2000 - Pós Graduação Lato-Sensu Política e E s t r a t é g i a - N a i p e U S P • 2 0 0 6 - Mestre e m Habitação pelo IPT - Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo EXPERIÊNCIA PROFISSIONAL • 1973-1974 - Jubran Engenharia Ltda - Engenheiro - Assistente Técnico. • 1974-1975 - Construtora Bracco T h o m é - Engenheiro de obras. • 1 9 7 5 - 1 9 7 6 - C o n s t r u t o r a Inc. F r e s n o S . A - Engenheiro Coordenador. • 1976-1982 - Consórcio Técnico de Eng. E Arq. Ltda - Coordenador Superintendente. • 1982 Atual - Hold Engenharia Ltda/ Pemarc Escr.Téc. Eng. S/C Ltda Diretor Geral.
FÔRMAS E ESCORAMENTOS PARA EDIFÍCIOS Critérios para dimensionamento e escolha do sistema
SINISTROS NA C O N S T R U Ç Ã O CIVIL © Copyright Editora Pini Ltda. Todos os direitos dc reprodução ou tradução reservados pela Editora Pini Ltda.
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) Nazar, Nilton Fôrmas e e s c o r a m e n t o s p a r a edifícios : critérios p a r a d i m e n s i o n a m e n t o e e s c o l h a d o sistema / Nilton Nazar. — São Paulo : Pini, 2007.
ISBN 978-85-7266-179-9
1. C o n s t r u ç ã o - Custos 2. Edifícios h a b i t a c i o n a i s - Projetos 3. E s c o r o n a m e n t o s d e c o n c r e t o 4. Fôrmas d e c o n c r e t o 1. Título.
07-1402
CDD-690.1 índices para c a t á l o g o sistemático: 1. Formas d e c o n c r e t o p a r a e d i f í c i o s : D i m e n s i o n a m e n t o e custos : C o n s t r u ç ã o civil 690.1
C o o r d e n a ç ã o M a n u a i s T é c n i c o s : Josiani S o u z a Projeto gráfico: Lucas Aires Capa: Lucas Aires R e v i s ã o : R o b e r t o Carlessi - M T B - 1 0 . 8 5 4 - SP Editora PINI Ltda. Rua A n ha ia, 9 6 4 - CEP 0 1 1 3 0 - 9 0 0 - S ã o P a u l o - SP - Brasil Fone: ( 1 1 ) 2 1 7 3 - 2 3 2 8 - Fax ( 1 1 ) 2 1 7 3 - 2 3 2 7 www.piniweb.com -
[email protected] 1J edição 1a tiragem: 2.000 exemplares - mar/07
À m i n h a a m a d a e s p o s a , Viviane, e à s m i n h a s f i l h a s , Luciana e T h a í s , p r e s e n t e s q u e D e u s m e d e u e a r a z ã o e a m o t i v a ç ã o de t u d o q u e faço. A o s m e u s p a i s , Julieta e Nagib (in memoriam), inspiração e dedicação.
pela
AGRADECIMENTOS
P r i m e i r a m e n t e a D e u s , por ter p e r m i t i d o a e x e c u ç ã o d e s t e trabalho, e n e s t a altura d a minha vida profissional continuar o m e u aprimoramento c o m o se estivesse começando, c o m o m e s m o entusiasmo e alegria. A o m e u o r i e n t a d o r , e a g o r a j á m e u a m i g o prof. dr. N i l s o n F r a n c o , p e l a
enorme
dedicação e competência na transmissão dos ensinamentos e nos constantes estímulos à p e s q u i s a d e s o l u ç õ e s p a r a o m e u trabalho, e d e q u e m virei u m a d m i r a d o r p e s s o a l e profissional. A o prof. dr. C l á u d i o Mitidieri, p e l o s c o n h e c i m e n t o s t r a n s m i t i d o s d u r a n t e o c u r s o
a
atenção e a gentileza durante todo o período de aprendizado. A o prof. dr. D o u g l a s Barreto, p e l a i n e s t i m á v e l c o l a b o r a ç ã o n a r e v i s ã o e f o r m a t a ç ã o do trabalho. A o prof. dr. A d ã o M a r q u e s B a t i s t a , p e l a s u a a m i z a d e e p r e s t e z a n o f o r n e c i m e n t o de extensa bibliografia, a l é m d o s constantes esclarecimentos e troca d e opiniões sobre um assunto, d o qual possui grande conhecimento teórico, e u m a gigantesca
experiência
prática, que são as fôrmas d e concreto. A o sr. P a u l o d e A s s i s , o P a u l i n h o , e s s e m a g n í f i c o l a b o r a t o r i s t a , p e l a p r e s t e z a n a s e x p e r i ê n c i a s d e laboratório, h á m a i s d e 3 0 a n o s n o IPT, s e m p r e a t e n t o e d i s p o s t o a esclarecer e a transmitir os seus conhecimentos. A toda secretaria do
CENATEC,
particularmente à sra. M a r y Yoshioka Pires de Toledo, s e m p r e gentil, eficiente e prestativa no atendimento e nas comunicações c o m todos os alunos. À sra. Valéria d e Oliveira, s e c r e t á r i a d a D i v i s ã o d e P r o d u t o s Florestais d o C e n t r o de T e c n o l o g i a e R e c u r s o s F l o r e s t a i s d o IPT, p e l a d e d i c a ç ã o e p a c i ê n c i a d u r a n t e t o d c o período da execução da dissertação, c o m as constantes e naturais alterações que esse tipo tarefa acarreta.
RESUMO N e s t e t r a b a l h o foi e f e t u a d a u m a a n á l i s e t é c n i c a c o m p a r a t i v a p a r a o s p r i n c i p a i s e l e m e n t o s d e u m a edificação, vigas, pilares e lajes, n o tocante a projetos d e f ô r m a s u s a d a s para a execução dos mesmos, e também demonstrada a importância econômica das fôrmas e m r e l a ç ã o a o c u s t o d a e s t r u t u r a d e c o n c r e t o . Foi t a m b é m a p r e s e n t a d o u m d e t a l h a m e n t o d o custo de fabricação de fôrmas, incluindo mão-de-obra e as partes componentes. O custo de u m a fôrma é composto por seus insumos principais c o m o c o m p e n s a d o s e madeiras, a utilização ou não de e q u i p a m e n t o s metálicos para cimbramentos, mão-de-obra para montagem, conforme o prazo de execução de u m a obra. U m a p e s q u i s a bibliográfica d o s tipos de m a d e i r a e m u s o n o Brasil, a s u a fisiologia, o c o n s u m o industrial c o m reflorestamento e florestas plantadas, as s u a s propriedades físicas e mecânicas também foram enfocados. T a m b é m foi o b j e t o d e p e s q u i s a o p a i n e l d e m a d e i r a c o m p e n s a d a , o s e u p r o c e s s o d e fabricação c o m r e c o m e n d a ç õ e s para a utilização de adesivos para cada uso específico, b e m como os processos de preparação para colagem e prensagem. U m e s t u d o e s p e c í f i c o foi f e i t o c o m p l a c a s d e O S B , o s e u p r o c e s s o d e f a b r i c a ç ã o e p r o d u ç ã o no mundo. Ligações pregadas, as mais utilizadas e m fôrmas, t a m b é m foram abordadas. O s sistemas de f ô r m a s m a i s utilizados n o m e r c a d o nacional para edifícios, c o m o os de madeira, de metal, d e plástico, d e polipropileno e d e papelão foram objeto d e análise. U m critério d e e s c o l h a d o s i s t e m a d e f ô r m a s , d o p o n t o d e v i s t a e c o n ô m i c o , foi feito e m c a d a u m d o s c a s o s analisados, c o m o as vigas, os pilares e a s lajes c o m várias c o m b i n a ç õ e s p o s s í v e i s e m u m c a s o real c o m 180 utilizações, e m q u e o p ç õ e s d e c i m b r a m e n t o s metálicos e de madeira foram analisados. Foi feita u m a a v a l i a ç ã o teórica s o b r e o s e s f o r ç o s solicitantes e m f ô r m a s , o n d e se p u d e r a m c o m p a r a r o s diversos critérios d e p r e s s ã o exercida sobre elas, e u m a sugestão para utilização dos coeficientes de majoração e de minoração da n o r m a brasileira N B R 7190/97, para comparação c o m normas estrangeiras. Ensaios mecânicos e m compensados e e m placas OSB, além de experiências e m obras e m q u e foram u s a d a s estas últimas, completaram a parte experimental. O s estudos d e caso foram todos reais e o seus resultados aplicados nos empreendimentos foram escolhidos c o m b a s e e m u m a análise holística d a estrutura, e não s o m e n t e e m função d a s f ô r m a s e d e s e u d i m e n s i o n a m e n t o propriamente ditos. Finalmente, "Diagramas de Orientação" sugerem alguns passos a serem
tomados
inicialmente para escolha do sistema e subsistemas de fôrmas, antes de u m a análise mais aprofundada que deverá confirmá-la. Palavras-chave: f ô r m a s para concreto, madeira, critérios d e dimensionamento, sistema de fôrmas, compensado.
ABSTRACT T h i s s t u d y w a s c o n d u c t e d in o r d e r t o p e r f o r m a c o m p a r a t i v e t e c h n i c a l a n a l y s i s for t h e e l e m e n t s o f a s t r u c t u r e - b e a m s , c o l u m n s a n d s l a b s - r e l a t e d t o t h e p r o j e c t of f o r m w o r k s , w h i c h a r e u s e d for t h e i r c o n s t r u c t i o n , a n d a l s o t o d e m o n s t r a t e t h e e c o n o m i c a l i m p o r t a n c e of t h e f o r m w o r k c o m p a r e d c o s t s o f c o n c r e t e s t r u c t u r e . It w a s a l s o p r e s e n t e d t h e f o r m w o r k s manufacturing costs, including w o r k m a n s h i p a n d materiais (the c o m p o n e n t s parts). T h e t o t a l c o s t o f t h e f o r m w o r k s y s t e m is c o m p o s e d b y t h e c o s t o f t h e m a i n c o m p o n e n t s s u c h as lumber, plywood, metallic shoring w h e n used, a n d manufacturing time ( m a n hour) during the construction time. A r e v i e w of literature a i m i n g for t h e t y p e s w o o d s u s e d in Brazil, their p h y s i o l o g y a n d i n d u s t r i a l c o n s u m p t i o n of r e f o r e s t e d a n d s u s t a i n e d g r o w i n g , its p h y s i c a l a n d
mechanical
p r o p e r t i e s w e r e a l s o f o c u s e d in this study. T h e p l y w o o d section covers the manufacturing p r o c e s s the different types of adhesives for t h e specific u s e s , a s well a s t h e gluing a n d p r e s s i n g p r o c e d u r e s . A specific section covering the use O S B boards a n d their manufacturing process around the w o r l d w a s briefly c o m m e n t e d . Nailing, the most utilized system, w a s also considered. O t h e r t y p e s o f f o r m w o r k c o n s t r u c t i o n u s e d in B r a z i l s u c h a s m e t a l , p o l y p r o p y l e n e , a n d c a r d b o a r d w e r e a l s o t h e o b j e c t of a n a l y s i s . A s y s t e m a t i c c r i t e r i o n o f c h o i c e , b a s e d o n e c o n o m i c a l p o i n t of v i e w w a s d e s i g n a t e d f o r e a c h s u b - s y s t e m t a k i n g in c o n s i d e r a t i o n the v a r i o u s p o s s i b l e c o m b i n a t i o n s of m a t e r i a i s . T h e y w e r e b a s e d in a real j o b s c e n a r i o w h e r e 1 8 0 r e - u s e s of f o r m w o r k t o o k p l a c e . Also, a theoretical evaluation w a s p e r f o r m e d w h e r e different criteria of hydraulic pressure o n t h e f o r m w o r k w e r e s t u d i e d in t h e light of B r a z i l i a n S t a n d a r d - N B R 7 1 9 0 / 9 7 c o m p a r e d w i t h f o r e i g n s t a n d a r d s . S u g g e s t i o n s for the u s e of c o r r e c t i n g f a c t o r s w e r e m a d e . At e x p e r i m e n t a l levei, m e c h a n i c a l testing o n b o t h p l y w o o d a n d O S B w e r e c a r r i e d out o n small samples. AH c a s e s s t u d i e s w e r e " r e a l w o r l d " a n d t h e i r r e s u l t s w e r e e f f e c t i v e l y p u t i n p r a c t i c e i n s e v e r a l c o n s t r u c t i o n s . T h u s . t h e results p r e s e n t e d c o m e f r o m a true holistic a n a l y s i s of l h o s e s t r u c t u r e s a n d not o n l y a s a f u n c t i o n of t h e f o r m w o r k s o r their d e s i g n . F i n a l l y , a " C h o i c e D i a g r a m " is p r e s e n t e d t o i n t r o d u c e f o r d e s i g n e r s in t h e i n i t i a l s t e p s , a h e l p t o d e f i n e t h e t y p e s of s y s t e m s a n d / o r s u b - s y s t e m s available. K e y w o r d s - concrete f o r m w o r k , w o o d , d i m e n s i o n i n g criteria, f o r m w o r k s y s t e m , plywood.
PREFÁCIO V á r i a s r a z õ e s s e e n c o n t r a m a o s e ler e s t e t r a b a l h o s o b r e f ô r m a s p a r a c o n c r e t o p a r a construção d e edifícios, assunto tão importante para o qual p o u c a importância é dada. Primeiramente por abordar os aspectos relativos aos projetos de fôrma,
enfocando
materiais, mão-de-obra, resistência, segurança, que são encontrados na sua fabricação, de maneira clara e pontual. N ã o obstante, é por demais conhecido que os custos envolvidos no sistema de fôrmas e cimbramentos são elevados e e m muitos casos superiores ao do concreto m a s s a e d o aço, c o m o aqui d e m o n s t r a d o . O p r o b l e m a não se limita t ã o - s o m e n t e a o s detalhes de projeto d e fôrmas, m a s reforça a n e c e s s i d a d e do envolvimento integrado d a s equipes de arquitetos, engenheiros de estrutura, engenheiros projetistas de fôrmas e os executores propriamente ditos, d e s d e a c o n c e p ç ã o d o projeto. E m s e g u n d o lugar, p a r a b e n i z a r o autor pela d e d i c a ç ã o e e s f o r ç o c o l o c a d o s n e s s a tarefa. M e r e c e m destaque os fatos citados sobre as tecnologias aplicadas ao material concreto onde fatores aparentemente simples, m a s de grande importância que devem ser considerados nos p r o j e t o s d e f ô r m a c o m o e f e i t o d a t e m p e r a t u r a , a b a t i m e n t o (slump), t e m p o d e p e g a , v e l o c i d a d e de lançamento, entre outros, n e m sempre considerados nos cálculos de fôrmas. A o s colegas, estudantes e usuários pela oportunidade de encontrar aqui contribuições e informações para enfrentarem as dificuldades deparadas ao analisar u m sistema de fôrmas para estruturas de concreto armado. M e n c i o n o ainda, a o p o r t u n i d a d e q u e ter c o n h e c i d o e t r a b a l h a d o c o m o Nilton, profissional c o m m a i s d e 30 a n o s de experiência, disposto a d o c u m e n t a r fatos e m prol d a engenharia, fatos raros d e inestimável valor para estudantes e profissionais dedicados a esse ramo, que n e c e s s i t a m d e a p o i o e m literatura, a l g o t ã o difícil d e s e e n c o n t r a r e q u e i n f e l i z m e n t e n ã o t e m o devido respaldo nas escolas d e engenharia. A o Nilton d e v e m o s o r e c o n h e c i m e n t o a o esforço d e s p e n d i d o e m possibilitar a tradução d e s e u s c o n h e c i m e n t o s práticos neste trabalho. p o u c o t e m p o que convivi c o m o Nilton, percebi que
Pelo
é u m a pessoa especial, pelo seu
desprendimento, s e m egotismos, trazendo para este trabalho seu conhecimento adquirido ao l o n g o d e s u a vida profissional s o b r e e s s e assunto, e, c o m o ele m e s m o diz ...."A dificuldade do c o n h e c i m e n t o dos critérios para o d i m e n s i o n a m e n t o de fôrmas para servir d e molde ao concreto a r m a d o t e m o s e u início n o precário e n s i n o d e s t e t e m a e m universidades brasileiras onde, c o m raríssimas e h o n r o s a s exceções, s ã o ministradas aulas c o m a l g u m a s noções." A o s leitores a certeza d e q u e aqui encontrarão orientações e c a m i n h o s para decisões no cálculo de f ô r m a s para tornar os projetos de edifícios mais elaborados, s e g u r o s e econômicos.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES FIGURAS
Pag
Figura 1
Composição de custo de uma estrutura - pavimento-tipo
31
Figura 2
C o m p o s i ç ã o do custo d o pavimento atípico
37
Figura 3
Composição do custo do pavimento-tipo
39
Figura 4
Composição do custo da fôrma do andar exemplificado
39
Figura 5
Composição porcentual (em peso) do equipamento metálico
41
Figura 6
F o t o g r a f i a s d a s p r i n c i p a i s m a d e i r a s u t i l i z a d a s n a c o n s t r u ç ã o civil
45
Figura 7
Anéis de crescimento da madeira
46
Figura 8
Fisiologia da árvore
47
Figura 9
Evolução do c o n s u m o de madeiras nativas e reflorestadas no Brasil
51
F i g u r a 10
Eixos principais de u m a peça de madeira e m relação à direção d a s fibras
52
F i g u r a 11
Planos principais de corte c o m relação às c a m a d a s de crescimento
52
F i g u r a 12
Á g u a livre e á g u a d e i m p r e g n a ç ã o n a m a d e i r a
53
F i g u r a 13
Retratibilidade da madeira de Pinus - Caribaea var hondurensis
54
F i g u r a 14
T o r n o rotativo p a r a e x t r a ç ã o d e l â m i n a s
55
F i g u r a 15
Estrutura d e ligação colada
57
F i g u r a 16
Representação de uma estrutura de ligação colada
58
F i g u r a 17
Painéis de O S B utilizados e m f ô r m a s
59
F i g u r a 18
Capacidade d e produção instalada (milhões e m m3) no C a n a d á e U S A
59
F i g u r a 19
Processo de fabricação de O S B (genérico)
60
Figura 20
Sistema de fôrmas integralmente de madeira
68
Figura 21
Sistema de fôrmas misto madeira x metálica
68
Figura 22
Fôrmas integralmente metálicas
69
Figura 23
D i a g r a m a de orientação para confecção de f ô r m a s para lajes c o m c u b e t a s de polipropileno
70
Figura 24
F ô r m a de polipropileno
70
Figura 25
A s p e c t o d a laje d e s e n f o r m a d a
71
Figura 26
Fôrmas plásticas
71
Figura 27
F ô r m a s de papelão para pilares
72
Figura 28
F ô r m a s d e papelão tipo caixão perdido
72
Figura 29
Diagrama de orientação para confecção de fôrmas para pilares
73
Figura 30
Pilares c o m tensores e sarrafos de madeira
79
Figura 31
Pilares c o m barras de a n c o r a g e m e sarrafos de madeira
80
FIGURAS
Pag
Figura 32
Pilares c o m barras de a n c o r a g e m e sarrafos de madeira e suporte metálico
81
Figura 33
Pilares c o m suportes metálicos verticais e tensores
82
Figura 34
Pilares c o m suportes metálicos verticais e barras de a n c o r a g e m
83
Figura 35
Pilares c o m suportes metálicos verticais, horizontais e barras d e ancoragem
84
Figura 36
C i m b r a m e n t o principal: c o m p r a x locação mensal de e q u i p a m e n t o metálicc para o ciclo de 180 usos
Figura 37
88
T r a n s v e r s i n a s d a s lajes, l o c a ç ã o m e n s a l x c o m p r a r m e t á l i c o x c o m p r a r m a d e i r a para u m ciclo de 180 usos (quatro reposições)
89
Figura 38
D i a g r a m a d e o r i e n t a ç ã o p a r a c o n f e c ç ã o d e f ô r m a s p a r a t r a n s v e r s i n a s d e lajes
90
Figura 39
C o m p a r a ç ã o d o c u s t o d e f ô r m a s p a r a lajes, c o m p a i n e l e c i m b r a m e n t o l o c a d o / m ê s para u m ciclo d e 180 u s o s x f ô r m a s para lajes c o m c o m p e n s a d o s e cimbramentos tradicionais
Figura 40
91
E s c o r a m e n t o de f ô r m a s para vigas para u m ciclo de 180 usos c o m equipamento metálico e garfos de madeira
92
Figura 41
D i a g r a m a d e o r i e n t a ç ã o p a r a c o n f e c ç ã o d e c i m b r a m e n t o d e f ô r m a s p a r a v i g a s .... 9 3
Figura 42
Diagrama de orientação para confecção de fôrmas para blocos de fundação
93
Figura 4 3
Diagrama de orientação para confecção de f ô r m a s para cortinas de concreto
94
Figura 4 4
D i a g r a m a d e o r i e n t a ç ã o p a r a c o n f e c ç ã o d e f ô r m a s para c a i x a s - d ' á g u a superiores
94
Figura 4 5
Diagrama de orientação para confecção de fôrmas para vigas-baldrame
94
Figura 46
D i a g r a m a de orientação para a confecção de f ô r m a s para lajes treliçadas e lajes n e r v u r a d a s (cubetas)
95
Figura 47
Curvas indicativas do carregamento m á x i m o para dois apoios
103
Figura 4 8
C u r v a s indicativas do c a r r e g a m e n t o m á x i m o para três a p o i o s
104
Figura 49
Curvas indicativas do carregamento m á x i m o para quatro apoios
105
Figura 50
Distribuição de pressão, adotada para cálculo d e fôrmas de vigas
108
Figura 51
G r á f i c o d a p r e s s ã o e m pilar 0 , 2 0 m x 0 , 7 0 m c o m h = 2 , 9 0 p a r a o e s t a d o - l i m i t e de utilização
Figura 52
G r á f i c o d a p r e s s ã o e m pilar 0 , 2 0 m x 0 . 7 0 m c o m h = 2 . 9 0 p a r a o estado-limite último
Figura 53
111
111
Pressão m á x i m a e m pilares e m f u n ç ã o d a velocidade de e n c h i m e n t o e da temperatura, conforme metodologia do A C 1
118
Figura 54
C a r r e g a m e n t o h o r i z o n t a l e m lajes
119
Figura 55
R e l a ç ã o e n t r e o e s f o r ç o h o r i z o n t a l e m lajes, e m f u n ç ã o d o c o m p r i m e n t o e da espessura
120
Figura 56
Sobrecarga vertical de 74 kgf/m, para o fundo da viga, adicionado ao peso próprio
121
Figura 57
D i a g r a m a de pressão do concreto nas faces laterais d a fôrma
122
Figura 58
P r e s s ã o n o s pilares, s e g u n d o a n o r m a D I N , p a r a v < 0 , 5 m / h
123
Figura 59
P r e s s ã o n o s pilares, s e g u n d o a n o r m a D I N , p a r a v > 0 , 5 m / h
123
Figura 60
P r e s s ã o e m f ô r m a s d e p i l a r e s s e g u n d o o C E B , c o n s i d e r a n d o o efeito de arco na c o n c r e t a g e m c o m o critério
Figura 61
126
Representação gráfica das pressões calculadas pela fórmula de Janssen para alguns valores de fi e 0
128
Figura 62
Ensaio de flexão para obtenção do módulo de elasticidade em O S B
129
Figura 63
Aspecto d a s e ç ã o de ruptura do O S B após o ensaio
129
Figura 6 4
G r á f i c o s c o m p a r a t i v o s p a r a c h a p a s d e c o m p e n s a d o s e O S B d e 12 m m de espessura
Figura 65
G r á f i c o s c o m p a r a t i v o s p a r a c h a p a s d e c o m p e n s a d o s e O S B d e 15 m m de espessura
Figura 6 6
132
132
G r á f i c o s c o m p a r a t i v o s p a r a c h a p a s d e c o m p e n s a d o s e O S B d e 18 m m de espessura
133
Figura 6 7
Painel O S B cru ( s e m revestimento)
133
Figura 68
Painel O S B c o m revestimento de filme M D O
134
Figura 69
Painel O S B c o m revestimento de filme fenólico
134
Figura 70
À e s q u e r d a , s u p e r f í c i e inferior d a 1 ê laje, p a i n e l c r u ; à direita, f ô r m a p a r a 3 o laje c o m d a n o s l o c a l i z a d o s n o l a d o o p o s t o à s u p e r f í c i e e m c o n t a t o c o m o concreto, e m painéis M D O transpassados por pregos
F i g u r a 71
135
À e s q u e r d a , f ô r m a p a r a 7 a laje, m a n c h a s e s b r a n q u i ç a d a s d e v i d o a resíduos de nata de concreto aderida ao painel O S B "cru" e danificação d a s b o r d a s d o s p a i n é i s ; à direita, m a n c h a s e d a n o s l o c a l i z a d o s e m revestimento do painel O S B próximos a cantos e bordas
Figura 72
135
P l a n t a d e u m a n d a r - t i p o , d o c a s o 1, c o m laje n e r v u r a d a e u s o d e c u b e t a s de polipropileno
141
Figura 73
E s q u e m a d o a n d a r - t i p o c o m laje m a c i ç a
145
Figura 74
Corte das vigas nos diversos pavimentos
147
Figura 75
D i a g r a m a d e o r i e n t a ç ã o p a r a a c o n f e c ç ã o d e f ô r m a s p a r a lajes m a c i ç a s e lajes treliçadas
148
Figura 76
Aspectos de colocação de painéis metálicos nas lajes
151
Figura 7 7
D i a g r a m a d e o r i e n t a ç ã o p a r a c o n f e c ç ã o d e f ô r m a s p a r a lajes c o m p a i n é i s do tipo "drop-head"
152
LISTA DE TABELAS TABELAS
Pag
Tabela 1
Custo dos i n s u m o s para execução de prédios (pavimento atípico)
36
Tabela 2
Custo dos insumos para execução de prédios (pavimento-tipo)
38
Tabela 3
D i m e n s õ e s d e pregos, bitolas comerciais
65
Tabela 4
Custo unitário de materiais
77
Tabela 5
Esquema de montagem e modo de reaproveitamento das fôrmas dos pilares
78
Tabela 6
C o m b i n a ç õ e s para utilização de tensores nas f ô r m a s
80
Tabela 7
C o m b i n a ç õ e s para utilização de barras de a n c o r a g e m nas f ô r m a s
81
Tabela 8
C o m b i n a ç õ e s para utilização de sarrafos e suportes metálicos nas fôrmas
82
Tabela 9
C o m b i n a ç ã o p a r a u t i l i z a ç ã o d e s u p o r t e m e t á l i c o v e r t i c a l e t e n s o r e s n a s f ô r m a s ... 8 3
Tabela 10
C o m b i n a ç ã o para utilização d e suporte metálico vertical e barras de ancoragem nas fôrmas
T a b e l a 11
84
C o m b i n a ç ã o para utilização de suportes metálicos vertical e horizontal nas fôrmas
85
Tabela 12
C o m b i n a ç ã o para utilização de painéis metálicos locados nas fôrmas
85
Tabela 13
C o m b i n a ç õ e s c o n s i d e r a d a s para m o n t a g e m d e f ô r m a s d e pilares, c o m vários critérios de projetos
85
Tabela 14
E s q u e m a de m o n t a g e m e m o d o de reaproveitamento d a s f ô r m a s d a s lajes
86
Tabela 15
C i m b r a m e n t o principal m e t á l i c o p a r a laje e x e m p l i f i c a d a ( A n e x o s A , B e C)
87
Tabela 16
Peso dos insumos
87
Tabela 17
C o m p a r a t i v a final d a s diversas o p ç õ e s d e f ô r m a s para lajes
91
Tabela 18
Ações variáveis ( F O N T E N B R 7190/97) combinações últimas
99
Tabela 19
Fatores de minoração NBR 7190/97
99
Tabela 20
V a l o r e s d e kmod l ( F O N T E N B R 7 1 9 0 / 9 7 )
100
Tabela 21
Valores d e km0!j2 ( F O N T E N B R 7190/97)
100
T a b e l a 22
Classe3 de umidade ( F O N T E N B R 7190/97)
100
Tabela 23
Características físicas e geométricas de c o m p e n s a d o s - A B I M C I
102
Tabela 2 4
Máxima pressão do concreto - velocidade x temperatura - Paredes
115
Tabela 25
M á x i m a pressão do concreto - kN/m2 - Pilares
117
Tabela 26
E s f o r ç o h o r i z o n t a l n a s l a j e s e m f u n ç ã o d a e s p e s s u r a e d a l a r g u r a , e m kgf
120
Tabela 27
Tabela de coeficientes de aumento da pressão
124
Tabela 28
Pressão na parede da f ô r m a e m função da altura d a obra
125
TABELAS
Pag
Tabela 29
Valores d e k indicados pelo C E B (1976)
126
Tabela 30
Pressões calculadas s e g u n d o os critérios indicados
127
Tabela 31
Resistência à flexão estática d o c o m p e n s a d o e m pínus brasileiro
130
Tabela 32
Características m e c â n i c a s d a s c h a p a s d e O S B , obtidas no ensaio d e flexão
131
Tabela 33
E s t i m a t i v a d o c o n s u m o d e f ô r m a s c o m u t i l i z a ç ã o d e c u b e t a s - laje n e r v u r a d a .... 1 4 2
Tabela 34
Estimativa do c o n s u m o de concreto c o m utilização d e cubetas, e m laje n e r v u r a d a c o m v i g a s b a i x a s
142
Tabela 35
E s t i m a t i v a d o c o n s u m o d e f ô r m a s s e m u t i l i z a ç ã o d e c u b e t a s - laje m a c i ç a
143
Tabela 36
E s t i m a t i v a d o c o n s u m o d e c o n c r e t o s e m u t i l i z a ç ã o d e c u b e t a s - laje m a c i ç a
143
Tabela 37
Custo das fôrmas sem o uso de compensado sob as cubetas
143
Tabela 38
Custo das fôrmas c o m o uso de compensado sob as cubetas
144
Tabela 39
C o n s u m o de aço e concreto
144
Tabela 40
C u s t o final d a laje n e r v u r a d a d o p a v i m e n t o - t i p o c o m c u b e t a s
144
Tabela 41
C u s t o p a r a a c o n f e c ç ã o d a s f ô r m a s e c i m b r a m e n t o d a laje m a c i ç a
145
Tabela 4 2
Custo do aço e do concreto
146
Tabela 4 3
C u s t o final d o p a v i m e n t o p a r a a laje m a c i ç a
146
Tabela 44
C o m p o s i ç ã o d e c u s t o d e laje t r e l i ç a x laje m a c i ç a
150
Tabela 45
C o m p a r a ç ã o de custos para lajes c o m c i m b r a m e n t o tipo "drop-head" x convencional, c o m chapas de compensado
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABCP
A s s o c i a ç ã o Brasileira de C i m e n t o Portland
ABIMCI
Associação Brasileira da Indústria de Madeira Processada M e c a n i c a m e n t e
ACI
A m e r i c a n C o n c r e t e Institute
CEB
Comitê Euro-lnternational du Beton
DIN
D e u s t s c h e s Institut F ü r N o r m u n g
NBR
N o r m a Brasileira
OSB
Oriented Strand Board
152
LISTA DE SÍMBOLOS
H
A l t u r a d o pilar e d a v i g a
z
A l t u r a d o pilar n a f ó r m u l a d e J a n s s e n
h
Altura m á x i m a de concretagem
qd
Carga de projeto para a verificação no estado-limite último
q a u . m .. Carga de projeto para o dimensionamento no estado-limite de utilização cP
Unidade de medida de viscosidade (centipoise)
c vib
Coeficiente de majoração do concreto e m função da vibração
li
C o e f i c i e n t e d e atrito c o n c r e t o x c h a p a n a f ó r m u l a d e J a n s s e n
K
C o e f i c i e n t e d e c o r r e n t e d o â n g u l o d e atrito i n t e r n o d o c o n c r e t o n a f ó r m u l a d e J a n s s e n
k
Coeficiente de majoração das pressões e m função do abatimento e da temperatura - CEB
Papar
Densidade aparente
pD
Densidade básica
MDI
D i - i s o c i a n e t o difenil m e t a n o
v|/0
Fator d e m i n o r a ç ã o p a r a a ç õ e s v a r i á v e i s s e c u n d á r i a s p a r a o e s t a d o - l i m i t e ú l t i m o
\j/,
Fator d e m i n o r a ç ã o p a r a a ç õ e s v a r i á v e i s s e c u n d á r i a s p a r a o e s t a d o - l i m i t e d e u t i l i z a ç ã o
yg
Fator d e m a j o r a ç ã o d a s a ç õ e s v a r i á v e i s p r i n c i p a i s e s e c u n d á r i a s p a r a o e s t a d o - l i m i t e úl:imo
ha
Hectare
kg
Quilograma
kgf/m3
Quilograma força por metro cúbico
kgf/m2
Quilograma força por metro q u a d r a d o
Ib/ft
Libra por pé
lb/ft 3
Libra por pé cúbico
psf
Libra por pé q u a d r a d o
P
M á x i m a p r e s s ã o lateral p s f ; P r e s s ã o d o c o n c r e t o p e l o C E B
MPa
M e g a Pascal
m
Metro
mm
Milímetro
E
Módulo de elasticidade
E12
Módulo de elasticidade corrigido para umidade 12%
Y
Peso específico do concreto
Y0 ^,
Peso específico do concreto majorado para o estado-limite de utilização
Yd.utm
P e s o
q
Peso próprio do c o m p e n s a d o
específico do concreto majorado para o estado-limite último
q qj
Peso próprio do concreto h s
q2md ^
Pressão equivalente à altura 2/3 para o estado-limite de utilização Pressão equivalente à altura 2/3 para o estado-limite último
q x maxulil P r e s s ã o h o r i z o n t a l m á x i m a p a r a o e s t a d o - l i m i t e d e u t i l i z a ç ã o qxfraxJCim P r e s s ã o horizontal m á x i m a para o estado-limite último P mm aax,
Pressão m á x i m a do concreto pela n o r m a DIN
qv
Pressão vertical
qvdulil
Pressão vertical no estado-limite de utilização
"v.d.ultim
Pressão vertical no estado-limite último
R
Raio hidráulico na fórmula de J a n s s e n
f^
Resistência característica
F,,
Resistência para a umidade U %
FU12:
Resistência corrigida para umidade 12%
qor
Sobrecarga de pessoas e equipamentos
t
T e m p e r a t u r a d o c o n c r e t o e m °C
T
T e m p e r a t u r a d o c o n c r e t o e m °F n a f ó r m u l a d a A . C . I .
U%
Teor d e u m i d a d e
R
Velocidade de enchimento e m pé por hora na fórmula A.C.I.
v
Velocidade de enchimento m/h - DIN.
pmt
Valor d a p r e s t a ç ã o d e u m a s é r i e d e p a g a m e n t o s d i f e r i d o s p o s t e c i p a d o s
PVA
Valor p r e s e n t e d e u m a s é r i e d e p a g a m e n t o s d i f e r i d o s p o s t e c i p a d o s
f c a COfnp
Resistência de compressão de cálculo
fckoomp
Resistência característica obtida pelo estimador, ou 0,7 da resistência média
1
fc m c o r R e s i s t ê n c i a m é d i a à c o m p r e s s ã o
SUMÁRIO 1
INTRODUÇÃO
30
1.2
OBJETIVO
32
2
AS FÔRMAS NO PROCESSO CONSTRUTIVO - COMPARATIVO ESTRUTURAL
36
2.1
PAVIMENTO ATÍPICO
36
2.2
EQUIPAMENTO METÁLICO
40
2.2.1
índice de e q u i p a m e n t o metálico
40
3
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
44
3.1
MADEIRA
44
3.1.1
A s madeiras d o m e r c a d o brasileiro
44
3.1.1.1
Estrutura d a madeira
45
3.1.1.2
Fisiologia e crescimento das árvores
46
3.1.2.
O p í n u s n a s i l v i c u l t u r a brasileira
47
3.1.2.1
E v o l u ç ã o d o c o n s u m o g e r a l d e m a d e i r a i n d u s t r i a l no Brasil
50
3.1.2.2
Evolução do c o n s u m o geral de madeira de reflorestamento e florestas plantadas no Brasil
51
3.1.3
Propriedades físicas e mecânicas da madeira
51
3.1.3.1
Propriedades físicas
51
3.1.3.2
Densidade da madeira
53
3.1.3.3
Umidade da madeira
53
3.1.3.4
A retratibilidade
54
3.1.4
Painéis derivados de madeira
55
3.1.4.1
Compensados
55
3.1.4.2
Processo de fabricação
55
3.1.4.3
Rolos
56
3.1.4.4
Preparação para colagem
57
3.1.5
O S B (Oriented Strand Board)
58
3.1.5.1
Processo de fabricação
60
3.1.6
Adesivos
60
3.1.6.1
Classificação dos adesivos
61
3.1.6.2
Principais adesivos para fabricação d e chapas de madeira para fôrmas de concreto
62
3.1.6.3
P r e p a r a ç ã o d a s u p e r f í c i e - efeito d a u m i d a d e d a m a d e i r a s o b r e a a d e s ã o
63
3.1.6.4
Requisitos de umidade recomendados para vários tipos de adesivos
63
3.1.6.5
Para c o l a g e m
64
3.1.7
Conectores
65
3.1.7.1
Ligações c o m pregos
65
3.1.7.2
Dimensionamento dos pregos
66
3.1.8
Revestimentos
66
3.2
SISTEMAS DE F Ô R M A S
67
3.2.1
Integralmente de madeira
67
3.2.2
Misto madeira x metálico
68
3.2.3
Integralmente metálico
69
3.2.4
Cubetas (plásticas) de Polipropileno
70
3.2.5
Plásticas
71
3.2.6
Papelão
72
4
A N Á L I S E E C O N Ô M I C A PARA E S C O L H A DO SISTEMA DE F Ô R M A S
76
4.1
ESTUDO DE PILARES
77
4.1.1
C o m b i n a ç õ e s consideradas (hipóteses de cálculo)
78
4.2
E S T U D O S DAS F Ô R M A S PARA LAJES
86
4.2.1
Cimbramento principal
86
4.2.2
T r a n s v e r s i n a s ( A n e x o s A , B, C, D, E e F)
89
4.2.3
Análise comparativa do custo de f ô r m a s para lajes
90
4.3
E S T U D O D O S E S C O R A M E N T O S D E F Ô R M A S P A R A V I G A S ( A n e x o s G , H e I)
91
4.4
E S C O L H A DE F Ô R M A S PARA E S T R U T U R A S ESPECIAIS
93
5
C R I T É R I O S PARA O D I M E N S I O N A M E N T O
98
5.1
C R I T É R I O PARA O D I M E N S I O N A M E N T O U T I L I Z A N D O O S C O E F I C I E N T E S DA N O R M A B R A S I L E I R A N B R 7 1 9 0 / 9 7
98
5.1.1
Definições importantes
98
5.1.2
Parâmetros para caracterização de madeira compensada conforme a ABIMCI
5.2
D I M E N S I O N A M E N T O DE F Ô R M A S PARA LAJES, UTILIZANDO O S P A R Â M E T R O S DA N B R 7190/97
102
105
5.2.1
Combinação das ações
105
5.2.1.1
Dimensionamento da fôrma
106
5.2.1.2
Verificação da tensão de cálculo
107
5.3
D I M E N S I O N A M E N T O DE F Ô R M A S PARA VIGAS, UTILIZANDO O S P A R Â M E T R O S DA N B R 7 1 9 0 / 9 7
5.4
107
D I M E N S I O N A M E N T O DE F Ô R M A S PARA PILARES, UTILIZANDO O S P A R Â M E T R O S DA N B R 7 1 9 0 / 9 7
109
5.5
C R I T É R I O D O AMERICAN CONCRETEINSTITUTE-A.
C. 1
5.5.1
E l e m e n t o s p a r a o d i m e n s i o n a m e n t o d e f ô r m a s , s e g u n d o o A. C . 1
112
5.5.2
A s p r e s s õ e s laterais na f ô r m a d e v i d o à a ç ã o d o c o n c r e t o f r e s c o
113
5.5.3
O peso do concreto
113
5.5.4
A velocidade de concretagem ou de enchimento
113
5.5.5
A vibração
114
5.5.6
Temperatura
114
5.5.7
S o b r e c a r g a n a s lajes e v i g a s
114
5.5.8
O u t r a s v a r i á v e i s ( s e g u n d o o A. C. I.)
114
5.6
PRESSÃO NAS FÔRMAS DOS PILARES
116
5.6.1
E s f o r ç o horizontal e m f ô r m a s p a r a lajes, s e g u n d o o A . C. 1
119
5.7
A S P R E S S Õ E S NAS F Ô R M A S DE C O N C R E T O , S E G U N D O N O R M A DIN
121
5.7.1
E s f o r ç o s horizontais, s e g u n d o a D I N 1 8 . 2 1 8
124
5.8
P R E S S Õ E S DO C O N C R E T O E M F Ô R M A S DE PILARES, S E G U N D O O CEB
5.8.1
112
125
C o m p a r a ç ã o e n t r e m é t o d o s p a r a a a v a l i a ç ã o d e f ô r m a s e m u m pilar d e 2 0 c m x 7 0 c m c o m 2 , 9 0 m d e altura, T = 15°C e v = 5 m / h
127
5.8.2
Avaliação experimental e m chapas para fôrmas
128
5.8.3
Gráficos comparativos dos resultados disponíveis para chapas de O S B e de compensados de pínus (dados da ABIMCI)
131
5.8.3.1
A chapa de O S B e seu comportamento e m obras
133
6
E S T U D O DE C A S O
140
6.1
CASO 1
141
6.1.1
A n á l i s e d o c o n s u m o d o s m a t e r i a i s p a r a laje n e r v u r a d a
142
6.1.2
A n á l i s e e c o n ô m i c a d a s f ô r m a s p a r a a laje n e r v u r a d a
143
6.1.3
A n á l i s e e c o n ô m i c a d o a ç o e d o c o n c r e t o p a r a a laje n e r v u r a d a
144
6.1.4
A n á l i s e e c o n ô m i c a d a s f ô r m a s p a r a a laje n e r v u r a d a
144
6.1.5
A n á l i s e e c o n ô m i c a d o a ç o e d o c o n c r e t o d a laje m a c i ç a
146
6.1.6
Conclusão do caso 1
146
6.2
CASO 2
146
6.2.1
Conclusão do caso 2
147
6.3
CASO 3 - LAJE MACIÇA X LAJE TRELIÇADA
148
6.3.1
Cálculo d o custo d a s f ô r m a s para a s lajes m a c i ç a e treliçada
149
6.3.2
Conclusão do caso 3
151
6.4
CASO 4
151
6.4.1
Conclusão do caso 4
153
Anexos
154
COMENTÁRIOS GERAIS SOBRE O TRABALHO
168
R E C O M E N D A Ç Ã O FINAL
169
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
172
7
9
INTRODUÇÃO
1. INTRODUÇÃO A i m p o r t â n c i a d a s f ô r m a s de c o n c r e t o na c o n c e p ç ã o , na e x e c u ç ã o e nos c u s t o s da e s t r u t u r a de um edifício j u s t i f i c a p l e n a m e n t e um e s t u d o d e t a l h a d o do seu d i m e n s i o n a m e n t o e a m e l h o r e s c o l h a dos m a t e r i a i s , o q u e a c a b a r á r e f l e t i n d o na m ã o de-obra e nos demais itens, m e s m o aqueles não d i r e t a m e n t e ligados à estrutura de concreto armado. Nos edifícios habitacionais e comerciais com múltiplos andares, o custo das f ô r m a s p o d e variar de 25% até 30% do t o t a l da o b r a e o prazo da s u a e x e c u ç ã o não r a r a s vezes a t i n g e e n t r e 50% e 60%, o que por si só a p o n t a para a c a u t e l a e para as r e p e r c u s s õ e s q u e t a i s e v e n t o s p o d e m a c a r r e t a r no p r e ç o d e v e n d a do p r o d u t o a ser c o m e r c i a l i z a d o . M a i s do que isso, porém, são as s e q ü e l a s que o seu m a u d i m e n s i o n a m e n t o p o d e m a p r e s e n t a r ao longo do período de execução, ou m e s m o a p ó s a entrega do empreendimento, c o m o s u r g i m e n t o de fissuras decorrentes de uma deformação lenta o c a s i o n a d a por um p r o j e t o de f ô r m a m a l d i m e n s i o n a d o . C o m relação a esta ú l t i m a advertência, os planos de e s c o r a m e n t o e r e e s c o r a m e n t o poderiam ser objetos de u m outro trabalho, cuja relevância é igual ou superior à do projeto d e f ô r m a s p r o p r i a m e n t e d i t o . O s c a r r e g a m e n t o s d e c o r r e n t e s d o p e s o p r ó p r i o da e s t r u t u r a d e c o n c r e t o e m m u i t o s c a s o s p o d e m ser m a i o r e s d o q u e as s o b r e c a r g a s p r e v i s t a s no p r o j e t o e s t r u t u r a l , e, d e p e n d e n d o d o p r a z o p r o g r a m a d o p a r a a d e s e n f o r m a , o m ó d u l o d e d e f o r m a ç ã o , ou m ó d u l o de e l a s t i c i d a d e , p r e v i s t o no p r o j e t o e s t r u t u r a l de c o n c r e t o a i n d a pode não ter seu o valor esperado atingido. Tal é a i m p o r t â n c i a d a i n t e r a ç ã o e n t r e a s p a r t e s i n t e r v e n i e n t e s , q u a i s s e j a m , a a r q u i t e t u r a na d e f i n i ç ã o d o s e s p a ç o s e a e n g e n h a r i a e s t r u t u r a l no p r o j e t o das f ô r m a s , q u e p r o j e t o s i n t e i r o s já f o r a m a l t e r a d o s m e s m o d e p o i s d e c o n c l u í d o s , por se m o s t r a r e m pouco viáveis economicamente. Neste trabalho serão abordados aspectos construtivos, qualidade dos materiais, análise de custos, e a p r e s e n t a d o s alguns exemplos reais, nos quais tais f a t o s ocorreram e m u d a n ç a s radicais de s o l u ç ã o estrutural f o r a m introduzidas a partir das sugestões ocorridas durante as análises dos projetos de fôrma. Nos grandes centros c o n s u m i d o r e s , p r i n c i p a l m e n t e em São Paulo, estão d i s p o n í v e i s d i v e r s o s t i p o s d e f ô r m a s , p a r a o s q u a i s é p o s s í v e l l o c a r , m o n t a r na o b r a o u comprar, d e p e n d e n d o das c o n d i ç õ e s i m p o s t a s pelas obras. Para as várias o p ç õ e s p o s s í v e i s , a d e c i s ã o d a s o l u ç ã o m a i s a d e q u a d a é o q u e e s t á a p r e s e n t a d o no d e c o r r e r deste trabalho. T r a d i c i o n a l m e n t e , as f ô r m a s de m a d e i r a a s s i m c h a m a d a s , são as m a i s utilizadas na c o n s t r u ç ã o de edifícios. A s f ô r m a s m e t á l i c a s ou s o m e n t e a e s t r u t u r a ç ã o m e t á l i c a são u s a d a s em locais e s p e c í f i c o s c o m o c a i x a s - d ' á g u a , m u r o s de a r r i m o , f u n d a ç õ e s e mais esporadicamente em pilares, lajes e vigas.
A o p ç ã o por u m a ou outra s o l u ç ã o está atrelada, principalmente, aos prazos de e x e c u ç ã o d a s o b r a s , ao n ú m e r o d e u t i l i z a ç õ e s , ao nível d e s o l i c i t a ç ã o d a s p e ç a s ou a o s três f a t o r e s s i m u l t a n e a m e n t e . Pode-se considerar, ainda, a disponibilidade de espaço no c a n t e i r o - d e - o b r a s e a localização da obra e m relação às facilidades de transporte e mão-de-obra local para execução. A dificuldade do conhecimento dos critérios para o dimensionamento de fôrmas para servir de molde ao concreto armado t e m o seu início no precário ensino deste tema e m universidades brasileiras, onde, c o m raríssimas e honrosas exceções, são ministradas aulas com algumas noções. O fato de as f ô r m a s s e r e m estruturas provisórias não deve servir de justificativa para tal postura, pois durante a execução de u m a e s t r u t u r a as sobrecargas são, na maioria das vezes, a c i m a d a q u e l a s previstas no projeto definitivo de concreto a r m a d o e requerem, portanto, rigoroso dimensionamento para a sua execução. É desnecessário
frisar os aspectos da segurança envolvidos
no
período
c o n s t r u t i v o de u m a o b r a q u e por si s ó já j u s t i f i c a r i a m o s e u d e t a l h a m e n t o rígido, m a s o que mais impressiona é o seu reflexo no custo final da estrutura, onde a participação das fôrmas é maior que os componentes como o aço e o concreto massa. A deficiência de i n f o r m a ç ã o sobre este t e m a na f o r m a ç ã o de e n g e n h e i r o s civis é o passo inicial para explicar a falta de interesse e m u m item tão importante e m todo o processo construtivo de u m edifício. Em média, a participação das fôrmas de concreto em estruturas de edifícios habitacionais, c o n f o r m e dados c o m p i l a d o s e m obras executadas pelo autor, pode ser m o s t r a d a n a f i g u r a 1, a s e g u i r :
Composição pavimento-tipo 45.00%
,
40.00% 35.00% _
30.00%
|
25.00%
| 20.00% 15.00% 10.00% 5.00%
0.00%
'
'
Lançamento
Fôrma
Mão-de-obra Insumos
F i g u r a 1 - Composição de custo de uma estrutura • pavimento-tipo Fonte: Elaborada pelo amo*
Concreto
Aço
C o m o se pode notar, o significado e c o n ô m i c o das f ô r m a s é expressivo e de uma importância incontestável para ser analisado e dimensionado de forma criteriosa.
É importante destacar que se deve dimensionar uma estrutura, não somente c o m o c o n s u m o de a ç o e e s p e s s u r a m é d i a do c o n c r e t o a ser utilizado. A s p e c t o s r e f e r e n t e s à v i d a ú t i l j á e s t ã o s e n d o a b r a n g i d o s n a n o r m a N B R 7190/97. C o m o s e p o d e n o t a r n a f i g u r a 1, o c u s t o d a s f ô r m a s ( 1 0 % ) é m u i t o s i g n i f i c a t i v o e d e v e m e r e c e r t r a t a m e n t o s e m e l h a n t e por p a r t e de t o d o s os p r o j e t i s t a s e n v o l v i d o s no p r o c e s s o c o n s t r u t i v o . Deve-se d e s t a c a r que há pouca bibliografia nacional sobre o assunto, daí a n e c e s s i d a d e do c o m p a r a t i v o c o m e s t u d o s e n o r m a s t é c n i c a s e s t r a n g e i r a s a f i m de q u e c o m isso, se p o s s a c h e g a r a c o n c l u s õ e s que a j u d e m a e n r i q u e c e r o c o n h e c i m e n t o s o b r e o tema.
1.2 OBJETIVO O objetivo deste trabalho é apresentar os critérios técnicos e econômicos para o d i m e n s i o n a m e n t o das fôrmas de concreto para edifícios e considerações sobre os custos d o s m a t e r i a i s e a i n c i d ê n c i a no c u s t o d a s e s t r u t u r a s . C o m relação ao critério técnico, dividiu-se e m duas partes principais, uma primeira p e s q u i s a de critérios de d i m e n s i o n a m e n t o e s t á t i c o das f ô r m a s , o n d e foi possível c o m p a r a r o m é t o d o a d o t a d o p e l o A C I ( A m e r i c a n Concrete Institute) c o m os a d o t a d o s p e l a s n o r m a s D I N ( D e u s i s c h e s I n s t i t u t Für N o r m u n g ) e C E B ( C o m i t ê EuroInternational du B e t o n ) e a q u e l e d a N o r m a B r a s i l e i r a N B R 7190/1997, c o m e s t u d o s nos estados-limites e c o m os das t e n s õ e s admissíveis. Pela pouca bibliografia existente sobre o assunto e ainda pelo empirismo que ainda é habitual no setor, a u m e n t a a importância desta pesquisa. A i n d a d e n t r o d e s t e item, para se avaliar o c o m p o r t a m e n t o dos materiais, p a r t i c u l a r m e n t e o O S B ( O r i e n t e d S t r a n d Board) f o i o f o c o d e u m a p e s q u i s a e m laboratório na qual f o r a m testadas diversas espessuras de chapas a f i m de verificar sua possibilidade de utilização nas obras de edifícios do Estado de São Paulo. E n b o r a c o m s i g n i f i c a d o r e s t r i t o , u m a vez q u e o r e d u z i d o n ú m e r o de a m o s t r a s não t e m r e s u l t a d o estatístico conclusivo, serviu para confirmar que o seu uso em f ô r m a s de concreto é a b s o l u t a m e n t e possível. C o m relação aos aspectos econômicos, embora estes não possam estar desvinculados dos técnicos, influem decisivamente nos parâmetros a serem adotados no projeto. Fatores c o m o prazo de e x e c u ç ã o e n ú m e r o de u t i l i z a ç õ e s a s s u m e m papel decisivo no critério a ser escolhido para a execução do mesmo. O s e s t u d o s técnicos e e c o n ô m i c o s têm a finalidade de criar f e r r a m e n t a s que p o d e r ã o servir a t o d o s os p r o f i s s i o n a i s que a t u a m na área e a t o d o s os i n t e r e s s a d o s no aprimoramento e desenvolvimento da engenharia nacional e repassar um pouco da e x p e r i ê n c i a p r o f i s s i o n a l d o a u t o r , h á m a i s d e 25 a n o s a t u a n d o n e s s e s e t o r .
Evidentemente, c o m o e m qualquer a s s u n t o de pesquisa técnica, não há a rrenor pretensão de esgotá-lo. Se conseguir ao m e n o s provocar a curiosidade, ou m e s m o alguma discórdia da qual a discussão construtiva levar ao e n g r a n d e c i m e n t o da nacional, já terá valido a pena.
engenharia
AS FÔRMAS NO PROCESSO CONSTRUTIVO COMPARATIVO ESTRUTURAL
2. AS FÔRMAS NO PROCESSO CONSTRUTIVO COMPARATIVO ESTRUTURAL C o n f o r m e exposto, pela importância das f ô r m a s na e s t r u t u r a e sua participação financeira, um e s t u d o c o m p a r a t i v o dos c u s t o s dos d i v e r s o s c o m p o n e n t e s de u m a e s t r u t u r a - o aço, o c o n c r e t o , as f ô r m a s e a m ã o - d e - o b r a de l a n ç a m e n t o - t r a d u z a i m p o r t â n c i a e c o n ô m i c a d a s f ô r m a s no c u s t o geral d e u m a e s t r u t u r a e a s u a incidência, já d i m i n u í d a (ou diluída) q u a n d o o n ú m e r o de r e p e t i ç õ e s é a u m e n t a d o . P a r a t a n t o , e s c o l h e u - s e u m p a v i m e n t o c o m 300 m 2 d e á r e a d e p r o j e ç ã o , o q u a l p o s s u i a p r o x i m a d a m e n t e 630 m 2 (2,10 x á r e a d e p r o j e ç ã o ) d e á r e a d e s e n v o l v i d a d e f ô r m a s . Para exemplificar, no p a v i m e n t o atípico, d e s c r i t o no i t e m a seguir, o c o n s u m o de a ç o e s t i m a d o e m 100 k g / m 3 d e c o n c r e t o e o c o n s u m o d e c o n c r e t o 0,20 m 3 / m 2 ( d e á r e a d e projeção), que são índices usuais em edifícios. O m e s m o ocorre com a mão-de-obra de c a r p i n t e i r o , p a r a m o n t a g e m e d e s m o n t a g e m d e f ô r m a s , s e n d o 1,5 h / m 2 d e f ô r m a . P a r a o l a n ç a m e n t o d e c o n c r e t o , e s t i m a - s e o c o n s u m o d e 2,0 h d e c a r p i n t e i r o / m 3 d e c o n c r e t o . E s t e s v a l o r e s s ã o s o m e n t e o r i e n t a t i v o s , m a s a s e m p r e s a s m a i s o r g a n i z a d a s já p o s s u e m os seus índices, obtidos e m diversas obras executadas.
2.1 PAVIMENTO ATÍPICO
A tabela 1 resume os custos médios dos insumos, adotados para execução de prédios (pavimento atípico). Tabela 1 - Custo dos insumos para execução de prédios (pavimento atípico) INSUMO
CUSTO
Concreto montagem/ desmontagem(l)
RS 1 6 0 , 0 0 m 3 (•)
Aço
RS 2 , 7 0 / k g ( i n c l u s i v e m ã o - d e - o b r a ) ( " )
100 kg/m3
Fôrmas Resinadas
RS 4 5 , 0 0 / m 2 ( * " ) ( i n c l u s i v e s a r r a f o s )
1 nv/1m2
Mão-de-obra de montagem/desmontagem(1)
RS 7 , 1 4 / h ( 2 ) (carpinteiro inclusive o s encargos)
1,5 n/m 2
Lançamento
RS 3 , 1 9 ( ™ ) X 2 , 2 4 ( * * * * * ) = 7 , 1 4 / h
2 , 0 n/m 3
Obs.:
1 nf/m3
(1) Náo foi considerada a m á o - f c - o b r a d e serventes, p o s se trata te andar baixo. Fcx considerada somente a máo-de-obra d e carpinteiros. (2) Custo unitário carpinteiro, c o m encargos s ó c i a s d e 12-4%.
Fonte:
ÍNDICE DE CONSUMO
Elaborada pelo a u t o (•) O custo unitário do concreto I., 25 MPa. ( " ) O custo unitário médio do aço pronto, cortado e dobrado. ( " • ) O custo do m J d a forma pronta (resinada}, inclusive c o m o sarraleamento e os ombramentos. (••••} O custo unitário do carpinteiro, s e m encargos sociais. (
) 0 custo d o s encargos s ó c i a s foi estimado em 124%.
Composição de custo do pavimento atípico » » >>
C o n c r e t o RS 1 6 0 , 0 0 x ( 3 0 0 x 0 , 2 0 ) m 3 = RS 9 . 6 0 0 , 0 0 A ç o RS 2 , 7 0 x 100
kg/m3
x 60
m3
F ô r m a ( r e s i n a d a ) RS 4 5 , 0 0 x 6 3 0
= RS 1 6 . 2 0 0 , 0 0 -
26,2%
m2
45,9%
- RS 2 8 . 3 5 0 , 0 0 -
M ã o - d e - o b r a d e m o n t a g e m R $ 3,19 x 6 3 0
m2
x 1,5 h x 2 , 2 4 = RS 6 . 7 1 5 , 6 2 -
x 2 , 2 4 x 2 h = RS 8 5 7 . 4 7 -
10,9%
>>
L a n ç a m e n t o RS 3 , 1 9 x 6 0
»
TOTAL
»
C U S T O POR m3
RS 1.028,72/m 3
»
m2
R$ 97,97/m 2
CUSTO POR
m3
15,60%
1,4% R$61.723,09
A figura 2 mostra o gráfico (porcentual) da composição do custo de um pavimento atípico.
Composição de custo do pavimento atípico Fôrma resinada 46% \
MZ\M
Lançamento 1%
F i g u r a 2 - Composição do custo do pavimento F o n t e : Elaborada pelo auior
...
B 3 J
Concreto 16%
-
Aço ~ 26%
Mão-de-obra 11%
atípico
A tabela 2 resume o custo médio dos insumos adotados para a execução
de
prédios (pavimento-tipo) Tabela 2 - Custo dos insumos para execução de prédios (pavimento-tipo) INSUMO
CUSTO
ÍNDICE DE CONSUMO
Concreto
RS 1 6 0 . 0 0 / m 3 (*)
1 m:/1m3
Aço
RS 2 , 7 0 / k g ( • • ) ( i n c l u s i v e m ã o - d e - o b r a )
100 kg/m3
F ô r m a s plastificadas
RS 6 1 , 6 8 / m 2 ( * " ) ( i n c l u s i v e s a r r a f o s )
1 nf/1m2
Mão-de-obra de montagem/desmontagem
RS 7 , 1 4 / h (****) ( c a r p i n t e i r o i n c l u s i v e os encargos)
1,0 h / m 2 ( • • * • • )
Sen/entes
RS 6 , 0 2 / h ( " " " ) ( s e r v e n t e i n c l u s i v e os encargos)
Lançamento
RS 7 , 1 4 / h
2,0/m'(
)
1,0 h/m 3
C ) O custo unitário do concreto f a 25 MPa. { " ) O custo unitário médio do aço pronto cortado e dobrado. ( • " ) O custo á í r í d a tòrma pfonta (plaslilicada). indusive c o m o sarrateamento e c o m o s cimbramentos de madeira. (••••) o custo unitário do carpinteiro, c o m encargos sociais d e 124%. { I
) C o n f o r m e a s caracterísícas do pavimento, esses índices podem aumentar ou diminuir em até 50%. ) O custo unitário d o servente, c o m encargos s o o a i s do 124%.
Fonto: E L A B O R A D O P E L O AUTOR
Composição de custo (percentual) do andar-tipo >> >>
C o n c r e t o : RS 1 6 0 , 0 0 x 6 0 m 3 = R $ 9 . 6 0 0 , 0 0 A ç o : RS 2 , 7 0 x 6 0
m3
x 100
kg/m3
= RS 1 6 . 2 0 0 , 0 0 -
26,00% 43,90%
(mão-de-obra inclusa) >> >> » >>
F ô r m a - C h a p a p l a s t i f i c a d a : (RS 6 1 , 6 8 x 6 3 0 m 2 ) / 1 0 = RS 3 . 8 8 5 , 8 4 ( p a r a 10 u t i l i z a ç õ e s ) M ã o - d e - o b r a : RS 3 , 1 9 x 6 3 0 m 2 x 1 , 0 h x 2 , 2 4 = RS 4 . 5 0 1 , 7 3 (carpinteiros) RS 2 , 6 7 x 6 3 0 m 2 x 0 , 5 h x 2 , 2 4 = RS 1 . 8 8 3 , 9 5 (serventes) L a n ç a m e n t o : RS 3 , 1 9 x 6 0 m 3 x 2 h x 2 , 2 4 = RS 8 5 7 , 4 7 -
10,52% 12,19% 5,10% 2,32%
»
TOTAL
R$36.928,99
»
CUSTO m3
RS 615,48/m 3
»
CUSTO m2
RS 58,62/m 2
Composição de custo do pavimento tipo
F i g u r a 3 - Composição do custo do pavimento-tipo F o n i e : E L A B O R A D A P E L O AUTOR
Composição de custo da fôrma do pavimento-tipo exemplificado » » »
Á r e a F ô r m a s : ( 3 0 0 m 2 x 2 . 1 0 x 1,20) / 2 , 9 7 6 8 = 2 5 4 c h a p a s x R $ 8 7 , 0 0 = RS 2 2 . 0 9 4 . 8 7 2
3
2
3
3
P o n t a l e t e s : 3 0 0 m x 0 , 0 4 m / m = 1 1 , 9 m x RS 4 0 0 , 0 0 / m = RS 4 . 7 6 2 , 8 0 Tábuas: 300
m2
x 0,0001
»
Mão-de-obra: 630
»
TOTAL
m2
m3
/
m2
= 0,025
m3
x RS 4 0 0 , 0 0 /
m3
= RS 3 . 0 0 0 , 0 0
x RS 3 , 1 9 x 2 h x 2 , 2 4 = RS 9 . 0 0 3 , 4 6 -
57% 12,3% 7,7% 23,2%
(de b a n c a d a ) »
CUSTO POR m
R$38.861,13 2
Composição de custo da fôrma do andar exemplificado
F i g u r a 4 - Composição do custo da fôrma do andar exemplificado F o n l e : Elaborada pelo autor
R$ 61,68/m 2
2.2 EQUIPAMENTO METÁLICO O c i m b r a m e n t o do pavimento poderá t a m b é m ser todo feito c o m equipamentos metálicos, c o n f o r m e d e m o n s t r a d o no i t e m " C r i t é r i o s para a e s c o l h a do s i s t e m a de f ô r m a s " , onde os desenhos indicativos desses e q u i p a m e n t o s estão detalhados.
2.2.1 índice de equipamento metálico
O í n d i c e d e c o n s u m o d o e q u i p a m e n t o m e t á l i c o é o b t i d o p o r u m a m é d i a de c o n s u m o em edifícios habitacionais e é decorrente da multiplicação da área de projeção de cada peça estrutural (laje ou viga) pelo pé-direito e pelo índice m é d i o abaixo especificado, c o m d a d o s g e n t i l m e n t e f o r n e c i d o s p e l o p r o f . dr. A d ã o M a r q u e s B a t i s t a . O s í n d i c e s a b a i x o são o r i e n t a t i v o s e poderão variar, d e p e n d e n d o do critério do projetista, c o m maior ou menor utilização de torres ou e s c o r a s metálicas para a execução do c i m b r a m e n t o das igas e lajes. >
Viga e s c o r a m e n t o principal (torres)
5,0 kg/m
>
V i g a Perfil p r i n c i p a l
1,3 kg/m
>
Viga Barrotes
2,0 kg/m
>
TOTAL
>
Lajes e s c o r a m e n t o principal (torres)
5,3 kg/m
>
L a j e s Perfil p r i n c i p a l
1,3 kg/m
>
Lajes Barrotes
2,7 kg/m
>
TOTAL
9,3 kg/m
>
Reescoramento
1,5 kg/m
>
O preço médio d e l o c a ç ã o d o s e q u i p a m e n t o s v a r i a d e RS 0 , 1 5 a R $ 0 , 2 0 / k g x m ê s .
8,3 kg/m
C o m o exemplo, pode-se citar o seguinte caso, para torres c o m o suporte de vigas: >>
Área=
300 m 2
>>
Pé-direito =
3,0 m
>>
Consumo =
5,0 kg/m 3
O q u e r e s u l t a e m c o n s u m o d e e s c o r a m e n t o d e 300 x 3,0 x 5,0 = 4.500 kg.
Composição percentual em peso do equipamento metálico Viga barrote
11%
Laje o s c o r a m e n t o 30%
Viga perfil principal 8%
Laje perfil principal
8%
Laje barrote
15%
F i g u r a 5 - Composição porcentual (em peso) do equipamento
Viga escoramento 28%
metálico
Fonte: BATISTA (2006)
C o m os d a d o s apresentados, pode-se fazer u m a c o m p a r a ç ã o entre sistemas de c i m b r a m e n t o s metálicos e de madeira, c o n f o r m e a p r e s e n t a d o a seguir.
Comparativo metálico x madeira >>
índices de escoramento
9 , 3 3 k g + 8 , 3 3 k g = 17,67 k g
>>
No exemplo:
>>
E s c o r a m e n t o d e m a d e i r a (ver p o n t a l e t e s e m a n d a r - t i p o )
17,67 kg x R$ 0,18 x 3 0 0
>>
índice de giro
>>
O u seja
m2
x 3,00 m = R$ 2.862,54/mês R$4.762,80
1,66 m ê s = 1 m ê s e 20 dias
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3.1 MADEIRA Pela i m p o r t â n c i a da m a d e i r a na p r o d u ç ã o de chapas, na f ô r m a e na e s t r u t u r a d e e s c o r a m e n t o de f ô r m a s , n e s t e c a p í t u l o s ã o f e i t a s c o n s i d e r a ç õ e s b á s i c a s s o b r e as características m e c â n i c a s das madeiras e da produção de chapas, incluindo alguns a s p e c t o s sobre s e c a g e m e colagem, materiais i m p o r t a n t e s no controle da qualidade e processo de reutilização de fôrmas.
3.1.1 A s madeiras no mercado brasileiro
A s principais m a d e i r a s existentes no mercado brasileiro, usadas e m construção c i v i l , s ã o a s i n d i c a d a s a b a i x o e m o s t r a d a s n a f i g u r a 6. A i m p o r t â n c i a d e a s p a r a a utilização no mercado interno c o m o material básico é imensa, s e m dizer da importância no mercado de exportações. N o caso específico, uma opção inteligente para a abertura de novos mercados, bem c o m o para o d e c o r r e n t e a u m e n t o da a t i v i d a d e e c o n ô m i c a , é o incentivo ao d e s e n v o l v i m e n t o de políticas que envolvam o setor florestal, que t e m contribuído de f o r m a pouco expressiva na c o m p o s i ç ã o de nosso P r o d u t o Interno Bruto, c o n f o r m e i n f o r m a ç õ e s d o s i t e d a E s c o l a d e E n g e n h a r i a d e S ã o C a r l o s (2005a). Sem, no entanto, e s q u e c e r de focalizar o q u a d r o atual de d e s m a t a m e n t o predador das f l o r e s t a s tropicais, p a r t i c u l a r m e n t e na A m a z ô n i a , que possui reservas e s t i m a d a s em 50 b i l h õ e s d e m 3 d e m a d e i r a c o m a p r o x i m a d a m e n t e 4.000 e s p é c i e s a r b ó r e a s c o n f o r m e i n d i c a m R e z e n d e e N e v e s (1988, a p u d E S C O L A D E E N G E N H A R I A D E S Ã O C A R L O S , 2005a). P o r é m , q u a s e 2 0 % d e s s a f l o r e s t a j á s e e n c o n t r a d e v a s t a d a d e f o r m a i r r e v e r s í v e l , s e n d o que d e s s a s s o m e n t e s e t e e s p é c i e s t ê m i m p o r t â n c i a e c o n ô m i c a do ponto de vista das exportações: Cedro (Cedrella fissilis), Virola (Bagassa surinamensis), Mogno (Swietenia macrophylla), A n d i r o b a (Carapaguianensis), Maçaranduba(Manilkara huberi), A s s a c u ( H u r a c r e p i t a n s ) e J a t o b á ( H y m e n a e a stilbocarpa). É d i g n o de d e s t a q u e o peso p e r c e n t u a l d a V i r o l a e d o M o g n o , q u e , s e g u n d o V a n t o m m e (1991, a p u d E S C O L A D E E N G E N H A R I A D E S Ã O C A R L O S , 2005a), r e p r e s e n t a v a m 6 8 % d a s e x p o r t a ç õ e s . O s 3 2 % restantes são distribuídos entre as o u t r a s espécies. A velocidade de d e s m a t a m e n t o v e m diminuindo. S e g u n d o d a d o s do A m b i e n t e Brasil (2005), e n t r e 1978 e 1987 f o r a m d e v a s t a d o s a p r o x i m a d a m e n t e 21.130 km 2 , e m m é d i a , p o r ano, e n o p e r í o d o d e 1988 a t é 1997 e s s e n ú m e r o d i m i n u i u p a r a 16.777 k m 2 a n u a i s , o q u e a i n d a e s t á m u i t o l o n g e d o ideal. A a t i v i d a d e f l o r e s t a l , p o r t a n t o , s e r e v e s t e d e g r a n d e i m p o r t â n c i a e a s u a r a c i o n a l i z a ç ã o é i m p r e s c i n d í v e l , p o i s , a l é m d a r e t e n ç ã o d o g á s c a r b ô n i c o e da l i b e r a ç ã o do oxigênio durante o processo da fotossíntese, necessários à sobrevivência humana, o incentivo ao d e s e n v o l v i m e n t o de políticas que envolvem o setor florestal pouco t e m contribuído na c o m p o s i ç ã o do P r o d u t o Interno Bruto. O setor poderia ser estimulado, u m a vez q u e p a r e c e s e r e s s a a v e r d a d e i r a v o c a ç ã o n a c i o n a l , p o i s , s e f o r c o m p a r a d a c o m o u t r o s
p a í s e s q u e p o s s u e m e s t a m e s m a t e n d ê n c i a , t ê m - s e n o B r a s i l 50 m 3 / h a / a n o n a r e g i ã o A m a z ô n i c a e 20 m 3 / h a / a n o n o S u d e s t e d o País, e n q u a n t o n a F i n l â n d i a s ã o 5 m 3 / h a / a n c , n o s E s t a d o s U n i d o s , 15 m 3 / h a / a n o , e na Á f r i c a d o S u l , 18 m 3 / h a / a n o . P o r t a n t o , o a d e q u a d o e s t í m u l o às a t i v i d a d e s florestais, d e s d e que e x e c u t a d a s de f o r m a e c o l o g i c a m e n t e correta, é importantíssimo e urgente. 3.1.1.1 Estrutura da madeira
•
angelim
g
y
|
copaiba
faveira
itaúba
pinus
cumaru
garapa
jatobá
pinus taeda
angico preto
cupiúba
guajara
louro
roxinho
canela
euc.
guarucaia
massaranduba
sapucaia
cedrilho
euc. grandis
imbuiu
peroba
parinari
angelim
pedra
citriodora
rosa
elliiotti
m cedro
euc. saligna
ipê
F i g u r a 6 - Fotografias das principais madeiras utilizadas na construção F o n t e : Escola do E n g e a t a n a do Sâo Carlos (2005t>)
pinho do paraná
civil
araroba
Do ponto de vista botânico, as árvores são classificadas c o m o Fanerógamas, que c o n s t i t u e m u m g r u p o de p l a n t a s de elevada c o m p l e x i d a d e a n a t ô m i c a e f i s i o l ó g i c a . Esse grupo se divide e m G i m n o s p e r m a s e A n g i o s p e r m a s . A s Coníferas pertencem ao grupo d a s G i m n o s p e r m a s , c o n h e c i d a s c o m o " s o f t w o o d s " i n t e r n a c i o n a l m e n t e , e s ã o as g r a n d e s f o r n e c e d o r a s de m a d e i r a s e m p r e g a d a s na c o n s t r u ç ã o civil no Brasil, c o m d e s t a q u e para o Pínus e a A r a u c á r i a . O g r u p o das A n g i o s p e r m a s pode ser dividido e m duas c a t e g o r i a s p r i n c i p a i s : as M o n o c o t i l e d ô n e a s e as D i c o t i l e d ô n e a s . Na p r i m e i r a se e n c o n t r a m as palmas e as gramíneas. Na segunda se e n c o n t r a m madeiras de árvores folhosas ou " h a r d w o o d s " . Nessa categoria estão as principais espécies de madeiras duras utilizadas na c o n s t r u ç ã o civil no Brasil, e m b o r a e s t e j a m c a d a vez m a i s e m d e s u s o p a r a a p r o d u ç ã o de f ô r m a s de madeira.
3.1.1.2 Físiología e crescimento das án/ores
A e s t r u t u r a d a á r v o r e é b a s i c a m e n t e c o n s t i t u í d a d e u m a medula c e n t r a l e n v o l v i d a por anéis de c r e s c i m e n t o e r e c o b e r t a por um t e c i d o e s p e c i a l c h a m a d o casca. Entre a casca e o c o n j u n t o d e a n é i s d e c r e s c i m e n t o , c h a m a d o lenho, e x i s t e u m a c a m a d a d e l g a d a f l u i d a d e n o m i n a d a câmbio, q u e é c o n s i d e r a d a a p a r t e v i v a d a á r v o r e , c o n f o r m e m o s t r a d o n a f i g u r a 7.
F i g u r a 7 - Anéis de crescimento da madeira F o n t e : F R A N C O (1998)
A m o v i m e n t a ç ã o da seiva retirada do solo é feita pela periferia do lenho em uma c a m a d a , c h a m a d a alburno, a t é a s f o l h a s , o n d e s e p r o c e s s a a f o t o s s í n t e s e , p r o d u z i n d o u m a s e i v a e l a b o r a d a q u e d e s c e p o r u m a c a m a d a i n t e r n a d a c a s c a , c h a m a d a floema, a t é as raízes. Parte d e s s a seiva é c o n d u z i d a ao c e n t r o do t r o n c o por m e i o de raios medulares. E s s e e s q u e m a é i n d i c a d o n a f i g u r a 8. A s partes dessas substâncias não utilizadas como alimento são armazenadas n o l e n h o , q u e s o f r e u m a m o d i f i c a ç ã o , e s ã o c h a m a d a s d e cerne, q u e g e r a l m e n t e é m e n o s p e r m e á v e l a l í q u i d o s e g a s e s e m a i s r e s i s t e n t e ao a t a q u e de f u n g o s apodrecedores e de insetos.
Dióxido de carbono Oxigênio L u z solar
A seiva elaborada desce pelo floema ( c a m a d a interna da casca)
Cerne
A s e i v a bruta s o b e das raízes às folhas alburmo periférica lenho)
Água do
F i g u r a 8 - Fisiologia da árvore F o n t e : F R A N C O (1938)
3.1.2 0 pfnus na silvicultura brasileira
A s e s p é c i e s de pínus no B r a s i l v ê m s e n d o i n t r o d u z i d a s há m a i s de u m século por imigrantes europeus para fins o r n a m e n t a i s e para a produção de madeira. O Pínus canariensis c o n s t a c o m o s e n d o o p r i m e i r o a s e r i n t r o d u z i d o n o País, p o r v o l t a d e 1880, p r o v e n i e n t e d a s I l h a s C a n á r i a s , e f o i p l a n t a d o n o R i o G r a n d e d o S u l , d e a c o r d o c o m S h i m i s u (2005).
O s e n s a i o s d e c a r a c t e r i z a ç ã o , t o d a v i a , t i v e r a m s e u i n í c i o e m 1948 r o S e r v i ç o Florestal do Estado de S ã o Paulo, c o m as e s p é c i e s a m e r i c a n a s c o n h e c i d a s c o m o " p i n h e i r o a m a r e l o " , q u e i n c l u e m Pinus elliottii, P taeda e P. palutris. O u t r a s espécies provenientes do México, da A m é r i c a Central e da Á s a t a m b é m foram testadas. O Pinus taeda f o i o p r i n c i p a l d e s t a q u e n o s p l a n t i o s n a r e g i ã o d o p l a n a l t o d o S u l e S u d e s t e d o B r a s i l . É u m a e s p é c i e d e a m p l a d i s t r i b u i ç ã o g e o g r á f i c a n o L e s t e e no S u d e s t e dos Estados Unidos. A p e s a r do seu rápido c r e s c i m e n t o inicial, apresenta o f u s t e de m á qualidade d e v i d o à s u a f o r m a t o r t u o s a e ao g r a n d e n ú m e r o de b i f u r c a ç õ e s e de r a m o s grosseiros. V á r i a s c a r a c t e r í s t i c a s d o Pinus taeda q u e t ê m r e f l e x o d i r e t o n o v a l o r e c o n ô m i c o da madeira estão sob controle genético moderado a alto e podem ser melhoradas c o m a seleção de m a t r i z e s e reprodução c o n t r o l a d a entre elas. A s s i m , m e d i a n t e t r a b a l h o s b á s i c o s de s e l e ç ã o c r i t e r i o s a e c r u z a m e n t o s c o n t r o l a d o s , c o n s e g u i u - s e alterar as c a r a c t e r í s t i c a s d a s á r v o r e s , a u m e n t a n d o o v a l o r d a s f l o r e s t a s d e P. taeda. N o B r a s i l e e m o u t r o s países, o uso de s e m e n t e g e n e t i c a m e n t e m e l h o r a d a a u m e n t o u a p r o d u t i v i d a d e de madeira e melhorou a qualidade do fuste. C o m manejo adequado, podem-se f o r m a r p o v o a m e n t o s d e a l t a q u a l i d a d e , c o m á r v o r e s d e f u s t e r e t o , b a i x a i n c i d ê n c i a de d e f e i t o s e ramos finos. A m a d e i r a d e Pinus taeda é u t i l i z a d a p a r a p r o c e s s a m e n t o m e c â n i c o ne p r o d u ç ã o de peças serradas para estruturas, confecção de móveis, embalagens, molduras e chapas de diversos tipos. Para esses usos, a qualidade da matéria-prima a u m e n t a à medida que a u m e n t a a d e n s i d a d e d a m a d e i r a , d e n t r o dos l i m i t e s n o r m a i s da espécie. N o entanto, na p r o d u ç ã o de c e l u l o s e de f i b r a longa p e l o s p r o c e s s o s m e c â n i c o s e s e m i m e c â n i c o s , a m a d e i r a juvenil d e s s a espécie, de baixa d e n s i d a d e , é m u i t a s vezes preferida. O Pinus elliottii se d e s t a c o u c o m o e s p é c i e v i á v e l e m p l a n t a ç õ e s c o m e r c i a i s p a r a p r o d u ç ã o de m a d e i r a e resina no Brasil. A região e c o l ó g i c a ideal para o seu d e s e n v o l v i m e n t o c o i n c i d e , e m g r a n d e p a r t e , c o m a d e P taeda. P o r é m , p o r s e r de a m b i e n t e c o m c a r a c t e r í s t i c a s m a i s p r ó x i m a s a o t r o p i c a l , e l e p e r d e e m c r e s c i m e n t o p a r a P. taeda nas p a r t e s m a i s f r i a s d o p l a n a l t o s u l i n o . Por o u t r o lado, p o d e ser p l a n t a d o c o m g r a n d e sucesso em ambientes característicos de Cerrado das Regiões Sul e Sudeste, bem c o m o na planície c o s t e i r a . Ensaios de c a m p o têm indicado baixa ou n e n h u m a variação e m produtividade ligada ao efeito da procedência de sementes. A s s i m , a maior parte da variação nessa c a r a c t e r í s t i c a está r e s t r i t a às c o n d i ç õ e s individuais (de árvore para árvore). Isso s i m p l i f i c a m u i t o os t r a b a l h o s de m e l h o r a m e n t o g e n é t i c o , u m a vez q u e se pode c o n t a r com uma extensa população, base para a seleção individual. A m a d e i r a j u v e n i l d e Pinus elliottii a p r e s e n t a m u i t a s c a r a c t e r í s t i c a s i n d e s e j á v e i s para a produção de peças sólidas e sua presença é inevitável nas toras, pois é a madeira f o r m a d a i n i c i a l m e n t e nos anéis de c r e s c i m e n t o m a i s p r ó x i m o s à m e d u l a . N o e n t a n t o , a densidade não é a única característica ligada à pouca idade da madeira. A s caracte-
rísticas d o s t r a q u e í d e o s ( " f i b r a s " ) t a m b é m se a l t e r a m na macieira adulta, e m relação à juvenil.Trabalhos de m e l h o r a m e n t o genético t ê m indicado a possibilidade de se aumentar a densidade da madeira juvenil mediante seleção de matrizes. No entanto, m e s m o que se consiga aumentar a densidade da madeira c o m o m e l h o r a m e n t o genético, a sua q u a l i d a d e física e m e c â n i c a não c h e g a a se equiparar às q u a l i d a d e s da m a d e i r a adulta. D e u m a f o r m a g e r a l , o i n c r e m e n t o v o l u m é t r i c o d e P. elliottii c o s t u m a s e r m e n o r q u e o d e P taeda. P o r é m , e l e i n i c i a a p r o d u ç ã o d e m a c i e i r a a d u l t a a p a r t i r d o s c i n c o a s e i s a n o s d e i d a d e , e m c o n t r a s t e c o m 12 a 15 a n o s e m P. taeda. E s s e p o d e s e r u m d i f e r e n c i a l m u i t o i m p o r t a n t e na escolha da espécie para p r o d u ç ã o de m a d e i r a d e s t i n a d a ao p r o c e s s a m e n t o m e c â n i c o . I s s o s i g n i f i c a q u e , e m t o r a s d a m e s m a i d a d e , a d e P. elliottii c o n t é m m e n o r p r o p o r ç ã o d e m a d e i r a j u v e n i l e, p o r t a n t o , s e r á d e m e l h o r q u a l i d a d e f í s i c a e m e c â n i c a d o q u e a t o r a d e P. taeda. E m b o r a o P. elliottii seja a m p l a m e n t e utilizado na f a b r i c a ç ã o de celulose e papel nos E s t a d o s U n i d o s , o m e s m o não ocorre no Brasil. Isso se deve ao c u s t o no p r o c e s s o industrial, por c a u s a do alto teor de resina na madeira. Portanto, o uso de P. elliottii, no Brasil, se l i m i t a à p r o d u ç ã o de m a d e i r a para p r o c e s s a m e n t o m e c â n i c o e extração de resina. O Pinus patula é u m a e s p é c i e d e o r i g e m m e x i c a n a d e g r a n d e v a l o r c o m o p r o d u t o r a de madeira de alta resistência e qualidade para p r o c e s s a m e n t o mecânico, e de alto rendimento e m celulose. U m a das características marcantes e úteis para a sua identificação é o f o r m a t o d a s a c í c u l a s , q u e s ã o f i n a s e t e n r a s , d i s p o s t a s d e f o r m a p e n d e n t e . Ela é c u l t i v a d a c o m s u c e s s o e m vários países a n d i n o s e na Á f r i c a . N o Brasil, seu plantio comercial é restrito aos pontos mais altos do sul de Minas Gerais e no planalto catarinense, e m a l t i t u d e s m a i o r e s q u e 1.000 m . Q u a n d o p l a n t a d a e m b a i x a s a l t i t u d e s , a P. patula t e n d e a produzir á r v o r e s de e s t a t u r a m é d i a a baixa, c o m r a m o s n u m e r o s o s e m a i s g r o s s o s que o normal. A l é m disso, nesses a m b i e n t e s desfavoráveis ao seu c r e s c i m e n t o normal ela tornase a l t a m e n t e vulnerável ao ataque de insetos desfolhadores. C o m o m e l h o r a m e n t o g e n é t i c o , já se t e m c o n s e g u i d o d e s e n v o l v e r á r v o r e s de boa f o r m a de f u s t e e r a m o s m a i s finos que na g e r a ç ã o anterior. D a d a a a m p l i t u d e de variação q u e se observa, m e s m o entre as árvores resultantes de u m a g e r a ç ã o de seleção, pode-se deduzir q u e há m u i t o trabalho de m e l h o r a m e n t o a ser feito, basicamente seleção criteriosa e reprodução controlada, c o m r e s u l t a d o s p r o m i s s o r e s p a r a a s p r ó x i m a s r o t a ç õ e s . E m c o n d i ç õ e s f a v o r á v e i s ao s e u d e s e n v o l v i m e n t o , o P. patula a p r e s e n t a c r e s c i m e n t o e m a l t u r a m a i o r d o q u e o P. elliottii o u P. taeda, t r a b a l h o d e m e l h o r a m e n t o a s e r f e i t o b a s i c a m e n t e c o m s e l e ç ã o c r i t e r i o s a e reprodução controlada, c o m resultados promissores para as próximas rotações. Em c o n d i ç õ e s f a v o r á v e i s a o s e u d e s e n v o l v i m e n t o , P. patulci a p r e s e n t a c r e s c i m e n t o e m a l t u r a
m a i o r d o q u e P. elliottii
o u P. taeda.
O Pinus caribaea é u m a e s p é c i e q u e a b r a n g e t r ê s v a r i e d a d e s n a t u r a i s : c a r i b a e a , bahamensis e hondurensis. A variedade hondurensis está entre os Pinus tropicais mais p l a n t a d o s no mundo. Isso pode ter relação c o m a grande a m p l i t u d e de c o n d i ç õ e s a m b i e n t a i s nas suas origens, na A m é r i c a Central. Sua distribuição natural abrange a l t i t u d e s d e s d e o n í v e l d o m a r a t é 1.000 m , q u e p r o p i c i a a g e r a ç ã o d e v a r i a b i l i d a d e g e n é t i c a ligada à a d a p t a ç ã o a variadas c o n d i ç õ e s ecológicas. Entre as variações g e o g r á f i c a s m a i s
i m p o r t a n t e s estão as p r o c e d ê n c i a s l i t o r â n e a s e as d a s m o n t a n h a s , no interior do c o n t i n e n t e . A s l i t o r â n e a s l o c a l i z a m - s e e m áreas c a s t i g a d a s a n u a l m e n t e por f u r a c õ e s e t e m p e s t a d e s tropicais. A s s i m , o material genético selecionado naturalmente ao longo de milênios nesse ambiente haveria que apresentar maior resistência aos ventos e menor propensão à quebra de f u s t e do que os procedentes do interior do continente. Essas diferenças f i c a r a m evidentes nos e x p e r i m e n t o s de c a m p o no S u d e s t e do Brasil, onde, após a ocorrência de ventanias, s o m e n t e as árvores das procedências litorâneas p e r m a n e c e r a m ilesas. N o Brasil, e s t a v a r i e d a d e é p l a n t a d a e x c l u s i v a m e n t e na r e g i ã o tropical, visto que não tolera geadas. J á o Pinus oocarpa e s t á e n t r e a s e s p é c i e s d e Pinus tropicais m a i s d i f u n d i d a s p e l o s t r ó p i c o s . Ela é o r i g i n á r i a d o M é x i c o e d a A m é r i c a C e n t r a l , c o m d i s t r i b u i ç ã o n a t u r a l m a i s e x t e n s a no s e n t i d o N o r o e s t e - S u d e s t e entre os P i n u s da região. O seu h a b i t a t varia d e s d e c l i m a t e m p e r a d o - s e c o , c o m p r e c i p i t a ç ã o e n t r e 500 m m e 1.000 m m a t é s u b t r o p i c a l ú m i d o , c o m p r e c i p i t a ç ã o e m t o r n o d e 3.000 m m a n u a i s . O m e l h o r d e s e m p e n h o d e s s a e s p é c i e é o b t i d o no planalto, e s p e c i a l m e n t e no Cerrado, dada a s u a t o l e r â n c i a à seca. A sua m a d e i r a é m o d e r a d a m e n t e dura e resistente, de alta qualidade para produção de peças serradas p a r a c o n s t r u ç õ e s e c o n f e c ç ã o d e c h a p a s . A l é m d e m a d e i r a , o P. oocarpa t a m b é m p r o d u z resina em quantidade viável para extração comercial. Essa espécie produz muitas s e m e n t e s , o q u e f a c i l i t a a e x p a n s ã o d o s s e u s plantios. Em locais de baixa a l t i t u d e ou na planície costeira, a p r e s e n t a c r e s c i m e n t o lento, c o m má f o r m a de fuste, a l é m ds se t o r n a r suscetível a várias doenças.
3.1.2.1 Evolução do consumo geral de madeira industrial no Brasil
Estatística florestal é definida c o m o "a ciência que t e m por objetivo a coleta e o a g r u p a m e n t o m e t ó d i c o d e d a d o s c o n c e r n e n t e s à p r o d u ç ã o e a o c o n s u m o de p r o d u t o s florestais". D a d o s sobre áreas reflorestadas, e s t o q u e s e c o n s u m o de maté-ia-prima, desempenho industrial, produtos e seus mercados, bem como dados econômicos envolvidos, são uma excelente fonte de consulta. A disponibilização dessas informações de f o r m a o r g a n i z a d a p e r m i t e s u b s i d i a r d e c i s õ e s t a n t o de e m p r e e n d e d o r e s c o m o d e ó r g ã o s p ú b l i c o s r e s p o n s á v e i s pela c o n s e r v a ç ã o a m b i e n t a l e pelas políticas de desenvolvimento econômico. Interativamente, pela colaboração dos usuários do a m b i e n t e Brasil, dados e informações sobre o setor florestal p a s s a m a ser do alcance de todos.
3.1.2.2 Evolução do consumo geral de madeira de rellorestamento e florestas plantadas no Brasil
Refere-se à e s t i m a t i v a de c o n s u m o geral de m a d e i r a das i n d ú s t r i a s para f a b r i c a ç ã o de p r o d u t o s de base f l o r e s t a l : ( s e r r a d o s , p o r t a s , j a n e l a s , painéis, caixas, chapas, c o m p e n s a d o s , papel, celulose, produção de energia, carvão, etc.). O s d a d o s d a e v o l u ç ã o d o c o n s u m o a p r e s e n t a d o s n a f i g u r a 9, c o n s i d e r a n d o a o r i g e m d a m a d e i r a , f l o r e s t a s n a t u r a i s e p l a n t a d a s , m o s t r a q u e , a p a r t i r d e 1994, o s reflorestamentos são a principal fonte de matéria-prima para a b a s t e c i m e n t o industrial.
Floresta natural x floresta reflorestada 250.000 200.000
-1 f Hl H(I r —
E 310
150.000
O
100.000 50.000 -
-
0
1
3
*
5
r
-
I
6
-
1
1I 8
-
9
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
•
Ano
•
Natural
128.670
107.673
92.615
93.876
85.159
83.179
77.744
72.474
67,228
•
Reflorestado
70.661
69.901
77.207
86.217
100,023
106.569
115.358
125,738
137.201
199.331
177.574
169.822
180.093
185.182
189.748
193.102
198.212
204.425
• Total
-
F i g u r a 9 - Evolução do consumo de madeiras nativas e reflorestadas no Brasil F o n t e : Ambiente Brasil (2005)
3.1.3 Propriedades físicas e mecânicas da madeira
3.1.3.1 Propriedades físicas
As
principais características físicas da madeira, importantes
para
o
dimensionamento do controle de qualidade das fôrmas e para utilização e m construção
e m geral, são: - Densidade - Umidade - Retratibilidade
Trata-se de material ortotrópico, ou seja, que t e m c o m p o r t a m e n t o diferente e m r e l a ç ã o à d i r e ç ã o d a s f i b r a s e a p r e s e n t a o s t r ê s e i x o s p e r p e n d i c u l a r e s e n t r e si, considerando a posição das c a m a d a s de crescimento dentro da peça: o longitudinal, o r a d i a l e o t a n g e n c i a l , c o m o m o s t r a m a s f i g u r a s 10 e 11.
Tangencial Longitudinal F i g u r a 1 0 - Eixos principais de uma peça de madeira em relação á direção das fibras F o n t e : C A I U J Ú N O R (2001)
Anéis de crescimento
Raios
F i g u r a 11 - Planos principais de corte com relação às camadas de crescimento F o n t e : A r q i i v o do autor
3.1.3.2 Densidade da madeira
S e g u n d o H e l l m e i s t e r (1982 a p u d D I A S ; L A H R , 2004), a d e n s i d a d e é a p r o p r i e d a d e física m a i s s i g n i f i c a t i v a para as m a d e i r a s u t i l i z a d a s na c o n s t r u ç ã o civil. S e u c o n c e i t o físico mais s i m p l e s é a q u a n t i d a d e de m a s s a contida em d e t e r m i n a d o volume a um d e t e r m i n a d o teor de umidade. S h i m o y a m a e B a r r i c h e l o (1991) a p r e s e n t a m a d e n s i d a d e c o m o u m d o s m a i s i m p o r t a n t e s parâmetros para avaliação das características m e c â n i c a s da madeira. L o n g s d o n (2002) a f i r m a q u e a d e n s i d a d e d a m a d e i r a p o d e s e r c o n s i d e r a d a c o m q u a l q u e r p o r c e n t u a l d e u m i d a d e , p o r é m a N B R 7190/97 s u g e r e a p a d r o n i z a ç ã o e m 12%. S e n d o a d e n s i d a d e a p a r e n t e a 12% d e u m i d a d e , e s s e e q u i l í b r i o é a t i n g i d o n a s c o m b i n a ç õ e s d e 20°C d e t e m p e r a t u r a e 6 5 % d e u m i d a d e r e l a t i v a d o ar. H e l l m e i s t e r (1983) c o n c l u i u q u e e x i s t e u m a r e l a ç ã o l i n e a r e n t r e a d e n s i d a d e e a resistência à c o m p r e s s ã o paralela às fibras, para a espécie Pinho do Paraná. A densidade básica é definida como a relação entre a massa completamenteseca a 0% de u m i d a d e e o v o l u m e s a t u r a d o c o m água. S e g u n d o D i a s e L a h r (2004), a r e l a ç ã o e n t r e a d e n s i d a d e e o s d e m a i s p a r â m e t r o s físicos i n d i c a m u m a j u s t e a d e q u a d o ao m o d e l o de potência, portanto, não linear, c o m as propriedades físicas das madeiras.
3.1.3.3 Umidade da madeira
O teor de u m i d a d e a s s u m e papel de i m p o r t â n c i a para a c o r r e t a utilização industrial das madeiras, senão o mais importante, pois o processo de s e c a g e m influi decisivamente nas dimensões finais a serem utilizadas. A á g u a na m a d e i r a é c o m p o s t a b a s i c a m e n t e e m livre e á g u a de i m p r e g n a ç ã o , c o n f o r m e d e m o n s t r a d o n a f i g u r a 12. — U m i d a d e da á r v o r e
Ponto de saturação d a s fibras U m i d a d e d e equilíbrio Umidade zero
F i g u r a 1 2 - Agua livre e água de impregnação na madeira F o n t e : C A I U J Ú N I O R
, . ( e q u a ç a o 1)
F12 = resistência corrigida para u m i d a d e 1 2 % F.... = resistência p a r a u m i d a d e U % U. = teor d e u m i d a d e
E12 = E
(1 +
3 ( l
V 12) 100
)
(equação 2)
E12 = Módulo de Elasticidade corrigido para umidade 1 2 % E US( = M ó d u l o d e E l a s t i c i d a d e para u m i d a d e U % 3.1.3.4 A relratibilidade
S e g u n d o R e z e n d e , S a g l i e t t i e G u e r r i n i (1995), a m a d e i r a t e m c o m p o r t a m e n t o a n i s o t r ó p i c o c o m v a r i a ç õ e s d e r e t r a ç ã o n a s t r ê s d i r e ç õ e s . A f i g u r a 13, m o s t r a u m a m a d e i r a d e Pinus caribaea var hondurensis c o m o i t o a n o s d e i d a d e : Pinus caribea var hondurensis
12.00 é ro 0 a> "8 -o
10.00 8.006.00 4.00
2 ® 01
2.00 0.00 Logitudinal
Radial
Tangencial
F i g u r a 1 3 - Retratibilidade da madeira de Pinus caribaea var hondurensis F o n t e : Elaborada peto autor
Volumétrica
3.1.4 Painéis derivados de madeira 3.1.4.1 Compensados O s c o m p e n s a d o s de m a d e i r a p o s s u e m este n o m e por apresentarem, em f u n ç ã o da distribuição das lâminas que os c o m p õ e m , u m a c o m p e n s a ç ã o na distribuição
de
tensões, quando solicitado. N o r m a l m e n t e as lâminas são assentadas umas sobre as outras em
direções
p e r p e n d i c u l a r e s e n t r e si e p o s s u e m q u a s e s e m p r e n ú m e r o ímpar d e l â m i n a s , que s ã o c o l a d a s e n t r e si c o m a d e s i v o s p r ó p r i o s , c o n f o r m e a n a l i s a d o n e s t e t r a b a l h o . O posicionamento cruzado das lâminas proporciona ao painel de compensado u m a excelente resistência mecânica, t o r n a n d o - o à prova de m o v i m e n t a ç õ e s de contração e expansão.
3.1.4.2 Processo de fabricação O p r o c e s s o de f a b r i c a ç ã o t e m início na p r e p a r a ç ã o da t o r a da qual vão ser retiradas as lâminas, iniciando c o m a remoção da casca, a fim de não se danificar a faca do torno de laminação. Inicialmente, as toras são condicionadas em vapor ou em água quente para tornálas m a i s moles. O t e m p o n e c e s s á r i o para o a m o l e c i m e n t o varia de acordo c o m a espécie do material. A f o r m a mais tradicional de obter lâminas é por meio do torno rotativo, conforme m o s t r a a f i g u r a 14, a s e g u i r .
Lâmina - lado frouxo F i g u r a 1 4 - Torno rotativo para extração de lâminas F o n t e : WATAI (1988)
A s lâminas p o s s u e m n e c e s s a r i a m e n t e uma face firme e outra mais fraca, sendo que a parte sujeita à pressão contra a faca é a firme. A s normas internacionais indicam que a face f i r m e é a que deve ficar sujeita ao lixamento. U m a s e l e ç ã o do cerne e do a l b u r n o é realizada no setor de lâminas verdes, pois a c a m a d a externa (alburno) c o n t é m mais umidade e requer maior t e m p o de secagem, o que deverá ser observado. O p r ó x i m o p a s s o é a s e c a g e m , o n d e o t e o r de u m i d a d e s e r á p r e v i a m e n t e d e t e r m i n a d o . M o d e r n a m e n t e , a s e c a g e m é f e i t a por m e i o de rolos, o n d e as lâminas são t r a n s p o r t a d a s até a s e c a g e m final. A p r e s e n ç a d o ar ú m i d o n o i n t e r i o r d a c â m a r a d e s e c a g e m é e s s e n c i a l p a r a s e p r o m o v e r no interior u m a s e c a g e m u n i f o r m e , m a n t e n d o os p o r o s d a m a d e i r a abertos. O baixo t e o r de u m i d a d e na c â m a r a de s e c a g e m pode, m u i t a s vezes, provocar o e f e i t o d e e n c r u a m e n t o ou e n d u r e c i m e n t o d a s u p e r f í c i e da l â m i n a e c o n s e q ü e n t e m e n t e p o d e r i a causar sérios p r o b l e m a s na o p e r a ç ã o de c o l a g e m . A s l â m i n a s s e c a s retiradas da secadora devem ser selecionadas e empilhadas separadamente. A m o n t a g e m de c o m p e n s a d o s de g r a n d e s d i m e n s õ e s é f e i t a por m e i o da j u n ç ã o de tiras mais estreitas, que são coladas ou costuradas c o m m á q u i n a s especificas para tal fim. N e s s a fase t a m b é m são e l i m i n a d o s d e f e i t o s c o m o n ó s e furos de bicho, que são s u b s t i t u í d o s por l â m i n a s sadias. A aplicação dos adesivos pode ser f e i t a de várias maneiras. A s m a i s c o m u n s são por rolos ou por b o r r i f a m e n t o , c o n f o r m e d e s c r i t o a seguir.
3.1.4.3 Rolos
A máquina é c o m p o s t a de dois rolos de aço revestidos c o m borracha ranhurada. O s ajustes dos rolos são feitos de f o r m a bastante criteriosa, e são importantes para u m a distribuição u n i f o rm e do adesivo. Existe ainda a p o s s i b i l i d a d e de a p l i c a ç ã o por b o r r i f a m e n t o ou " s p r a y " , o n d e a linha de produção é b e m automatizada. O p o s i c i o n a m e n t o do bico do revólver, a pressão e a velocidade de d e s l o c a m e n t o da lâmina são f u n d a m e n t a i s para a aplicação adequada do adesivo. O adesivo pode t a m b é m ser aplicado pelo método conhecido c o m o "cortina", ou seja, a b a i x o de u m r e s e r v a t ó r i o são c o l o c a d a s d u a s l â m i n a s de a ç o f o r m a n d o u m a a b e r t u r a entre elas, pela qual flui o adesivo, f o r m a n d o uma espécie de cortina. Em qualquer das m e t o d o l o g i a s utilizadas o fator t e m p o parece ser o principal, pois o t e m p o de c u r a d o s a d e s i v o s deve ser r i g o r o s a m e n t e o b s e r v a d o . A n t e s de ser levado para a prensa quente, e para facilitar o seu transporte, o c o m p e n s a d o passa por u m a pré-prensagem a frio, que p e r m i t e uma f o r m a ç ã o consolidada das lâminas.
A t e m p e r a t u r a d e p r e n s a g e m p a r a o s c o m p e n s a d o s t r a d i c i o n a i s v a r i a d e 100 a t é 160°C, e m f u n ç ã o d o a d e s i v o q u e f o i a p l i c a d o e d a p r e s s ã o d e 12 a 15 k g / c m 2 . O t e m p o d e prensagem varia em função da espessura do compensado. A p ó s a prensagem é feito o esquadrejamento, o lixamento, reparos, a classificação, o armazenamento e a expedição.
3.1.4.4 Preparação para a colagem
No processo de fabricação dos c o m p e n s a d o s a preparação para a colagem das m a d e i r a s m e r e c e d e s t a q u e especial, p o i s na m a i o r i a d a s vezes os d e f e i t o s a p a r e c e m porque o substrato (madeira) foi malpreparado. O teor de umidade, c o m o foi descrito em capítulo referente aos adesivos, é primordial, pois o seu excesso promove alta penetração do adesivo, influencia a sua v i s c o s i d a d e , d i m i n u i a s u p e r f í c i e de c o n t a t o e p r e j u d i c a a c o l a g e m final. E a e s c a s s e z de umidade dificulta a penetração do adesivo, diminuindo a sua ancoragem. A s e c a g e m e o seu condicionamento são considerados bons quando seu processo não p r o p i c i a o a p a r e c i m e n t o de t e n s õ e s ou e n c r u a m e n t o , e v i t a n d o e m p e n a m e n t o s e trincas. No c a s o de lâminas, as t e n s õ e s internas não são c o n s i d e r a d a s u m p r o b l e m a para a colagem, c o m o nas m a d e i r a s serradas. Porém, se a u m i d a d e for m u i t o alta, promoverá o aparecimento de bolhas ou bolsas de vapor durante a prensagem a quente, induzindo a f a l h a s na c o l a g e m . A preparação das superfícies é essencial e começa com a escolha das ferramentas na u s i n a g e m , q u e d e v e m ser b e m a f i a d a s e livres de m a r c a s de f a c a s , f i b r a s s o l t a s d e p r e s s õ e s etc. A u s i n a g e m deve ser f e i t a p o u c o a n t e s da c o l a g e m , para manter as superfícies livres de c o n t a m i n a ç ã o e das variações de umidade. B a s i c a m e n t e , a e s t r u t u r a da l i g a ç ã o c o l a d a p o d e ser r e s u m i d a no e s q u e m a da f i g u r a 15, a b a i x o :
F i g u r a 15 - Estrutura da ligação colada F o n t e : WATAI (1558}
S e g u n d o W a t a i (1988), a e s t r u t u r a p o d e s e r r e p r e s e n t a d a c o m o u m a c o r r e n t e d e c i n c o e l o s , c o m o m o s t r a a f i g u r a 16, a s e g u i r . S e u m d o s e l o s e s t i v e r f r a c o , t o d o o p r o c e s s o estará prejudicado.
Substrato A
Interface
F i g u r a 1 6 - Representação
Adesivo
Interface
Substrato B
de uma estrutura de ligação colada
F o n t e : WATAI (1988)
3.1.5 OSB (ORIENTED STRAND BOARD)
O s p a i n é i s O S B t i v e r a m o r i g e m n o s E s t a d o s U n i d o s e e n t r a r a m no m e r c a d o m u n d i a l a p a r t i r d e 1978. A s i n i c i a i s s i g n i f i c a m O r i e n t e d S t r a n d B o a r d . E s s e s p a i n é i s s ã o c o n s i d e r a d o s a s e g u n d a g e r a ç ã o d o W a f e r b o a r d , q u e e x i s t e d e s d e 1954 e s e caracterizou por ter tiras menores e distribuídas em t o d a s as direções, diferentemente do O S B , o n d e as f i b r a s são orientadas. O s países q u e m a i s u t i l i z a m e s s e material s ã o o C a n a d á e os E s t a d o s Unidos, c o m g r a n d e d e s t a q u e para a c o n s t r u ç ã o civil, devido às s u a s c a r a c t e r í s t i c a s f í s i c a s e m e c â n i c a s . S e g u n d o C i c h i n e l i (2005), n e s s e s p a í s e s e s s a s c h a p a s c o n c o r r e r a m f o r t e m e n t e c o m as c h a p a s de c o m p e n s a d o e m larga escala e a t u a l m e n t e t o d o s o s c ó d i g o s de e d i f i c a ç õ e s c a n a d e n s e s e a m e r i c a n o s as r e c o n h e c e m e as e q u i p a r a m aos c o m p e n s a d o s . N o Brasil, e s s e s p a i n é i s só c o m e ç a r a m a ser c o m e r c i a l i z a d o s a p a r t i r d e 2002. U m p a i n e l d e O S B é c o m p o s t o p o r t r ê s a c i n c o c a m a d a s c r u z a d a s de tiras ou l a s c a s de m a d e i r a o r i e n t a d a s , e m geral de Pínus, s e g u i n d o o princípio do c o m p e n s a d o , no qual as l â m i n a s são d i s p o s t a s p e r p e n d i c u l a r m e n t e e as t i r a s são s e m p r e f o r m a d a s na d i r e ç ã o l o n g i t u d i n a l d a s fibras. A e v o l u ç ã o da utilização d e s s e tipo de c h a p a s d e v e - s e a a l g u n s f a t o r e s principais: 1) O m e l h o r a p r o v e i t a m e n t o d a s t o r a s d e m a d e i r a , p o i s n o c a s o d o O S B s ã o aproveitados 96% da t o r a c o n t r a 56% do c o m p e n s a d o . 2) U t i l i z a ç ã o d e t o r a s m a i s f i n a s , o u s e j a , c o m m e n o r e s i d a d e s , d e s e i s a n o s p a r a o O S B c o n t r a 14 a n o s p a r a o s c o m p e n s a d o s . 3) M a i o r p r o d u t i v i d a d e i n d u s t r i a l c o m p r o c e s s o d e f a b r i c a ç ã o t o t a l m e n t e a u t o m a t i z a d o e d e g r a n d e e s c a l a . N o B r a s i l , e m t r ê s t u r n o s , c o m 24 p e s s o a s , c o n s e g u e s e p r o d u z i r 350.000 m 3 / a n o . P o r o u t r o l a d o , u m a f á b r i c a d e c o m p e n s a d o s n e c e s s i t a d e 200 p e s s o a s p a r a f a b r i c a r 80.000 m 3 / a n o , o u s e j a , p a r a a m e s m a p r o d u ç ã o s e r i a n e c e s s á r i a a c o n t r a t a ç ã o d e 875 p e s s o a s .
A s propriedades m e c â n i c a s a s s e m e l h a m - s e às do c o m p e n s a d o , c o n f o r m e se pode demonstrar em ensaios feitos em laboratório neste trabalho, confirmando a sua total viabilidade para utilização em f ô r m a s para concreto. O s principais usos do O S B são: Forro e m e s t r u t u r a s de c o b e r t u r a s de telhado, paletes, paredes, pisos, mobiliário, f ô r m a s p a r a c o n c r e t o ( f i g u r a 17), t a p u m e s , a l m a s p a r a v i g a I, e t o d o s o s s u b p r o d u t o s dessas utilizações.
F i g u r a 1 7 - Painéis de OSB utilizados em fôrmas F o n t e : Portal OSB (2005)
A t e n d ê n c i a de s u b s t i t u i ç ã o dos c o m p e n s a d o s pelas placas O S B pode ser demonstrada pela capacidade de produção instalada mundialmente, conforme mostra a f i g u r a 18, a s e g u i r . Capacidade de produção instalada (milhões m 3 ) 30 25 20 15
—
10 5
0
90
91
92
93
94
95
96
97
98 Anos
99
00
01
02
F i g u r a 18 - Capacidade de produção instalada (milhões de m1) no Canadá e USA F o n t e : Portal O S B (2005)
03
04
05
06
3.1.5.1 Processo de fabricação
Processo de Fabricação do OSB (genérico) descarregamento
descascador
Tanque e escada
misturador secador
umidecedor
formador de tiras
formador de camadas
cortador
transporte
F i g u r a 19 - Processo de fabricação do OSB (genérico) F o n t e : Portal O S B (2005)
3.1.6 Adesivos
O princípio da adesão pode ser r e s u m i d o da s e g u i n t e forma: dois c o r p o s e l e t r i c a m e n t e n e u t r o s p o d e m s e m p r e a d e r i r e n t r e si, d e s d e q u e a d i s t â n c i a e n t r e e l e s seja menor do que u m m i l i o n é s i m o de milímetro. Na prática, porém, e m f u n ç ã o da rugosidade, isso é quase sempre impossível. Essa a f i r m a ç ã o p o d e ser verificada por u m e x p e r i m e n t o s i m p l e s : t o m a m - s e , por exemplo, duas placas metálicas ou de vidro e u m pedaço de u m a película de polietileno. Inicialmente, veritica-se que m e s m o o m e l h o r a d e s i v o e x i s t e n t e no m e r c a d o não p e r m i t e colar o p o l i e t i l e n o ao m e t a l ou a o vidro. Mas, a o se c o l o c a r o f i l m e p l á s t i c o e n t r e as c h a p a s de vidro ou de m e t a l e se fixar o s i s t e m a c o m g r a m p o s , s u b m e t e n d o - o ao a q u e c i m e n t o até o a m o l e c i m e n t o do plástico, v e r i f i c a - s e q u e a p ó s o r e s f r i a m e n t o o c o r r e uma adesão resistente a esforços mecânicos.
Q u a s e todos os adesivos hoje e m p r e g a d o s são substâncias macromoleculares, i s t o é, f o r m a d a s p o r m o l é c u l a s g i g a n t e s e d o t a d a s d e p r o p r i e d a d e s á c i d a s , b á s i c a s o u anfóteras, conforme sua composição química. Um adesivo ácido liga-se mais fortemente a u m a superfície básica, podendo, portanto, ser utilizado para a o b t e n ç ã o de u m a ligação de alta resistência. Deve-se t a m b é m levar e m c o n s i d e r a ç ã o as propriedades m e c â n i c a s do próprio a d e s i v o , q u e u m a vez c u r a d o o u p o l i m e r i z a d o d e v e t e r s u a s p r o p r i e d a d e s m e c â n i c a s s i m i l a r e s às d o s s u b s t r a t o s . E x i s t e m c a s o s e m que s ó l i d o s flexíveis são c o l a d o s c o m um adesivo que fica duro e quebradiço quando solidificado. Quando essa junta é s u b m e t i d a a e s f o r ç o s de f lexão, a rigidez do a d e s i v o poderá t o r n á - l o incapaz de absorver a s t e n s õ e s a q u e e l e e s t a r á s u j e i t o e, c o n s e q ü e n t e m e n t e , e l e s e r o m p e r á .
3.1.6.1 Classificação dos adesivos
O s adesivos p o d e m ser classificados de três m o d o s principais: 1) o r i g e m d o s c o m p o n e n t e s p r i m á r i o s ; 2) t e m p e r a t u r a d e c u r a ; 3) r e s i s t ê n c i a à u m i d a d e .
C l a s s i f i c a ç ã o por origem O s a d e s i v o s p o d e m ter o r i g e m animal, de a m i d o , caseína e de a l b u m i n a de proteína vegetal. O g r u p o sintético inclui os a d e s i v o s de resinas c o m o uréia, resorcinol, fenol, melamina, polivinil.
C l a s s i f i c a ç ã o por t e m p e r a t u r a de cura C o m relação à t e m p e r a t u r a de cura, os adesivos p o d e m ser classificados em: 1) a l t a t e m p e r a t u r a , a q u e l e s c u j a t e m p e r a t u r a d e c u r a é m a i o r q u e 90°C; 2) m é d i a t e m p e r a t u r a , a q u e l e s c u j a t e m p e r a t u r a d e c u r a s i t u a - s e e n t r e 30°C e 90°C; 3) b a i x a t e m p e r a t u r a , a q u e l e s c u j a t e m p e r a t u r a d e c u r a v a i a t é 30°C.
Esta classificação é considerada a mais significativa do ponto de vista das reais u t i l i z a ç õ e s no m e r c a d o de m a d e i r a s e se d i v i d e b a s i c a m e n t e e m t r ê s c a t e g o r i a s : à prova de água, resistente à umidade e não resistente à umidade.
3.1.6.2 Principais adesivos para fabricação de chapas de madeira para fôrmas de concreto
Adesivos uréia-formaldeído E s s e s a d e s i v o s p o d e m ser c u r a d o s à t e m p e r a t u r a a m b i e n t e de 20°C, s ã o e n c o n t r a d o s e m f o r m a de pó ou líquido e p o d e m ser u s a d o s c o m ou s e m incorporação de extensores (substâncias adicionadas ao adesivo para facilitar o espalhamento), c a t a l i s a d o r e s ou c a r g a s inertes. Eles t a m b é m p o d e m ser c u r a d o s em prensas a t e m p e r a t u r a s m a i s a l t a s , d e 100°C a t é 130°C, o u a i n d a c o m f o r m u l a ç õ e s e s p e c i a i s , p o r meio de alta f r e q ü ê n c i a ou outras f o r m u l a ç õ e s específicas. Os adesivos à base de uréia, q u a n d o isentos de extensores, p o s s u e m boa resistência à água e a umidades relativamente altas, porém são sensíveis a t e m p e r a t u r a s a c i m a de 65°C. P o r t a n t o , n ã o s ã o r e c o m e n d a d o s p a r a u t i l i z a ç ã o e m e x t e r i o r e s , c o m o é o c a s o das f ô r m a s de c o n c r e t o .
Adesivos fenol-formaldeído Os adesivos à base de resina f e n o l - f o r m a l d e í d o são f o r n e c i d o s e m forma de pó, para s e r e m m i s t u r a d o s c o m água ou outros solventes, e t a m b é m estão disponíveis e m forma de película, para facilitar as operações de mistura e espalhamento. Na f o r m a líquida, são n o r m a l m e n t e a v e r m e l h a d o s e e s c u r o s e para a cura n e c e s s i t a m d e t e m p e r a t u r a e l e v a d a , i g u a l o u s u p e r i o r a 140°C, m a s t a m b é m e x i s t e m f o r m u l a ç õ e s e s p e c i a i s para a p l i c a ç õ e s e s p e c í f i c a s , c a p a z e s de criar c o n d i ç õ e s de c u r a a u m a t e m p e r a t u r a a o r e d o r d e 23°C. O s a d e s i v o s f e n o l - f o r m a l d e í d o são os m a i s u s a d o s na c o l a g e m de c o m p e n s a d o s utilizados em f ô r m a s de concreto para a c o n s t r u ç ã o civil. S e u t e m p o de e s t o c a g e m é de 6 a 12 m e s e s , e a l g u n s t i p o s s a o a l t a m e n t e I n d i c a d o s p a r a c l i m a s t r o p i c a i s . O principal e m p r e g o d e a d e s i v o s à b a s e de r e s i n a s f e n ó l i c a s r e f e r e - s e à p r o d u ç ã o de c o m p e n s a d o s à prova d'água, incluindo quilha ou casco de navios e outros produtos para f i n s n á u t i c o s . Esses a d e s i v o s são t a m b é m u s a d o s c o m f a r i n h a d e c a s c a de nozes ou o u t r o material inerte c o m o e n c h i m e n t o , m a s para j u n t a s coladas de alta durabilidade esse tipo de material ( e n c h i m e n t o ) deve ser retirado da formulação. Recentemente, quantidades consideráveis de c o m p e n s a d o s de coníferas de uso interior estão sendo fabricadas c o m resinas fenólicas com adição de quantidades
e x c e p c i o n a i s de extensores e m a t e r i a i s de e n c h i m e n t o , c o m o : f a r i n h a de c a s c a de nozes, pó de s e r r a de m a d e i r a , pó de s a n g u e a n i m a l solúvel, etc. E s s e s a d e s i v o s f e n ó l i c o s t ê m s u b s t i t u í d o c o l a s c o n v e n c i o n a i s à base de amido, por várias d é c a d a s usadas para compensados interiores. A s f o r m u l a ç õ e s de adesivos f e n ó l i c o s p o d e m ser diversificadas, dentro de certos limites, para cada p r o c e s s o de c o l a g e m e t i p o de produto a ser obtido. O ciclo de p r e n s a g e m a q u e n t e p o d e ser c o n t r o l a d o , no m í n i m o e m parte, pela p r ó p r i a q u a n t i d a d e e t i p o de c a t a l i s a d o r e pelo p r o c e s s o e m p r e g a d o na o b t e n ç ã o da resina.
3.1.6.3 Preparação da superfície - efeito da umidade da madeira sobre a adesão
A u m i d a d e da m a d e i r a é a responsável pela maior ou menor fluidez do adesivo e a sua distribuição uniforme sobre a superfície. O fluxo, a transferência e a penetração do adesivo dependem, portanto, da umidade da m a d e i r a , a l é m da q u a n t i d a d e de cola, t e m p o de m o n t a g e m , e s p é c i e d e m a d e i r a , temperatura e pressão. Q u a n d o há p o u c a u m i d a d e , o f l u x o p o d e não ser s u f i c i e n t e para a t r a n s f e r ê n c i a d o a d e s i v o e a p e n e t r a ç ã o d e l e s e r á i n s u f i c i e n t e . O e x c e s s o de u m i d a d e , por sua vez, acarreta o abaixamento da viscosidade da cola, ocasionando excessiva penetração do adesivo nos poros. Nesse caso, a quantidade do adesivo será insuficiente para formar um filme ininterrupto e a ligação ficará fraca. Para se determinar a umidade correta da madeira, deve-se conhecer a quantidade do s o l v e n t e ( á g u a ) d i s s o l v i d a na c o l a e a q u a n t i d a d e d e c o l a a ser aplicada. Para obter-se uma colagem eficiente, é fundamental que o adesivo tenha a propriedade de fluir uniformemente sobre a superfície, de modo a assegurar a sua t r a n s f e r ê n c i a de u m a superfície à outra, a sua p e n e t r a ç ã o na m a d e i r a e o seu endurecimento. Esses p r o c e s s o s de fluxo, t r a n s f e r ê n c i a e p e n e t r a ç ã o do adesivo d e p e n d e m e s s e n c i a l m e n t e da u m i d a d e da madeira, além de o u t r o s f a t o r e s c o m o viscosidade, q u a n t i d a d e de cola, t e m p o de m o n t a g e m , e s p é c i e de m a d e i r a , t e m p e r a t u r a e pressão.
3.1.6.4 Requisitos de umidade recomendados para vários tipos de adesivos
A s f o r m u l a ç õ e s que se s e g u e m são i n d i c a d a s pelos f a b r i c a n t e s de adesivos. Porém, dada a grande variação de produtos e marcas disponíveis no mercado, sugere-se que o fabricante seja c o n s u l t a d o antes de sua aplicação.
D e p e n d e n d o do catalisador ou do endurecedor usado, esses adesivos podem ser d e c u r a à t e m p e r a t u r a a m b i e n t e o u d e c u r a a a l t a t e m p e r a t u r a . A s r e s i n a s de u r é i a d e c u r a a alta t e m p e r a t u r a são u s a d a s q u a s e q u e e x c l u s i v a m e n t e na m a n u f a t u r a de c o m p e n s a d o s de uso interior. R e c o m e n d a - s e que o teor da u m i d a d e das l â m i n a s e s t e j a entre 6% e 8%. Para c o m p e n s a d o s c o m alma de madeira sólida, é satisfatória u m a u m i d a d e de 5% a 7%.
Adesivos de resorcinol e resorcinol-fenol-formaldeído Por c a u s a de sua excelente durabilidade, esses adesivos são usados c o m o colas de a s s e n t a m e n t o nas i n d ú s t r i a s navais e de l a m i n a d o s de m a d e i r a . Eles são d e c u r a à t e m p e r a t u r a a m b i e n t e , m a s e m a l g u n s c a s o s u t i l i z a m - s e t e m p e r a t u r a s a t é 90°C. O s requisitos de umidade da madeira não são críticos, mas devem ser controlados de acordo c o m as c o n d i ç õ e s de uso às q u a i s o p r o d u t o será e x p o s t o . A u m i d a d e da m a d e i r a deve e s t a r e n t r e 6 % e 12%. Q u a n d o c o m p o n e n t e s e s p e s s o s e s t ã o s e n d o c o l a d o s , é i m p o r t a n t e evitar v a r i a ç õ e s de u m i d a d e e n t r e os vários c o m p o n e n t e s .
Adesivos fenol-formaldeído Existem dois tipos principais: cura à temperatura ambiente e cura a quente. Os primeiros, catalisados por ácidos, são usados principalmente em assentamentos. A s s i m como para os adesivos resorcinol e resorcinol-fenol-formaldeído, o teor de umidade não p a r e c e s e r u m f a t o r c r í t i c o . S u g e r e - s e q u e o m e s m o s e j a m a n t i d o e n t r e 6 % e 12% Os adesivos fenólicos de cura a alta temperatura são usados cuase que e x c l u s i v a m e n t e na m a n u f a t u r a de c o m p e n s a d o s de uso exterior. Q u a n d o se usa o t i p o c o n v e n c i o n a l d e r e s i n a f e n ó l i c a ( e m p ó o u l í q u i d o ) , a u m i d a d e d a s l â m i n a s de m a d e i r a d e alta d e n s i d a d e deve se s i t u a r entre 4% e 7%, e n q u a n t o as de baixa d e n s i d a d e deve f i c a r e n t r e 3% e 5%. Q u a n d o a resina f e n ó l i c a é u s a d a na f o r m a de película (Tego f i l m e ) , a umidade das lâminas que f o r m a m a face e o fundo deve estar c o m p r e e n d i d a entre 5% e 6 % , c o m o s i n t e r i o r e s ( " c r o s s b a n d s " ) e n t r e 8 % e 12% n o s p a i n é i s c o m l â m i n a s d e f a c e d e s e n h a d a s . N o s p a i n é i s c o n v e n c i o n a i s , o i n t e r v a l o d a u m i d a d e p a r a t o d a s as l â m i n a s e s t á n a f a i x a d e 5 % a 10%.
3.1.6.5 Para colagem
Testes c o m p a r a t i v o s de laboratório d e m o n s t r a m que a superfície de madeira para c o l a g e m d e v e s e r lisa, b e m p l a i n a d a , i s e n t a d e i r r e g u l a r i d a d e s , p r e p a r a d a c o m f e r r a m e n t a s adequadas e devidamente afiadas, a f i m de se obter juntas resistentes. A superfície para c o l a g e m não deve ser intencionalmente áspera, n e m preparada c o m f e r r a m e n t a s denteadas ou lixas grossas, c o m base na falsa c r e n ç a de que superfícies r u g o s a s são melhores. Estudos
Preferencialmente, o preparo deve ser feito pouco antes da operação de colagem, para que as s u p e r f í c i e s se m a n t e n h a m l i m p a s e s e m as d i s t o r ç õ e s o c a s i o n a d a s pela v a r i a ç ã o de u m i d a d e . Para se obter j u n t a s resistentes, as peças de m a d e i r a d e v e m ter e s p e s s u r a u n i f o r m e , p a r a p r o m o v e r d i s t r i b u i ç ã o regular da p r e s s ã o d u r a n t e a c o l a g e m .
3.1.7 Conectores 3.1.7.1 Ligações com pregos
A s l i g a ç õ e s c o m p r e g o s são, s e m m a r g e m de dúvida, as m a i s u s u a i s no caso de f ô r m a s para concreto, sendo rara a necessidade do uso de outros tipos de conectores. O s pregos são fabricados c o m a r a m e de aço-doce, c o m t a m a n h o s variados. A s bitolas comerci a i s antigas, porém, ainda são muito usadas no Brasil e identificam os pregos por dois n ú m e r o s . O p r i m e i r o r e p r e s e n t a o d i â m e t r o e m fieira f r a n c e s a , ou seja, o diâmetro do a r a m e que originou o prego, e o segundo mede o c o m p r i m e n t o dele em linhas portuguesas. P F E I L , W . e P F E I L , M . (2003) a p r e s e n t a m u m a t a b e l a c o m a s b i t o l a s m é t r i c a s e m que o primeiro número representa o comprimento em milímetros, e o segundo, em d é c i m o s d e m i l í m e t r o , r e p r e s e n t a o d i â m e t r o ( v e j a t a b e l a 3).
Tabela 3 - Dimensões de pregos, bitolas comerciais Diâmetro (em décimos de milímetro)
Comprimento (mm)
Fieira francesa x comprimento de corte do arame (linhas portuguesas)
44
100
(20x48)
44
94
(20x45)
49
84
(21x42)
44
84
(20x42)
44
80
(20x39)
39
80
(19x39)
44
72
(20x36)
39
72
(19x36)
34
72
(18x36)
34
68
(18x33)
39
68
(19x33)
30
68
(17x33)
F o n t e : PFEIL. W : PFEIL. M. (2003)
»
P a r a e v i t a r o f e n d i l h a m e n t o , a N B R 7190/97 r e c o m e n d a q u e s e j a f e i t a u m a pré-furação em estruturas definitivas, com peças cujo diâmetro obedeça ao seguinte critério, em f u n ç ã o do tipo de madeira: d o = 0,85 d e f e m c o n í f e r a s - m a c i a s ( s o f t w o o d s ) d o = 0,98 d e f e m d i c o t i l e d ô n e a s - d u r a s ( h a r d w o o d s )
»
No caso de estruturas provisórias, c o m o é o caso das fôrmas, a n o r m a a d m i t e a pregação s e m pré-furação, desde que s e j a m observadas as seguintes condições: a ) u s o d e m a d e i r a l e v e (p < 600 k g / m 3 ) ; b ) d i â m e t r o d o p r e g o d < 1/6 d a e s p e s s u r a d a p e ç a m a i s f i n a a ser p r e g a d a ; c ) p r e g o s e s p a ç a d o s > 10 d.
C o m o r e g r a g e r a l , o d i â m e t r o d o p r e g o n ã o d e v e e x c e d e r 1/5 d a m e n o r e s p e s s u r a atravessada.
3.1.7.2 Dimensionamento dos pregos
O critério do d i m e n s i o n a m e n t o no caso de f ô r m a s para c o n c r e t o deve seguir a fórmula das tensões admissíveis: D = diâmetro do prego; R d = 4,5 d 3 / 2 , p a r a m a d e i r a s c o m p < 600 k g / m 3 , o u R d = 7,5 d3/2, p a r a m a d e i r a s c o m p > 600 k g / m 3 , q u e d ã o v a l o r e s m a i s c o n s e r v a d o r e s e a d e q u a d o s para as c o n d i ç õ e s usuais de obra, r e s p e i t a d o s os e s p a ç a m e n t o s da n o r m a N B R 7190/97
3.1.8 Revestimentos
O s r e v e s t i m e n t o s das c h a p a s de c o m p e n s a d o , c h a m a d o s no m e r c a d o de "plastificadas", são compostos do tego-filme, que nada mais é do que uma resina de fenol-formaldeído modificada com desmoldante e formulada com uma quantidade maior de sólidos, seja para impregnação diretamente sobre os c o m p e n s a d o s resinados, seja para a impregnação do papel t e g o - f i l m e para p r o d u ç ã o dos plastificados. Pelo seu poder impermeabilizante, as chapas apresentam melhor rendimento para o uso em f ô r m a s de concreto, não só pela facilidade na desenforma, mas t a m b é m pela impermeabilização da superfície.
»
Aparência - líquido viscoso âmbar;
»
V i s c o s i d a d e a 25°C - 400-700 c P ;
»
S ó l i d o s de 60-64%.
A s recomendações indicam que o armazenamento deve ser feito em câmara r e f r i g e r a d a a u m a t e m p e r a t u r a d e 17°C o u e m l o c a l s e c o , c o b e r t o e v e n t i l a d o , a u m a t e m p e r a t u r a d e 2 5 ° C . N o p r i m e i r o c a s o a v i d a ú t i l é d e 60 d i a s e n o s e g u n d o , d e 2 0 d i a s .
3.2 SISTEMAS DE FÔRMAS A s f ô r m a s p o d e m ser identificadas de acordo c o m o material do qual são c o m p o s t a s . U m s i s t e m a de f ô r m a s é o c o n j u n t o de m a t e r i a i s e e q u i p a m e n t o s que são utilizados para concebê-las e executá-las. O s s i s t e m a s m a i s u s u a i s , p r i n c i p a l m e n t e e m e d i f í c i o s , s ã o o s d e m a d e i r a , os d e metal e os mistos (madeira x metálico). O critério para utilização de um ou de outro d e p e n d e do tipo de peça ser concretada, do prazo para a sua execução, da sua repetitividade, e até da disposição e c o n ô m i c a da e m p r e s a de investir e m e q u i p a m e n t o s e m c u r t o prazo, v i s a n d o ao a p r o v e i t a m e n t o de longo prazo. Uma perfeita sintonia entre o projetista da estrutura de concreto, o arquiteto, o c o n s t r u t o r e o p r o j e t i s t a de f ô r m a s t o r n a o p r o c e s s o e f i c i e n t e e c o m r e s u l t a d o s t é c n i c o s e econômicos consideráveis. E x i s t e m , no e n t a n t o , d i v e r s o s m a t e r i a i s u t i l i z a d o s e m f ô r m a s que, e m b o r a n ã o p o s s a m ser c o n s i d e r a d o s u m sistema, t ê m s u a s a p l i c a ç õ e s específicas e podem ser a p r o v e i t a d o s de m o d o eficiente. De m a n e i r a geral, não se pode dizer que um s i s t e m a ou m a t e r i a l é m e l h o r o i pior do que outro, havendo a necessidade da análise dos fatores citados para a correta indicação para a sua aplicação, em função do custo-benefício esperado.
3.2.1 Integralmente de madeira
A s f ô r m a s de m a d e i r a são as m a i s u t i l i z a d a s e m edifícios na m a i o r i a dos E s t a d o s do País e n o r m a l m e n t e são c o n s t i t u í d a s de painéis de m a d e i r a c o m p e n s a d a , t á b u a s e p o n t a l e t e s de m a d e i r a serrada, ou u n i c a m e n t e c o m e s t e s d o i s ú l t i m o s , c o n f o r m e m o s t r a a f i g u r a 20. Quando bem projetadas e executadas, apresentam excelente resultado técnico e e c o n ô m i c o a l é m de já e s t a r e m no c o t i d i a n o d a m ã o - d e - o b r a e x i s t e n t e .
F i g u r a 2 0 - Sistema de fôrmas integralmente em madeira F o n t e : Foto cto autor
O seu correto d i m e n s i o n a m e n t o não deve se restringir ao estático, mas avançar na e s c o l h a dos m a t e r i a i s e m f u n ç ã o do s e u n ú m e r o de u t i l i z a ç õ e s ( r e p e t i ç õ e s ) . A l g u n s e x e m p l o s de e s c o l h a s ã o m o s t r a d o s ao l o n g o d o t r a b a l h o .
3.2.2 Misto (madeira x metálico)
O s c i m b r a m e n t o s p o d e r ã o s e r t a m b é m c o m t o r r e s e p e r f i s m e t á l i c o s ( f i g u r a 21), c o n f o r m e detalhado nos critérios para a escolha do sistema a ser utilizado. Quase s e m p r e a escolha é feita a partir do prazo de sua utilização.
3.2.3 Integralmente metálico
A s f ô r m a s metálicas p o d e m ser de aço, alumínio ou c o m e s t r u t u r a de aço e painéis de madeira (mistas). S ã o e m p r e g a d a s e m lajes, pilares, vigas e c o r t i n a s e m a i s u m a vez o c o m p o r e n t e p r a z o é d e c i s i v o p a r a se a d o t a r o u n ã o a s o l u ç ã o , s e m p r e p a r t i n d o d a p r e m i s s a de q u e as empresas construtoras não adquirem o equipamento, mas o p t a m por locá-lo. Para pilares, e s s e s i s t e m a t e m e x c e l e n t e f u n c i o n a m e n t o q u a n d o as lajes são planas, ou seja, não p o s s u e m vigas, que c h e g a m à sua seção. Caso contrário, são necessárias adaptações custosas e quase sempre com resultados decepcionantes, como m o s t r a a f i g u r a 22.
Para vigas, vale o m e s m o raciocínio dos pilares. Só que o t a m a n h o delas precisa ser m ú l t i p l o do m ó d u l o metálico, para evitar a d a p t a ç õ e s em madeira, q u e t ê m as m e s m a s c o n s e q ü ê n c i a s dos pilares. P a i a l a j e s , e x i s t e m e x c e l e n l e s l i p u s d e p a i n é i s , c u j a s m e d i d a s d e v e m ser adaptadas aos vãos do concreto c o m painéis de madeira. Nesse caso, o trabalho se apresenta mais fácil e c o m melhores resultados. No caso de c o r t i n a s de concreto, q u a n d o elas t ê m seus lados livres antes de serem aterrados, dificilmente se encontra uma solução melhor, pois a execução é rápida e pode ser feita c o m m ó d u l o s (painéis) que se s u c e d e m na direção vertical, c o m excelentes resultados.
3.2.4 Cubetas (plásticas) de polipropileno
A s f ô r m a s plásticas, c u b e t a s de polipropileno, são u s u a l m e n t e empregadas em lajes c o m g r a n d e s vãos e p o d e m ser c o m p r a d a s ou alugadas. A d e c i s ã o entre e s s a s alternativas quase sempre é função do prazo de execução da estrutura, c o n f o r m e i l u s t r a d o n o d i a g r a m a d a f i g u r a 23.
F i g u r a 2 3 - Diagrama de orientação para confecção de fôrmas para lajes com cubetas de polipropileno F o n t e : Elaborada pelo autor
U m a das principais vantagens da sua escolha c o m o partido estrutural é a e c o n o m i a de c o n c r e t o e m r e l a ç ã o a u m a laje m a c i ç a para o m e s m o vão. A e c o n o m i a de m a d e i r a para a e x e c u ç ã o do a s s o a l h o da laje pode ser t o t a l m e n t e s u p r i m i d a , pois as " c u b e t a s " p o d e m ser c o l o c a d a s d i r e t a m e n t e sobre o c i m b r a m e n t o m e t á l i c o que lhe dá s u p o r t e , c o m o s e p o d e v e r i f i c a r n a f i g u r a 24. E n t r e e n g e n h e i r o s , e s s e n ã o é p o n t o p a c í f i c o , pois alguns alegam que os trabalhadores nessa condição estariam mais expostos a acidentes de trabalho. O r e s u l t a d o p l á s t i c o d o c o n c r e t o é n o r m a l m e n t e de e x c e l e n t e q u a l i d a d e ( f i g u r a 25) e a s u a e s c o l h a p o d e s e r u m a b o a s o l u ç ã o , c o m o se p o d e n o t a r n a s o b s e r v a ç õ e s c o m e n t a d a s .
F i g u r a 2 4 - Fôrma de polipropileno F o n t e : ASTRA S ' A INDÚSTRIA E C O M É R C I O (2005)
3.2.5 Plásticas
A s f ô r m a s d e p l á s t i c o t ê m p o u c o uso aqui no Brasil, e m b o r a p o s s a m ser u s a d a s e m pilares, vigas e lajes. A t é o m o m e n t o , não se e s t u d o u n e m se d e m o n s t r o u a sua viabilidade técnico-econômica. A sua melhor indicação, se for recomendável do ponto de vista financeiro, parece ser e m lajes, p a r t i c u l a r m e n t e em e s t r u t u r a s de blocos de concreto estrutural, nas quais os m ó d u l o s são f o r m a d o s e d e s f o r m a d o s c o m maior facilidade. P o d e m ser t a m b é m usadas c o m b a s t a n t e e f i c i ê n c i a e m p a r e d e s , e m h a b i t a ç õ e s p o p u l a r e s c o m o m o s t r a a f i g u r a 26.
3.2.6 Papelão
A s f ô r m a s de papelão são n o r m a l m e n t e usadas e m pilares c o m s e ç ã o circular, e m e n o s f r e q ü e n t e m e n t e e m e n c h i m e n t o s de laje do tipo " c a i x ã o perdido", r e s p e c t i v a m e n t e m o s t r a d a s n a s f i g u r a s 27 e 28, a s e g u i r . A p e s a r da sua e x c e l e n t e resistência às p r e s s õ e s internas e do seu a s p e c t o plástico impecável após a desenforma, apresenta alto custo se for preciso aproveitá-la m a i s d e u m a vez. N e s s e c a s o , é p r e c i s o f a z e r u m a a n á l i s e e c o n ô m i c a e c o m p a r á - l a a uma fôrma cambotada tradicional.
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II
F i g u r a 2 7 - Fôrmas de papelão para pilares
F i g u r a 2 8 - Fôrmas de papelão tipo caixão peroido
F o n t e : D i m i t u Wultiformas Concrelubo (20351
F o n t e : Dimibu M u ü i t w m a s Cor>:retubo (2005)
Fôrma circular 1 1 utilização < 1 mês
1 utilização > 1 mês
2 ou mais utilizações
Locar metálico
Comprar papelão
Executar com compensado cambotado
I
F i g u r a 2 9 - Diagrama de orientação para confecção de fôrmas cilíndricas para pilares F o n t o : Elaborada pelo autor
ANÁLISE ECONÔMICA PARA ESCOLHA DO SISTEMA DE FÔRMAS
4. ANÁLISE ECONÔMICA PARA ESCOLHA DO SISTEMA DE FÔRMAS P a r a e x e c u ç ã o de e s t r u t u r a s de c o n c r e t o a r m a d o , e x i s t e m vários s i s t e m a s d e fôrmas. Para a escolha do mais adequado, deve-se sempre considerar o prazo de execução da estrutura, u m dos fatores mais i m p o r t a n t e s e de grande influência no c u s t o do material a ser adquirido ou locado para executá-la. N e s t e t r a b a l h o foi realizada u m a a n á l i s e s e g m e n t a d a por t i p o de p e ç a e s t r u t u r a l - o s pilares, as lajes e as v i g a s - e e m c a d a u m a d e l a s u m a análise das diversas s o l u ç õ e s possíveis e usuais para o Estado de São Paulo. E v i d e n t e m e n t e , não se t e v e a p r e t e n s ã o de e s g o t a r o a s s u n t o e m u i t o m e n o s a p r e s e n t a r t o d o s os s i s t e m a s e x i s t e n t e s no m e r c a d o , m a s de a p r e s e n t a r uma f o r m a d e se abordar o assunto apresentando ferramentas que possam ajudar a construir uma s o l u ç ã o eficiente e e c o n o m i c a m e n t e viável. N e s t a etapa do t r a b a l h o não f o r a m levadas em c o n t a eventuais diferenças e variabilidade da produtividade de mão-de-obra, por se tratar de t e m a polêmico e muito m a i s a s s o c i a d o à a f i n i d a d e d a m ã o - d e - o b r a c o m d e t e r m i n a d o p r o c e s s o d o :jue c o m a eficiência propriamente dita. P o r e x p e r i ê n c i a p r ó p r i a d o a u t o r , d e m a i s d e 30 a n o s d e t r a b a l h o no s e t o r , f o i possível constatar, de um lado, a resistência inicial da m ã o - d e - o b r a a qualquer tipo de i n o v a ç ã o , e m q u a l q u e r e t a p a d a c o n s t r u ç ã o d e u m e d i f í c i o , e, d e o u t r o , a g r a n d e f a c i l i d a d e de a m e s m a , v e n c i d a a b a r r e i r a de a d a p t a ç ã o , a l c a n ç a r índices de p r o d u t i v i d a d e compatíveis ou até superiores a processos passados. Evidentemente, qualquer tipo de medição nesse setor está mais associado à forma de r e m u n e r a ç ã o dos operários, ao tipo de liderança e à c o m p e t ê n c i a dos m e s t r e s e encarregados do que aos sistemas existentes propriamente ditos. O s poucos estudos comparativos existentes são de certa forma
"manipulados"
pelo desejo ou preferência dos seus autores por s u a s s o l u ç õ e s pessoais, ou
por
interesses comerciais de fornecedores em colocar os seus equipamentos no mercado.
P o r s e t r a t a r d a c o n s t r u ç ã o d e u m e d i f í c i o , u m a a t i v i d a d e d e p r o d u ç ã o c u j o "layout" v a r i a e m f u n ç ã o d e c a d a t e r r e n o e d e c a d a p r o j e t o , e e x e c u t a d a c o m m ã o - d e - o b r a q u e na m a i o r p a r t e d a s vezes i n i c i o u s u a s a t i v i d a d e s e se c o n h e c e u a partir do c o m e ç o d a q u e l a c o n s t r u ç ã o , e d e o p e r á r i o s c u j a q u a l i f i c a ç ã o se d e u s o m e n t e por m e i o d e experiências pessoais e não de m a n e i r a formal, é temerário falar em produtividade de s i s t e m a s d e f ô r m a s , n o s e n t i d o d e c o m p a r a r p r o c e s s o s . D i a n t e d o n ú m e r o de v a r i á v e i s e de f a t o r e s que i n t e r v é m nessa análise, pode-se dizer que a p r o d u t i v i d a d e está mais a s s o c i a d a ao h á b i t o de p r o c e s s o s c o n h e c i d o s do que ao s i s t e m a p r o p r i a m e n t e dito.
4.1 ESTUDO DE PILARES Para esse estudo, foi e s c o l h i d o um c o n j u n t o de edifícios p e r t e n c e n t e a u m a grande e m p r e s a de São Paulo, onde as m e s m a s f ô r m a s deveriam ser utilizadas nos diversos empreendimentos. A s s i m , p o r e x e m p l o , n u m e m p r e e n d i m e n t o d e 12 p r é d i o s , c o m n ú m e r o d e p a v i m e n t o s variados, p r o c u r o u - s e manter a m e s m a seção de c o n c r e t o em todos os pilares, ainda que esses t i v e s s e m s o l i c i t a ç õ e s diferentes. Para que isso fosse possível, d e c i d i u - s e a l t e r a r no p r o j e t o e s t r u t u r a l a r e s i s t ê n c i a do c o n c r e t o e as q u a n t i d a d e s de a ç o p a r a m a n t e r a m e s m a s e ç ã o d e c o n c r e t o n o s p i l a r e s e, c o n s e q ü e n t e m e n t e , a m e s m a fôrma, visando ao seu melhor aproveitamento. D o p r o j e t o , f o i e s c o l h i d o p a r a o e s t u d o d e c a s o u m p i l a r d e 20 x 80 c m por s e t r a t a r d a s m e d i d a s q u e m a i s s e r e p e t e m (178 v e z e s / u n i d a d e ) . D e z h i p ó t e s e s d e e s t u d o f o r a m a d o t a d a s p a r a f ô r m a s d e c o m p e n s a d o d e 18 m m e u m a h i p ó t e s e p a r a f ô r m a m e t á l i c a l o c a d a , n o t o t a l d e 11 h i p ó t e s e s . A s 11 h i p ó t e s e s d o e s t u d o p r e s s u p õ e m q u e a s o b r a s n o e m p r e e n d i m e n t o t e r ã o u m a s e q ü ê n c i a , ou seja, os m a t e r i a i s do p r i m e i r o p r é d i o c o m as d e v i d a s reposições, n e c e s s á r i a s no d e s e n v o l v i m e n t o , s e r ã o utilizados até o último, pois a s s i m e por esse m o t i v o f o r a m c o n c e b i d o s os p r o j e t o s e s t r u t u r a i s , v i s a n d o à r e u t i l i z a ç ã o d a s f ô r m a s de maneira seqüencial. Para avaliação do custo dos pilares, nas c o m b i n a ç õ e s estudadas f o r a m u t i l i z a d o s o s d a d o s c o n s t a n t e s d a t a b e l a 4.
Tabela 4 - Custo unitário de materiais. MATERIAL C o m p e n s a d o p l a s t i f i c a d o 18 m m = > 2 0 u t i l i z a ç õ e s Sarrafos de pínus 0,025 X 0,075 m Pontaletes de pínus 0,075 X 0,075 m Tensores Barras de ancoragem C o n e plástico (chupetas) Tubo P V C
CUSTO
OBSERVAÇÕES
RS 7 8 , 0 0 / c h a p a O
Aquisição
RS
400,00/m3
Aquisição
RS
400,00/m3
Aquisição
R$3,19/unidade
Aquisição
R$15,13
Aquisição
RS 0 , 0 3 / u n i d a d e
Aquisição
RS 1 , 0 0 / m
Aquisição
Painel m e t á l i c o
RS
Perfil ][ 2 ' c o m 2 , 0 7 k g / m
RS 3 , 5 0 k g / m
Aquisição
RS 3 , 5 0 k g / m
Aquisição
Perfil ][ 3 ' c o m 2 , 4 8 k g / m (•) área d e cada chapa d e madeira compensada = 2,9768 F o n t e : Elaborada pelo autor
m;
0,60m2/dia
Locação
P a r a f a c i l i t a r a m o n t a g e m d a s t a b e l a s d e c á l c u l o p a r a a s 11 h i p ó t e s e s a d o t a d a s , o s s e g u i n t e s c u s t o s d o s i n s u m o s f o r a m c o n s i d e r a d o s , s u p o n d o a s f ô r m a s de m a d e i r a c o m p e n s a d a d e 18 m m , c o m t r a v a m e n t o e m s a r r a f o s d e p i n u s o u p e r f i s m e t á l i c o s , t r a v a d o s c o m t e n s o r e s , ou b a r r a s de a n c o r a g e m . A á r e a de f ô r m a , s u p o n d o o p é - d i r e i t o d e 2,80 m ( n ã o s e n d o d e s c o n t a d a s a s a l t u r a s d a s l a j e s e v i g a s ) , t o t a l i z a e m (0,20 x 2 + 0,976 x 2) x 2,80 = 6,59 m 2 . Custo dos insumos para uma unidade A1) compensado -
6 . 5 9 m 2 x RS 7 8 . 0 0
R$172,68
2,9768 A2) Sarrafos 2,70 x 2 x R$ 400,00 x 0,075 x 0,03 m
R$ 4,86
A3) Sarrafos 2,70 x 4 x R$ 400,00 x 0,075 x 0,025 m
R$ 8,10
A 4 ) S a r r a f o s 2 , 7 0 x 12 x RS 4 0 0 , 0 0 x 0 , 0 7 5 x 0 , 0 2 5 m
R$ 24,30
A 5 ) T e n s o r e s 3 6 x RS 3 , 1 9
R$114,84
A 6 ) B a r r a s d e a n c o r a g e m 12 x RS 1 5 , 1 3
R$181,56
A7) Tubos de PVC e espaçadores (70 conjuntos)
R$ 84,24
4.1.1 Combinações consideradas (hipóteses de cálculo)
É p o s s í v e l c o n s i d e r a r a p r o x i m a d a m e n t e 20 u t i l i z a ç õ e s p o r c i c l o d e f ô r m a d e c o m p e n s a d o , e c o m n o v e j o g o s d e f ô r m a o b t e r a p r o x i m a d a m e n t e 180 u s o s e m p i l a r e s . A s e g u i r é m o s t r a d o , n a t a b e l a 5, o e s q u e m a d a s 11 h i p ó t e s e s a d o t a d a s p a r a avaliação do c u s t o dos pilares:
Tabela 5 - Esquema de montagem e modo de reaproveitamento das fôrmas dos pilares Hipótese Compensado
Tensores
Barra de ancoragem
Sarrafos
Espaçadores
Perfil metálico
h1
9 reposições
5 0 % de reposição
•
100% de reposição
100% de reposição
•
h2
9 reposições
5 0 % de reposição
•
Sem reposição
100% de reposição
•
h3
9 reposições
Sem reposição •
•
Sem reposição
100% de reposição
•
Sem reposição
100% de reposição
100% de reposição
Sem reposição
Sem reposição
100% de reposição
»
Sem reposição
Sem reposição
100% de reposição
•
h4
9 reposições
h5
9 reposições
h6
9 reposições
*
Sem reposição
*
Hipótese compensado
tensores
Barra de ancoragem
sarrafos
espaçadores
Perfil metálico
h7
9 reposições
*
Sem reposição
50% de reposição
100% de reposição
•
h8
9 reposições
5 0 % de reposição
*
Sem reposição
100% de reposição
Sem reposição
h9
9 reposições
*
Sem reposição
Sem reposição
100% de reposição
Sem reposição
h10
9 reposições
•
Sem reposição
Sem reposição
100% de reposição
Sem reposição
Fôrma metálica locada
h11 F o n t e : Elaborada pelo autor
Cada hipótese é analisada separadamente, conforme mostrado nas tabelas 6 a 12 a s e g u i r .
HUHEL A • e
PILAR ( 2 0 x 8 0 )
MNELOD
S6TCNSOWS I
70
>
VT
8
m \
l*
8
? .0
-22.
F i g u r a 3 0 - Pilares com tensores e sarrafos de madeira F o n t e : Elatorada pelo autor
•
m
Hipótese h-1 Utilizando-se tensores, reposição d e t o d o o sarrafeamento e 5 0 % d o s tensores a c a d a 2 0 utilizações - figura 3 0 9 r e p o s i ç õ e s d e c o m p e n s a d o c o m 2 0 u t i l i z a ç õ e s c a d a u m a RS 1 7 2 . 6 8 x 9 =
RS 1.554,12
5 0 % r e p o s i ç ã o d e t e n s o r e s a c a d a 2 0 u t i l i z a ç õ e s (RS 1 1 4 , 8 4 x 9 ) / 2 =
R$516,78
1 0 0 % r e p o s i ç ã o d e s a r r a f o s a c a d a 2 0 u t i l i z a ç õ e s RS 3 2 , 4 0 x 9 =
R$291,60
Espaçadores plásticos
R$ 84,24 RS 2.446,74
TOTAL Hipótese h-2 Utilizando-se tensores, c o m perdas de 5 0 % e s e m perda de sarrafos - figura 30 9 r e p o s i ç õ e s d e c o m p e n s a d o c o m 2 0 u t i l i z a ç õ e s c a d a u m a RS 1 7 2 , 6 8 x 9 = 5 0 % reposição de tensores a cada 2 0 utilizações
R$1.554,12 R$ 516,78
Sarrafos s e m reposição
R$ 32,40
Espaçadores plásticos
R$ 84,24
TOTAL
R$ 2.187,54
Hipótese h-3 Utilizando-se tensores s e m perdas, e s e m perda de sarrafos - figura 30 9 r e p o s i ç õ e s d e c o m p e n s a d o c o m 2 0 u t i l i z a ç õ e s c a d a u m a RS 1 7 2 , 6 8 x 9 = Tensores
R$1.554,12 R$114,84
Sarrafos
R$ 32,40
Espaçadores plásticos
R$ 84,24
TOTAL
R$1.785,60
Fonte: Elaborada peto aulor Pi L A R ( 2 0 x 8 0 )
U BARRAS 0€ AWCORAOU Í
0=
Õ=
F i g u r a 3 1 - Pilares com barras de ancoragem e sarrafos de madeira F o n t e : Elaborada peto autor
Hipótese h-4 U t i l i z a n d o - s e b a r r a s d e a n c o r a g e m s e m r e p o s i ç ã o , e c o m 1 0 0 % d e r e p o s i ç ã o d e s a r r a f o s - figura 31 9 reposições de c o m p e n s a d o c o m 2 0 utilizações cada u m a R$ 172,68 x 9 =
R$1.554,12
1 0 0 % reposição dos sarrafos a cada 20 utilizações R$ 32,40 x 9 =
R$291,60
B a r r a s d e a n c o r a g e m 18 x 1 5 , 1 3 = R $ 2 7 2 , 3 4
R$ 272,34
Espaçadores
R$ 84,24
TOTAL
R$ 2.202,30
Hipótese h-5 U t i l i z a n d o - s e b a r r a s d e a n c o r a g e m s e m r e p o s i ç ã o e p e r d a z e r o d e s a r r a f o s - f i g u r a 31 9 reposições de c o m p e n s a d o c o m 2 0 utilizações cada u m a R$ 172,68 x 9 = B a r r a s d e a n c o r a g e m 18 x 1 5 , 1 3 = R $ 2 7 2 , 3 4
R$1.554,12 R$ 272,34
Espaçadores
R$ 84,24
Sarrafos R$ 32,40
R$ 32,40
TOTAL
R$1.943,10
F o n t e : Elaborada pelo autor
F i g u r a 3 2 - Pilares com barras de ancoragem e sarrafos de madeira e suporte metálico F o n t e : Elaborada pelo autor
Tabela 8 - Combinações para utilização de sarrafos e suportes metálicos nas fôrmas Hipótese h-6 F ô r m a c o m c o m p e n s a d o sarrafos verticais e s u p o r t e s metálicos horizontais s e m p e r d a s de sarrafos - figura 3 2 9 r e p o s i ç õ e s d e c o m p e n s a d o c o m 2 0 u t i l i z a ç õ e s c a d a u m a RS 1 7 2 . 6 8 x 9 = 2 , 7 0 x 12 x RS 4 0 0 , 0 0 x 0 , 0 2 5 x 0 , 0 7 5 = RS 2 4 , 3 0 (sarrafos)
RS 1.554,12 RS 24,30
2 , 7 0 x 2 x RS 4 0 0 , 0 0 x 0,030 x 0,075 = RS 4 , 8 6 (sarrafos)
RS 4,86
6 u n . x 2 x 2 , 4 8 k g x 1 , 5 0 m x RS 3 , 5 0 / k g = R S 1 5 6 , 2 4 ( m e t á l i c o )
R$156,24
RS 15,13 x 12 un. = RS 181,56 (barras d e a n c o r a g e m )
R$181,56
TOTAL
R$1.921,08
Hipótese h-7 Fôrma c o m compensado e sarrafos verticais e suportes metálicos horizontais c o m 5 0 % perdas de sarrafos - figura 3 2 9 r e p o s i ç õ e s d e c o m p e n s a d o c o m 2 0 u t i l i z a ç õ e s c a d a u m a RS 1 7 2 , 6 8 x 9 = 2 , 7 0 x 12 x R S 4 0 0 , 0 0 x 0 , 0 2 5 x 0 , 0 7 5 = R S 2 4 , 3 0 x 9 / 2 ( s a r r a f o s ) 2 , 7 0 x 2 x RS 4 0 0 , 0 0 x 0,030x 0,075 = RS 4 , 8 6 x 9/2 (sarrafos)
R$1.554,12 R$109,35 RS 21,87
6 u n . x 2 x 2 , 4 8 k g x 1,50 m x RS 3 , 5 0 / k g = R S 1 5 6 , 2 4 ( m e t á l i c o )
R$156,24
R S 1 5 , 1 3 x 12 u n . = R S 1 8 1 , 5 6 ( b a r r a s d e a n c o r a g e m )
R$181,56
TOTAL
R$2.023,14
Fonte: Elaborada peío autor
PILAR (20 x 80)
„ , 36 TEMSOAES TTTíí—m
s
i
•
^
^
^
^
H
F i g u r a 3 3 - Pilares com suportes metálicos verticais e tensores. F o n t e : Elaborada pelo autor
FÔRMAS E ESCORAMENTOS PARA EDIFÍCIOS - Combinação para utilização de suporte metálico vertical e tensores nas fôrmas Hipótese h-8 F ô r m a c o m suporte metálico vertical, e s p a ç a d o r e s e tensores c o m 5 0 % de reposição e c o m p e n s a d o s para 2 0 utilizações c o m 9 reposições ^figura 33. 9 r e p o s i ç õ e s d e c o m p e n s a d o c o m 2 0 u t i l i z a ç õ e s c a d a u m a RS 1 7 2 , 6 8 x 9 =
R$1.554,12
2 , 7 0 m x 2 , 0 7 k g / m x 12 un. x RS 3 , 5 0 / k g
R$ 234,74
RS ( 1 1 4 , 8 4 x 9 ) / 2 =
R$516,78
E s p a ç a d o r e s + s a r r a f o s ( 4 x 2 , 7 0 x 0 , 0 2 5 x 0 , 0 7 5 x R $ 4 0 0 , 0 0 = RS 8 , 1 0 ) TOTAL
R$ 92,34 R$ 2.397,98
F o n t e : Elaborada pelo autor
PILAR (20 x 80)
••» BARRAS D€ JWCORAGCM 6/VKSAW PAKflA. 0
Ml|« y rn^/Tff |
[frí
F i g u r a 3 4 - Pilares com suportes metálicos verticais e barras de ancoragem F o n t e : Elaborada pelo a i í o f
Hipótese h-9 F ô r m a c o m suporte metálico vertical, e s p a ç a d o r e s e barras de a n c o r a g e m e c o m p e n s a d o s para 20 utilizações c o m 9 reposições - figura 34. 9 r e p o s i ç õ e s d e c o m p e n s a d o c o m 2 0 u t i l i z a ç õ e s c a d a u m a RS 1 7 2 , 6 8 x 9 =
R$1.554,12
2 , 7 0 m x 2 , 0 7 k g / m x 12 un. x R $ 3 , 5 0 / k g
R$ 234,74
1 5 , 1 3 x 0 , 5 x 1 8 = (barras de ancoragem)
R$136,17
E s p a ç a d o r e s + s a r r a f o s RS 8 , 1 0
R$ 92,34
TOTAL
R$2.017, 37
Fonte: Elaborada peío autor
PILAR (20 x 80)
1Í BARRAS C€ ASCOtAMU PAMUA.e t
—
PWKI.C'0
J>—
s
e
W> s *
e
c
%
-
s
0 =
3-
\ SAwwoe ASCOHAGIU í »4 F i g u r a 3 5 - Pilares com suportes metálicos verticais, horizontais e barras de ancoragem F o n t e : Elaborada pelo autor
Hipótese h-10 F ô r m a de c o m p e n s a d o c o m suporte metálico vertical e horizontal, c o m p e n s a d o c o m 9 reposições e 20 utilizações cada - figura 35 9 r e p o s i ç õ e s d e c o m p e n s a d o c o m 2 0 u t i l i z a ç õ e s c a d a u m a RS 1 7 2 , 6 8 x 9 =
R$1.554,12
2 , 7 0 m x 2 , 0 7 k g / m x 12 un. x RS 3 , 5 0 / k g = ( p e r f i s v e r t i c a i s )
R$ 234,74
2 , 4 8 k g / m x 1,5 m x 6 x 2 x RS 3 , 5 0 / k g = ( perfis h o r i z o n t a i s )
R$155,24
RS 1 5 , 1 3 x 1,0 x 12 = ( b a r r a s d e a n c o r a g e m )
R$136,17
E s p a ç a d o r e s + s a r r a f o s (4 x 2 , 7 0 x 0 , 0 2 5 x 0 , 0 7 5 x R $ 4 0 0 , 0 0 = RS 8 , 1 0 )
R$ 92,34
TOTAL
R$ 2.173,61
F o n t e : Elaborada pelo autor
Tabela 12 - Combinação para utilização de painéis metálicos locados nas fôrmas Hipótese h-11 Locação de painel metálico Custo do m2/dia =
R$0,60
S u p o n d o - s e 180 u t i l i z a ç õ e s c o m 6 d i a s p o r u t i l i z a ç ã o , t e m - s e : 6 , 5 9 m 2 x RS 0 , 6 0 / m 2 / d i a x 1 8 0 d i a s =
R$4.270,32
F o n t e : Elaborada pelo autor
A t a b e l a 13 a p r e s e n t a , e m r e s u m o , o c u s t o p a r a c a d a h i p ó t e s e d a s
várias
possibilidades (combinações) a serem realizadas para as f ô r m a s dos pilares. Tabela 13 - Combinações consideradas para montagem de fôrmas de pilares, com vários critérios de projetos Hipóteses C o m p e n s a d o
Sarrafos
Tensores
Barras d e ancoragem
Espaçadores Perfil plásticos metálico 84,24
Projeto
Custo
Fig. 3 0
2.446,74
h-1
1.554,12
291,60
516,78
h-2
1.554,12
32,40
516,78
84,24
Fig. 3 0
2.187,54
h-3
1.554,12
32,40
114,84
84,24
Fig. 3 0
1.785,60
h-4
1.554,12
291,60
272,34
84,24
Fig. 31
2.202,30
h-5
1.554,12
32,40
272,34
84,24
Fig. 31
1.943,10
h-6
1.554,12
29,16
181,56
156,24
Fig. 3 2
1.921,08
h-7
1.554,12
131,22
181,56
156,24
Fig. 3 2
2.023,14
h-8
1.554,12
8,10
84,24
234,74
Fig. 3 3
2.397,98
h-9
1.554,12
8,10
136,17
84,24
234,74
Fig. 3 4
2.017,37
h-10
1.554,12
8,10
136,17
84,24
390,98
Fig. 3 5
2.173,61
h-11
4.270,32
F o n t e : Elaborada pelo autor
—
516,78
—
4.270,32
4.2 ESTUDO DAS FÔRMAS PARA LAJES Lajes e vigas, pela continuidade estrutural e interação dos elementos construtivos, são normalmente concretadas conjuntamente. Para as lajes, será feito u m e s t u d o c o m p a r a t i v o , c o m três possibilidades
de
p r o c e s s o s existentes e usuais no m e r c a d o de f ô r m a s de S ã o Paulo. »
p a r t i n d o - s e da h i p ó t e s e da utilização do c i m b r a m e n t o principal matálico e m
t o d a s as o p ç õ e s , para se obter u m a j u s t e t e l e s c ó p i c o de nível das m e s m a s ; »
no caso do b a r r o t e a m e n t o secundário (transversinas), este pode s e r e x e c u t a d o
c o m a s o p ç õ e s d e s a r r a f o s g a l g a d o s n a o b r a , o u m e t á l i c o s , c o m p r a d o s o u a l u g a d o s , e; »
análise de utilização de painéis metálicos locados para compará-los c o r n o s demais.
N o p r o j e t o , f o i f e i t a u m a a n á l i s e d e c u s t o p a r a a e x e c u ç ã o d a s 180 l a j e s d o empreendimento, resultando em quatro hipóteses, considerando: cimbramento principal comprado ou locado, transversinas de madeira com três ou quatro reposições, ou m e t á l i c a s c o m p r a d a s o u l o c a d a s , e f ô r m a s d e c o m p e n s a d o c o m 20 e 40 u t i l i z a ç õ e s . A t a b e l a 14 r e s u m e a s q u a t r o h i p ó t e s e s a d o t a d a s .
Tabela 14 - Esquema de montagem e modo de reaproveitamento das fôrmas das lajes Hipótese
Cimbramento Principal
Transversinas
Fôrmas (compensados)
h-1
Painéis e c i m b r a m e n t o locados
h-2
Comprado
4 reposições
9 reposições (20 utilizações)
h-3
Comprado
3 reposições
4 , 5 r e p o s i ç õ e s ( 4 0 utilizações)
h-4
Locado
3 reposições
4,5 reposições (40 utilizações)
Fonte: Elaborada pelo autor
4.2.1 Cimbramento Principal N a s t a b e l a s 15 e 16 s ã o a p r e s e n t a d o s o s p e s o s e a s q u a n t i d a d e s d e m a t e r i a i s para o cimbramento de lajes de concreto.
CIMBRAMENTO METÁLICO 134,64 k g
a)
12 q u a d r o s d e 1 , 0 0 x 1 , 0 0 c o m 1 1 , 2 2 kg.
b)
12 q u a d r o s 1 , 0 0 m p e s a n d o 3 , 9 7 k g / u n i d a d e
47,52 kg
c)
12 s a p a t a s a j u s t á v e i s 3 , 3 7 k g / u n i d a d e
40,44 kg
d)
12 s u p o r t e s a j u s t á v e i s ( f o r ç a d o s ) 5 , 9 7 k g / u n i d a d e
71,64 kg
e)
Perfis p r i n c i p a i s 4 0 m x 1 5 , 2 0 k g / m
608 kg
f)
Escoras metálicas 20 kg/unidade
280 kg
TOTAL
1.182 kg
F o n t e : Elaborada peto autor
Tabela 1 6 - Peso dos insumos TABELA DE MATERIAIS Material a)
DX 1,00 m
3,97 kg
b)
TS4
c)
Sapatas ajustáveis
3,34 k g
d)
Suportes ajustáveis
5,97 kg
e)
Perfil U 1 5 0 m m d u p l o
f)
Perfil U 7 5 m m d u p l o
11,22 k g
15,20 k g 7,70 kg
F o n t e : Elaborada peto autor
A hipótese adotada para o c i m b r a m e n t o principal metálico, que será utilizado nas duas sugestões, ou seja, c o m barrotes (transversinas) metálicos ou c o m
barrotes
de m a d e i r a executados na obra. N e s t e c a s o , f o i p r e v i s t a a u t i l i z a ç ã o d e t r ê s t o r r e s m e t á l i c a s e 14 e s c o r a s t a m b é m m e t á l i c a s , 4 0 m e t r o s d e p e r f i s d u p l o U , c o m h = 15 m m e p e s o 1 5 , 2 0 k g / m . Torres - Composição - 1 2 q u a d r o s de 1.00 m x 1.00 m. p e s a n d o 11.22 kg
134.64 kg
- 1 2 D x 1.0, p e s a n d o 3 , 9 7 k g / u n i d a d e
47,52 kg
- 1 2 sapatas, pesando 3,37 kg/unidade
40,44 kg
- 1 2 forcados duplos, pesando 5,97 kg/unidade
71.64 kg
-TOTAL Perfis p r i n c i p a i s - c o m p o s i ç ã o - 4 0 m x 1 5 , 2 0 k g / m
294,24 kg 608 kg
Escoras metálicas - 1 4 escoras, c o m 20 kg cada Total do peso do cimbramento principal
80 k g 1.182,24 kg
- Opção de compra RS 4 . 1 3 7 , 8 4
- 1 . 1 8 2 , 2 4 k g x RS 3 , 5 0 / k g - Opção de locação
RS 2 0 0 , 9 8 / m ê s
- 1 . 1 8 2 , 2 4 k g x RS 0 , 1 7 / k g / m ê s Análise comparativa - Cimbramento principal (compras x locação)
R$4.137,84
- Compra de equipamento metálico - Preço de Locação: =
1 8 0
( u t i l i z a ç õ e s ) x 6 ( d i a s ) x RS 2 0 0 . 9 8 30 (dias)
R$ 7.235,28 (Eq. 3)
- Análise financeira da locação - Considerando o s parâmetros da locação, calcula-se o valor presente adotando: Taxa de atratividades
i = 1,5%
Número de meses
n = 36
Prestação mensal
p m t = RS 2 0 0 , 9 8
Obtém-se, dessa forma, o valor presente equivalente, P V A
= R $ 5.559,24,
c o n s i d e r a n d o o v a l o r d a l o c a ç ã o m e n s a l c o m o u m d e s e n c a i x e d e c a p i t a l . A f i g u r a 36 ilustra a diferença entre alugar e comprar as fôrmas.
8
Comparativo de custos para cimbramento principal
7-f 6 -
£ 5E 4 Q> 3CD £ O 22 1 Comprar
Alugar
Valor presente (locação)
Opções de aquisição d e cimbramento metálico F i g u r a 3 6 - Cimbramento principal: compra x locação mensal de equipamento metálico para o ciclo de 180 usos F o n t e : Elaborada pelo autor
A a n á l i s e d o s c u s t o s d o c i m b r a m e n t o p r i n c i p a l l e v a a o s v a l o r e s d e R $ 4.137,04 p a r a c o m p r a e d e R $ 7.235,28 p a r a l o c a ç ã o e m 36 m e s e s , d e v e n d o - s e n e s t e c a s o , p a r a c o m p a r a ç ã o , c o n s i d e r a r o v a l o r p r e s e n t e d a l o c a ç ã o , o u s e j a , d e R $ 5.559,24, s e n d o m a i s vantajosa a compra do equipamento.
4.2.2 Transversinas (Anexos A, B, C, D, E e F) Para a avaliação dos custos das transversinas, três hipóteses foram consideradas, conforme indicado a seguir: H1 - U t i l i z a ç ã o d e t r a n s v e r s i n a s d e s a r r a f o s d e p i n u s ( A n e x o s C, D e F) ( 0 , 0 2 5 x 0 , 1 4 x 2 ) x 2 , 6 2 m x 3 4 u n i d a d e s x R $ 4 5 0 , 0 0 / m 3 = RS 2 8 0 , 6 0 / l a j e Para três reposições
3 x RS 2 8 0 , 6 0 / l a j e =
RS 841,60'laje
H2 - U t i l i z a ç ã o d e t r a n s v e r s i n a s m e t á l i c a s d u p l o U d e 7 5 m m , c o m p r a d o s ( A n e x o s B e E ) - Opção compra metálico ( 2 , 6 2 m x 3 4 u n i d a d e s x 7 , 7 k g / m ) x RS 3 , 5 0 / k g =
RS 2 . 4 0 0 , 7 1
H3 - U t i l i z a ç ã o d e t r a n s v e r s i n a s m e t á l i c a s d u p l o U d e 7 5 m m , l o c a d a s ( A n e x o s B e E ) - Opção locação metálico (2,62 m x 34 u n i d a d e s x 7 , 7 k g / m ) x RS 0 , 1 7 / k g / m ê s =
RS 116,61/mês
Análise comparativa de custo entre as opções de transversina S u p o n d o - s e a u t i l i z a ç ã o d e u m j o g o d e t r a n s v e r s i n a s p o r s e i s d i a s p o r laje, t e m - s e : a) l o c a ç ã o m e t á l i c o
1 8 0 x 6 x R $ 116,61 30
R$4.197,96
b) C o m p r a m e t á l i c o
R$ 2.400,71
c) C o m p r a d e M a d e i r a Madeira sem reposição
RS 2 8 0 , 6 0
A figura 37 ilustra a diferença d ec u s t o entre alugar e c o m p r a r f ô r m a s .
Valores em reais
-iJlOMWUA-t
Comparativo de custos das tranversinas das lajes
Comprar metálica
Alugar metálica Opções de aquisição
C o m p r a r m a d e i r a (4 r e p o s i ç õ e s ]
Figura 37 -Transversinas das lajes, locação mensal x comprar metálico x comprar madeira para um ciclo de 180 usos (quatro reposições) Fonte: Elaborada peto autor
4.2.3 Análise comparativa do custo de fôrmas para lajes I) P a i n é i s m e t á l i c o s l o c a d o s , a c o m p a n h a d o s d e c i m b r a m e n t o - Á r e a 5 3 , 7 4 m 2 x RS 1 7 , 0 0 / m 2 / m ê s = - RS 9 1 3 , 5 8 x 3 6 m e s e s =
RS 9 1 3 , 5 8 RS 32.888,89
II) S e for u t i l i z a d o o c i m b r a m e n t o p r i n c i p a l c o m p r a d o e t r a n s v e r s i n a s d e m a d e i r a 0 , 0 2 5 m x 0 , 1 4 m e c o m p e n s a d o p l a s t i f i c a d o p a r a 2 0 u t i l i z a ç õ e s c o m 9 r e p o s i ç õ e s , a o c u s t o d e RS 7 8 , 0 0 p o r c h a p a : - Cimbramento principal c o m p r a d o
RS 4.137,84
- C h a p a s d e c o m p e n s a d o = ( 5 3 , 7 4 x RS 7 8 , 0 0 x 9 ) / 2 , 9 7 6 8
RS 12.673,17
-Total
RS 17.942,41
III) S e for u t i l i z a d o o c i m b r a m e n t o p r i n c i p a l c o m p r a d o e t r a n s v e r s i n a s d e m a d e i r a 0 , 0 2 5 m x 0 , 1 4 m e c o m p e n s a d o p l a s t i f i c a d o p a r a 4 0 u t i l i z a ç õ e s c o m 4 , 5 r e p o s i ç õ e s , a o c u s t o d e RS 1 1 4 , 0 0 / c h a p a . - Cimbramento principal c o m p r a d o - Transversinas 3 x reposições - Chapas de compensado -Total
RS 4.137,84 RS 841,60 RS 9.261,16 R$14.240,60
IV) S e for u t i l i z a d a a o p ç ã o l o c a ç ã o d o c i m b r a m e n t o e m 3 6 m e s e s e c o m p e n s a d o c o m 4 0 u t i l i z a ç õ e s , tem-se: - Locação do cimbramento principal por 36 meses - Transversinas 3 x reposições - Chapas de compensado -Total
R$ 7.235,28 R$ 841,60 R$ 9.261,16 R$17.338,04
Tabela 17 - Comparativa final das diversas opções fôrmas para lajes I) P a i n é i s m e t á l i c o s c o m c i m b r a m e n t o
Locação completa
R$ 32.888,89
II) T r a d i c i o n a l c o m p e n s . 2 0 u t i l i z a ç õ e s
Compra de cimbramento
R$17.942,41
III) T r a d i c i o n a l c o m p e n s . 4 0 u t i l i z a ç õ e s
Compra de cimbramento
R$14.240,60
IV) T r a d i c i o n a l c o m p e n s . 4 0 u t i l i z a ç õ e s
Locação do cimbramento
R$17.338,04
F o n t e : Elaborada pelo autor
Pode-se verificar, portanto, c o n f o r m e mostra o gráfico abaixo, o fator prazo é que d e f i n i t i v a m e n t e deverá ser o e l e m e n t o influenciador na d e c i s ã o de c o m p r a r ou alugar, a f i m de se obter a s o l u ç ã o m a i s a d e q u a d a para c a d a p r o b l e m a de f ô r m a s , c o n f o r m e m o s t r a a f i g u r a 39.
Comparativo de custos entre cimbramento metálico x fôrmas para lajes tradicionais 35 30 25 20 15 o
10
2 Locação d e painel metálico
20 usos 9 reposições cimbramento comprado
40 usos cimbramento comprado
4 0 usos cimbramento locado
Formas de aquisição F i g u r a 3 9 - Comparação do custo de (ôrmas para lajes, com painel e cimbramento locado/mês para um ciclo de 180 usos x fôrmas para lajes com compensados e cimbramentos
tradicionais
F o n t e : Elaborada pelo autor
4.3 ESTUDO DOS ESCORAMENTOS DE FÔRMAS PARA VIGAS (ANEXOS G, H e I) Para o e s c o r a m e n t o das vigas foi feita uma análise c o m p a r a t i v a de custo c o m u t i l i z a ç ã o d e t o r r e s m e t á l i c a s , p a r a 180 u t i l i z a ç õ e s , c o m v i g a s p r i n c i p a i s e s e c u n d á r i a s t a m b é m m e t á l i c a s , A n e x o G e I, e u m e s t u d o c o m g a r f o s d e m a d e i r a c o n f e c c i o n a d o s n a o b r a c o m p i n u s r e f l o r e s t a d o , c o n f o r m e d e s e n h o i n d i c a d o no A n e x o H.
- Opção de c o m p r a de equipamento metálico (cimbramento), Anexo I RS 2 . 3 7 7 , 2 0
- RS 3 , 5 0 / k g x 6 7 9 , 2 0 k g - O p ç ã o d e l o c a ç ã o e q u i p a m e n t o m e t á l i c o (ver e q u a ç ã o 3), A n e x o I 1 8 0 x 6 x RS 1 1 5 , 4 6
R$4.156,56
30 - Garfos de madeira, Anexo H
R$156,94
- C o m 4 r e p o s i ç õ e s = > 4 x RS 1 5 6 , 9 4
Anexo H
R$ 627,76
A f i g u r a 40 m o s t r a a c o m p a r a ç ã o e n t r e as o p ç õ e s de painéis para e s c o r a m e n t o de fôrmas para vigas.
C u s t o de e s c o r a m e n t o de f ô r m a s para viga com equipamento metálico e garfos de madeira
45 40 35 30 E 25 £ o 20 IA O 15 O 10 2 5
compra de equipamento metálico
locação de equipamento metálico
garfos de madeira com 4 reposições
Opções de aquisição F i g u r a 4 0 - Escoramento de fôrmas para vigas para um ciclo de 180 usos. com equipamento metálico e garfos de madeira F o n t e : E l a b o r a i pelo autor
C o m o é possível notar, e m o b r a s cujo prazo é maior d o que dois meses, dificilmente a locação de e q u i p a m e n t o m e t á l i c o se m o s t r a viável, t a n t o c o m relação às vigas c o m a utilização de "garfos" de madeira, q u a n t o e m relação às t r a n s v e r s i n a s d a s lajes, cujo diferencial de custo t a m b é m mostrou bastante favorável a utilização das peças de madeira, cujo dimensionamento, como será demonstrado mais adiante, é bastante s i m p l e s , a s s i m c o m o a s u a f a b r i c a ç ã o . C o m o c i m b r a m e n t o principal d a s lajes, não se efetuou a opção em madeira pelo fato do seu ajuste, nesse caso, ser pouco adequado. O n ú m e r o de reposições de garfos e transversinas de madeira é bastante discutível e d e p e n d e do nível de t r e i n a m e n t o da mão-de-obra, da qualidade da m a d e i r a e do rigor da fiscalização de quem está executando. O m e s m o raciocínio se aplica aos compensados e até ao e q u i p a m e n t o metálico. O objetivo aqui é d e m o n s t r a r a f o r m a de abordar o a s s u n t o em função das várias opções existentes no mercado. Q u a n t o ao n ú m e r o de reposições, poderá ser avaliado por cada profissional.
O d i a g r a m a d a f i g u r a 41 i n d i c a o c a m i n h o a s e g u i r p a r a a t o m a d a d e d e c i s ã o e n t r e as opções possíveis.
F i g u r a 4 1 - Diagrama de orientação para confecção de cimbramento de fôrmas para vigas F o n t e : Elaborada pelo autor
4.4 ESCOLHA DE FÔRMAS PARA ESTRUTURAS ESPECIAIS Em e s t r u t u r a s especiais, c o m o c a i x a s - d ' á g u a , b l o c o s de f u n d a ç ã o , c o r t i n a s e m taludes ou de c o n t e n ç ã o e vigas baldrames, lajes c o m g r a n d e s vãos, os diagramas i n d i c a d o s n a s f i g u r a s 42 a 46, a s e g u i r , s e r v e m d e o r i e n t a ç ã o p a r a d e c i d i r s o b r e o t i p o d e fôrma, c o n h e c e n d o - s e as particularidades do projeto.
Blocos
Cortinas de concreto
F i g u r a 4 3 - Diagrama de orientação para confecção de fôrmas para cortinas de concreto Fonte: Elaborada peto autor
Caixa-d'água superior
F i g u r a 4 4 - Diagrama de orientação para confecção de fôrmas para caixas-dágua F o n t e : Elaborada polo autor
Baldrames
F i g u r a 45 - Diagrama de orientação para confecção de fôrmas para vigas-baldrame F o n t e : Elaborada pe'o autor
superiores
F i g u r a 4 6 - Diagrama de orientação para confecção de fôrmas para lajes treliçadas e lajes nervuradas (cubetas) F o n t e : Elaborada pelo autor
CRITÉRIOS PARA O DIMENSIONAMENTO
5. CRITÉRIOS PARA O D I M E N S I O N A M E N T O
P a r a o d i m e n s i o n a m e n t o de fôrmas, p o d e m - s e adotar os procedimentos e os parâmetros indicados nos diversos documentos normativos disponíveis. São enfocados aqui os c r i t é r i o s de q u a t r o n o r m a s a s s i m d e f i n i d a s : »
C R I T É R I O U T I L I Z A N D O O S C O E F I C I E N T E S D A N B R 7190/97
»
CRITÉRIO DO A.C.I. ( A M E R I C A N CONCRETE INSTITUTE)
»
C R I T É R I O D A N O R M A D.I.N. ( D E U S T S C H E S I N S T I T U T F Ü R N O R M U N G )
»
C R I T É R I O D O C.E.B. ( C O M I T Ê E U R O - I N T E R N A T I O N A L D U B E T O N )
5.1 CRITÉRIO PARA 0 DIMENSIONAMENTO UTILIZANDO OS COEFICIENTES DA NORMA BRASILEIRA NBR 7190/97 N e s t e m é t o d o deve-se escolher o critério de c a r r e g a m e n t o que utiliza os c o e f i c i e n t e s d a N B R 7190/97. N e s t e t r a b a l h o , f o r a m c o n s i d e r a d a s e t a p a s - e f e r e n t e s aos e l e m e n t o s : pilares, vigas e lajes. Para tanto, são usados os fatores de majoração e minoração dessa norma, c o n f o r m e i n d i c a d o s n a s t a b e l a s 18 e 19.
5.1.1 Definições importantes:
Para dar p r o s s e g u i m e n t o às avaliações, são d e f i n i d o s a seguir a l g u n s c o n c e i t o s básicos para o entendimento das deduções: Estados-limites S e g u n d o C a l i l J ú n i o r (2001), s ã o o s e s t a d o s a s s u m i d o s p e l a e s t r u t u r a , a p a r t i r d o s q u a i s a p r e s e n t a d e s e m p e n h o s i n a d e q u a d o s às f i n a l i d a d e s da c o n s t r u ç ã o : a) Estados-limites últimos S ã o o s que por s u a s i m p l e s o c o r r ê n c i a d e t e r m i n a m a p a r a l i s a ç ã o , no t o d o ou e m parte, do u s o da c o n s t r u ç ã o . b) Estados-limites de utilização S ã o os que, por sua ocorrência, r e p e t i ç ã o ou duração, c a u s a m e f e i t o s e s t r u t u r a i s q u e n ã o r e s p e i t a m as c o n d i ç õ e s e s p e c i f i c a d a s para o uso n o r m a l da c o n s t r u ç ã o , ou q u e são indícios de c o m p r o m e t i m e n t o da durabilidade da estrutura.
a) p e r m a n e n t e s - s ã o a s q u e a p r e s e n t a m p e q u e n a v a r i a ç ã o d u r a n t e p r a t i c a m e n t e toda a vida da construção. b) v a r i á v e i s - a o c o n t r á r i o d a s a ç õ e s p e r m a n e n t e s , a p r e s e n t a m
variação
significativa durante a vida da construção. c) excepcionais - s ã o a s q u e a p r e s e n t a m d u r a ç ã o e x t r e m a m e n t e c u r t a , e c o m baixa probabilidade de ocorrência durante a vida da construção. D e v e - s e o b s e r v a r q u e no c a s o de cimbramentos e fôrmas não existem ações
permanentes. As tabelas
18 e 19 i n d i c a m
os c o e f i c i e n t e s
de m a j o r a ç ã o
e
minoração,
e s p e c i f i c a d o s na n o r m a N B R 7190/97, q u e d e v e r ã o s e r u s a d o s n o s c á l c u l o s e s t r u t u r a i s .
Tabela 18 - Ações variáveis, combinações últimas Combinações
Ações variáveis em geral incluídas as cargas acidentais móveis
Efeitos da temperatura
Normais
Y Q =1.4
YP-1.2
Especiais ou de construção
YQ = 1«2
YF = I.O
Excepcionais
YR> = 1 '0
YC = 0
F o n t e : A B N T - Associação Brasileira de Normas Técnicas (1997)
Tabela 19 - Fatores de minoração (Fonte: NBR 7190/97) Ações em estruturas correntes, cargas acidentais dos edifícios Locais onde não há predominância de pesos de equipamentos fixos n e m elevadas concentrações d e pessoas
0,4
0,3
0,2
Locais o n d e há predominância de pesos de equipamentos fixos e elevadas concentrações de pessoas
0,7
0,6
0,4
Bibliotecas, arquivos, oficinas e garagens
0,8
0,7
0,6
F o n t e : A B N T - Associação Brasileira d e N o r m a s Técnicas (1997)
Onde: \|/ 0
= A ç õ e s variáveis secundárias para o estado-limite último. = A ç õ e s variáveis de m é d i a d u r a ç ã o para o e s t a d o - l i m i t e de utilização.
v|/2
= A ç õ e s variáveis de longa d u r a ç ã o para o e s t a d o - l i m i t e de utilização.
Tabela 2 0 - V a l o r e s d e k m o d l Classe de carregamento
Madeira serrada Madeira laminada colada Madeira compensada
Madeira recomposta
Permanente
0,6
0,30
Longa duração
0,7
0,45
Média duração
0,8
0,65
Curta duração
0.9
0,9
Instantânea
1,10
1,10
Madeira serrada Madeira laminada colada Madeira compensada
Madeira recomposta
(1)e(2)
1.0
1,0
(3) e (4)
0.8
0,9
F o n t e : ABNT - Associação Brasileira d e N o r m a s Técnicas (1997)
Tabela 2 1 - V a l o r e s de Classes de umidade
Fonte: ABNT - A s s c o a ç à o Brasileira d e Normas Técnicas (1997)
O c o e f i c i e n t e de m o d i f i c a ç ã o k m 0 ( l 3 leva e m c o n s i d e r a ç ã o a c a t e g o r i a da m a d e i r a u t i l i z a d a , p a r a p r i m e i r a c a t e g o r i a k m o d 3 = 1,0. C a s o i s s o n ã o o c o r r a , a m a d e i r a
é
c l a s s i f i c a d a c o m o d e s e g u n d a c a t e g o r i a , c o m o k m o d 3 = 0,8. O s v a l o r e s d e k m o d 2 s ã o r e f e r e n c i a d o s c o n f o r m e i n d i c a ç ã o n a s t a b e l a s 21 e 2 2 . N o c a s o d e f ô r m a s , e s s e c o e f i c i e n t e é s e m p r e 0,8, d e v i d o à s c o n d i ç õ e s d e u s o ( u m i d a d e acima de 85%).
Tabela 22 - Classes de umidade Umidade relativa do ambiente
Umidade de equilíbrio da madeira
1
< 65%
12%
2
65% < U < 75%
15%
3
75% < U < 85%
18%
4
U > 8 5 % durante longos períodos
> 25%
Classes de umidade
Fonte: ABNT - Assco-açáo Brasileira d e N o r m a s Técnicas (1997)
>> C o m p r e s s ã o p a r a l e l a à s f i b r a s
Ym =
>>Tração paralela às f i b r a s
Y„,=
>> C i s a l h a m e n t o p a r a l e l o à s f i b r a s
Y
M 1.8
=1,8
Por exemplo, a t e n s ã o de c o m p r e s s ã o de cálculo se avalia por:
C
K
—
mcKi
x F
( e q u a ç ã o 4)
c.k.comp
c.d.comp
O n d e fc k c o m p é c a l c u l a d o p a r a u m a a m o s t r a c o m p e l o m e n o s s e i s e x e m p l a r e s , p a r a m a d e i r a s c o n h e c i d a s , e 12 e x e m p l a r e s p a r a a s d e s c o n h e c i d a s , e c a d a l o t e c o m v o l u m e m á x i m o 12 m 3 .
n
õ2 - r I te. coirp c.k.ccnp
2
_L_
- Í c.H 2
1,1
( e q u a ç ã o 5)
2"
ou
c.k.comp
X
F
c m c o m p
( e q u a ç ã o 6)
Q u a n d o não se d i s p õ e m de dados estatísticos sobre o lote avaliado, podem ser adotados os resultados médios obtidos em laboratórios idôneos.
5.1.2 Parâmetros para caracterização de madeira compensada, conforme a A B I M C I
A A s s o c i a ç ã o B r a s i l e i r a d a I n d ú s t r i a d e M a d e i r a P r o c e s s a d a (2002) f o r n e c e e m s e u s m a n u a i s u m a o r i e n t a ç ã o para d e f i n i ç ã o d o s p a r â m e t r o s e e q u a ç õ e s u t i l i z a d a s no d i m e n s i o n a m e n t o de f ô r m a s , s e g u n d o as p r e s s õ e s de t r a b a l h o e d e f o r m a ç ã o m á x i m a (flecha), limitada em F = l 360
N a t a b e l a 23 s ã o i n d i c a d a s a s c a r a c t e r í s t i c a s f í s i c a s e g e o m é t r i c a s f o r n e c i d a s pela A B I M C I para compensados. Tabela 23 - Características físicas e geométricas de compensados Compensado
N° de lâminas
Módulo de Elasticidade Paralelo (E)
S
Momento de Inércia (J) cm 4
18 m m
9
70949
48,6
18 m m
7
63383
48,6
15 m m
7
69130
28,13
15 m m
5
69331
28,13
12 m m
5
68990
14,40
Fonte: A S S O C I A Ç Ã O BRASILEIRA 0 A INDÚSTRIA DE MADEIRA P R O C E S S A D A (2C02)
A seguir, são ilustrados três exemplos de f ô r m a s utilizando-se as informações d a t a b e l a 23 p a r a s i t u a ç õ e s d e c a r r e g a m e n t o d e c h a p a s d e c o m p e n s a d o c o m d o i s , t r ê s e quatro apoios, respectivamente. Para os cálculos, foi c o n s i d e r a d o : f e m cm, I e m cm, J e m c m 4 (seção = e s p e s s u r a e m c m x l a r g u r a 100 c m ) e E e m k g f / c m 2 . C o m o resultado, a c a r g a d i s t r i b u í d a " q " é obtida u s a n d o - s e as f ó r m u l a s indicadas em cada exemplo:
Exemplo 1
q =
_7618JJxExJ
j;
• • • • • • •
(kN/m2)
( e q u a ç ã o 7)
Para obter as c a r g a s e m kN/m2, ou
q= ^
(kgf/cm 2 )
Para obter as cargas em kgf/cm2
( e q u a ç ã o 8)
Pressão na fôrma de compensado x espaçamento entre apoios Dados da ABIMCI - com 2 apoios 30
-
25
È zJí o
20 15
18-91-ABIMCI 18-71-ABIMCI 15-71-51 ABIMCI 12-51-ABIMCI
Ü
a> 10 o.
5 0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
0.65
Espaçamento (m) F i g u r a 4 7 - Curvas indicativas do carregamento máximo para dois apoios F o n t e : Elaborada peto autor
Exemplo 2
q=
185x.f.xExJ
(kN/m2)
( e q u a ç ã o 9)
Para obter as c a r g a s e m kN/m2, ou
q=
18
xe
P e s o P ^ p r i o do concreto e s
Pessura
compensado)
d o
= 2,00 k N / m 2
5.2.1 Combinação das ações
A s seguintes combinações foram definidas: >> e s t a d o - l i m i t e ú l t i m o =
1'2
toconc+ ° ' 7
= >
1'2
(2-5
+
°'7*2.°) = 4-68
kN
/™2
( e q u a ç ã o 13)
Y q = 1.2
( v e r t a b e l a 18)
vy0=0,7
( v e r t a b e l a 19)
>> e s t a d o - l i m i t e de u t i l i z a ç ã o q d u t i l = q c o n c + 0,6 q c i r c = > 2,5 + 0 , 6 , 2,0 = 3,70 k N / m 2 (>;/, = 0 , 6 )
( e q u a ç ã o 14) ( v e r t a b e l a 19)
5.2.1.1 Dimensionamento da fôrma
N o caso do d i m e n s i o n a m e n t o no e s t a d o - l i m i t e de utilização, o peso próprio das f ô r m a s poderá ser desprezado. Para a v e r i f i c a ç ã o do e s p a ç a m e n t o das t r a n s v e r s i n a s s e r á c o n s i d e r a d o o e s q u e m a e s t á t i c o c o m quatro apoios, a d o t a n d o u m c o m p e n s a d o d e 18 mm, nove lâminas, c o m E = 70.949 kgf/cm 2 . O p r o c e d i m e n t o p o d e r á s e r s e g u i d o p o r m e i o d a e x p r e s s ã o a n a l í t i c a ( e q u a ç ã o 12), o u d a f o r m a g r á f i c a , c o n f o r m e m o s t r a a f i g u r a 49.
|3 =
145,25x70.949x48,6 360x370
= >
,=
7 2
c m
Pode-se verificar que o e s p a ç a m e n t o para c a r r e g a m e n t o no e s t a d o - l i m i t e de u t i l i z a ç ã o u l t r a p a s s a o v a l o r d e 65 c m . P o r t a n t o , a d o t a - s e e s s e v a l o r p a r a a v e r i f i c a ç ã o do estado último.
N o caso da verificação no estado-limite último, tem-se: >> para vigas c o m quatro apoios P d = 4 , 6 8 x 10" 1 b x k N / c m
P L
M =—
—
2
( e q u a ç ã o 15)
a = —j—^—
( e q u a ç ã o 16)
C a l c u l a - s e e s s a t e n s ã o d e t r a b a l h o ( e q u a ç ã o 16) p a r a p o s t e r i o r c o m p a r a ç ã o c o m a t e n s ã o de cálculo.
a =
4,86x10-S723x3 r 5x1,8
^ , i k „ = 0,47 kN/cm2
5.2.1.2 Verificação da tensão de cálculo
A t e n s ã o m é d i a d a c o m p r e s s ã o p a r a l e l a n a s f i b r a s f c m c o m p = 3,00 k N / c m 2 , f o i o b t i d a e m a m o s t r a , c o m p e l o m e n o s 12 e x e m p l a r e s , o u f o r n e c i d a p e l o f a b r i c a n t e de c o m p e n s a d o .
( v e r e q u a ç ã o 6)
F c.. kM. c mo mnp = 0 ,' 7 0 x F c . m . c o m p = 2 , 1 k N / c m 2
^r.odi
( v e r t a b e l a 20)
0>9 ( c a r r e g a m e n t o d e c u r t a d u r a ç ã o )
=
( v e r t a b e l a 21)
Kmwi2= 0,8 ( c l a s s e d e u m i d a d e 4)
KmwJ3= 0,8 ( s e m p r é v i a c l a s s i f i c a ç ã o d e p e ç a s )
F
=
K h k * x F C>.C^
p
=
c.d.comp
0,58x2,1 1
t = 63 4
c m
E n c o n t r a n d o o v a l o r d e 63,4 c m p a r a o e s p a ç a m e n t o e n t r e a s t r a v e s s a s , c o m e s s a m e d i d a f a z - s e a verificação no e s t a d o - l i m i t e último. P o s t e r i o r m e n t e , u m a nova c h e c a g e m deverá ser e f e t u a d a q u a n d o do d i m e n s i o n a m e n t o do f u n d o d a s vigas. C o m o auxílio da f ó r m u l a 16, c a l c u l a - s e o v a l o r d a t e n s ã o :
_
6,42«10 " » 63g«3
=
<
5x1,82
F
= 0
, 8 7 kN/m>
Portanto, esté O K !
5.4 DIMENSIONAMENTO DE FÔRMAS PARA PILARES, UTILIZANDO OS PARÂMETROS DA NBR 7190/97
N o c a s o de pilares, C a l i l J ú n i o r (2001) s u g e r e que, c o m o a r e l a ç ã o a l t u r a / l a d o é maior que para vigas, pode-se considerar a f ó r m u l a de J a n s s e n para as pressões laterais:
( e q u a ç ã o 18)
1 -e
a) 7 = p e s o e s p e c í f i c o d o c o n c r e t o b) R = raio h i d r á u l i c o = á r e a da s e ç ã o / p e r í m e t r o =
^
( e q u a ç ã o 19)
c) p = coeficiente de atrito do concreto c o m a chapa de c o m p e n s a d o = > t g 10° = 0,176
d ) k = — 1 - sen 15°
_
0 60
c o m 0 = 15° ( â n g u l o d e a t r i t o i n t e r n o d o c o n c r e t o )
1 + s e n 15°
e) o y na f ó r m u l a da p r e s s ã o s e r á u s a d o c o m d u a s m a j o r a ç õ e s d i f e r e n t e s p a r a cada estado: o limite de utilização e o limite último. f) o z c o r r e s p o n d e à a l t u r a d o p i l a r .
A ç õ e s a considerar:
y é o peso específico do concreto c o m as c o m b i n a ç õ e s das ações.
Y au(l = 25,0 + 0,6 x 0,10 x 25 = 26,5 ( e s t a d o - l i m i t e de utilização)
(equação
20)
= Yq(Ycon + H>0 x Y j = 1,2 (25,0 + 0,7 x 0,10 x 25) = 32,1 k N / m 3 (estado-limite último)
( e q u a ç ã o 21)
e vyc e \]/ 1 , c o n f o r m e t a b e l a d e f a t o r e s d e m i n o r a ç ã o d a t a b e l a 19
yvit)- 10% y c o n , c o n f o r m e c o n s i d e r a C a l i l J ú n i o r (2001)
C o m o nas vigas e nas lajes, vou exemplificar melhor o d i m e n s i o n a m e n t o . S e j a u m p i l a r d e 0,20 m x 0 , 7 0 m c o m u m p é - d i r e i t o d e 2,90 m , a p l i c a n d c a f ó r m u l a de J a n s s e n t e m - s e para o e s t a d o - l i m i t e de utilização, c o m â n g u l o de a t r i t o interno do c o n c r e t o 0 = 15° e p = 1 0 ° ( c o e f i c i e n t e d e a t r i t o c o n c r e t o x c h a p a ) , o g r á f i c o m o s t r a d o n a f i g u r a 51: Y ^ Y c o n + N W v * = kN/m3
P r e s s ã o n o pilar (0,20 x 0,70) c o m 2,90 de altura n o e s t a d o limite d e utilização
1.5
2 Altura ( m )
F i g u r a 5 1 - Gráfico da pressão em pilar 0.20 mx 0.70 m com h = 2.90 para o estado-limite de utilização F o n t e : Elaborada pelo auior
O d i m e n s i o n a m e n t o p a r a o e s t a d o - l i m i t e d e u t i l i z a ç ã o é o g r á f i c o d a f i g u r a 52, pois o pilar possui s o m e n t e u m a linha de e s t r u t u r a ç ã o no meio.
P r e s s ã o n o pilar (0,20x 0,70) c o m 2,90 de altura para o e s t a d o - l i m i t e ú l t i m o 16
'
14 E 1 o •TO 8 a
12
10 8 6 4 2 0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3
Altura ( m ) F i g u r a 5 2 - Gráfico da pressão em pilar 0.20 m x 0.70 m com h = 2.90 para o estado-limite Fonte: Elaborada peto autor
último
A n a l i t i c a m e n t e , c o m as d i m e n s õ e s a c i m a o b t é m - s e o s e g u i n t e resultado:
0,=
yR
1 -e
= 11,48 kN/m2
yR
1 -e
= 13,91 kN/m2
p
a r a
t e n s ã o l i m i t e d e u t i l i z a ç ã o ( v e r e q . 18)
p a r a t e n s ã o n o e s t a d o - l i m i t e ú l t i m o (ver e q . 18)
M
O d i m e n s i o n a m e n t o será feito no e s t a d o - l i m i t e de utilização, c o n f o r m e a f ó r m u l a (10).
£ = ^^360
=>
^=
53,43 cm
va'or e s t e q u e
P o c J e r i a ser tirado do gráfico do ponto de vista m a i s p r á t i c o
A verificação para o e s t a d o - l i m i t e ú l t i m o será:
a =
13,9U10^532x3 7^1782
= 0,52 kN/cm2
n 0,87 kN/cm2
(3 a p o i o s , v e r e q u a ç ã o 16)
C o m o o p i l a r p o s s u i s o m e n t e 70 c m , a d o t a - s e u m a l i n h a d e t r a v a m e n t o n o m e i o dele, favorecendo a segurança.
5.5 CRITÉRIO DO AMERICAN CONCRETE INSTITUTE - A.C.I. O s critérios para o d i m e n s i o n a m e n t o das diversas peças estruturais - os pilares, as vigas e as lajes - são os a d o t a d o s pelo A . C . I . ( A m e r i c a n C o n c r e t e Instiíute) a p u d H U R D (1963), c o n s i d e r a n d o a s p r e s s õ e s e o s c a r r e g a m e n t o s a l i i n d i c a d o s .
5.5.1 Elementos para o dimensionamento de fôrmas, segundo o A.C.I.
S e g u n d o H u r d (1963), o c o n c r e t o p o d e s e r c o n s i d e r a d o u m l í q u i d o c o m u m a v i c i o s i d a d e aparente r e l a t i v a m e n t e alta, que g r a d a t i v a m e n t e , e m f u n ç ã o do t e m p o , se transforma em um corpo plástico até endurecer e converter-se e m uma massa elástica.
C o m o para o d i m e n s i o n a m e n t o das f ô r m a s é f u n d a m e n t a l o c o n h e c i m e n t o da pressão que o concreto exerce sobre as paredes do molde, vários organismos e s p e c i a l i z a d o s e m t e c n o l o g i a do concreto, c o m o , por exemplo, o A . C . I - A m e r i c a n C o n c r e t e Institute, s i s t e m a t i z a r a m as d i v e r s a s p e s q u i s a s sobre e s s e t e m a para elaborar recomendações simples. Essas diretrizes permitem definir a pressão do concreto em f u n ç ã o da v e l o c i d a d e da c o n c r e t a g e m na d i r e ç ã o vertical, n u m a o p e r a ç ã o contínua, e a t e m p e r a t u r a d e l e no i n s t a n t e do l a n ç a m e n t o na f ô r m a . Evidentemente, outros parâmetros complementares poderiam definir essa pressão de maneira mais exata, tais c o m o o efeito de vibração durante o adensamento, a e s p e s s u r a do e l e m e n t o concretado, etc. Porém, para fins práticos, os valores do A.C.I. são conservadores para o dimensionamento.
5.5.2 A s pressões laterais na fôrma devido à ação do concreto fresco
O s c a r r e g a m e n t o s i m p o s t o s p e l o c o n c r e t o f r e s c o n a s p a r e d e s d e v i g a s eu d e colunas são sensivelmente diferentes dos carregamentos em lajes horizontais. O concreto comporta-se como um fluido produzindo pressões hidrostáticas que a:uam lateralmente nas fôrmas verticais. A pressão lateral efetiva é influenciada pelo peso, velocidade de concretagem, t e m p e r a t u r a da mistura do concreto, uso de retardadores e pelo efeito da vibração ou m é t o d o s de adensamento. C o m o e s s e s f a t o r e s a f e t a m a pressão lateral, d e v e m ser avaliados antes da e x e c u ç ã o do p r o j e t o de f ô r m a .
5.5.3 0 peso do concreto
O p e s o do c o n c r e t o t e m i n f l u ê n c i a d i r e t a na p r e s s ã o h i d r o s t á t i c a . A pressão é a m e s m a e m t o d a s as d i r e ç õ e s e p o d e m o s c o n s i d e r a r a d e n s i d a d e c o m o a de um fluido c o m o 2.400 k g / m 3 , q u e s e a p r o x i m a d o s c o n c r e t o s u s u a i s .
5.5.4 A velocidade de concretagem ou de enchimento
A v e l o c i d a d e de c o n c r e t a g e m t e m e f e i t o p r i m á r i o na p r e s s ã o lateral das f ô r m a s , e e s s a p r e s s ã o é p r o p o r c i o n a l a t é o l i m i t e d a p r e s s ã o t o t a l d o f l u i d o , 2.400 x h.
O l O
5.5.5 A vibração
A v i b r a ç ã o i n t e r n a t e n d e a c o n s o l i d a r o c o n c r e t o e a u m e n t a d e 10% a 20% a p r e s s ã o lateral, quando c o m p a r a d a c o m concreto que é lançado sem vibração.
5.5.6 Temperatura
A t e m p e r a t u r a do c o n c r e t o na h o r a do l a n ç a m e n t o t e m i m p o r t a n t e influência na pressão, porque afeta o "início de pega".
5.5.7 Sobrecarga nas lajes e vigas
O s e s f o r ç o s n a s lajes, s e g u n d o o A.C.I., s e g u e m as r e c o m e n d a ç õ e s c o n s i d e r a r o p e s o p r ó p r i o , m a i s s o b r e c a r g a m í n i m a d e 244 k g f / m 2 .
para
N a s vigas, as p r e s s õ e s laterais s e g u e m o m e s m o critério das paredes. Para o d i m e n s i o n a m e n t o d o f u n d o d a s v i g a s , a c r e s c e n t a r a c a r g a m í n i m a d e 74 k g f / m , a l é m d o peso próprio.
5.5.8 Outras variáveis (segundo o A.C.I.)
A pressão lateral do c o n c r e t o pode t a m b é m ser influenciada pela t e m p e r a t u r a ambiente, consistência do concreto, localização dos reforços das fôrmas, pressão dos poros, água, d i â m e t r o m á x i m o d o s a g r e g a d o s , t i p o de c i m e n t o , a l t u r a de l a n ç a m e n t o , seção de c o n c r e t o e até da textura e da p e r m e a b i l i d a d e da fôrma. Todavia, nas concretagens usuais tais fatores não são levados em conta. O s t i p o s de c i m e n t o ou a utilização de p o z o l a n a e m a m b i e n t e s c o m baixas t e m p e r a t u r a s , ou c o m r e t a r d a d o r e s de pega, t ê m s i g n i f i c a t i v o e f e i t o na pressão lateral das fôrmas. D e p o i s d e 50 a 60 a n o s d e d i s c u s s ã o , t e s t e s d e l a b o r a t ó r i o s , i n v e s t i g a ç õ e s d e c a m p o etc., ainda persistem a l g u m a s discordâncias entre engenheiros, físicos, f a b r i c a n t e s de f ô r m a s e e m p r e e n d e d o r e s sobre essas variáveis que e n t r a m n e s s e s i s t e m a . P o r é m , o A . C . I . ( C o m m i t t e e 622) a p u d H U R D 1963, d e s e n v o l v e u f ó r m u l a p a r a a m á x i m a p r e s s ã o lateral, c o n s i d e r a n d o , e m dois casos, as c o n d i ç õ e s de t e m p e r a t u r a , a v i b r a ç ã o interna, o p e s o do c o n c r e t o e seu a b a t i m e n t o m á x i m o ( s l u m p ) . No p r i m e i r o c a s o , a v e l o c i d a d e d e c o n c r e t a g e m n ã o d e v e e x c e d e r 2,13 m (7 p é s ) p o r h o r a ( f ó r m u l a I) e n o s e g u n d o n ã o d e v e p a s s a r d e 3,05 m (10 p é s ) p o r h o r a ( f ó r m u l a I I ) . E m a m b o s o s c a s o s , o s l u m p n ã o d e v e s e r m a i o r q u e 10 c m ( 4 " ) , e o c o m p r i m e n t o d a v i b r a ç ã o d e v e f i c a r l i m i t a d o a 1,21m (4 p é s ) d o t o p o d a f a c e d o c o n c r e t o . N o c a s o d e a s p a r e d e s s e r e m m e n o r e s q u e 3,05 m e t r o s e m e s m o a s s i m a v e l o c i d a d e d e c o n c r e t a g e m f o r d e 3,05 m p o r h o r a , p o d e - s e a d o t a r (24 k g / m 3 ) x h , d e s d e
Formulai:
p = 150 +
9 0 0 0
xR
( m á x i m o 9.760 k g / m 2 ) o u 2.400 k g / m 3 x h s e f o r m e n o r , ( e q u a ç ã o 21)
T
CX I II 43.400 2.800 R Fórmula II: p = l 5 0 + + T
. . . , 2 ft7Cftl ( m á x i m o 9.760 k g / m 2 o u 2.400 k g / m 3 x h s e f o r m e n o r . ( e q u a ç ã o 22)
T
p = m á x i m a p r e s s ã o l a t e r a l psf ( l i b r a por pé q u a d r a d o ) R = velocidade de enchimento em pé/h T = t e m p e r a t u r a d o c o n c r e t o n a s f ô r m a s e m F° h = máxima altura de concretagem Obs.: o s v a l o r e s d e p o b t i d o s n a s f ó r m u l a s I e 11 s ã o e x p r e s s o s e m Ib/pé 2 , d e v e n d o s e a p l i c a r o c o e f i c i e n t e 0,048825 p a r a t r a n s f o r m a r e m k N / m 2 . A t a b e l a 24 a p r e s e n t a o s v a l o r e s d a p r e s s ã o m á x i m a na f ô r m a , e m f u n ç ã o d a v e l o c i d a d e d e c o n c r e t a g e m .
Tabela 24 - Máxima pressão do concreto - velocidade x temperatura - Paredes Pressão máxima em kg/m2 pela tempera ura indicada
Velocidade de concretagem
Fonte: HURD>
9.000 p = 150 + ——— x R
( f ó r m u l a o r i g i n a l p a r a p e m p s f ; T e m °F e R m f t / h ) ,
o u ( e q u a ç ã o 23)
>>
Yx
h
= ( 2 - 4 0 0 k g / m 3 ) x h; o u ( 2 4 , 0 k N / m 3 ) x h,
l i m i t a d a a 146,47 k N / m 2 ( 3 . 0 0 0 p s f ) , c o n f o r m e t a b e l a 16, a s e g u i r ( e q u a ç ã o 24)
N a t a b e l a 25, a s p r e s s õ e s e s t ã o i n d i c a d a s e m k N / m 2 ; t e m p e r a t u r a e m °C e v e m m / h .
Tabela 25 - Máxima pressão do concreto - kN/m 2 - Pilares P= máxima pressão lateral em kN/m 2 , para astemperaturas (t) indicadas
Velocidade de enchimento (m/h)
32° C
27° C
21°C
15°C
10°C
4o C
0,30
12,20
12,79
13,57
14,64
16,11
18,30
0,60
17,08
18,30
19,87
21,97
24,90
29,29
0,90
21,97
23,82
26,17
29,29
33,68
40,28
1,20
26,85
29,29
32,41
36,61
42,47
51,26
1,50
31,73
34,76
38,71
43,94
51,26
62,25
1,80
36,61
40,28
44,96
51,26
60,05
73,23
2,10
41,50
45,79
51,26
58,59
68,84
84,22
2,40
46,38
51,26
57,51
65,91
77,63
95,20
2,70
51,26
56,78
63,81
73,23
86,42
106,19
3,00
56,14
62,25
70,06
80,56
95,20
117,18
3,30
61,03
67,76
76,36
87,88
103,99
128,6
3,60
65,91
73,23
82,66
95,20
112,78
139,15
3,90
70,79
78,75
88,95
102,53
121,57
146,47
4,20
75,67
84,22
95,20
109,85
130,36
4,80
85,44
95,20
107,75
124,50
146,47
5,40
95,20
106,19
120,30
139,15
6,00
104,97
117,18
132,85
146,47
6,60
114,73
128,16
145,44
7,20
124,50
139,15
146,47
7,80
134,26
146,47
8,40
144,03
9,00
146,47
Limite = 146,47 kN/m2
Fonte: HURD(1963)
O s valores c o n s t a n t e s na tabela a c i m a p o d e m ser interpretados graficamente, c o n f o r m e a f i g u r a 53, o n d e s e t e m a p r e s s ã o n a f ô r m a e m f u n ç ã o d a v e l o c i d a d e d e e n c h i m e n t o .
Pressão m á x i m a e m pilares - A.C.I 160
T =
140
4
T =
10
T = 1 5 ^
T = 21
_ T = 27
T =
32
120
| i
100 80
'g
60
w
£
4 0
20
0
0
1
2
1
3
4
5
6
7
8
9
10
Velocidade de enchimento m/h F i g u r a 5 3 - Pressão máxima em pilares em função da velocidade de enchimento e da temperatura, conforme metodologia do A.C.I. F o n t o : Elaborate pek> autor
S e f o r e m a d i c i o n a d o s r e t a r d a d o r e s d e p e g a o u a d i t i v o s c o m i n c o r p o r a d o r e s d e ar ao c o n c r e t o , q u e p o d e m ser u s a d o s q u a n d o a t e m p e r a t u r a a m b i e n t e e s t i v e r alta, o u s e o c o r r e r e m c o n c r e t a g e n s e m c l i m a s frios, as p r e s s õ e s l a t e r a i s p o d e m ser a s s u m i d a s c o m o u m f l u i d o o u p e s a n d o 2.400 k g / m 3 (150 I b / c u . f t o u 24,0 k N / m 3 ) . S e g u n d o B a t i s t a , A . M . (2001) e a A . C . I . 347/88 ( a p u d M a r a n h ã o 2000), e x i s t e m a s seguintes limitações: Para v < 2 m / h P = 7,2 +
785 v T + 17,8
( e q u a ç ã o 25)
O n d e 28,7 k N / m 2 < P < 95,8 k N / m 2 o u 23,5 H
Para 2 m / h < v < 3 m / h 1.156 244 v P = 7,2 + - — — + T + 17,8 T + 17,8
s e n d o 28,7 k N / m 2 < P < 95,8 k N / m 2 o u 23,5 H
( e q u a ç ã o 26)
P = 23,5
x
( e q u a ç ã o 27)
H
O n d e P < 95,8 k N / m 2
J á no c a s o de pilares, a e x p r e s s ã o a ser c o n s i d e r a d a é a m e s m a m o s t r a d a na e q u a ç ã o 25, o u s e j a :
( e q u a ç ã o 25)
Porém, nesse caso a pressão deve estar entre os seguintes valores: 28,7 k N / m 2 < P < 144 k N / m 2 o u 23,5 H
5.6.1 Esforço horizontal em fôrmas de lajes, segundo o A.C.I.
S e g u n d o o A.C.I., para as lajes, a l é m do peso próprio, o p r o j e t o deverá c o n t e m p l a r u m c a r r e g a m e n t o l a t e r a l , h o r i z o n t a l , c o n f o r m e m o s t r a a f i g u r a 54, e m f u n ç ã o d a s d i v e r s a s e s p e s s u r a s das lajes. Em alguns c a s o s até a c a r g a de vento poderá ser levada em conta, principalmente se as d i m e n s õ e s das f ô r m a s forem apreciáveis.
Largura F i g u r a 5 4 - Carregamento horizontal em lajes F o n t e : Elaborada pelo autor
{Z0D
A s u g e s t ã o e m f u n ç ã o d a e s p e s s u r a d a s l a j e s é a d a t a b e l a 26.
Tabela 26 - Esforço horizontal nas lajes em função da espessura e da largura, e m kgf
Lajes maciças Espessura (cm)
PesoPróprio (kg/m 2 )
Largura da laje na direção da força (em N/m) 6,00 m 12,00 m 18,00 m 24,00 m 30,00 m
10,0 c m
317
15,0
15,0
15,0
15,4
19,3
15,0 c m
439
15,0
15,0
16,1
21,4
26,7
20,0 c m
561
15,0
15,0
20,5
27,3
34,2
25,0 c m
683
15,0
16,7
25,0
33,2
41.6
30,0 c m
806
15,0
19,6
29,4
39,2
49,0
35,0 c m
928
15,0
22,6
33,8
45,1
56,4
40,0 c m
1050
15,0
25,6
38,3
51,1
63,8
50,0 c m
1294
15,0
31,5
47,2
63,0
78,7
Fonte: H U f l D (1963)
N a f i g u r a 55, a s e g u i r , e s t ã o a p r e s e n t a d a s a s c u r v a s d o e s f o r ç o h o r i z o n t a l lajes, e m f u n ç ã o da e s p e s s u r a e da largura.
Esforço em função da largura e da espessura 90 80 2
70-
J§ 60
I |
50
40
8- 3 ° o 20 (O UJ
10
00
10
20
30
40
50
E s p e s s u r a d a laje ( c m ) F i g u r a 5 5 - Relação entre o esforço horizontal em lajes, em função do comprimento e da espessura F o n t e : Elaborada polo autof
em
Para o c á l c u l o dos e s f o r ç o s nas lajes, s e g u n d o o A.C.I., p r o c e d e - s e c o m a seguinte recomendação: - p e s o p r ó p r i o + s o b r e c a r g a m í n i m a 244 k g / m 2 (50 p s f )
>>
S o b r e c a r g a em vigas, segundo o A . C . I Nas vigas, o cálculo das pressões laterais segue o m e s m o critério das paredes. Para o d i m e n s i o n a m e n t o do f u n d o das vigas, acrescentar a carga m í n i m a d e 74 k g f / m a l é m d o p e s o p r ó p r i o , c o n f o r m e m o s t r a a f i g u r a 56.
F i g u r a 5 6 - Sobrecarga vertical de 74 kgf/m, para o fundo da viga, adicionado ao peso próprio F o n t e : Elaborada pelo autor
5.7 AS PRESSÕES NAS FÔRMAS DE CONCRETO, SEGUNDO A NORMA DIN S e g u n d o H a r r i s o n e C l e a r (1985 a p u d M A R A N H Ã O , ?000), e s t u d o s experimentais m o s t r a m que a pressão exercida pelo concreto nas faces laterais das f ô r m a s i n i c i a l m e n t e é h i d r o s t á t i c a . A partir da s u p e r f í c i e livre, a l c a n ç a o m á x i m o e e n t ã o d e c r e s c e , por m e i o do d e s e n v o l v i m e n t o de r e s i s t ê n c i a s c i s a l h a n t e s entre os elementos que c o m p õ e m o concreto, reduzindo a carga efetiva e diminuindo a pressão lateral para valores inferiores à pressão hidrostática. Dessa maneira, a pressão máxima (Pmax) deverá ser a c u r v a a s s u m i d a para e f e i t o de d i m e n s i o n a m e n t o . Esse d i a g r a m a p o d e s e r v i s t o n o g r á f i c o d a f i g u r a 57.
F i g u r a 5 7 - Diagrama de pressão do concreto nas faces laterais da fôrma F o n t e : Adaptado de Maranhão (2000)
S e g u n d o a n o r m a a l e m ã D I N 18218 ( a p u d P F E I L , 1987), a p r e s s ã o n a f ô r m a , para o c o n c r e t o fresco, pode ser t o m a d a p r i n c i p a l m e n t e e m f u n ç ã o da c o n s i s t ê n c i a e da v e l o c i d a d e de e n c h i m e n t o (v), o m e s m o que a v e l o c i d a d e de s u b i d a do c o n c r e t o no interior da f ô r m a e m m e t r o s por hora. A s s e g u i n t e s e x p r e s s õ e s c o m r e s u l t a d o s obtidos em (kN/m2) são consideradas: a ) P a r a a v e l o c i d a d e d e e n c h i m e n t o ( v ) m e n o r q u e 0,5 m / h : v < 0,5 m / h = > P
= 5 v + 21
C o n f o r m e r e p r e s e n t a d o g r a f i c a m e n t e n a f i g u r a 58, a s e g u i r .
( e q u a ç ã o 28)
Norma DIN pressão nos pilares - v < 0,5 m/h 24.0 23.5 E
23.0
1 o
22.5
8 £
22.0
KQ
£
21.5 21.0 0.1
20.5
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Velocidade d e enchimento m/h
F i g u r a 5 8 - Pressão nos pilares, segundo a Norma DIN, para v < 0,5 m/h. F o n t e : Elaborada pelo autor
b ) P a r a a v e l o c i d a d e d e e n c h i m e n t o ( v ) m a i o r q u e 0,5 m / h , c o n s i d e r a n d o a c o n s i s t ê n c i a do c o n c r e t o :
Pmax = 5 V +
v > 0,5 m/h =>
21
consistência firme
( e q u a ç ã o 29)
Pmax=10v
+
19
consistência média
( e q u a ç ã o 30)
P
+
18
consistência mole
( e q u a ç ã o 31)
^max = 1 7 V +
17
consistência fluida
( e q u a ç ã o 32)
m M
=14v
C o n f o r m e r e p r e s e n t a d a s g r a f i c a m e n t e n a f i g u r a 59, a s e g u i r .
Norma DIN pressão nos pilares - v > 0,5 m/h
2
3
4
5
Velocidade de enchimento m/h F i g u r a 5 9 - Pressão nos pilares, segundo a Norma DIN. para v> 0,5 m/h F o n t e : Elaborada pelo a u t w
6
7
8
A s e x p r e s s õ e s i n d i c a d a s n a s e q u a ç õ e s 28 a 32 f o r a m c o n f i g u r a d a s p a r a m a s s a e s p e c í f i c a d o c o n c r e t o 2.500 k g / m 3 , c o n f o r m e B a t i s t a , A . M . (2004), a t e m p e r a t u r a d o c o n c r e t o e m 15°C, o t e m p o d e i n í c i o d e p e g a i n f e r i o r a 5 h o r a s , a v e l o c i d a d e d e s u b i d a até 7 m / h e a c o m p a c t a ç ã o c o m v i b r a d o r e s internos, pois no c a s o do uso de v i b r a d o r e s externos as f ô r m a s d e v e m ser d i m e n s i o n a d a s c o m pressão h i d r o s t á t i c a a t u a n d o na altura total e influenciadas pela vibração. P a r a o c a s o d e v a r i a ç ã o da m a s s a e s p e c í f i c a do c o n c r e t o , os v a l o r e s das p r e s s õ e s d e v e m ser c o r r i g i d o s p r o p o r c i o n a l m e n t e por u m fator m u l t i p l i c a d o r
f=
— 25
o n d e 25 k N / m 3 é a m a s s a e s p e c í f i c a d o c o n c r e t o . N o c a s o d e v a r i a r a t e m p e r a t u r a a c i m a d e 1 5 ° C , p o d e - s e r e d u z i r a p r e s s ã o e m 3 % p a r a c a d a 1°C d e a u m e n t o n a t e m p e r a t u r a , e n q u a n t o que, para c o n c r e t o s c o m início de pega a m p l i a d o s com auxílio de aditivos retardadores, os valores da p r e s s ã o d e v e m ser a u m e n t a d o s , s e g u i n d o a t a b e l a 27.
Tabela 27 - Tabela de coeficientes de aumento de pressão Consistência
Tempo de início de pega 5 horas 15 horas
Firme
1,15
1,45
Média
1,25
1,80
Mole o u fluídica
1,40
2,15
Fonte: Adaptado de PFEIL (1987)
A l é m d i s s o , M a r a n h ã o (2000) i n d i c o u q u e a c o n s i s t ê n c i a p o d e s e r c l a s s i f i c a d a segundo o abatimento do concreto (Slump test) c o m o sendo: mistura firme ou densa, c o n t e n d o o a b a t i m e n t o e n t r e 0 e 25 m m ; m i s t u r a m é d i a o u l e v e , c o m a b a t i m e n t o e n t r e 25 m m e 75 m m ; m i s t u r a f l u i d a 75 m m a 125 m m e m i s t u r a m u i t o f l u i d a , m a i o r q u e 125 m m d e a b a t i m e n t o d o c o n c r e t o . V i e i r a (1998) i n d i c o u q u e a n o r m a a l e m ã l i m i t a a p r e s s ã o e m P m a x £ 80 k N / m 2 p a r a p a r e d e s e q u a n d o f o r o c a s o d e p i l a r e s e m P m a x £ 100 k N / m 2 , i n d e p e n d e n t e m e n t e de altura de concretagem.
5.7.1 Esforços horizontais, segundo a DIN 18.218
Essa n o r m a a l e m ã r e c o m e n d a u m a r e l a ç ã o entre o p e s o do c o n c r e t o f r e s c o e o esforço horizontal e m vigas e lajes: A d o t a - s e a d e n s i d a d e d e m a s s a d o c o n c r e t o = > 25 k N / m 3 , c o m u m a s o b r e c a r g a a p l i c a d a d e 1 k N / m 3 , t o t a l i z a n d o 26 k N / m 3 .
H =
100
a p l i c a d a na base das f ô r m a s
A carga do vento em alguns pontos da obra poderá ser levada em c o n t a em regiões e m q u e e s s e c o m p o n e n t e é s i g n i f i c a t i v o , c o n f o r m e i n d i c a d o n a t a b e l a 28.
Tabela 28 - Pressão na parede da fôrma em função da altura da obra
Altura da obra
Velocidade do vento
Pressão na parede da fôrma
(m)
(m/s)
(km/h)
(kN/m 2 )
0 até 8
28,3
102
0,56
8 até 20
35,8
129
1,04
20 até 100
42,0
151
1,43
>100
45,6
164
1,69
F o n t e : Adaptado d e OOKA (2004)
5.8 PRESSÕES DO CONCRETO EM FÔRMAS DE PILARES, SEGUNDO 0 CEB O u t r o s e s t u d o s f o r a m c i t a d o s p o r B a t i s t a e M a s c i a (2004). O d o b o l e t i m n Q 15 d o C E B - C o m i t ê Euro-lnternational du Beton r e c o m e n d o u que essa norma fosse aplicada para c o n c r e t o s f a b r i c a d o s a p a r t i r d e c i m e n t o P o r t l a n d s e m aditivos, c o m d e n s i d a d e de m a s s a d e 2.400 k g / m 3 . Todavia, para s i t u a ç õ e s e m q u e a d e n s i d a d e de m a s s a varia, as p r e s s õ e s poderão ser c o r r i g i d a s por m e i o da relação entre a d e n s i d a d e de m a s s a nova e a e s t a b e l e c i d a anteriormente. O m é t o d o foi fruto de análise e estudos experimentais e m uma grande q u a n t i d a d e d e c o n s t r u ç õ e s , c h e g a n d o a a p r o x i m a d a m e n t e 200 o b r a s . O m é t o d o c o n s d e r a três e x p r e s s õ e s , para as q u a i s deverá ser t o m a d o o m e n o r r e s u l t a d o entre as s e g u i n t e s pressões em kN/m2: P = 24 x H
( e q u a ç ã o 33)
s e n d o que, nesse caso, " P " é a pressão hidrostática do c o n c r e t o fresco fluido e " H " (em m e t r o s ) é a altura do pilar ou da viga a ser c o n c r e t a d a ;
P = 2 4 kv + 5
( e q u a ç ã o 34)
Tabela 29 - Valores de k indicados pelo CEB (1976) Abatimento
5°C
10°C
15°C
20°C
25°C
30°C
25 m m
1,45
1,10
0,80
0,60
0,45
0,35
50 m m
1,90
1,45
1,10
0,80
0,60
0,45
75 m m
2,35
1,80
1,35
1,00
0,75
0,55
100 m m
2,75
2,10
1,60
1,15
0,90
0,65
Fonte: Adaptado do M A R A N H Ã O (2000)
P o r ú l t i m o , c a s o a m e n o r d i m e n s ã o d a p e ç a d e c o n c r e t o s e j a m e n o r o u i g u a l a 500 m m , calcular a p r e s s ã o t a m b é m por: P = v
b 10
+
( e q u a ç ã o 35)
15
P a r a a e x p r e s s ã o i n d i c a d a , " P " é a p r e s s ã o p a r a o e f e i t o d e a r c o , o n d e as c a m a d a s verticais laterais p a s s a m a suportar zonas arqueadas que deixam de colaborar para o c r e s c i m e n t o d a p r e s s ã o a b a i x o d e s s e nível, " b " é a m e n o r d i m e n s ã o d a s e ç ã o do c o n c r e t o , e m m i l í m e t r o s , e " v " é a v e l o c i d a d e d e e n c h i m e n t o e m m / h . M a r a n h ã o (2000) c i t o u a i n d a q u e a n o r m a e u r o p é i a r e c o m e n d a q u e p a r a a l t u r a s d e l a n ç a m e n t o m a i o r e s OL i g u a i s a 2 m e t r o s a p r e s s ã o d e v e s e r a u m e n t a d a e m 10 k N / m 2 . O g r á f i c o r e p r e s e n t a d o n a f i g u r a 60 m o s t r a a c u r v a d e v a r i a ç ã o d a p r e s s ã o n a f ô r m a d e u m p i l a r d e 200 m m n a m e n o r d i m e n s ã o , e m f u n ç ã o d a v e l o c i d a d e d e e n c h i m e n t o , pelo critério a d o t a d o pelo CEB, c o n s i d e r a n d o o efeito de arco no concreto. Pressão - CEB - b = 200 mm
E
z
$ o
ò
50 45 40 35 30 25 20 15 10
10 Velocidade de enchimento m/h F i g u r a 6 0 - Pressão em fôrmas de pilares, segundo o CEB, considerando o efeito de arco na concretagem como critério Fonte: Elaborada peto autor
5.8.1 Comparação entre métodos para a avaliação de fôrmas em um pilar de 0,20 x 0,70 com 2,90 m de altura,T = 1 5 ° C E V = 5m/h
Para e f e i t o de c o m p a r a ç ã o , as p r e s s õ e s exercidas c o n t r a as f ô r m a s , devido à c o n c r e t a g e m e m u m p i l a r d e 20 x 70 c m , f o r a m o b t i d a s p o r v á r i o s p e s q u i s a d o r e s , q u e a d o t a r a m d i f e r e n t e s n o r m a s e p r o c e d i m e n t o s de cálculo. A seguir, são f e i t a s a l g u m a s considerações sobre quatro trabalhos analisados. A t a b e l a 30, a s e g u i r , m o s t r a a s d i f e r e n ç a s o b t i d a s n o s v a l o r e s d a p r e s s ã o p e l o s critérios indicados.
Tabela 30 - Pressões calculadas segundo os critérios indicados JANSSEN *
ACI
DIN
CEB
23,8 kN/m2
68,2 kN/m2
69,0 kN/m2
40,0 kN/m*
• o cálculo loi te«:o para = 50 e = 5 0 F o n t e : Elaborada pelo autor
A e x p e r i ê n c i a f e i t a por M a r a n h ã o (2000), q u e c o n s e g u i u r e s u l t a d o s e x p e r i m e n t a i s e m u m p i l a r d e 20 x 100 c m c o m a l t u r a d e 2,40 m , t e m p e r a t u r a m e d i d a d e 15°C e v e l o c i d a d e d e e n c h i m e n t o d e 32 m / h c o m u m c o n c r e t o d e a b a t i m e n t o i g u a l a 60 m m , c o n s t a t o u v a l o r e s d e p r e s s ã o m á x i m a d e 26,38 k N / m 2 , q u e , s e c o m p a r a d o s c o m a f ó r m u l a d e J a n s s e n , d a r i a m r e s u l t a d o s s i m i l a r e s s e o c o e f i c i e n t e de a t r i t o na f ô r m a f o r igual a 0,0875 ( p = t a n ( q ) = t a n 5 o = 0,0875), o u s e j a , 23,8 k N / m 2 p a r a u m p i l a r c o m a s m e s m a s d i m e n s õ e s , o que parece ser o m a i s p r ó x i m o da realidade. C o m o s e p o d e c o n s t a t a r p e l a a n á l i s e d a t a b e l a 30, o s r e s u l t a d o s o b t i d o s p o s s u e m u m a v a r i a ç ã o r a z o á v e l e n t r e si. C o n f o r m e a m e t o d o l o g i a u t i l i z a d a e m c a d a n o r m a e s t r a n g e i r a , e c o m o o b s e r v o u H u r d (1963), é s e m p r e m o t i v o d e p o l ê m i c a e n t r e os projetistas a m e r i c a n o s e europeus a verdadeira pressão do c o n c r e t o nas fôrmas. C o m o p r o j e t i s t a de f ô r m a s e c o n t a n d o c o m a e x p e r i ê n c i a pessoal, f a z e n d o as v e r i f i c a ç õ e s c o m o s e s p a ç a m e n t o s habituais, o a u t o r d e s t e t r a b a l h o c o n c l u i q u e no c a s o de pilares, que é onde existe a eventual divergência, o critério, utilizando-se a fórmula d e J a n s s e n , a d o t a d o p o r C a l i l J ú n i o r (2001), p a r e c e b a s t a n t e a d e q u a d o e b e m p r ó x i m o da realidade para obras prediais. S e r i a m necessárias, entretanto, m a i s algumas experiências para se apu-ar o c o e f i c i e n t e de atrito, c o m p a r a n d o os diversos t i p o s de m a t e r i a i s c o m p o n e n t e s das f ô ' m a s c o m m a i o r precisão, e c o m a f ó r m u l a de J a n s s e n s e n d o utilizada de m o d o m a i s adequado. A f i g u r a 61 é u m a r e p r e s e n t a ç ã o g r á f i c a , e f e t u a d a p e l o a u t o r , d a f ó r m u l a d e Janssen, variando os ângulos de atrito concreto x chapa (m) e do ângulo de atrito interno do c o n c r e t o (q).
Altura de concretagem (m) F i g u r a 6 1 - Representação alguns valores de JJ e
gráfica das pressões calculadas pela fórmula de Janssen para
0
F o n t o : Elaborada pelo autor
C o m o s e p o d e n o t a r c o m o â n g u l o d e a t r i t o i n t e r n o JÍ i g u a l a 1 O e â n g u l o d e a t r i t o c o n c r e t o - c h a p a 0 i g u a l a 1o, o r e s u l t a d o s e a p r o x i m a d o m e s m o y x h q u e l i m i t a a m a i o r i a d a s f ó r m u l a s i n t e r n a c i o n a i s e v e m a o e n c o n t r o d o c o n c e i t o t r a d i c i o n a l do e m p u x o . Resumindo, as c o n d i ç õ e s limites de t o d a s as f ó r m u l a s se igualam quando o ângulo de a t r i t o i n t e r n o d o c o n c r e t o e o â n g u l o de a t r i t o c o n c r e t o x c h a p a s ã o e s p e c i f i c a d o s no seu extremo. O a u t o r c o n s i d e r a , por e x p e r i ê n c i a própria, q u e na m a i o r i a d o s c a s o s o â n g u l o d e a t r i t o i n t e r n o 15° e o â n g u l o d e a t r i t o c h a p a x c o n c r e t o 5 o c o n d u z e m a r e s u l t a d o s b a s t a n t e coerentes no cálculo de f ô r m a s usuais em edifícios habitacionais, e c o m concretos c o m c o n s i s t ê n c i a ( s l u m p ) e n t r e 60 e 80 m m e c o m p e n s a d o s p l a s t i f i c a d o s .
5.8.2 Avaliação experimental em chapas para fôrmas
Pela i m p o r t â n c i a das c a r a c t e r í s t i c a s físicas e m e c â n i c a s das chapas de madeira para o d i m e n s i o n a m e n t o de fôrmas, f o r a m p r o g r a m a d o s de maneira sucinta a l g u n s e s t u d o s c o m c h a p a s de O S B , p r o d u t o r e c e n t e m e n t e d i s p o n i b i l i z a d o no m e r c a d o , a f i m de c o m p a r á - l o s c o m os d a d o s e x i s t e n t e s para c o m p e n s a d o de pinus, l a r g a m e n t e u t i l i z a d o p a r a e s s a f i n a l i d a d e . A s f i g u r a s 62 e 63 i l u s t r a m o s e n s a i o s e m chapas de O S B .
F i g u r a 6 2 - Ensaio de flexão para obtenção do módulo de elasticidade em OSB Fonte: Foto do autor
F i g u r a 6 3 - Aspecto da seção de ruptura do OSB após o ensaio Fonte: Foto do autor
Foram f e i t o s e n s a i o s para o b t e n ç ã o do m ó d u l o de e l a s t i c i d a d e e da t e n s ã o de ruptura segundo as equações abaixo: E= —AFxt~3—
ar
=
3*FrxL 2xlxe2
= > d e t e r m i n a ç ã o d o m ó d u l o d e e l a s t i c i d a d e ( e q u a ç ã o 36)
= > d e t e r m i n a ç ã o da t e n s ã o de ruptura, e m M P a ou kgf/cm2; ( e q u a ç ã o 37)
E = m ó d u l o de elasticidade, e m cm4; AF = i n t e r v a l o de c a r g a e m r e l a ç ã o à o r i g e m , a p r o x i m a d a m e n t e 50% da carga de r u p t u r a , e m N ou kgf;
L = v ã o livre, e m c m ; I = largura do corpo-de-prova, em cm; e = espessura da chapa, em cm. Fr = f o r ç a d e r u p t u r a , e m N A s = i n t e r v a l o d e d e f o r m a ç ã o , p a r a o i n t e r v a l o d e c a r g a AF, e m c m . A s e g u i r , n a t a b e l a 31, s ã o a p r e s e n t a d o s o s d a d o s d e r e s i s t ê n c i a à f l e x ã o p a r a c o m p e n s a d o s de pinus, fornecidos pela A B I M C I .
labela 31 - Resistência à flexão estática do compensado de pinus brasileiro Espessura da chapa
Número de lâminas
Valores
Paralela MOE
Paralela MOR
Perpendicular MOE
Perpendicular MOR
09
05
máximo
118016
683
30417
307
09
05
médio
85477
498
22734
224
09
05
mínimo
52939
313
15052
142
12
05
máximo
89212
527
37742
348
12
05
médio
68990
381
28389
253
12
05
mínimo
48768
234
19036
158
15
05
máximo
92132
441
35435
338
15
05
médio
69331
320
26334
227
15
05
mínimo
46529
217
17233
116
15
07
máximo
89678
528
45739
405
15
07
médio
69130
395
33729
295
15
07
mínimo
48282
263
21719
184
18
07
máximo
81373
459
48526
410
18
07
médio
63383
347
36228
300
18
07
mínimo
45392
234
23931
189
18
09
máximo
82201
466
44605
351
18
09
médio
70949
369
36337
270
18
09
mínimo
59696
273
28069
189
20
07
máximo
74188
444
47482
370
20
07
médio
60660
329
36447
274
20
07
mínimo
47132
213
25412
177
20
09
máximo
76426
419
58064
438
20
09
médio
59520
326
43869
328
20
09
mínimo
42613
232
29674
218
Fonte: A S S O C I A Ç Ã O BRASILEIRA CA INOÚSTRIA OE MADEIRA P R O C E S S A D A (2002)
Os resultados obtidos, quando comparados c o m os dos compensados, cuja a m o s t r a g e m da A B I M C I ( A s s o c i a ç ã o Brasileira da Indústria de Madeira Processada Mecanicamente) parece bastante significativa, demonstram a viabilidade da utilização desse material, desde que dimensionados adequadamente para fôrmas de concreto. O s r e s u l t a d o s d o s e n s a i o s e m O S B e s t ã o m o s t r a d o s n a t a b e l a 32, o n d e f o i colocada u m a coluna para c o m p a r a ç ã o dos resultados de resistência c o m aqueles obtidos pela A B I M C I , para c o m p e n s a d o s de pínus.
Tabela 32 - Características mecânicas das chapas de OSB, obtidas no ensaio de flexãoO Amostra
vão
MOE//
MOEl A B I M C I
302
30
46342
=mínimo
456
186
30
40923
^mínimo
0,48
793
334
30
44341
^mínimo
40,0
0,45
793
330
30
46339
=mínimo
1,204
20,0
0,44
300
125
30
23612
OK
7,415
1,210
20,0
0,44
426
177
30
23357
OK
O S B-12-4-1 1
7,464
1,211
20,0
0,60
330
136
30
1 6 9 7 3 =mínimo
OS B-12-4-21
7,477
1,214
20,0
0,48
419
171
30
21023
O S B - 1 5 - 1 - 1 //
7,626
1,493
60,0
0,64
997
329
37,5
48699
OK
O S B - 1 5 - 1 - 2 //
7,617
1,485
40,0
0,53
723
247
37,5
39808
OK
O S B - 1 5 - 2 - 1 //
7,601
1,482
40,0
0,50
654
224
37,5
42629
=mínimo
OS B-15-2-2//
7,612
1,473
40,0
0,52
567
196
37,5
41685
=mínimo
OSB-15-3-1-1
7,635
1,485
20,0
0,60
380
127
37,5
17576
OK
OSB-15-3-2-1
7,648
1,469
20,0
0,55
429
146
37,5
19774
OK
OSB-15-4-1-1
7,651
1,487
20,0
0,55
408
136
37,5
19057
OK
OSB-15-4-2-1
7,637
1,488
20,0
0,55
394
131
37,5
19053
OK
OSB-17-1-1-//
7,493
1,679
100
1,175
1558
498
45
54668
OK
OSB-17-1-2-//
7,379
1,682
60
0,65
1157
374
45
59888
OK
L
e
AF
As
Fr
0 S B - 1 2 - 1 - 1 //
7,455
1,200
39,8
0,45
722
0 S B - 1 2 - 1 - 2 //
7,457
1,216
25,2
0,31
O S B - 1 2 - 2 - 1 //
7,471
1,195
40,2
O S B - 1 2 - 2 - 2 //
7,493
1,200
O S B-12-3-1 1
7,445
OSB-12-3-21
OK
( ' ) Resu'*adc
