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Aula T- 8II. Cofragem e falsas obras2.1. Conceito. Introdução
2.2. Tipos de encofrados, características. Falsas obras.• Materiais dos elementos de cofragem• Classificação das cofragens• Cofragens perdidas• Andaimes e Cimbres
2.3. Desencofre e reutilização, segurança trabalhista• Cofragens e água do betão• Descofragem, Escofrantes• Prazos mínimos para a retirada dos moldes• Projecto e os custos da cofragem• Acidentes com cofragens
Tecnologia e organização de construção I
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Introdução
A cofragem tem uma origem bastante antiga. As primeiras tentativas e emprego da cofragemdatam dos tempos Romanos quando havia necessidade de erguer grandes superstruturas. Apartir dessa altura o desenvolvimento da concepção arquitectónica, engenharia e das técnicasde construção levaram a um tremendo desenvolvimento dos sistemas de cofragem em todo omundo, particularmente após a criação do cimento Portland e do betão armado.
A cofragem desempenha um papel importante na construção de estruturas de betão. Comefeito ela ajuda a dar forma e a suportar as mais diversas peças de betão desde a fase debetonagem até ao ponto de endurecimento e ganho da resistência necessária. Em princípio, épossível conseguir qualquer forma em estruturas de betão dadas as suas característicasmoldáveis. Todavia, é preciso frisar que as formas mais complexas conseguem-se, geralmente, acustos mais elevados.
Devido à natureza do betão, boa resistência à compressão mas fraca resistência à tracção etorsão, as primeiras estruturas erguidas foram arcos e cúpulas os quais funcionampredominantemente à compressão. O exemplo mais conhecido de estruturas dessa época é oPanteon de Roma.
As cofragens devem obedecer a algumas características, designadamente:
• Ser resistentes o suficiente para suportar as pressões ou o peso do betão e das sobrecargasimpostas• Ser suficientemente rígidas a fim de manter a forma sem sofrer deformações assinaláveis• Ser económicas em termos de do custo total da cofragem e dos betões
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O projecto de cofragens requer um conjunto de conhecimentos e experiência paraevitar desastres resultantes do seu mau dimensionamento. A falta desteconhecimento pode dar origem a um sub-dimensionamento ou sobre-dimensionamento.
As consequências de um sub-dimensionamento tendem a ser catastróficas em termosde custo, acidentes e progresso da obra.
Ademais, corrigir as falhas derivadas de um mau dimensionamento da cofragem sãosempre mais onerosas
É muito importante, tal como nas estruturas, que se limitem as deformações porpoderem levar a defeitos de forma indesejáveis.
Isto é conseguido garantindo uma adequada rigidez da cofragem.
Nalgumas situações o acabamento final das superfícies é de elevada exigência de talsorte que as deformações ou outras imperfeições não são de admitir.
Quanto ao modo de fornecimento as cofragens podem ser pré-fabricadas oucomerciais e fabricadas no local da obra para efeitos de uso específico.
As cofragens comerciais são geralmente modulares e em dimensões standardpermitindo flexibilidade na utilização.
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A selecção dos materiais para a fabricação dos elementos de cofragem é normalmente umafunção de economia, necessidade, disponibilidade ou uma combinação de alguns destes
factores. Os materiais mais comuns são a madeira, o aço e o alumínio, isoladamente ou emcombinação .
Madeira
É ainda o material mais utilizado nas cofragens tradicionais pelas seguintes razões:
• é abundante na natureza estando desde logo praticamente apta a ser utilizada• é um material com resistência significativa e leve, o que facilita o seu transporte emovimentação na obra;• é fácil de cortar e ligar;• permite a obtenção de boas superficies de acabamento;• é relativamente barato, o mesmo ainda tendo em conta a mão de obra subsequente;• é possível de ser transformado industrialmente em outros materiais para cofragens(aglomerados de madeira e contraplacado maritimo);• garante um bom isolamento térmico ao betão fresco.• permitem o ajuste a qualquer forma geométrica;• sua condutibilidade térmica baixa minimiza as retracções devidas as variações de temperatura;• a madeira permite a liberdade da parte do ar contido no betão, devido à sua porosidade;
Materiais dos elementos de cofragem
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De entre as varias caracteristicas das cofragens metálicas podem-se destacar :
• grandes dimensões que conduzem a pouca quantidade de mão-de-obra;• permitem um grande número de reutilizações;• muito duráveis quando bem utilizadas;• permitem a obtenção de superficies muito regulares;• possuem alta condutibilidade térmica que dificulta as betonagens a temperaturasbaixas;• possuem um preço elevado, cerca de sete vezes mais caras que as cofragens demadeira.
Materiais dos elementos de cofragemMetal
Permite um maior numero de utilizações, mas são menos adaptáveis do que ascofragens de madeira. Todavia, alguns processos engenhosos permitem a adaptação,com uma aproximação de alguns centimetros, de cofragens metalicas para pilares epavimentos nervuras. Utiliza-se, sobretudo a chapa de aço quinado ou reforçado comperfis, mas de há alguns anos para cá se procura desenvolver o emprego de cofragensem liga de aluminio moldado, o que é interessante por causa da sua leveza. Tal comonas cofragens de madeira, devem utilizar-se óleos descofrantes.
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Cofragens de contraplacado
De entre as várias características das cofragens de contraplacado podem-se destacar:
• são cerca de três vezes mais caras que as cofragens de madeira; • permitem um maior numero de aplicações (aproximadamente 50 vezes);• material mais leve e desformável. É necessaria a colocação de elementos adicionais que confiram rigidez;• permitem utilizar peças de maiores dimensões que conduzem a uma menor qualidade de mão-de-obra;• obtêm-se superfícies betonadas com grande qualidade estética. Podem ser utilizadas para betão à vista
Materiais dos elementos de cofragem
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Outras combines de materiaisCofragem de chapa de alumínioPouco indicadas uma vez que o alumínio reage com o cimento Portland e cofragem tende a ficarcolada à peça betonada
Cofragem mista de madeira e açoApresenta todas as vantagens das cofragens de madeira conjuntamente com as facilidades demontagem e desmontagem oferecidas pelos elementos metálicos.
Cofragem de telas metálicasEm geral, são utilizadas para a cofragem de elementos verticais e horizontais nas zonas deligação com a superfície da nova betonagem. Obtém-se uma superfície rugosa que conferemelhor aderência entre duas partes da peça. Outras soluções existem em alternativa, como ouso de resinas epoxy.
Cofragem de betãoPodem ser constituídas por manilhas de betão ou blocos que ficam perdidos após a betonagem.Indicadas para utilização em zonas que impossibilitam a recuperação da cofragem.
Cofragem flexivel (pneumática)São constituídas por uma tela de borracha insuflável que é esvaziada no momento dadescofragem. Bastante utilizadas na pré fabricação de tubagem de secção celular. Permitem de100 a 200 utilizações e a utilização do próprio terreno como cofragem exterior.
Materiais dos elementos de cofragem
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Classificação das cofragensAs cofragens podem ser classificadas sob diversos pontos de vista como em funçãodos materiais, possibilidade de reutilização, fins a que se destinam, entre outros. Aclassificação aqui apresentada tem a ver com o grau de reutilização e é adoptada aproposta feita por (Lança, 2008).
Cofragens tradicionais
Cofragens tradicionais melhoradas
Cofragens racionalizadas
Cofragens ligeiras ou desmembráveis
Cofragens recuperáveis
Cofragens perdidas
Cofragens especiais
Cofragens deslizantes
Cofragem semi-deslizante
Avanços sucessivos – pontes
Semi-desmembráveis
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As cofragens recuperáveis são as mais difundidas, devido ao facto de permitirem melhorrentabilização do investimento feito na sua aquisição ou fabrico. Estas englobam as tradicionais(em madeira), as tradicionais melhoradas (através da introdução da normalização e de novosmateriais), as racionalizadas (ou modulares) e as especiais (mais indicadas para estruturasespeciais).
Cofragens tradicionaisAs cofragens tradicionais prestam-se à execução de praticamente todo o elemento de betão armado, designadamente lajes, vigas, pilares, escadas, muros e paredes, sapatas, entre outros.
Cofragens tradicionais melhoradasAs cofragens semi-racionalizadas ou tradicionais melhoradas foram introduzidas com a intenção de modificar o processo de cofragem e descofragem no sentido de o tornar mais fácil e rápido de executar.A investigação e desenvolvimento na área e a crescente exigência de flexibilidade e economia conduziram à adopção da modulação dos componentes das cofragens tendo em vista melhorar a produtividadeA modulação levou, por seu turno, à introdução de alguns elementos de natureza diferente dos que são utilizados nos sistemas tradicionais, como por exemplo: prumos metálicos ajustáveis em altura e vigas metálicas extensiveis em substituir de prumos e de vigas de madeira, respectivamente; painéis de cofragem – racionalização; painéis reforçados e/ou de outros materiais, tais como contraplacado plastificado revestido com fibra de madeira; melhoria dos sistemas de fixação/contra vento
Cofragens recuperáveis
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Cofragens recuperáveis
Cofragens racionalizadas
As cofragens racionalizadas ou modulares são constituídas por elementos normalizados,fabricados com materiais que admitem um elevado número de reutilizações.Os componentes aparecem normalmente interligados a fim de permitirem uma fácil montageme desmontagem.Distinguem-se das anteriores na medida em que foram concebidas deliberadamente por formaa aumentar a sua rentabilidade, sobretudo com base numa normalização de dimensões eprocessos de montagem e desmontagem.Assim, de acordo com o peso crescente das unidades elementares que constituem os sistemas,
ter-se-á as cofragens ligeiras ou desmembráveis, as semi-desmembráveis e as pesadas oumonolíticas.
Cofragens ligeiras ou desmembráveis
Estes sistemas são os que contemplam uma separação entre os elementos de suporte e os de cofragem, sendo que estes últimos são desmembrados em módulos.Apresentam-se, dentro dos três sistemas racionalizados, como os mais versátis e flexiveis adaptando-se facilmente a várias formas geométricas.
Cofragens tradicionais
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COFRAGENS RECUPERÁVEISTRADICIONAIS. Quatro exemplos de
escoramentos laterais de pilares
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Cofragens tradicionais
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Vista inferior da cofragem de uma laje
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Cofragens tradicionais
melhoradas
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COFRAGENS RECUPERÁVEISTRADICIONAIS MELHORADAS
Cofragem de escada com moldes “melhorados” (1º e 2º vãos)19
COFRAGENS RECUPERÁVEIS SEMI-DESMEMBRÁVEIS
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COFRAGENS PERDIDAS
As cofragens perdidas são aquelas que, após a betonagem dos elementos de
betão, ficam solidárias com os mesmos, pelo que não são reutilizadas.
As cofragens perdidas são classificadas em estruturais ou colaborantes e
em não estruturais ou não colaborantes.
As cofragens estruturais para além de moldarem o elemento enquanto o
betão está fresco, têm uma contribuição activa para a resistência da peça após
o endurecimento do betão (tida em conta no calculo).
As cofragens não estruturais têm geralmente a função de limitar o acesso
do betão fresco a determinadas zonas, garantindo assim o aligeiramento
das peҫas. Estas cofragens, com a função de aligeiramento ou confinamento,
são geralmente em materiais de menor resistência que o betão estrutural, tais como
o betão leve.
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As cofragens estruturais comerciais estão circunscritas às lajes, podendo
ser em betão armado ou metálicas.
Pré – lajes
As pré-lajes desempenham uma função tripla:
1. Servem de cofragem à camada de betão complementar;
2. têm função estrutural;
3. servem de tecto acabado
Chapas de aço galvanizado
As chapas de aço galvanizado têm funções semelhantes às pré-lajes:
cofragem, armadura e acabamento. As suas nervuras permitem aumentar
a área de armadura e aumentar a superfície de aderência.
COFRAGENS PERDIDAS ESTRUTURAIS ou COLABORANTES
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COFRAGENS PERDIDAS
COFRAGENS PERDIDAS ESTRUTURAIS ou COLABORANTES
As espessuras poderão variar entre os
0,7 e 1,5mm.
Exemplo de cofragem colaborante
Exemplo conectores (funcionamento ao corte)
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Cofragens especiais. Cofragens deslizantes
As cofragens deslizantes constituem uma forma especial de cofragens cuja utilização é para estruturas de altura assinalável e com secção contínua ou variável.
Empregam-se em estruturas que não podem ser executadas de uma só vez.
À medida que o processo de construção for avançando a cofragem vai subindo gradualmente.
É um tipo de cofragem com alguma complexidade e custos elevados mas constitui uma solução vantajosa para casos de edifícios de grande altura, torres, pilares, chaminés, silos entre outros, onde há uma enorme dose de repetividade.
As cofragens deslizantes permitem a betonagem de grandes estruturas de betão muitas vezes de uma só vez, processo que pode levar dias à medida que a cofragem vai subindo, reduzindo substanciamente o tempo de execução e os custos dos materiais.
A cofragem deslizante propicia uma betonagem contínua, podendo se atingir ritmos de elevação de aproximadamente 20 cm/hora, tendo em conta que o betão colocado em obra necessita de alcançar alguma consistência antes que se prossiga com as operações.
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As cofragens deslizantes podem ser de diversas subcategorias, sendo as mais difundidas as movidas por gruas e auto-movimentadas.
As movidas por gruas, como o nome indica, são movimentadas em torno da estrutura a betonar por meio de gruas logo que o processo de presa e endurecimento tiver ocorrido
O auto movimentado possui equipamento mecânico (normalmente hidráulico) o qual promove a subida do sistema por via de ferrocarrieis fixados na estrutura. (Autotrepado)
Quando o avanço da cofragem é realizado com o auxílio de gatos hidráulicos estessão normalmente assentes numa plataforma ou base, sendo fundamental que aoperação dos gatos seja feita em simultâneo a fim de evitar desequilíbrios econsequentes empenos nas peças.
O apoio do sistema na estrutura é geralmente garantido por via de cones deancoragem.
Cofragens especiais. Cofragens deslizantes
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Moldes deslizantes
Moldes deslizantes
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Auto trepantes
(subir se por acaso mesmo)28
Plataforma superior de vela: Utiliza-se para o betonagem posicionado de ancoragens e gancho de estilingues de grua para içado
Plataforma inferior de vela: Utiliza-se principalmente para colocar e soltar as barras diwidag das linhas superiores de riostas
Plataforma intermédia: É a plataforma mais ampla de trabalho e se utiliza como corredor e para tirar os cofres, aproximar e aplomar o painel de armação de sustentação. Desde aquí se podem colocar as armaduras, limpar o painei, aplicar desencofrante, etc.
Plataforma inferior: Forma-se com uma peça em "L" sobre a que se colocam vigas metálicas e madeira. Utilizam-se para recuperar os cones de ancoragem e assegurar o pano com o cabo contra o vento.
Auto trepantes
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Cofragens especiais. Cofragem semi-deslizante
Cofragem semi-deslizante
A cofragem semi-deslizante, contrariamente à deslizante, não tem movimentocontínuo, sendo sucessivamente deslocada para novas posições quando se conclui abetonagem de uma secção. A cofragem semi-deslizante é apropriada para peçascomo caixas de elevador, caixas de escada, paredes inclinadas bem como muros desuporte.
Avanços sucessivos
A cofragem em forma de avanços sucessivos é normalmente utilizada na execução deobras de grande engenharia usualmente pontes de grande altura, pilares de grandesdimensões múltiplos vãos. Para pontes com diferentes características destas éracional utilizar métodos clássicos de cofragem. Uma das razões desta solução é adificuldade de colocar cimbres sobre o solo e os cursos de água para suportar ascofragens.Os cimbres são deste modo suportados pelos trechos de pilares e tabuleiros já executados.
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De um modo geral, a parte de um sistema de cofragem deste tipo consta de:1. Cofragem propriamente ditas; 2. Estrutura de suporte da cofragem (cimbre); 3. Apoios sobre os pilares e tabuleiros e 4. Mecanismos de movimentação do cimbre e da cofragem.
Justificam-se, economicamente, para pontes com um número de vãos superior a três.É possível distinguir, três tipos principais de sistemas de cofragem desta família :
a. Sistemas de Avanço Sucessivo para a construção in-situ de pontes por aduelas, cimbresmóveis em estrutura metálica conhecidas por ‘’Movable Scaffolding Systems MSS’’,(também conhecidos por vigas de lançamento).
Os sistemas MSS permitem construir pontes com vãos livres até cerca de 70 metros e raios decurvatura de tabuleiros até 250 metros. Uma grande parte das pontes de grandes vãos como ado rio Zambeze foi feita com recurso a este método.
Cofragens especiais. Cofragem semi-deslizante. Avanços sucessivos
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Cofragens especiais. Cofragem semi-deslizante. Avanços sucessivos
b. Carros de Avanço - ‘‘Form Traveller forem Cantilevered Bridge Construction’’Os carros de avanço foram concebidos para funcionamento em consola livrena construção de pontes in-situ normais de caixões e suspensas.Consistem em duas partes designadamente a estrutura de suporte e acofragem propriamente dita. Onde o avanço se faz geralmente em duasdirecções. Estes sistemas são formados por uma estrutura metálica que seapoia na parte da estrutura já betonada, tabuleiro e/ou pilares.
Construção de ponte em avanços sucessivos simétricos a partir de cada pilar
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c. Gruas móveis – Launching Gantry Sistems. As gruas móveis são estruturasdestinadas à construção de pontes por segmentos.São formadas por uma grua tipo ponte que se movimenta sobre uma estruturacom rodízios.As gruas têm uma grande flexibilidade tanto do ponto de vista de deslocamentocomo em termos de rotação podendo cobrir um raio de 360 graus.A grua pode suportar um carrinho que se movimenta em duas direcçõesperpendiculares procedendo ao levantamento e transporte dos elementos deconstrução.
Cofragens especiais. Cofragem semi-deslizante. Avanços sucessivos
Figura. Esquema de uma grua de lançamento
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Semi-desmembráveis
As cofragens semi -desmembráveis são sistemas em que osseus elementos de suporte e os painéis de cofragem seconfundem, ou seja, os próprios painéis de cofragem sãoelementos de suporte, necessitando apenas de algumasescoras em função da altura do elemento a betonar.Incluem o sistema mesa, a cofragem trepante e a auto-trepante (também designada correntemente por semi-deslizante).
Cofragens especiais. Semi-desmembráveis
Sistemas MSS
vigas de
lançamento
Carros de avanço 35
Andaimes e Cimbres
Armaduras que são elaboradas juntem-se e coloquem-se para facilitar os trabalhos de cofragem, fundição e terminações de obras.
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Elementos constituintes de andaimes
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Prumos e cimbres no suporte de cofragens
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Cofragens e água do betãoAs cofragens susceptíveis de absorver quantidades significativas de água do betão oude facilitar a evaparação devem ser adequadamente humedecidas para reduzir asaída de água do betão, a não ser em casos em que esse propósito é deliberado,como, por exemplo, no caso de cofragens de permeabilidade controlada.A superfície interior das cofragens deve estar limpa, pode ser útil para a limpeza dosmoldes prever uma janela provisória no fundo dos moldes. Se as cofragens foremutilizadas para produzir superfícies aparentes, o tratamento das suas superfícies deveser o adequado à obtenção do acabamento pretendido e devem ser empreguesprodutos descofrantes de acordo com o tipo de cofragem e as indicações dofabricante, para evitar a aderência ao betão.
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Desencofre e reutilização, segurança
Descofragem
O tempo necessário para a descofragem depende do ritmo de endurecimento do betão,
da temperatura, humidade e do tipo de peça em consideração.
A descofragem deve ser feita de forma a não originar impactos sobre e estrutura,
sobrecarga excessiva ou danos.
Os cimbres e as cofragens não devem ser desmontados antes de o betão ter
adquirido a resistência suficiente para:
suas superfícies resistirem eventuais danos resultantes da descofragem;
suportar as acções impostas ao elemento de betão nesta fase;
evitar deformações superiores as toleradas devidas ao comportamento elástico e
plástico (fluência) do betão.
As cargas sobre os cimbres devem ser aliviadas com uma sequência que garanta que
outros elementos não fiquem submetidos a cargas excessivas.
A estabilidade dos cimbres e das cofragens deve ser mantida quando se aliviam as
cargas e durante as operações de remoção.
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Desencofre e reutilização, segurança
Nos casos correntes em condições normais de temperatura e humidade (nas regiões frias osprazos são maiores) e para o betão de cimento portland normal, os prazos mínimos para aretirada dos moldes e dos escoamentos, contados a partir da data de conclusão dabetonagem, são os indicados a seguir :
moldes de faces laterais em vigas, pilares e paredes – 2 a 3 dias
moldes de faces inferiores em lajes de vão inferior a 6 metros – 7 dias
moldes de face inferior em lajes de vão superior a 6 metros – 14 dias
moldes de faces inferiores em vigas – 14 dias
escoramento em lajes de vão inferior a 6 metros – 21 dias
escoramento e cofragem em lajes fungiformes de elevado peso – 28 dias
escoramento em vigas – 21 diasPara as lajes e vigas que na ocasião de descimbramento estejam com solicitações muitopróximas da sua capacidade resistente recomenda-se que a descofragem se faça aos 28 dias.
Prazos mínimos para a retirada dos moldes
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Descofrantes Os produtos descofrantes devem ser escolhidos e aplicados de forma a não serem prejudiciais aobetão, às armaduras ou às cofragens e não terem efeitos nocivos no meio ambiente. Os produtos descofrantes não devem ter efeitos nocivos na qualidade das superficie, na sua cor ou nosrevestimentos subsequentes, a não ser que esse seja o intento. Os produtos descofrantes devem ser aplicados de acordo com as especificações do produto ou asdisposições válidas no local da construção.
Desencofre e reutilização, segurança
O modo como o projecto é concebido tem implicações sérias nos custos dacofragem. Por isso, é desejável que o projectista tenha em atenção asimplicações das soluções adoptadas no tipo e complexidade da cofragemnecessária.
É certo que em muitas ocasiões os requisitos de arquitectura e estética podemjustificar o investimento em cofragens fora do comum. No entanto, é sempre útilpensar-se na economia do empreendimento na fase da concepção.
Dentre os aspectos mais importantes a ter em conta no projecto da cofragemincluem-se:
1. tipo de material a empregar
2. natureza das cargas
3. número de utilizações
4. condições de humidade
5. limitação da deformação.
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Projecto e os custos da cofragem
Custos da cofragem
Os custos da cofragem assumem capital importância uma vez que influenciam
de forma significativa os custos dos trabalhos de betão.
Os custos relativos da cofragem em estruturas de betão armado tendem a
variar imenso em grande medida em função da complexidade das formas
desejadas.
Em alguns casos os custos da cofragem podem atingir 50% ou mais dos custos
totais das peças estruturais.
Há casos em tais custos podem chegar aos 75% do custo total.
Os factores determinantes para estes custos são os materiais e a mão de obra
para a preparação, colocação e remoção da cofragem.
Os materiais e elementos envolvidos podem ser dos mais variados desde a
madeira, metal, os pregos, parafusos, lubrificantes, escoras, entre outros.
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Acidentes com cofragens
Os acidentes com as cofragens são um fenómeno indesejável dadas asconsequências que os mesmos acarretam.
Os acidentes podem provocar atrasos, prejuízos e mesmo perdas de vidashumanas.
Um acidente com a cofragem pode envolver a queda de toda ou parte dacofragem e pode ser causado pela distorção ou movimento dos elementos dacofragem.
A correcta concepção e construção são elementos fundamentais para evitar osacidentes.
As causas mais comuns dos acidentes com as cofragens incluem:
a remoção adiantada dos elementos de suporte (prumos), elementos de suporte colocados incorrectamente, rotura das tábuas de cofragem, rotura dos prumos e outros
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Próxima aula
2.4. Cofragem para fundações, paredes, pilares, vigas, lajes, lajesfungiformes, lajes nervuradas2.5. Cargas nas cofragens • Introdução• Cargas• Propriedades de algumas madeiras utilizadas nas cofragens•Esforços nos elementos de cofragem• Deformação dos elementos de cofragem• Carga admissível em prumos de madeira• Elementos da cofragem de pilares• Resolução de Exercícios
