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MT – DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM

Projeto, execução e retirada de cimbramentos de pontes de concreto armado e protendido Norma Rodoviária DNER-PRO 207/94

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RESUMO Este documento, que é uma norma técnica, estabelece as condições gerais dos escoramentos, assim como as especificações construtivas dos diversos tipos de escoramento e dos dispositivos de descimbramentos. Contém um anexo que aborda falhas e deficiências de escoramentos. ABSTRACT This document presents a description of various types of falsework for concrete bridge construction, the specific requeriments for each type, for foundations and the falsework removal. It has an annex evidencing falsework deficiencies and failures. SUMÁRIO 0 APRESENTAÇÃO 1 OBJETIVO 2 REFERÊNCIAS 3 DEFINIÇÕES 4 CONDIÇÕES GERAIS 5 TIPOS CONSTRUTIVOS 6 ESCORAMENTOS EM CONCRETO ARMADO 7 ESCORAMENTOS EM MADEIRA 8 ESCORAMENTOS METÁLICOS 9 TORRES DE ESCORAMENTO 10 FUNDAÇÕES DE ESCORAMENTOS 11 DISPOSITIVOS DE DESCIMBRAMENTOS 12 REMOÇÃO DOS ESCORAMENTOS E RESPECTIVOS SUPORTES

Anexo Informativo



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0 APRESENTAÇÃO

Esta Norma decorreu da necessidade de se adaptar, quanto à forma, a DNER-PRO 207/87 à DNER-PRO 101/93, mantendo-se inalterável o seu conteúdo técnico.

1 OBJETIVO Esta Norma fixa as condições exigíveis na elaboração de projetos, na execução e na retirada de cimbramentos de pontes de concreto, armado e protendido. Em anexo, constam falhas e deficiências observadas em escoramentos.

2 REFERÊNCIAS

2.1 NORMAS COMPLEMENTARES Na aplicação desta Norma é necessário consultar: a) ABNT NB-599, de 1987, registrada no SINMETRO como NBR-6123, designada Forças

devidas ao vento em edificações; b) ABNT NB-1, de 1978, registrada no SINMETRO como NBR-6118, designada Projeto e

execução de pontes de concreto armado e protendido. 2.2 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS No preparo desta Norma foram consultados os seguintes documentos:

a) DNER-PRO 207/87 – Projeto, execução e retirada de cimbramentos de pontes de concreto armado e protendido;

b) IPR – ABNT – Especificações Construtivas, 1982; c) DIN 4421/82 – Traggerüste, Berechnung, Konstruktion und Ausführung, Agosto 1982; d) Cement and Concrete Association – Falsework, Report of the Hoint Committee, Londres

1971; e) DIN 1055/83 – Lantannahmen für Bauten, Teil 4; f) ACI – Recommended Pratice for Concrete Fornwork (ACI – 347 – 68); g) W. Stoy – Der Holzbau, Springer Verlag, Berlin 1944; h) Kirchner – Müllenhoff – Rüstungsbau, E. Ernst & Sohn; i) AASHTO – Specifications for Highway Bridges, 1975; j) J – Feld – lessons from Failures of Concrete Structures, ACI, Detroit 1964; k) T. Coppel, J. Coulon – Echafaudages tubulaires : theorie et pratique, Dubit, paris 1963; l) W. Pfeil – Estruturas de Madeira, LTC Rio, 3ª edição 1984; m) W. Pfeil – Estruturas de Aço, LTC Rio, 3ª edição 1983; n) F. Siemonsen et al – Tiefbauschaden und – Feheler, Franck – Taschenbücher, Stuttgart

1961; o) H. Rüsch – Massivbrückenbau, Technische Hochschule München



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3 DEFINIÇÕES

Para os fins desta Norma, são adotadas as seguintes definições: 3.1 CIMBRAMENTOS

Construções provisórias destinadas a suportar o peso das estruturas até que as mesmas sejam auto-portantes. Os cimbramentos são também correntemente chamados escoramentos ou cimbres. Os cimbramentos servem, geralmente, para as seguintes finalidades: a) apoio da estrutura de concreto até que este material adquira resistência suficiente; b) absorção de cargas de equipamentos e peso próprio de estruturas, nas etapas

construtivas das mesmas; c) apoio provisório para materiais, peças estruturais ou equipamentos. Tratando-se de estruturas provisórias, os cimbramentos são geralmente constituídos de peças acopladas, e posteriormente desmontadas. Para fins de medição e pagamento, os escoramentos são geralmente divididos em duas partes: a) escoramentos de formas, conjunto formado por escoras laterais, tirantes, travejamentos,

etc., situado acima do infradorso dos vigamentos, e destinado a garantir a rigidez das formas e resistir às pressões laterais do concreto plástico;

b) escoramento propriamente dito, situado abaixo do infradorso do vigamento, e destinado a suportar cargas verticais e horizontais devidas à estrutura, equipamentos, agentes naturais, etc.

O preço do escoramento de formas fica geralmente incluído no preço por metro quadrado das formas. O preço do escoramento propriamente dito é geralmente calculado pelo volume escorado, sendo este volume medido entre o infradorso das vigas e o terreno (havendo lâmina d’água, o terreno está no fundo da água). Nos escoramentos com fundações profundas, o custo das fundações deve ser computado no preço unitário do metro cúbico do volume medido entre o infradorso das vigas e o terreno.

3.2 PONTE BRANCA Andaime construído sobre lâmina d’água, geralmente com estacas de madeira, com a finalidade de permitir o acesso de pessoal e equipamentos para construção da infra-estrutura da obra definitiva e das fundações dos escoramentos das mesmas. A ponte branca é, em geral, item de pagamento nos contratos. Seu custo deverá ser considerado na instalação da obra ou no preço unitário do escoramento.



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3.3 PASSARELA DE SERVIÇO Andaime para acesso de pessoal e equipamento, situado no canteiro da obra. A passarela de serviço não é, em geral, item de pagamento no contrato. Seu custo deve ser considerado na instalação da obra ou no preço unitário do escoramento.

3.4 DESCIMBRAMENTO Retirada da carga do escoramento mediante dispositivos especiais (ver item 3.5).

3.5 DISPOSITIVOS DE DESCIMBRAMENTO Dispositivos que permitem a retirada da carga do escoramento, mediante rebaixamento do mesmo. Alguns dispositivos permitem, também, levantar o escoramento, com o que se consegue um ajuste fino do nivelamento, ou uma compensação de pequenos recalques diferenciais nas fundações. Os dispositivos de descimbramento podem ser colocados no topo, na base, ou numa posição intermediária do escoramento. Exemplos: cunhas, macacos rosqueados, caixas de areia, macacos de areia e macacos hidráulicos.

3.6 REMOÇÃO DOS ESCORAMENTOS E RESPECTIVOS SUPORTES Operação para eliminar o escoramento e suas fundações, após conclusão do trecho escorado. Os custos de remoção dos escoramentos e respectivos suportes devem ser computados no preço unitário do escoramento, não constituindo itens específicos de pagamento.

4 CONDIÇÕES GERAIS 4.1 CONDIÇÕES DE SEGURANÇA

Os escoramentos devem ser montados de modo que todas as solicitações neles atuantes sejam transferidas com segurança para o solo ou outra estrutura de apoio. Sendo os escoramentos obras provisórias, utilizadas em períodos de curta duração, as condições de segurança diferem das adotadas em obras de caráter permanente.

4.2 CLASSES DE ESCORAMENTOS Tendo em vista o tipo da obra e o nível de detalhamento utilizado, os escoramentos podem ser divididos em duas classes ou categorias gerais, a saber: a) escoramentos com projeto estrutural; são escoramentos projetados com bom nível de

detalhamento, analisando-se as principais peças estruturas e suas ligações, e desenhando-se todos os pormenores importantes. Nos escoramentos metálicos utilizando elementos padronizados, tais como escoras, apoios, treliças etc., não há necessidade de



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reproduzir no projeto pormenores construtivos desses elementos, bastando fazer referência a catálogos dos fabricantes;

b) escoramentos sem projeto estrutural; são escoramentos simples, nos quais podem ser dispensados em obras leves, com altura limitada a 4 m ou 5 m, quando a firma construtora dispõe de experiência e pessoal habilitado para execução do cimbramento. A análise das cargas pode ser limitada aos principais elementos portantes, ou o dimensionamento pode ser feito a sentimento, por pessoal habilitado.

Nessa categoria se enquadram, por exemplo, escoramentos de lajes residenciais, pisos de edifícios, etc.

4.3 SOLICITAÇÕES ATUANTES SOBRE OS ESCORAMENTOS As solicitações atuantes sobre os escoramentos podem ser divididas em três categorias: a) cargas-fixas; b) sobre-cargas aplicadas; c) solicitações provocadas por agentes ambientais.

4.3.1 Cargas fixas As cargas fixas são as cargas geralmente de natureza estática, que atuam durante a maior parte do tempo de utilização do escoramento. As cargas fixas a considerar são as seguintes: a) peso próprio do escoramento e das formas; b) peso do concreto e das armaduras; c) pressão lateral do concreto fresco sobre as formas; d) recalques diferenciais entre suportes; e) carga horizontal provocada por operação de equipamento ou outros agentes não

previstos.

4.3.1.1 O peso próprio do escoramento e das formas é estimado, se necessário após um predimensionamento do escoramento.

4.3.1.2 O peso próprio do concreto e desarmaduras é calculado com o peso específico do concreto

armado:

³)/5,2³(/25 mtfmkN=γ

4.3.1.3 A pressão lateral do concreto fresco sobre as formas depende da altura do concreto não endurecido dentro das formas. A pressão lateral pode ser estimada por meio de fórmulas empíricas. Em condições médias de concretagem, podem ser adotadas as pressões laterais dadas pelas fórmulas:

m h 10 << ²/24 mkNp = ( ) h kgf/m²2400 m h 1> kN/m² h p 100177 ≤+=

( ) kgf/m² h 000107001700 ≤+



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Onde: h = altura do concreto fresco, acima do ponto considerado, em metros.

4.3.1.4 Os recalques diferenciais só são considerados em casos especiais, quando seus valores prováveis forem muito grandes, e no caso de escoramento com pequena flexibilidade para esse efeito.

Nos escoramentos com ligações deformáveis (escoramentos de madeira aparafusados, escoramentos metálicos contraventados com tubos e braçadeiras), não há necessidade de se considerar o efeito de recalques diferenciais. Nos escoramentos metálicos com ligações rígidas, o efeito de recalques diferenciais só pode ser desprezado quando um recalque diferencial ∆ entre dois apoios.

) (5 l 0025,0 mmemlmm≤=∆ produzir uma redução de capacidade portanto não superior a 10% (ver 2.2.a)

4.3.1.5 A carga horizontal, decorrente de operação de equipamentos ou outros agentes não previstos, é tomada igual a 1% (um por cento) do valor das cargas fixas atuando localmente. Essa carga horizontal é aplicada ao nível superior do escoramento, devendo ser transferida até as fundações.

4.3.2 Sobrecargas aplicadas As sobrecargas são constituídas do peso de operários, equipamentos, etc. Em escoramento de estruturas de concreto, as sobrecargas são apresentadas por uma carga uniforme equivalente, com os seguintes valores (ver 2.2.c). a) em uma superfície limitada, de 3 m x 3 m, situada em qualquer ponto da área de

concretagem : kgf/m²) kN/m² (, 25052 ; b) no restante da área projetada de concretagem:

kgf/m²) kN/m² (, 75750

Segundo a prática inglesa (ver 2.2.d), podem ser adotadas as seguintes sobrecargas: a) andaimes de inspeção : kgf/m²) kN/m² (, 7070 ; b) áreas de trabalho sem estocagem de material : kgf/m²) kN/m² (, 120201 ; c) áreas de trabalho com estocagem de material : kgf/m²) a kN/m² (, a , 21517015271 ; d) áreas de trabalho pesado com estocagem de alvenaria ou outros materiais :

kgf/m²) kN/m² (, 265652 . Caso sejam colocados sobre o escoramento, equipamentos pesados, tais como compressores, guindastes, etc., devem ser utilizados os pesos fornecidos no catálogo do fabricante. Nos guindastes, as cargas são constituídas dos pesos do equipamento e das



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peças levantadas, estas últimas acrescidas de impacto. O coeficiente de impacto pode ser tomado igual a 10% para cargas içadas com o guincho normal, 25% para guincho mecanizado.

4.3.3 Solicitações provocadas por agentes ambientais Os principais agentes ambientais são as variações de temperatura, o vento e água em movimento.

4.3.4 Variação de temperatura As variações de temperatura ( )∆Τ têm efeito muito pequeno sobre a madeira, porém devem

ser consideradas na análise de escoramentos metálicos e de concreto, considerando-se os seguintes valores:

a) construções metálicas KKa 3015 ±±=∆Τ b) construções em concreto K15±=∆Τ Os efeitos de variações de temperaturas podem ser desprezados em estruturas de madeira, em geral, e em estruturas com contraventamentos tubulares de braçadeiras. Para escoramentos com ligações rígidas, os efeitos de variação de temperatura só precisam ser considerados para extensões contínuas superiores a 60 m.

4.3.5 Pressão do Vento Os escoramentos estão sujeitos a pressões de vento, atuando sobre as áreas das formas e das peças do escoramento. A carga de vento a ser adotada dependerá, entretanto, de uma avaliação do risco da incidência de ventos muito fortes e das conseqüências de um acidente provocado por ventos excepcionais. Tratando-se de obras temporárias, a pressão do vento pode ser tomada igual a cerca de 80% das pressões adotadas para o projeto das obras permanentes (ver item 2.2.b). A Norma ABNT NB-599 (ver item 2.1.a) fornece critérios para cálculo de vento nas superfícies das formas nos perfis de alma cheia e nas treliças de escoramento. Para as torres de escoramentos em pé direito ou em leque, as normas modernas ainda não dispõem de critérios específicos para o cálculo do esforço solicitante de vento. Nestes casos, pode-se tomar como área de exposição a soma de áreas de todas as peças, não ultrapassando porém a superfície da área frontal considerada como cheia. As Normas Americanas (ver 2.2.f) estipulam uma pressão de vento de kgf/m²) kN/m² (, 5050 para o dimensionamento das formas.



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4.3.6 Pressão de água corrente Nos escoramentos sujeitos a pressão de água corrente, as pressões exercidas pela água são dadas por fórmulas empíricas, em função da velocidade da corrente. Havendo possibilidade de acumulação de galhos ou detritos, a superfície de exposição à água pode ser muito ampliada.

4.3.7 Solicitações acidentais Solicitações acidentais são aquelas provocadas por acidentes, tais como impacto de veículos ou barcos desgovernados. Em geral, os escoramentos não são projetados para resistir a essas solicitações, tratando-se de criar medidas que reduzam a probabilidade dos acidentes. No caso de rodovias, os acidentes mais usuais são provocados por veículos com cargas muito altas, que batem nas vigas do escoramento : esses acidentes podem ser prevenidos colocando-se, de cada lado da obra, dois gabaritos metálicos leves, com a mesma altura livre do escoramento, afastados deste cerca de 7,5 m e 15 m. A proteção dos escoramentos contra veículos desgovernados pode ser feita com barreiras pré-moldadas de concreto, barreiras metálicas, etc. Um requisito fundamental para segurança dos escoramentos sobre rodovias é uma boa sinalização diurna e noturna. No caso de ferrovias, os acidentes são provocados por descarrilamento dos comboios : neste caso, pode ser adotada, como medida de segurança, a colocação de contra-trilhos, que mantém os veículos descarrilados sobre os dormentes. Nos escoramentos sobre hidrovias navegáveis, a proteção das aberturas para passagem de barcos pode ser feita com dolfins ou filas de estacas de madeira. Havendo navegação de barcos com grande tonelagem, é preferível adotar-se uma construção em avanço progressivo, cujo escoramento superior não interfere com o tráfego de barcos.

4.4 FUNDAÇÕES DOS ESCORAMENTOS As fundações constituem uma parte importante do escoramento, uma vez que as deficiências da mesma podem conduzir a recalques diferenciais de vários centímetros, ou mesmo ao colapso do escoramento. As fundações dos escoramentos podem ser diretas ou profundas.

4.4.1 As fundações diretas são geralmente constituídas de sapatas de concreto armado ou peças

de madeira justapostas ou superpostas. As peças superpostas são geralmente feitas com as camadas em direções ortogonais, constituído fogueiras. Em alguns casos, utilizam-se também perfis metálicos para distribuir as cargas do escoramento no terreno.



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4.4.2 As fundações profundas são geralmente constituídas de estacas de madeira. Elas são utilizadas em terrenos de baixa capacidade, ou para apoio de escoramentos sobre uma lâmina d’água. A transição das estacas de madeira para a parte superior do escoramento é geralmente feita com vigas horizontais de madeira ou de concreto armado (cintas) ou com um elemento maciço em concreto armado (bloco).

4.5 EFEITOS DA EROSÃO SOBRE OS ESCORAMENTOS Embora os escoramentos sejam obras de curta duração, freqüentemente suas fundações são afetadas por erosão. Nos escoramentos com fundações diretas, a erosão é provocada por escoramento de águas superficiais de chuvas ou por transbordamento dos rios nas enchentes. Essa erosão pode ser evitada por uma drenagem adequada (em geral valas de drenagem) ou proteção superficial do terreno com concreto ou nata de cimento. Nos escoramentos com fundações em rios de fundo arenoso, a elevação das águas, nos períodos de cheia, provoca erosão do fundo, com rebaixamento podendo chegar à vários metros. As fundações de madeira são muito afetadas pelo rebaixamento do fundo, podendo ocorrer perda de ficha das estacas, e conseqüentemente ruína do escoramento. Esse tipo de erosão é evitado cravando-se estacas com profundidade adequada, de modo que, após o rebaixamento do fundo, ainda sobre um compromisso suficiente da estaca cravada no solo.

4.6 EFEITOS DAS ENCHENTES SOBRE OS ESCORAMENTOS Nos projetos dos escoramentos, deve-se levar em consideração o efeito das enchentes, de vez que este fenômeno tem ocasionado diversos acidentes com escoramentos de obras. Os efeitos das enchentes podem manifestar-se por erosão do fundo o rio ou das margens (ver o item 4.5) ou por pressão dinâmica das águas sobre as partes expostas a esse efeito. Embora as pressões d’água sejam da mesma ordem de grandeza das pressões de vento, a área de exposição do escoramento pode ser muito ampliada pela acumulação de madeira ou outros objetos trazidos pelas águas. Nos rios torrentosos há também o risco de impacto de grandes troncos de árvores cujo efeito sobre o escoramento pode ser devastador. O projetista deve imaginar que, na ocasião de cheias em rios torrentosos, o homem é em geral impotente em face das forças da natureza, podendo apenas observar de longe o comportamento ante a fúria das águas.

4.7 ESPECIFICAÇÕES E NORMAS REFERENTES A ESCORAMENTOS Os escoramentos de madeira roliça têm sido construídos, em grande parte, com base na experiência de mestres de obra e engenheiros. Com a expansão dos escoramentos metálicos ou em madeira colada, houve necessidade de uma racionalização, aparecendo os primeiros regulamentos normativos.



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As especificações construtivas fixam os requisitos de resistência e rigidez a serem atendidos pelos escoramentos, em geral sem entrar em pormenores quanto a solicitações ou sistemas construtivos (ver itens 2.2.c e 2.2.b). As normas de escoramento mais completas são as alemãs (2.2.c) e as inglesas (2.2.d). Nessas normas, os escoramentos são divididos em categorias, conforme o nível de detalhamento adotado no projeto. Os critérios de projeto desenvolvidos no presente trabalho são baseados nas duas normas acima, dividindo porém os escoramentos apenas em duas categorias, a saber: escoramentos com projeto e sem projeto (ver item 4.2). Na parte descritiva do trabalho, foi utilizada a bibliografia especializada de origem alemã, americana e francesa (ver as referências o item 2.2).

5 TIPOS CONSTRUTIVOS DE ESCORAMENTOS 5.1 PRINCIPAIS TIPOS CONSTRUTIVOS DE ESCORAMENTOS

Os escoramentos podem ser classificados em tipos, segundo dois critérios principais, a saber: a) materiais utilizados; b) sistemas estruturais.

5.1.1 Os materiais de uso mais comum nos escoramentos são a madeira e o aço. Modernamente, têm sido oferecidos para locação escoramentos em liga de alumínio, cuja vantagem reside na durabilidade e no peso reduzido, com a desvantagem de custo muito elevado. O concreto armado tem sido também usado como escoramento, embora seu custo seja muito elevado, devido à mão-de-obra consumida na execução e na demolição do mesmo.

5.1.2 Quanto aos sistemas estruturais, devem ser preferidos os que oferecem os carimbos mais

curtos de transferência das cargas para as fundações. Este caminho mais curto implica, em geral, em apoios no terreno, em pontos intermediários dos vãos entre pilares da obra definitiva. Os principais tipos construtivos de escoramentos com apoios intermediários são:

a) escoramentos com pé direito; b) escoramentos de montantes e escoras; c) escoramentos em leque; d) escoramentos em torres. Quando os apoios intermediários não são possíveis, como por exemplo em vales muito profundos, utilizam-se escoramentos auto-portantes, os quais deixam o vão livre, apoiando-se apenas em dois pontos laterais do vão, ou nos pilares da obra definitiva.

5.2 ESCORAMENTOS EM PÉ DIREITO Nos escoramentos em pé direito, as cargas são transmitidas ao solo por meio de esteios ou montantes verticais (conforme as Figuras 5.2.1 e Figura 5.2.2).



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É o sistema mais simples e econômico de escoramento, no qual as cargas são transmitidas ao solo pelo caminho mais curto. Ele deve ser utilizado quando o terreno tem boa resistência para fundação e quando a altura não é muito grande, como por exemplo em viadutos sobre rodovias ou sobre vales pouco profundos. Como os carregamentos são distribuídos, o espaçamento entre os montantes é vencido por vigas de coroamento. Os espaçamentos são escolhidos de modo a utilizar as capacidades portantes dos montantes e das vigas de coroamento.

FIGURA 5.2.1 – ESCORAMENTO EM PÉ DIREITO, COM FUNDAÇÃO DIRETA

FIGURA 5.2.2 – ESCORAMENTO EM PÉ DIREITO SOBRE ESTACAS



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Os escoramentos em pé direito são também utilizados com fundações em estacas, no caso de escoramento de pequena altura sobre cursos d’água (ver Figura 5.2.2).

5.3 ESCORAMENTOS DE MONTANTES E ESCORAS Denomina-se escora uma peça comprimida inclinada destinada a diminuir o vão entre dois montantes verticais. As escoras podem apoiar-se em pontos intermediários das escoras verticais, ou junto à base das mesmas. As Figuras 5.3.1 e 5.3.2 mostram alguns esquemas de escoramentos com mãos francesas. As escoras podem ser denominadas estroncas inclinadas, ou simplesmente estroncas. A palavra provem do holandês “Shoor”, que significa escora inclinada para sustentar um edifício ou uma embarcação da mesma origem holandesa é a palavra “shore”.

5.4 ESCORAMENTO EM LEQUE Os escoramentos em leque são constituídos por diversas escoras inclinadas apoiadas em uma base comum. Os escoramentos em leque permitem concentrar as cargas em um número reduzido de placas de apoio. As Figuras 5.4.1 e 5.4.2 apresentam esquemas de escoramentos em leque.

5.5 ESCORAMENTOS EM TORRES Nos escoramentos de grande altura, há interesse econômico em construir torres, que podem ser montadas e contraventadas com mais facilidade que um escoramento em mão francesas ou em leque. Os espaçamentos entre as torres podem ser vencidos por elementos resistentes a flexão (vigas ou treliças), ou por escoramento superior, em leques. As Figuras 5.5.1 e 5.5.2 ilustram esses dois tipos.

5.6 ESCORAMENTOS MISTOS São escoramentos formados por associação dos tipos descritos anteriormente. A Figura 5.5.2 mostra um escoramento em torres completado superiormente com um escoramento em leque. Os escoramentos dos arcos de concreto são geralmente construídos no sistema misto. A Figura 5.6.1 mostra um escoramento misto com a parte inferior constituída por escoras verticais e parte superior com escoras em leque. A Figura 5.6.2 apresenta um exemplo de escoramento de um arco, com a parte inferior constituída por paredes retangulares de concreto armado, com fundações diretas e a parte superior formada por leques de madeira roliça.

5.7 ESCORAMENTOS COM VÃOS LIVRES IMPOSTOS Muitas vezes os escoramentos devem respeitar vãos livres impostos, para atender o gabarito de uma via. Nesses casos, o vão é vencido com elementos resistentes a flexão, podendo ser vigas ou treliças, ou por meio de mãos francesas ou leques.



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A Figura 5.6.1 mostra um exemplo de escoramento misto, com vãos livres impostos pelos gabaritos de uma ferrovia.

5.8 ESCORAMENTOS AUTO-PORTANTES Escoramentos auto-portantes são aqueles que vencem o vão total a ser escorado, sem apoios intermediários. Os escoramentos auto-portantes são necessários nos casos de vales muito profundos e de escoramentos em rios caudalosos.

FIGURA 5.3.1 – ESCORAMENTO DE MONTANTES E ESCORAS COM FUNDAÇÃO DIRETA



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FIGURA 5.3.2 – ESCORAMENTO DE MONTANTES E ESCORAS SOBRE ESCORAS VERTICAIS INFERIORES

FIGURA 5.4.1 – ESCORAMENTO EM LEQUE COM FUNDAÇÕA DIRETA



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FIGURA 5.4.2 – ESCORAMENTO EM LEQUE COM FUNDAÇÕES EM ESTACAS NO APOIO CENTRAL, E EM BLOCOS DE CONCRETO NOS

APOIOS LATERAIS. DIMENSÕES EM M

FIGURA 5.5.1 – ESCORAMENTO EM TORRE, COM VÃOS LIVRES VENCIDOS POR ELEMENTOS RESISTENTES A FLEXÃO



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FIGURA 5.5.2 – ESCORAMENTO EM TORRE, COM OS VÃOS LIVRES ENTRE TORRES VENCIDAS POR ESCORAMENTO SUPERIOR EM LEQUE. DIMENSÕES EM M

FIGURA 5.6.1 – ESCORAMENTO MISTO DE UM ARCO, COM A PARTE INFERIOR CONSTITUÍDAS DE ESTEIOS VERTICAIS, E A PARTE SUPERIOR COM ESCORAS EM LEQUE.

DIMENSÕES EM M



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FIGURA 5.6.2 – ESCORAMENTO MISTO COM A PARTE INFERIOR CONSTITUÍDA DE PAREDES DE CONCRETO ARMADO, A PARTE SUPERIOR EM LEQUE DE MADEIRA

ROLIÇA. DIMENSÕES EM M.

Os escoramentos auto-portantes podem ser constituídos por uma associação de leques e trenças (Figura 5.8.1), arcos treliçados (Figura 7.2.3), ou treliças apoiadas nos pilares da estrutura definitiva (Figura 5.8.2).

5.9 DISPOSITIVOS DE DESCIMBRAMENTOS Denominam-se dispositivos de descimbramento os aparelhos que permitem rebaixar os escoramentos, de modo a retirá-los de carga, facilitando a remoção dos mesmos. Eles podem ser constituídos de cunhas, peças rosqueadas, caixas de areia, macacos hidráulicos, etc. Os dispositivos de descimbramento serão descritos no Capítulo 11 deste trabalho.

5.10 VIGAS E TRELIÇAS DE ESCORAMENTOS As vigas treliças são elementos resistentes a flexão, destinados a vencer vãos livres nos escoramentos. Os vãos livres podem ser escolhidos por razões econômicas, ou impostos para atender gabaritos viários. As vigas de madeira maciça são utilizadas para vencer vãos livres pequenos, até 3 m ou 4 m. As vigas metálicas podem vencer pequenos ou médios até cerca de 10 m.



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Tanto as vigas de madeira como as metálicas podem ter sua capacidade portante aumentada com tirantes metálicos inferiores, constituindo vagas armadas. As treliças são elementos reticulados resistentes a flexão e cisalhamento. As treliças são geralmente mais eficientes que as vigas, porém de custo mais elevado. As treliças metálicas podem ser leves, para vãos até cerca de 10 m, ou pesadas, para vãos até 30 m ou 40 m.

5.11 ESCORAMENTOS SUPERIORES Denominam-se escoramentos superiores os que ficam por cima das formas. Neste caso, as formas são suportadas com auxílio de tirantes (Figuras 5.11.1 e 5.11.2) e um vigamento auxiliar inferior. Os escoramentos superiores são utilizados em casos excepcionais, quando a montagem do escoramento inferior se mostra muito inconveniente.

5.12 ESCORAMENTOS PARA CONSTRUÇÕES EM AVANÇOS SUCESSIVOS Nas construções em avanços sucessivos, o escoramento apoia-se na parte da estrutura já executada, para suportar o peso do segmento a ser concretado na próxima etapa, denominado aduela. O comprimento da aduela entre 3 m e 6 m, com um peso podendo atingir 100 a 200 toneladas (1 000 a 2 000 kN). Os escoramentos são geralmente superiores, possuindo uma parte dianteira em balanço e uma parte traseira para ancoragem (Figura 5.12.1). Após concluída a etapa construtiva de uma aduela, o escoramento avança para a concretagem da aduela seguinte. Os dispositivos de avanço são constituídos de rodas ou roletes. Na fase de deslocamento, há necessidade de um contrapasso na parte traseira, para evitar o tombamento do conjunto.



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FIGURA 5.8.1 – ESCORAMENTO AUTO-PORTANTE CONSTITUÍDO POR ASSOCIAÇÃO DE LEQUES E TRELIÇAS

FIGURA 5.8.2 – ESCORAMENTO AUTO-PORTANTE CONSTITUÍDO POR TRELIÇAS APOIADAS EM DENTES DA ESTRUTURA DEFINITIVA



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FIGURA 5.11.1 – ESCORAMENTO SUPERIOR, PARA CONCRETAGEM DE UM TRECHO DE VIGA

FIGURA 5.11.2 – ESCORAMENTO SUPERIOR PARA ESTRUTURAS EM BALANÇO. VER

LEGENDA DA FIGURA 5.11.1



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FIGURA 5.12.1 – ESCORAMENTO PARA CONSTRUÇÕES EM AVANÇOS SUCESSIVOS. VER LEGENDA DA FIGURA 5.11.1

6 ESCORAMENTOS EM CONCRETO ARMADO 6.1 CAMPO DE UTILIZAÇÃO

Os escoramentos de concreto armado possuem grande confiabilidade, porém seu custo é elevado. Nessas condições, eles são utilizados em locais com risco de enchentes, ou na parte inferior de escoramentos muito elevados.

6.2 TIPOS CONSTRUTIVOS Os escoramentos de concreto são geralmente constituídos dos seguintes tipos construtivos: a) paredes; b) colunas e vigas, formando quadros planos ou espaciais; c) colunas, vigas e diagonais, formando treliças planas ou espaciais; d) escoras ou leques.



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As paredes são pilares com secção transversal muito alongada. Elas são geralmente utilizadas como base de escoramentos superiores em leque (Figura 5.6.2). As construções em colunas e vigas, formando quadros, são as quais usuais. Em geral, é preferível uma construção em forma de torres, com os vãos entre as torres vencidos por vigas ou treliças. As torres podem também servir de base para escoramento superior em leque, metálicos ou de madeira (Figura 5.5.2). Em torres muito altas, pode-se limitar a utilização do concreto armado à parte inferior, até o nível das enchentes, completando-se a torre em madeira ou concreto armada. Quando se utilizam torres metálicas padronizadas, proteja-se estrutura inferior em colunas e vigas de concreto armado, a fim de absorver as irregularidades do terreno. As estruturas em colunas e vigas de concreto armado têm, em geral, suficiente rigidez para observar os esforços horizontais solicitantes. Nessas condições, o emprego de estruturas treliças (colunas, vigas e diagonais) fica limitado aos casos em que há riscos de impacto de troncos de árvores trazidos por enchentes de rios torrentosos. As escoras e os leques de concreto armado são de difícil execução, de modo que seu emprego fica reduzido a casos especiais. A Figura 6.2.1 mostra uma torre em concreto armado com escoras, destinadas a reduzir o vão livre entre as torres. A Figura 6.2.2 apresenta um escoramento com torres e leques de concreto armado, sendo os vãos vencidos com treliças.

6.3 ESPECIFICAÇÕES CONSTRUTIVAS As especificações construtivas dos escoramentos em concreto armado são as mesmas das obras definitivas deste material (2.2.b). Deve sempre ser exigida a execução do concreto vibrado, face aos riscos de falhas e de baixa resistência nos concretos socados manualmente.

6.4 DIMENSIONAMENTO Os esforços solicitantes nas seções são determinados pelos processos usuais da estática. O dimensionamento das seções é feito no estado limite de projeto, podendo usar-se os coeficientes de segurança da Norma ABNT NB-1 (ver item 2.1.b).



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FIGURA 6.2.1 – ESCORAMENTO EM TORRES DE CONCRETO ARMADO, COM MÃOS FRANCESAS, OS VÃOS ENTRE TORRES SÃO VENCIDOS POR VIGAS ARMADAS METÁLICAS

FIGURA 6.2.2 – ESCORAMENTO COM TORRES E ESCORAS DE CONCRETO ARMADO, OS VÃOS ENTRE AS TORRES SÃO VENCIDOS POR TRELIÇAS METÁLICAS



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6.5 REMOÇÃO Após a conclusão dos serviços, os escoramentos devem ser demolidos e removidos do local. A demolição do concreto armado é bastante onerosa, o que torna pouco atraente, economicamente, esse tipo de escoramento. Nas torres ou leques de grande altura, pode-se fazer a demolição em duas etapas: a) tombamento da torre mediante plano preestabelecido; b) demolição da estrutura tombada ao nível do terreno.

7 ESCORAMENTO EM MADEIRA 7.1 CAMPO DE UTILIZAÇÃO

A madeira é em princípio, o material mais adequado para execução dos escoramentos, pelas seguintes razões: a) a madeira tem resistência elevada e peso reduzido; b) a montagem e desmontagem de estrutura de madeira é feita sem dificuldade,

manualmente ou com auxílio de gruas; c) a pequena durabilidade de madeira exposta ao tempo não constitui inconveniente nos

escoramentos, que são estruturas de curto período de utilização. Nessas condições, a madeira foi utilizada com exclusividade nos escoramentos de arcos e abóbadas de alvenaria de pedra, construídos desde a época do Império Romano até o final do século passado. As construções em concreto armado foram também escoradas quase exclusivamente com madeira até a primeira metade do século XX. Nas últimas décadas, os preços da madeira sofreram grande elevação, estimulando o emprego de escoramentos metálicos padronizados, cuja economia de mão-de-obra compensa os elevados investimentos iniciais. Atualmente, a madeira ainda é muito utilizada em escoramentos em pé direito com altura moderada, e nos vigamentos de apoio das formas.

7.2 TIPOS CONSTRUTIVOS Os escoramentos de madeira são geralmente constituídos de peças maciças, roliças, falquejadas ou serradas, formando os seguintes tipos construtivos. a) peças trabalhando a compressão

- montantes verticais, os montantes são também denominados esteios (Figuras 5.2.1, 5.2.2 e 7.2.1);

- escoras (Figuras 5.3.1 e 5.3.2); - leques (Figuras 5.4.1 e 5.4.2).



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b) peças trabalhando a flexão

FIGURA 7.2.1 – ESCORAMENTO DE UM VIADUTO, DO TIPO EM PÉ DIREITO, COM MONTANTES, E DIAGONAIS EM MADEIRA ROLIÇA

Fundações em estaca de madeira, sendo duas estacas para cada montante.

a) Seção transversal; b) Vista longitudinal

- vigas simples; - vigas armadas; - treliças; - arcos.

As vigas simples de madeira são usadas para vencer vãos pequenos, da ordem de 1 m a 4 m, podendo ser colocadas em duas posições mais usuais: a) na direção longitudinal do escoramento, como viga de coroamento, entre montantes e

escoras; b) na direção transversal do escoramento, entre vigas ou treliças longitudinais.



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As vigas armadas e as treliças de madeira podem vencer vãos maiores, da ordem de 10 m a 20 m, sendo utilizadas para tramos entre torres ou em escoramentos auto-portantes. As vigas armadas são vigas reforçadas inferiormente com tirantes metálicos. Elas foram muito empregadas antes do advento das treliças metálicas moduladas disponíveis por locação (Figura 5.4.1). As treliças de madeira sempre tiveram emprego limitado como escoramentos, devido às dificuldades construtivas com a mão-de-obra local disponível. Elas não teriam hoje condições competitivas, quando comparadas com treliças metálicas moduladas. Os escoramentos auto-portantes em madeira podem ser construídos em forma de leques, vigas armadas, treliças ou arcos (Figuras 7.2.2 e 7.2.3). Os arcos de madeira são empregados em escoramentos auto-portantes, podendo atingir vão até 100 m. A Figura 7.2.3 mostra esquemas de escoramentos em arco de madeira, tipo Crucciani.

7.3 ESPECIFICAÇÕES CONSTRUTIVAS

7.3.1 Influência da umidade sobre as propriedades físicas e mecânicas da madeira A umidade da madeira tem uma influência preponderante sobre as propriedades físicas e mecânicas deste material. O grau de umidade da madeira é definido como a relação entre o peso da água e o peso da madeira seca em estufa. A quantidade de água contida na madeira das árvores ou de peças recém-abatidas (madeira verde) depende das espécies e da umidade sazonal do ambiente, podendo variar de 30% para as madeiras duras a 15% para madeiras macias. No processo de secagem da madeira, podem ser definidos três estágios de interesse prático: a) madeira verde, ou recém cortada; b) madeira meio seca – após evaporação da água contida no interior das fibras e nos

espaços entre as fibras, porém com as paredes ainda saturadas, esse estágio corresponde a um grau de umidade de cerca de 30%;

c) madeira seca ao ar – evaporação da água da madeira chega a um ponto de equilíbrio com a umidade do ar : o grau de umidade desse estágio depende da umidade atmosférica, variando geralmente entre 10% a 20%.



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FIGURA 7.2.2 – VISTA DE UM ESCORAMENTO EM ARCO AUTO PORTANTE DE MADEIRA, PARA VÃO ATÉ 30 M

FIGURA 7.2.3 – VISTA DE UM ESCORAMENTO EM ARCO TRELIÇADO DE MADEIRA, PARA VÃO ATÉ 100M



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Entre os estágios de madeira verde e meia seca, as madeiras não sofrem alterações de resistência mecânica, nem penetrações. Na continuação da secagem da madeira, além do estágio meio seca, observam-se os seguintes efeitos: a) as resistências mecânicas crescem quase linearmente com a redução da umidade; b) a secagem produz retrações importantes nas direções radial e tangencial, as quais

provocam fendas e gretas, sobretudo nas extremidades de peça, onde a evaporação é mais rápida.

7.3.2 Especificações para madeiras roliças e falquejadas

As madeiras roliças devem ser utilizadas nas condições meio seca ou seca ao ar. As árvores devem ser abatidas, de preferência, nas estações secas, quando o grau de umidade da madeira verde é menor. Após o abate, remove-se a casca, deixando-se secar o tronco em local arejado e protegido contra o sol. Durante a secagem as extremidades da madeira são muito sensíveis ao fendilhamento, provocado por retração radial da madeira : o fendilhamento pode ser evitado pintando-se as extremidades com betume, tinta zarcão, ou qualquer outro impermeabilizante, que retarde a evaporação da água pelas extremidades das fibras. Os defeitos toleráveis das madeiras roliças e falquejadas correspondem à classificação de segunda categoria (ver 2.2.e).

7.3.3 Especificação para madeira serrada As especificações de madeiras serradas empregadas em escoramentos são as mesmas das madeiras serradas de obras permanentes. Elas devem ser usadas, de preferência, na condição seca ao ar. Os defeitos toleráveis das madeiras serradas correspondem à classificação de Segunda categoria (ver 2.2.e).

7.4 ELEMENTOS DE PROJETOS E DIMENSIONAMENTO

7.4.1 Tensões admissíveis O dimensionamento dos escoramentos de madeira é feito de acordo com as normas pertinentes (ver 2.2.1). As tensões admissíveis correspondem a peças classificadas como segunda categoria, em função dos defeitos provocados por nós, fendas, fibras enviezadas, etc. Como a madeira tem grande resistência a esforços solicitantes de curta duração, as tensões podem ser calculadas com as seguintes alterações:



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a) as tensões de impacto vertical são padronizadas; b) as tensões provocadas por vento, são consideradas com 50% do seu valor; c) as tensões solicitantes provocadas pelo peso do concreto sobre a madeira podem ser

reduzidas em 25%. As reduções indicadas acima não se aplicam, entretanto, às peças metálicas dos conectores. Em peças de madeira permanentemente molhadas, as tensões admissíveis na madeira e nas ligações devem ser reduzidas em 25%. O emprego de madeira verde deve ser evitado, porque a secagem da madeira durante a vida da obra pode produzir fendas nas extremidades, que são muito perigosas, podendo inutilizar as ligações com prego ou parafusos. A secagem produz ainda um afrouxamento das ligações, devido à retração transversal da madeira. Quando o uso da madeira verde não puder ser evitado, as tensões admissíveis deverão ser reduzidas para 2/3 dos valores usuais, e os parafusos devem ser reapertados. Nos projetos de escoramentos, tem grande importância a tensão admissível de apoio na direção normas às fibras de madeira. Para larguras de apoio iguais ou superiores a 15 cm, essa tensão admissível vale: a) pinho do paraná kgf/cm²) MPa (,cn 1551=σ ;

b) peroba kgf/cm²) MPa (cn 255,2=σ . Desde que a área de apoio fique a uma distância livre não menor que 7,5 cm da extremidade da peça solicitada transversalmente. Nessas condições, as escoras apoiadas em peças horizontais têm sua capacidade de carga limitada pela tensão cnσ , produzindo-se também, em cada face de apoio normal às fibras, uma acomodação plástica da ordem de 1 mm a 2 mm. Convém portanto, evitar, sempre que possível, os apoios de escoras em madeiras transversais. As ligações dos escoramentos de madeira são geralmente feitas com parafusos de 13 mm a 25 mm (1/2” a 1”), adotando-se com freqüência parafusos de 19 mm (3/4”). Os parafusos de madeira necessitam arruelas de dimensões muito superiores às arruelas usuais dos parafusos de máquinas. No item 2.2.1 são apresentadas tabelas com dimensões e cargas admissíveis dos parafusos em estruturas de madeira. Um parafuso de 19 mm (3/4”), por exemplo, deve ter uma arruela quadrada de 9,5 cm de lado, em chapa 9,5 mm (3/8”).

7.4.2 Contraventamentos Os contraventamentos são geralmente feitos com madeira roliça ou madeira serrada ligadas com parafusos às peças comprimidas. Os contraventamentos com tábuas 25 cm x 30 cm (1” x 12”) ou tábuas de guia 25 cm x 15 cm (1” x 6”) podem ser utilizados em escoramentos leves e de pequena altura.



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As tábuas devem ser dispostas em forma de X, uma vez que sua resistência á compressão é muito pequena. A ligação das tábuas com montantes em madeira serrada pode ser feita com pregos 20 x 42, adotando-se uma cargas admissível de 0,6 kN (60 kgf) por prego. A ligação de tábuas com montantes de madeira roliça deve ser feita com pelo menos quatro pregos, adotando-se uma carga admissível por prego igual a 2/3 dos valores usuais, devido à pequena rigidez da ligação, decorrente do apoio imperfeito entre as duas peças. As emendas de topo de peças comprimidas constitui pormenor de fundamental importância nos escoramentos de madeira. As emendas devem ficar junto a um nó de contravento, a fim de se evitar a formação de um ponto anguloso, vulgarmente denominado “joelho”. A fim de se evitar a dificuldade construtiva de corte de madeira no esquadro, pode-se fazer a emenda como indicado na Figura 7.4.2 (b), na qual a transição do esforço normal é obtida com uma camada fina de argamassa de cimento e areia. Nas emendas situadas junto a um nó de contraventamento, as talas laterais devem ser calculadas para observar a metade do esforço normal, com o que se garante uma boa resistência à flexão da emenda.



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FIGURA 7.4.2 – EMENDAS DE PEÇAS COMPRIMIDAS AXIALMENTE:

A) CORTE EM ESQUADRO DAS SEÇÕES EM CONTATO; B) SUPERFÍCIE DE CONTATO PREENCHIDA COM ARGAMASSA; C) FIXAÇÃO DA EMENDA POR MEIO DE PINO; D) ENRIJECIMENTO DA EMENDA POR MEIO DE DUAS TALAS LATERAIS E) IDEM, COM QUATRO TALAS LATERAIS.



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7.4.3 Cálculo simplificado das solicitações em quadros ou torres de escoramentos Segundo as normas americanas (ver 2.2.f), os esforços solicitantes nos quadros e nas torres de escoramento podem ser calculados com uma força horizontal H aplicada no topo do escoramento, em qualquer direção, com o maior dos dois valores seguintes: a) 1,5 kN/ml (150 kgf/ml) aplicado ao longo do escoramento; b) 2% do peso total do concreto. As solicitações nas peças de contraventamento são obtidas por simples decomposição de forças.

7.4.4 Cálculo das solicitações de segunda ordem em quadros ou torres com ligações deformáveis O cálculo das solicitações de segunda ordem em quadros ou torres de madeira com ligações deformáveis (por exemplo, ligações aparafusadas), pode ser feito como indicado no item 6.4, tornando-se 0,2=γ e usando para si a expressão (ver 2.2.c):

hkh

k

dkd

kkkk

CnCn

aSi

,,

²sen1cossen

ααα

+Σ= (7.4.1)

Onde:

kα = ângulo de inclinação da diagonal no vão k (Figura 8.4.4);

ka2 = espaçamento entre montantes no vão k (Figura 8.4.4);

kd nn , = número de ligações, respectivamente, em diagonais e horizontais, em cada seção

horizontal do vão k ;

hd CC , = rigidez da ligação, respectivamente, nas diagonais e horizontais, em kgf/mm ou N/mm. Nas ligações com parafusos, pode utilizar-se a relação:

5,1/FC = (7.4.2) Onde: F = representa o esforço admissível na ligação

7.5 REMOÇÃO A remoção dos escoramentos de madeira, em geral não oferece dificuldade, pois as ligações podem ser desmontadas com pequeno trabalho. As estacas de madeira devem ser removidas ou cortadas ao nível do terreno, para não deixar vestígios no local da obra.



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8 ESCORAMENTOS METÁLICOS

8.1 NOS ÚLTIMOS VINTE ANOS, OS ESCORAMENTOS METÁLICOS ASSUMIRAM UMA POSIÇÃO DE RELEVÂNCIA, EXPLICÁVEL PELAS SEGUINTES RAZÕES: a) o preço da madeira subiu mais que o dos outros materiais, tornando-a menos competitiva; b) pequena mão-de-obra de montagem e desmontagem; c) grande capacidade portante, permitindo a execução de vãos grandes, torres elevadas,

etc.; d) possibilidade de repetidas utilizações, mediante padronização dos elementos. Os escoramentos metálicos são geralmente empregados em sistemas racionalizados, disponíveis por locação. Existem diversos tipos de escoramentos metálicos leves, destinados a andaimes de acesso ou suporte de obras leves. Para obras pesadas, utilizam-se treliças desmontáveis de grande capacidade de carga, torres metálicas, etc. Os escoramentos mais complexos, dos tipos usados em pontes grandes, são hoje feitos, em sua maioria, com produtos metálicos racionalizados, de fácil montagem e grande capacidade de carga.

8.2 TIPOS CONSTRUTIVOS Preliminarmente, podem ser distinguidos dois tipos construtivos de escoramentos metálicos: a) escoramentos projetados com os mesmos elementos de estruturas metálicas

permanentes, tais como: perfis laminados ou soldados, ligações com parafusos, etc.; b) escoramentos constituídos por elementos metálicos facilmente desmontáveis,

racionalizados e padronizados. Em sua grande maioria, os escoramentos são do segundo tipo, fase a economia de mão-de-obra para montagem e desmontagem, e a disponibilidade por locação, que constitui uma grande conveniência operacional e financeira.

8.2.1 Escoramentos tubular convencional O tipo construtivo mais difundido é o escoramento tubular, constituído por tubos padronizados de diâmetro nominal 1 1/2" e suas ligações por atrito (braçadeiras e luvas de emenda). Face a seu emprego generalizado, esse tipo pode ser denominado escoramento tubular convencional. Com os tubos e suas ligações, é possível construir escoramentos em pé direito, em mão francesa, em leque, torres, etc.



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8.2.2 Quadros tubulares superpostos Dois ou mais montantes tubulares são ligados entre si com contraventamentos tubulares soldados, formando um quadro plano. Esses quadros são montados formando torres triangulares ou retangulares. Os quadros podem ser superpostos, com ligações de compressão por encaixe. Esses escoramentos são de montagem rápida e econômica, o que explica seu sucesso comercial. Para escoramentos de altura elevada, é necessário que as ligações por encaixe sejam fixadas com braçadeiras ou pinos, para garantir uma resistência à tração.

8.2.3 Torres com pilares metálicos Existem diversos sistemas de torres com pilares metálicos (postes), com capacidade de 200 kN (20 b.f.) à 400 kN (40 b.f.) em serviço. Os postes são geralmente emendados com flanges e parafusos contraventados com material tubular convencional.

8.2.4 Treliças As treliças metálicas de escoramento são constituídas de elementos padronizados emendados com pinos ou parafusos. Os momentos resistentes em serviço são da ordem de 600 kN.m (60 tf.m) a 1 200 kN.m (120 tf.m). As treliças usuais podem vencer vãos livres até 30 m. A união de elementos padronizados permitem variar os vãos de metro em metro, ou cada 2 m. As treliças padronizadas praticamente substituíram as vigas armadas metálicas, uma vez que as primeiras têm melhores condições de reutilização com diferentes vãos.

8.3 ESPECIFICAÇÕES CONSTRUTIVAS

8.3.1 Condições Gerais Os escoramentos projetados com elementos metálicos convencionais devem obedecer as prescrições normativas vigentes. As peças metálicas devem ter uma espessura mínima de 2,0 mm, exceto no caso de tubos com braçadeiras de aperto, nos quais a parede deve ter espessura mínima de 3,00 mm. O contraventamento de perfis metálicos não deve ser feito com escoras de madeira encunhadas, face a dificuldade em conseguir um aperto efetivo e permanente das cunhas. Pode-se calcular as vigas com carregamento aplicado no pano da alma quando a excentricidade de carga aplicada for superior a 1/20 da largura do flange, ou quando as vigas de madeira que suportam as formas produzirem suficiente resistência a rotação do flange. Tendo em vista que perfis da mesma altura são laminadas ou fabricados com diferentes espessuras de chapas, deve ser verificado na obra se os perfis utilizados têm as espessuras



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previstas no projeto. Caso contrário, as peças não conformes devem ser marcadas, e o projeto adequado para utilização de perfis mais fracos. Perfis com seções devem ser encaminhados a uma firma especializada para retificação, que deve ser feita de preferência a frio, lentamente, com auxílio de rolos retificadores e macacos hidráulicos. Perfis entortados reduzidas em decorrência de furos de outras utilizações, deverão ser verificados com sua seção líquida. Perfis com seção reduzida em virtude de corrosão deverão ter suas propriedades geométricas (área, momento de inércia) multiplicadas pelos fatores de redução da Tabela 8.3.1.

TABELA 8.3.1 – FATOR DE REDUÇÃO PARA ÁREA E MOMENTO DE INÉRCIA DE PERFIS COM CORROSÃO

Perda de espessura do material (%) Fator de redução

0 1,00

10 0,80

15 0,54

20 0,27

25 Rejeitar o perfil Os apoios de vigas metálicas sobre peças rígidas, como blocos de concretos ou outras peças metálicas, etc., devem sempre ser intercalados com material deformável, em geral pranchas de madeira, podendo usar-se também lâminas de borracha. Essas peças deformáveis permitem as pequenas rotações associadas com a flecha das vigas, distribuindo regularmente a pressão sobre o material subjacente.

8.3.2 Material tubular Os tubos utilizados em escoramentos tubulares padronizados têm diâmetro nominal de 38.1 l mm (1 ½”), podendo ser de dois tipos, indicados na Tabela 8.3.2.

TABELA 8.3.2 – TUBOS DE DIÂMETRO NOMINAL DE 38,1 mm (1 ½”)

Espessura de parede

Massa tubo simples

Massa tubo galvanizado

Tipo

(mm)

(mm) (kg/m) (kg/m)

tubo soldado p/água 48,2 3,05 3,4 3,7 tubo s/cobertura tipo médio 48,25 3,05 3,8 4,1

O aço utilizado para fabricação dos tubos têm um limite de escoamento.



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²)/ 2400( ²/240 ²)/ 2100( ²/210 cmkgfmmNacmkgfmmNf y =

Os tubos são geralmente galvanizados. Eles devem apresentar-se livres de mossas e ter as extremidades cortadas em esquadro. Quando os tubos apresentarem sinais de corrosão, as cargas admissíveis deverão ser multiplicadas por um fator igual a 0,95 para corrosão leve e 0,85 para corrosão mais pronunciada. As extremidades dos tubos são mais sensíveis à corrosão, devendo ser inspecionadas regularmente. Se os extremos estiverem danificados por corrosão ou amassamento, eles devem ser cortados, reduzindo-se o comprimento do tubo. Tubos com ligeira curvatura podem ser retificados, porém se as seções encurvadas apresentarem dobras na chapa, o tubo não deve ser usado no escoramento, ele poderá ser cortado e desdobrado em tubos menores. As braçadeiras de ligação dos tubos (Figura 8.3.2 (a)) devem ser, de preferência, em aço forjado ou chapa dobrada a quente. Elas devem atender requisitos de tolerância em relação ao diâmetro do tubo (para permitir aperto eficiente do mesmo) e em relação aos alinhamentos dos tubos ligados. As emendas verticais por encaixe de tubo devem apresentar um transpasse mínimo de 15 cm, entre o tubo e o pino de encaixe. Os eixos rosqueados para ajuste de altura (Figura 8.3.2 (b)), utilizadas na parte superior do tubo, devem ter um transpasse mínimo de 15 cm entre o tubo e o eixo rosqueado.

8.3.3 Escoramentos padronizados Os fabricantes de escoramentos padronizados (Figuras 8.3.3 (a), (b) e (c)) devem fornecer ao engenheiro projetista os elementos necessários para que ele possa utilizar o material conscientemente e com eficiência. Os materiais usados na fabricação devem ser explicitados, e as principais propriedades geométricas das seções tabuladas, de modo que o projetista possa conferir as cargas admissíveis propostas pelos fabricantes.



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FIGURA 8.3.2 (a) – MATERIAL TUBULAR, TUBOS E PEÇAS DE LIGAÇÃO



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FIGURA 8.3.2 (b) – MATERIAL TUBULAR, APOIOS E ACESSÓRIOS



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FIGURA 8.3.3 (a) – ESCORAMENTO EM PÉ DIREITO COM MATERIAL TUBULAR CONVENCIONAL VISTA LONGITUDINAL – DIMENSÕES EM M



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FIGURA 8.3.3 (b) – ESCORAMENTO EM PÉ DIREITO COM MATERIAL TUBULAR CONVENCIONAL SEÇÃO TRANSVERSAL



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FIGURA 8.3.3 (c) – ESCORAMENTO EM LEQUE COM MATERIAL TUBULAR CONVENCIONAL

a) VISTA LONGITUDINAL b) SEÇÃO TRANSVERSAL



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Os catálogos dos fabricantes devem conter, ainda, uma descrição pormenorizada do equipamento e as recomendações mais importantes para sua montagem e desmontagem. Em especial, os sistemas de contraventamentos devem ser descritos ou ilustrados com clareza.

8.4 ELEMENTOS DE PROJETO DE DIMENSIONAMENTO

8.4.1 Estruturas metálicas convencionais Os escoramentos projetados com estruturas metálicas convencionais são dimensionados de acordo com as normas de estruturas metálicas. Nas combinações envolvendo cargas principais (peso escorado + peso próprio), sobrecargas destruídas e vento, as tensões admissíveis usuais podem ser acrescidas em 20%.

8.4.2 Estruturas tubulares convencionais O tubo soldado de diâmetro nominal de 38,1 mm (1 ½”), têm as seguintes características geométricas. diâmetro externo eφ = 48,2 mm espessura de parede t = 3,05 mm área da seção Α = 4,33 cm² raio de giração i = 1,6 cm momento de inércia I = 11,03 cm4 momento resistente W = 4,58 cm³ A tensão admissível à compressão axial depende do índice de esbeltez da haste. Considerando-se o limite de escoramento kgf/mm²)(mmNf y ,2400 ²/ 240= podem ser

adotadas as tensões admissíveis da Norma ABNT NB-14, de 1986, registrada no SINMETRO como NBR-8800, designada Projeto e execução de estruturas de aço de edifícios – método dos estados limites. Aplicando-se as tensões admissíveis da Norma ABNT NB-14, obtém-se os valores da Tabela 8.4.1.

TABELA 8.4.1 – CARGAS AXIAIS ADMISSÍVEIS EM TUBOS 0 1 1/2"

)(0 mI 1,60 2,00 2,25 2,50 2,75 300 320

iI /0 100 125 141 156 172 188 200

²)/( mmNfIσ 97 66 52 43 35 29 26

)(kNN 42 29 23 19 15 13 11

Os comprimentos de flambagem são determinados em função da posição do tubo na estrutura. A Figura 8.4.1 mostra uma vista isométrica de um escoramento com diversas posições de tubos e os respectivos comprimentos de ancoragem.



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Se os tubos forem carregados excentricamente, as cargas admissíveis deverão ser determinadas por flexo-compressão. Os tubos podem também trabalhar a flexão, adotando-se as cargas admissíveis da Tabela 8.4.2.

TABELA 8.4.2 – CARGAS ADMISSÍVEIS EM TUBOS BI-APOIADOS TRABALHANDO A FLEXÃO

Vão livre (m) 1,00 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

Carga distribuída (kN) 5,4 3,6 2,7 2,2 1,8 1,6 1,4

Carga concentrada (kN) 2,7 1,8 1,4 1,1 0,9 0,8 0,7

Nos nós das estruturas tubulares do tipo da Figura 8.4.2, geralmente os tubos horizontais são presos diretamente nos montantes, e as diagonais são presas nos tubos horizontais. Os nós devem ser executados com a maior capacidade possível, para minorar solicitações de flexão nos tubos. Os nós podem ser considerados como pontuais quando o eixo da braçadeira mais espaçada ficar no máximo a 16 cm do eixo montante, medido na direção do tubo horizontal. Neste caso, os montantes e diagonais podem ser dimensionados a esforços axiais. As cargas admissíveis em serviço, transmitidas pelas braçadeiras fixas e móveis, podem ser determinadas em ensaios, em função da carga de ruptura da braçadeira impedida de deslizar, e da carga que provoca o escoramento da mesma no tubo, adotando-se os coeficientes de segurança, respectivamente, 15 e 3 == γγ . Na falta de ensaios, as normas alemãs adotam as seguintes cargas admissíveis em elementos de ligação dos escoramentos tubulares: braçadeira fixa 6 kN (600 kgf) braçadeira móvel 6 kN (600 kgf) braçadeira móvel em ligações paralelas 3 kN (300 kgf) luva de emenda 3 kN (300 kgf) As vigas de madeira, apoiadas nos garfos superiores dos montantes, devem ser posicionadas de modo que a reação seja axial ao tubo, e mantidas na posição por meio de cunhas de madeira.



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8.4.3 Postes metálicos contraventados com material tubular Nos sistemas de postes metálicos contraventados com material tubular, os nós devem ser compactados, a fim de se evitar flexão nos postes e nos tubos de amarração. Os nós de contraventamento podem ser considerados puntuais quando as excentricidades das braçadeiras mais afastadas não ultrapassarem o valor da Figura 8.4.3.

FIGURA 8.4.1 – ESQUEMA DE UM ESCORAMENTO TUBULAR, COM MONTANTES, HORIZONTAIS E DIAGONAIS. COMPRIMENTOS DE FLAMBAGEM ( )el DAS PEÇAS DIVIDIDAS

PELO COMPRIMENTO REAL ( )l ENTRE EIXOS DOS NÓS

FIGURA 8.4.2 – ESQUEMA DE UM NÓ COMPACTO DE ESTRUTURAS TUBULARES

0 – EXCENTRICIDADE DE BRAÇADEIRAS MAIS ESPAÇADAS 1– MONTANTE; 2– HORIZONTAL; 3 – DIAGONAL VERTICAL.



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8.4.4 Cálculo simplificado das solicitações em quadros ou torres de escoramentos

Segundo as normas americanas ACI (2.2.f), as solicitações nos quadros e nas torres de escoramento podem ser calculadas com uma força lateral, devida a vento e operação de equipamento, não menor que 1,5 kN/m (150 kgf/m) aplicada ao longo do escoramento, ou 2% de peso total de concreto, adotando-se o maior valor. O esforço horizontal acima é aplicado em qualquer direção, no topo do escoramento, devendo ser transmitido até a fundação do mesmo, pelo contraventamento. As solicitações nas peças de contraventamento são obtidas por simples decomposição de forças.

8.4.5 Cálculo das solicitações da segunda ordem em quadros ou torres com ligações deformáveis Nos escoramentos em pé direito, e nas torres de escoramento, os montantes contidos em um plano formam, com as horizontais e diagonais, quadros plenos sujeitos a cargas verticais ( )iN e cargas horizontais ( )H (Figura 8.4.4). As barras de contraventamento podem ser calculadas com as solicitações produzidas por um esforço transversal ideal IIH , definido adiante. As solicitações nos montantes podem ser

calculadas com as iN e as cargas verticais provocadas pelo esforço horizontal de segunda

ordem IIH , admitindo-se os montantes ligados por paredes rígidas (ver 2.2.c). O esforço de segunda ordem IIH é dado pela expressão:

( )ψγ

'

1

1iI

i

iII NH

SN

H Σ+Σ

+= (8.4.1)

Onde:

IH = solicitação horizontal de primeira ordem aplicada no sistema. O esforço IH é geralmente constituído pelas solicitações de vento acrescidas de 1% das cargas verticais atuantes ( )iN %1 Σ ;

iN = cargas verticais atuando sobre os montantes;

IIH = esforço horizontal atuando no sistema deformado (teoria de segunda ordem), na

mesma posição de IH ;

'iS = rigidez do sistema ao cisalhamento, considerando a deformação dos montantes.

Eii FS

S/1/1

1'

−= (8.4.2)



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Onde:

iS = rigidez do sistema de cisalhamento, igual ao esforço que produz no sistema uma deformação angular de cisalhamento igual a 1 rad.

( ) kkknkk

nki a ² a E AS

n

S cossen135

2−

Σ= (8.4.3)

FIGURA 8.4.3 – NÓ DE CONTRAVENTAMENTO DE UM POSTE METÁLICO COM MATERIAL

TUBULAR VALOR MÁXIMO DA EXCENTRICIDADE ( )σ PARA QUE O NÓ POSSA SER CONSIDERADO PUNTUAL, ISTO É, SEM PRODUZIR FLEXÃO NAS PEÇAS

FIGURA 8.4.4 – QUADROS PLANOS FORMADOS POR MONTANTES VERTICAIS, HORIZONTAIS E DIAGONAIS, COM LIGAÇÒES DEFORMÁVEIS



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Onde:

kn = número de diagonais em cada seção horizontal dos vãos k entre montantes;

E = módulo de elasticidade do tubo diagonal;

kA = área de um tubo diagonal;

kα = inclinação das diagonais no vão k ;

EF = carga crítica (carga de Euler) da coluna ideal formada pelos montantes ligados por paredes rígidas, supostas engastada na base e livre na extremidade superior;

I² p² E I

FE 2= (8.4.4)

I = momento de inércia da coluna ideal formada pelos montantes ligados por paredes rígidas (considera-se somente as áreas dos montantes). Quando iE SF >> , pode tornar-se ii SS ='

γ = coeficiente de segurança (para o aço 7,1=γ ); ψ = coeficiente de segurança da coluna, que pode ser tomada com os seguintes valores:

m101 ≤ 01,0=ψtg

m101 > l

tg1,0

=ψ ( l em metro)

As cargas iN podem atuar com excentricidade em relação ao eixo de cada coluna, admitindo-se nos projetos uma excentricidade acidental de 5 mm. Além disso, admite-se uma falta de linearidade em cada coluna, com uma flecha máxima 500/1=δ , o que provoca momento fletor δ iN na coluna i. Todas as barras individuais (montantes e diagonais) são dimensionadas a flambagem, com comprimento de flambagem igual à distância entre os nós. Os montantes são verificados a flexo-compressão com flambagem.

8.4.6 Contraventamento de treliças metálicas As treliças metálicas dos sistemas padronizados são geralmente contraventadas, com material tubular convencional. Por razões construtivas, o plano de contraventamento do banzo comprimido não coincide com o eixo do mesmo banzo, havendo uma excentricidade entre ambos (Figura 8.4.5). Os momentos provocados por essa excentricidade podem ser desprezados quando as excentricidades forem inferiores aos valores indicados na Figura 8.4.5. Os contraventamentos mínimos necessários para treliças metálicas acham-se representados na Figura 8.4.6. As treliças com apoio no banzo inferior necessitam de contraventamentos transversais nos apoios (caso A da Figura 8.4.6). As treliças com apoios nos banzos



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superiores necessitam um contraventamento transversal junto aos apoios (casos B ou C da Figura 8.4.6). O espaçamento máximo entre contraventamentos transversais é de 10 m (caso D da Figura 8.4.6). Geralmente, os banzos comprimidos são contraventados com um treliçamento horizontal, de modo que os contraventamentos transversais são utilizados para amarrar os banzos comprimidos e distribuir os esforços transversais de vento.

FIGURA 8.4.5 – EXCENTRICIDADE NAS LIGAÇÕES DO CONTRAVENTAMENTO COM O BANZO COMPRIMIDO DA TRELIÇA. CONDIÇÕES PARA QUE SE POSSA DESPREZAR O EFEITO DA

EXCENTRICIDADE : - ≤ 1,5b - ≤ 1,5h

- ≤ 5,0d - ≤ 0,2H H = distância entre o eixo do banzo comprimido e o eixo do banzo tracionado

FIGURA 8.4.6 – CONTRAVENTAMENTOS TRANSVERSAIS MÍNIMOS EM TRELIÇAS DE ESCORAMENTO



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8.4.7 Cálculo das solicitações em treliças contraventadas com material tubular

Os contraventamentos podem ser calculados com um esforço horizontal de segunda (2ª) ordem IIH , quando a rigidez do sistema ao cisalhamento (Fórmula 8.4.3) atender à condição:

ii NS 4,0 Σ≥Σ

iN = cargas verticais atuando sobre as treliças. As barras de contraventamento são dimensionadas a flambagem, com comprimento de flambagem igual à distância entre os nós, sujeitos aos esforços provocados pela carga IIH . Os contraventamentos considerados nestes cálculos são os contraventamentos horizontais e os de tipos B, C, D da Figura 8.4.6 podem ser calculados pelos processo do item 8.4.4. O esforço horizontal de segunda (2ª) ordem é dado pela expressão:

'/ 1/ 5

ic

cII SF

lFHH

γδ

−+

= (8.4.5)

no qual 'iS é dado pela fórmula 8.4.2:

Eii FS

S/1/1

1'

−= (8.4.2)

EF = carga de Euler da coluna ideal formada pelos banzos comprimidos das treliças ligadas por paredes rígidas, dada pela fórmula 8.4.4;

²1 ² IE

FEπ

= (8.4.4)

I = momento de inércia, no plano do contraventamento, da coluna ideal formada pelos flanges comprimidos ligados por paredes rígidas (considera-se somente as áreas dos flanges). Nos sistemas contraventados com tubos e braçadeiras, quando iSFE >> , pode tomar-se

ii SS =' .

cF = soma das forças de compressão nos banzos comprimidos das treliças;

δ = flecha acidental de não linearidade da treliça : tomada igual a 1/500; 1 = vão das treliças.



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9 TORRES DE ESCORAMENTO

9.1 TIPOS DE CONSTRUTIVOS As torres de escoramento são muito utilizadas, juntamente com treliças metálicas padronizadas vencendo vãos de ordem de 15 m a 30 m. As torres em concreto armado são geralmente constituídas de colunas e vigas, formando quadros. O emprego de diagonais fica reservado para os casos com grandes esforços horizontais, ou impacto de objetos pesados trazidos pelas enchentes. As torres metálicas ou de madeira são formadas de montantes horizontais e diagonais, formando treliças em cada um dos planos da torre. As torres podem ser de seção transversal triangular, quadrada, retangular, etc. O projeto deve prever diagonais horizontais para manter a forma da seção transversal da torre, caso contrário a torre pode sofrer colapso (Figuras A.3.2, A.3.3). As torres podem ser apoiadas horizontalmente em escoras horizontais ou inclinadas. Nas torres colocadas próximo a paredes ou pilares da obra definitiva, é comum fixar-se a torre no pilar, para transmitir a este os esforços horizontais solicitantes. Torres altas isoladas podem ter sua capacidade aumentada por meio de estais. Os estais de cabos de aço são de montagem simples, porém os cabos têm módulo de elasticidade igual à metade do módulo de uma barra maciça. Os estais são geralmente colocados em torres com altura, no plano considerado, superior a 10 (dez) vezes a largura, em torres de aço, 8 (oito) vezes a largura em torres de madeira. A inclinação dos estais deve ser pelo menos 30º em relação aos montantes reforçados.

9.2 DIMENSIONAMENTO As torres de concreto são dimensionadas pelos processos usuais de estruturas de edifícios. As torres metálicas e de madeira são dimensionadas com os esforços solicitantes indicados respectivamente nos itens 8.4.4 e 7.4.4. Garantindo-se a forma da seção transversal das torres com diagonais horizontais em X, colocadas cada 4 m a 6 m, calculam-se as solicitações atuantes em cada plano ou face da torre, dimensionando os respectivos elementos como quadros planos. Nas torres escoradas, pode-se, em geral, admitir os apoios horizontais como rígidos, quando a rigidez das escoras for muito superior a dos quadros com ligações deformáveis. Nas torres estaiadas, os estais constituem apoios elásticos, de modo que a análise rigorosa das solicitações deve ser feita com uma teoria de segunda (2ª) ordem.



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10 FUNDAÇÕES DE ESCORAMENTOS

10.1 CONDIÇÕES GERAIS As fundações de escoramentos obedecem os mesmos princípios adotados para as fundações de obras definitivas, considerando-se porém que as cargas atuarão durante um período limitado (semanas ou meses) e que as informações disponíveis sobre a natureza do solo são muitas vezes bastante simplificadas. Pode-se abstrair das recomendações quanto a profundidade mínimas das fundações, nos seguintes casos: a) quando a erosão do terreno for impedida por meio de valas e poços de drenagem,

revestimento do terreno com concreto ou nata de cimento, etc.; b) em terrenos coesivos, quando a superfície do terreno for revestida com uma camada de

espessura mínima de 10 cm de areia compactada ou outro material permeável, não havendo risco de congelamento no período de utilização.

FIGURA 9.1.1 – ESQUEMA CONSTRUTIVO DE TORRE DE ESCORAMENTO

A) TORRE SEM ESTAI; B) TORRE COM ESTAI.



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c) em terrenos não coesivos, quando não houver risco de congelamento no período de

utilização, ou quando o nível d’água estiver 1 m ou mais abaixo do nível do terreno; d) a inclinação do terreno não ultrapassa 8% (exceto no caso de rocha).

10.2 FUNDAÇÕES DIRETAS As fundações diretas podem ser construídas em sapatas de concreto, ou com madeira deitada sobre o terreno. As tensões admissíveis nas fundações diretas são escolhidas empiricamente, com base nas informações disponíveis sobre o tipo de solo. A Tabela 10.2.1 fornece alguns valores admissíveis de uso corrente na prática (ver 2.2.d).

TABELA 10.2.1 – TENSÕES ADMISSÍVEIS PARA FUNDAÇÕES DIRETAS EM ESCORAMENTOS

Tensão admissível

Tipos de solo kN/m² Kgf/cm²

Rochas ígneas ou gneissicas, sãs 10 000 100

Rochas calcáreas ou arenitos duros 4 000 40

Arenitos macios 2 000 20

Areias bem graduadas e cascalhos compactos 400 – 600 4 – 6

Areias bem graduadas e cascalhos fofos 200 – 400 2 – 4

Areia uniforme compacta 200 – 400 2 – 4

Areia uniforme fofa 100 – 200 1 – 2

Argila ou argila arenosa rija 200 – 400 2 – 4

Argila ou argila arenosa média 100 – 200 1 – 2

Argila ou argila arenosa mole 50 – 100 0,5 – 1

Argila ou argila arenosa muito mole 0 – 50 0 – 0,5 As tensões admissíveis são influenciadas pela presença de água no terreno. Nos terrenos não coesivos (areias), as tensões admissíveis são reduzidas à metade quando o nível d’água no terreno fica a uma profundidade igual ou inferior à largura da fundação. Nos terrenos inundáveis, as argilas são enfraquecidas, devendo adotar-se tensões admissíveis iguais a 2/3 dos valores da Tabela 10.2.1. Em fundações feitas com fogueiras de madeira serrada ou lavrada, se o espaço livre entre duas madeiras paralelas for inferior ao dobro da largura de cada peça, a tensão no terreno pode ser calculada com as dimensões externas totais em planta. Nestes casos deve-se evitar de colocar montantes próximos das extremidades da madeira.



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10.3 FUNDAÇÕES EM ESTACAS As estacas usadas como fundação de escoramentos são geralmente estacas de madeira. As estacas de madeira podem ser capeadas com vigas horizontais de madeira, ou com cintas ou blocos de concreto armado. Admitindo-se uma penetração da estaca igual ou superior a 3 m em terreno resistente (areia meio compacta ou argila rija), podem ser adotadas as cargas admissíveis da Tabela 10.3.1.

TABELA 10.3.1 – CARGAS ADMISSÍVEIS EM ESTACAS DE MADEIRA

Carga admissível Diâmetro da estaca na ponta (cm) (kN) (tf)

15 100 10

20 150 15

25 200 20

As estacas cravadas em rios com leito arenoso estão sujeitas a descalçamento por erosão, durante os períodos de cheia. Nestes casos, é necessário obter uma penetração que garanta um comprimento mínimo de fixação da estaca no terreno rebaixado pela erosão. Quando isto não é possível, ou anti-econômico, o tipo de escoramento deve ser alterado para um sistema auto-portante.

10.4 FUNDAÇÕES EM TUBULÕES Em rios com lâmina d’água pouco profunda, com leito rochoso, as fundações dos escoramentos podem ser feitas com tubulões a céu aberto. Utilizam-se, em geral, tubos premoldados de concreto, que são apoiados no fundo e cheio de concreto. Em rios com lâmina d’água profunda, ou com leito rebaixável por erosão, os tubulões deverão ser bem cravados no terreno, o que pode ser conseguido com ar comprimido. Esse tipo de fundação é, entretanto, muito oneroso, sendo usado em casos excepcionais. Em obras de vão grande, os tubulões podem ser usados economicamente para apoiar treliças metálicas com vãos da ordem de 20 m a 25 m. As tensões admissíveis nas bases dos tubulões podem ser 50% a 100% superiores às adotadas para fundações superficiais. Os tubulões de escoramento são em geral construídos sem base alargada, por economia de mão-de-obra.



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11 DISPOSITIVOS DE DESCIMBRAMENTO

11.1 FINALIDADE Os dispositivos de descimbramento têm por finalidade permitir a retirada da carga do escoramento, mediante rebaixamento do mesmo. Alguns dispositivos permitem levantar o escoramento, com o que se consegue um ajuste fino do nivelamento, ou uma compensação de pequenos recalques diferenciais nas fundações. Os dispositivos de descimbramento podem ser colocados no topo, na base, ou numa posição intermediária do escoramento.

11.2 TIPOS DE CONSTRUTIVOS Os principais tipos de dispositivos de descimbramento são: a) cunhas; b) macacos rosqueados; c) caixas de areia; d) macacos de areia; e) macacos hidráulicos.

11.2.1 Cunhas As cunhas são geralmente construídas com madeira dura, podendo também ser metálicas ou de madeira revestida com chapa metálica. As cunhas de madeira dura são muito convenientes para escoramentos em pé direito (Figura 11.2.1), nos quais a carga por montante é da ordem de 50 kN (5 tf) a 100 kN (10 tf). As dimensões das cunhas são escolhidas de modo que a pressão transversal seja da ordem de 2 MPa (20 kgf/cm²). As superfícies inclinadas têm um ângulo da ordem de 10º, para evitar escorregamento das cunhas em carga. As fibras são dispostas horizontalmente, para não provocar quebra das cunhas durante o descimbramento.

11.2.2 Macacos rosqueados Em escoramentos de madeira de grande altura, têm sido utilizados, como dispositivos de descimbramento, macacos mecânicos constituídos por eixos rosqueados (Figura 11.2.2), com cargas admissíveis de ordem de 200 kN (20 tf) a 500 kN (50 tf). As chapas de topo e da base devem ser dimensionadas de modo que as tensões admissíveis de apoio na madeira não sejam ultrapassadas. Os dispositivos rosqueados têm o inconveniente de sua grande altura, o que os torna muito sensíveis a cargas excêntricas. Os escoramentos tubulares convencionais são geralmente encimados por forcados com dispositivos rosqueados para regular a altura. Esses forcados reguláveis são muito convenientes para efetuar o descimbramento (Figura 8.3.2).



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11.2.3 Caixas de areia As caixas de areia são constituídas de uma camada de areia compactada, contida lateralmente por peças de madeira reforçadas com parafusos ou cintas metálicas. O descimbramento se faz desmontando a caixa de madeira e removendo a areia. A caixa de areia pode também ser feita num rebaixo da peça de apoio em madeira ou concreto (Figura 11.2.3).

11.2.4 Macacos de areia Os macacos de areia, também chamados potes de areia, são constituídos de um cilindro metálico ôco com diâmetro da ordem de 20 cm, e um cilindro maciço de madeira dura (pistão), capeado com uma chapa metálica (Figura 11.2.4). O cilindro ôco é cheio com areia seca bem compactada, até a altura desejada, sobre a areia coloca-se o pistão de madeira, vedando-se a junta entre o cilindro e o pistão, com massa plástica, para impedir a entrada de umidade. O descimbramento é feito removendo-se a tampa de um furo situado na parte inferior do cilindro ôco, e retirando-se lentamente a areia.

FIGURA 11.2.1 – CUNHAS DE DESCIMBRAMENTO UTILIZADAS NA BASE DOS MONTANTES DE UM ESCORAMENTO EM PÉ DIREITO



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FIGURA 11.2.2 – DISPOSITIVOS DE DESCIMBRAMENTO COM EIXO ROSQUEADOS (MACACO ROSQUEADO)

FIGURA 11.2.3 – CAIXA DE AREIA PARA DESCIMBRAMENTO



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FIGURA 11.2.4 – POTE DE AREIA PARA DESCIMBRAMENTO (MACACO DE AREIA)

FIGURA 11.2.5 – MACACO HIDRÁULICO



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Os macacos de areia podem trabalhar com cargas até cerca de 200 kN (20 tf).

11.2.5 Macacos hidráulicos Os macacos hidráulicos utilizados em escoramentos são em geral providos de pistões rosqueados externamente, com porcas de segurança, podendo manter o macaco numa abertura desejada, sem depender da pressão hidráulica (Figura 11.2.5). Os macacos hidráulicos são utilizados com cargas de 200 kN (20 tf) a 500 kN (50 tf), com pressões manométricas da ordem de 30 a 50 MPa (300 a 500 kgf/cm²). Seu uso é, entretanto, pouco corrente para descimbramentos, em vista do seu alto custo de fabricação.

12 REMOÇÃO DOS ESCORAMENTOS E RESPECTIVOS SUPORTES Na conclusão da obra, os escoramentos devem ser removidos, juntamente com os respectivos suportes, sem deixar vestígios aparentes. As fundações dos escoramentos, construídos acima do nível do terreno, devem ser arrasadas até esse nível. As estacas ou outras fundações, colocadas em lâmina d’água, deverão ser arrancadas ou cortadas ao nível do fundo. Os consolos ou furos nos pilares, destinados a apoio dos escoramentos, devem ser acabados como previsto no previsto da obra definitiva. Os custos de remoção dos escoramentos e respectivos suportes devem ser computados no preço unitário do escoramento, não constituindo itens específicos de pagamento do contrato.



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ANEXO INFORMATIVO – FOLHAS E DEFICIÊNCIAS DOS ESCORAMENTOS A-1 Tipos de falhas A análise das falhas e deficiências dos escoramentos apresenta enorme importância profissional, sobretudo com vistas a se evitar a repetição de acidentes provocados por erros de concepção ou execução. Os principais tipos de falhas são os provocados por fundações, deficiências em pormenores construtivos, deterioração dos materiais, etc. A-2 Deficiências provocadas por falhas de fundação A-2.1 Recalques diferenciais As fundações projetadas com tensões excessivas podem provocar recalques diferenciais, tendo como conseqüência flechas nos vãos, vulgarmente denominadas “barrigas”. Os exemplos dessa ocorrência são muito numerosos, podendo citar-se, entre outros, uma ponte na BR-116 RJ, pista São Paulo – Rio, e uma na rodovia estadual de Campos e São João da Barra – RJ. As duas obras mencionadas acima ficaram com “barrigas” muito pronunciadas, devidas a recalques de escoramentos, sendo que a segunda recebeu um reforço estrutural com cabos de protensão. Em muitos casos, os recalques das fundações dos escoramentos tiveram com conseqüência a demolição da parte da estrutura concretada, e reforço do escoramento, para permitir a reconcretagem com a devida segurança. A-2.2 Controle de cravação das estacas Durante a cravação das estacas de escoramento, é necessário efetuar dois tipos de controle.

a) diagrama de cravação das estacas de escoramento, é necessário efetuar dois tipos de controle;

b) posicionamento geométrico das estacas cravadas. Em terrenos pouco homogêneos, as diferenças de diagrama de cravação e nega podem produzir recalques diferenciais que devem ser compensados com auxílio de cunhas reguláveis ou macacos hidráulicos.

Após a cravação das estacas, deve-se fazer um levantamento geométrico dos topos das mesmas, procedendo-se os ajustes necessários no escoramento.



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A-2.3 Contraventamentos de estacas cravadas com lâmina d’água profunda As estacas cravadas com lâmina d’água profunda devem ser contraventadas abaixo d’água, com tirantes em X, e, de preferência, fortemente contraventadas acima d’água. A Figura A.2.1 mostra dois esquemas construtivos de escoramentos com fundações em estacas de fixação lateral insuficiente. O esquema da Figura (a) foi executado em uma fundação de ponte na Alemanha, tendo-se observado grande flexibilidade lateral. No esquema da Figura (b), as estacas são prolongadas acima do nível d’água, e fortemente contraventadas, com o que se obtém uma rigidez satisfatória contra desvios laterais do escoramento (ver 2.2.n).

FIGURA A.2.1 – ESQUEMAS CONSTRUTIVOS DE ESCORAMENTOS COM ESTACAS CRAVADAS DE PEQUENA PENETRAÇÃO NO TERRENO



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a) As estacas são cortadas pouco acima do nível d’água, amarradas com vigas de madeira e capeadas com vigamentos metálicos, sobre os quais repousam dispositivos de deslizamento (macacos rosqueados).

b) As estacas são prolongadas acima do nível d’água e fortemente contraventadas, a fim de se obter grande rigidez contra deslocamentos laterais.

Os tirantes de contraventamentos em X, abaixo do nível d’água, são fixados na parte inferior das estacas antes da cravação, depois fixados em cota superior e tracionados com esticadores.

A-2.4 Efeitos de erosão As fundações diretas superficiais são muito sensíveis ao descalçamento por erosão, podendo resultar colapso do escoramento. Em obras sujeitas a enchentes ou chuvas torrenciais, quando não for possível proteger as fundações diretas contra erosão, será necessário aprofundá-las até o terreno não erodível, ou executar as fundações em estacas. As fundações em estacas cravadas em rios de leito arenoso são muito sensíveis ao rebaixamento do leito do rio, durante os períodos de cheias. A maioria dos casos de escoramentos estoqueados levados por enchentes está associada à perda de fixação das estacas por erosão do terreno. A-3 Acidentes provocados por falhas nas torres de escoramentos As torres de escoramento são geralmente utilizadas juntamente com treliças metálicas, vencendo vãos grandes da ordem de 15 m a 25 m. As torres ficam sujeitas a esforços verticais importantes, podendo apresentar flambagem por flexão em conjunto ou de uma parte de seus montantes. Uma torre de material tubular de grande altura flambou em conjunto, na cidade de Nova York, em 1953, não tendo caído por ser a carga muito leve, e por estar parcialmente amarrada a um edifício. Casos de flambagem de montantes individuais têm sido freqüentes em escoramentos tubulares. Como a inércia do tubo é muito pequena, qualquer falha no aperto da braçadeira pode provocar flambagem de um montante. A eficiência dos contraventamentos depende também da compacidade dos nós (Figura 8.4.3), uma vez que os tubos são muito flexíveis. Nas torres construídas com postes metálicos ou com montantes de madeira roliça, a flambagem individual dos montantes é menos provável que a flambagem da torre por flexão com instabilidade da mesma por desvio lateral. No caso de torres com postes metálicos, é de grande importância a rigidez dos pontos de contraventamento. Quando se usa contraventamento com material tubular, o nó deve ser compacto, por causa da flexibilidade dos tubos.



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A Figura A.3.1 mostra um exemplo de falhas de contraventamento de uma torre construída com postes metálicos e material tubular. As torres podem também entrar em colapso por modificação de sua seção transversal, como indicado nos exemplos da Figura A.3.2. Esse tipo de instabilidade pode ser evitado colocando-se diafragmas horizontais treliçados em diversos níveis, com espaçamentos da ordem de 4 m a 6 m. A Figura A.3.3 mostra quatro esquemas de contraventamento de uma torre, sendo apenas um deles estável. As torres estão ainda sujeitas a esforços horizontais importantes, sendo necessário dar o contraventamento uma resistência adequada. Os processos de cálculo indicados nos itens 7.4.4 e 8.4.4 permitem determinar as solicitações nos contraventamentos das torres, com efeitos de segunda ordem decorrentes da deformabilidade das ligações. Lamentavelmente, os acidentes com torres tendem sempre a ser catastróficos. Em conseqüência, é necessário que os projetos de torres de escoramentos sejam feitos por engenheiros experimentados, e que a construção das mesmas seja bem orientada e fiscalizada por pessoal habilitado. A-4 Deficiências ou acidentes provocados por vigas ou treliças de escoramento As vigas ou treliças de escoramento são elementos resistentes a flexão, geralmente apoiados em montantes, torres, ou dentes de pilares.



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FIGURA A.3.1 – EXEMPLO DE FALHAS DE CONTRAVENTAMENTO EM UMA TORRE CONSTRUÍDA COM POSTES METÁLICOS E MATERIAL TUBULAR, A FIXAÇÃO DOS TUBOS HORIZONTAIS E DIAGONAIS ESTÁ FEITA DE MANEIRA INDIRETA, ATRAVÉS DE UM TUBO

VERTICAL AUXILIAR, DEVIDO À FLEXIBILIDADE DO TUBO VERTICAL, O CONTRAVENTAMENTO PERDE A SUA EFICIÊNCIA



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FIGURA A.3.2 – MODIFICAÇÕES DE SEÇÃO TRANSVERSAL DE TORRES

(a) TORRE DE SEÇÃO TRIANGULAR – Não tem alteração (b) TORRE DE SEÇÃO QUADRADA – A seção pode transformar-se em losango (c) TORRE DE SEÇÃO RETANGULAR – A seção pode transformar-se em

paralelepípedo

FIGURA A.3.3 – EXEMPLOS DE CONTRAVENTAMENTOS ESPACIAIS DE UMA TORRE, INDICANDO-SE COM FLECHAS AS POSSIBILIDADES DE DESLOCAMENTOS. SOMENTE O

ÚLTIMO DESENHO À DIREITA É ESTÁVEL, PORQUE IMPEDE TODOS OS MOVIMENTOS LATERAIS DOS NÓS DA TORRE



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A-4.1 Vigas de escoramentos A deficiência mais comum em vigas de escoramentos é a falta de rigidez, produzindo flechas elásticas exageradas e perceptíveis a olho nú. As vigas com vãos grandes têm sua inércia necessária definida pela flecha e não pela resistência. A flecha máxima em vigas de escoramento pode ser tomada igual a 1/250 do vão. As flechas previstas das vigas devem ser compensadas por contra-flechas aplicadas nos madeirames do assoalho, através de cunhas ou calços nos gastalhos. Do ponto de vista de estabilidade, o ponto mais crítico das vigas metálicas tipo I são o tombamento lateral e a flambagem lateral. O tombamento lateral é evitado por meio de contenção lateral efetiva nos pontos de apoio. A flambagem lateral é levada em conta no dimensionamento a flexão, provocando redução na tensão admissível. Para vãos grandes, os perfis devem ser contraventados em pontos intermediários. Muito críticas nas vigas I, são também as tensões de apoio, devendo-se verificar a necessidade de enrijecedores de apoio. As vigas I encasteladas devem, na região dos apoios, cheia ou reforçada por diagonais. A-4.2 Treliças de escoramento As treliças de escoramento são, em geral, de tipos padronizados, em segmentos de comprimentos entre 2 m e 6 m, emendados com flanges ou pinos. As deficiências decorrentes de falhas internas das treliças podem resultar de soldas, defeitos de fabricação, enviezamento de frutos para pinos, etc. Os engenheiros da obra devem sempre efetuar uma inspeção visual pormenorizada das treliças, mesmo quando fornecidas sob responsabilidade de terceiros. O manejo dos painéis de treliças, durante os transportes e descarregamentos, pode provocar entortamento das mesmas, do que decorrem desajustes nas ligações flangeadas ou pinadas, bem como flechas laterais perceptíveis visualmente. Os painéis muito entortados devem ser devolvidos para retificação em oficina especializada. A retificação deve ser feita a frio, lentamente, com auxílio de macacos hidráulicos. As deficiências mais prováveis das treliças de escoramento decorrem de contraventamentos insuficientes, quer por falta de diagonais, quer por configuração pouco compacta dos nós (Figura 8.4.2). As treliças de grandes vãos, quando insuficientemente contraventadas, podem sofrer colapso por flambagem lateral.



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A-4.3 Apoios de vigas ou treliças Os apoios de vigas ou treliças metálicas sobre materiais rígidos (alvenaria ou outras peças metálicas) devem ser feitos com intercalação de material deformável (madeira ou elastômetro), a fim de absorver as inevitáveis diferenças de inclinação, e distribuir as pressões de apoio de maneira regular. Na ausência do material deformável, a peça metálica tende a ficar apoiada em uma aresta, onde as pressões seriam exorbitantes. Pode-se também regular as pressões das cargas enchendo os espaços vazios do apoio com argamassa de cimento e areia (1:1) ligeiramente umedecida (consistência de terra úmida). Os materiais deformáveis têm, entretanto, vantagem de absorver as rotações decorrentes da flexão das vigas ou treliças. A-5 Deficiências ou acidentes em escoramentos auto-portantes Antes do advento dos escoramentos metálicos em treliças padronizadas, os engenheiros de obras realizaram na Europa diversos escoramentos auto-portantes em arcos de madeira. Os escoramentos tipo Crucciani, mencionado na Figura 7.2.3 ainda é utilizado atualmente, para arcos com vãos até 100 m. O maior vão auto-portante construído em madeira foi o do primeiro escoramento da ponte em arco de Sando na Suécia (Figura A.5.1). O escoramento constava de um arco treliçado com um vão de 247,4 m e flecha de 36,5 m. O arco era formado por 14 treliças de madeira, com espaçamentos 1,20 m no meio e 0,65 m nas extremidades, perfazendo uma largura total variando de 11 m a 13 m, e contaventados por treliças transversais espaçadas de 4 m a 6 m. Todas as ligações foram feitas com pregos de seção quadrada 8 mm x 8 mm de comprimento entre 20 cm e 30 cm. Com menos de 1/4 de carga total aplicada, o escoramento rompeu-se bruscamente, causando a morte de 18 operários. A causa do acidente foi atribuída a diversas causas entre elas a flambagem do banzo comprimido na região do fecho do arco, onde ainda não havia carga aplicada. O segundo escoramento foi construído em leques de madeira, como indicado na parte à direita da Figura A.5.1. As fundações dos leques eram em estacas de madeira com 40m de comprimento, cravadas cerca de 20 m em terreno mole. A-6 Deficiência ou acidentes provocados por falhas de projetos ou por falhas construtivas As definições dos escoramentos de falhas de projeto estão geralmente associadas às seguintes causas: a) deficiência de fundação, por tensão excessiva, sensibilidade à erosão, etc.;



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b) deficiências em contraventamentos ou amarrações laterais; c) deficiências das ligações, por causa de detalhamento inadequado, ou, mais

freqüentemente, por falta de detalhamento. As deficiências decorrentes de falhas construtivas podem ser dos seguintes tipos: a) proteção inadequada das fundações superficiais contra descalçamentos por erosão; b) cravação de estacas a profundidade insuficiente; c) emendas de montantes em seções distanciadas dos nós de contraventamento; d) apoios de peças metálicas sem intercalação de material deformável; e) deficiência ou falta de aperto em parafusos de ligações, no caso de braçadeiras de

material tubular, a falta de aperto anula a ligação, o que representa grande perigo para o escoramento.

A-7 Deficiência ou acidentes provocados por deterioração do material A-7.1 Escoramentos de madeira A madeira é um material de duração limitada, sobretudo as madeiras verdes ou sujeitas a grandes variações de umidade. Nessas condições, é sempre necessário verificar se a madeira utilizada está apodrecida ou muito rachada. O primeiro efeito é provocado por fungos, sendo mais rápido em peças mantidas com alto teor de umidade. O segundo efeito é provocado por retração tangencial ou radial da madeira.



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FIGURA A.5.1 – ESCORAMENTO DA PONTE SANDO, NA SUÉCIA. A PARTE À ESQUERDA DA FIGURA MOSTRA O PRIMEIRO ESCORAMENTO, EM ARCO TRELIÇADO DE MADEIRA. A

PARTE À DIREITA DA FIGURA MOSTRA O SEGUNDO ESCORAMENTO, CONSTRUÍDO EM LEQUES APOIADOS SOBRE ESTACAS DE MADEIRA

As regiões mais sensíveis à deterioração são as extremidades das peças, nas quais as flutuações de umidade se dão com maior rapidez. O engenheiro da obra deve, portanto, efetuar uma inspeção minuciosa das madeiras a serem utilizadas no escoramento. As peças muito deterioradas nas extremidades podem em geral ser aproveitadas com comprimentos menores, após o corte das partes mais afetadas. As rachaduras são extremamente perigosas nas peças de contraventamento com ligações aparafusadas, quando a rachadura atinge o furo, a ligação se torna sem efeito. As estacas de madeira cravadas em rios de fundo lodoso, ou em zonas marítimas estão sujeitas ao ataque de moluscos, como o teredo, ou crustáceos como a limnória. O teredo é um molusco de 4 a 6 mm de comprimento, de grande voracidade, ele penetra na madeira, abrindo um canal, dentro do qual ele se desloca.



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Os canais do teredo enfraquecem de tal forma a madeira, que ao fim de 3 (três) a 4 (quatro) meses as estacas começam a sofrer esmagamento. A ponte sobre o rio São João, na rodovia Niterói-Campos (RJ), foi construída sobre escoramento em torres de madeira com estacas cravadas no leito do rio. Ao final de 6 meses, as estacas começaram a ceder visivelmente. Felizmente, a obra a ponto de ser protendida, evitando-se por um triz a perda catastrófica de todo o vigamento. As amostras de estacas, tiradas na região da lama, apresentam-se totalmente furadas, com apenas 20% a 30% da seção resistente. A-7.2 Escoramentos metálicos Nos escoramentos metálicos, a corrosão é o principal agente de deterioração do material. Sendo difícil avaliar a perda da resistência provocada pela corrosão, recomenda-se não utilizar peças metálicas com corrosão avançada, representando 25% ou mais de perda de material. A utilização de vigas metálicas usadas, de procedência desconhecida, deve ser feita com cautela. Na Alemanha, verificou-se uma ruptura frágil de um escoramento com perfis de aço Thomas não acalmados (ver 2.2.n). Os aços não acalmados (ver 2.2.m) têm pequena tenacidade, são mais sensíveis à fragilização.

mt – departamento nacional de estradas de … 04... · projeto, execução e retirada de...

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