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Mestrado Integrado em

Engenharia Civil

Cimbres fixos

Como e em que circunstâncias

se deve utilizar cimbre fixo

na construção de obras de arte?

Grupo 217:

Daniel Clemente

Francisco Costa

Hugo Ribeiro Monitor: Mário Maia

João Paulo Silva Supervisor: Eng.º Ana Vaz Sá

Luís Silva

Rita Silva

Outubro de 2010

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Resumo

O tema abordado no relatório do grupo CIV217 é “Como e em que

circunstâncias se deve utilizar o cimbre fixo na construção de uma obra de

arte”.

Um cimbre é uma estrutura provisória que tem a função de suporte

e de molde para a construção de uma obra de arte.

O cimbre fixo caracterizado por vários aspectos que o tornam

apropriado para certos projectos, como por exemplo a sua grande

resistência e rigidez.

Este método está associado a alguns problemas que advêm não só

próprio cimbre, mas também da sua montagem, como acidentes no local

de trabalho e também danos materiais.

Para que isso não aconteça devemos controlar algumas variáveis

que poderão comprometer o seu bom funcionamento, como o peso, quer

do cimbre, quer do que este suporta, a força do vento a que está sujeita,

imperfeições geométricas, etc.

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Agradecimentos

O grupo 217 quer agradecer a todos aqueles que, durante a semana

exclusiva ao Projecto FEUP, deram formação nas várias vertentes de

elaboração de um projecto, tendo abordado, de forma explícita, a grande

generalidade dos conhecimentos formais necessários, como base para a

estruturação e execução dos elementos visuais e técnicos do de um

projecto.

Particularmente, agradece-se o apoio prestado pela Engenheira Ana

Vaz Sá como supervisora do projecto, bem como ao monitor Mário Pedro

Neves de Sousa Maia por todo o tempo e ajuda disponibilizados, e ao

Engenheiro André Ribeiro por todo o apoio, dedicação e disponibilidade

dados ao grupo na elaboração do relatório. Também se agradece aos

serviços existentes na FEUP (Faculdade de Engenharia da Universidade do

Porto), nomeadamente à Biblioteca e à Sala de Informática.

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Lista de Figuras

Figura 1- Cimbre Autolançavel.

Figura 2- Cimbre móvel superior.

Figura 3- Cimbre móvel inferior para execução do tabuleiro do

viaduto.

Figura 4- Cimbre ao solo, constituido por torres e vigas.

Figura 5- Cimbre fixo.

Figura 6- Cimbre ao solo do tipo contínuo.

Figura 7- Cimbre utilizado para o escoramento da cofragem.

horizontal e de fácil montagem.

Figura 8- Cimbre utilizado para o escoramento de cargas verticais.

Figura 9- Cimbre concebido para o escoramento de cofragens de

pontes, ou similares, e de grandes lajes.

Figura 10- Cimbre concebido para suportar grandes cargas e utilizado

em construções a altitudes elevadas.

Figura 11- Queda de um cimbre.

Figura 12- Sistema de segurança preventivo, capaz de evitar a queda

de um trabalhador ( uso de cintos flexíveis ).

Figura 13- Trabalhadores a posicionar as secções do cimbre.

Figura 14- O posicionamento dos elementos ( trabalhadores,

equipamento e materiais ) influencia o modo como a força ´´ peso ´´ (

F.1/ F.2 / F.1 + F.2 ) age sobre o cimbre ( 1- peso concentrado / 2-

peso equilibrado ).

Figura 15- Comportamento do vento em estruturas com diferentes

conformações. A forma de uma estrutura, como o cimbre fixo, afecta

o modo como o vento reage quando embate contra ela.

Figura 16- Formação de vórtices atmosféricos numa torre de

transmissão. Este fenómeno também pode ocorrer em cimbres, caso

o vento encontre um obstáculo no seu caminho, o que pode

comprometer a estabilidade da estrutura.

Figura 17- Efeito das cargas num túnel. Ao usar-se o cimbre, este tem

de ser capaz de se movimentar de acordo com a direcção das forças

antes de se fixar, caso contrário poderá quebrar. Daí a necessidade

de ser flexível em certas condições.

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Índice

Resumo 2

Agradecimentos 3

Lista de Figuras 4

Índice:

1. Introdução 6

2. Definições e conceitos sobre o Cimbre. 7

2.1. O que é um Cimbre? 7

2.2. Tipos de Cimbres 8

2.2.1. Os vários tipos de Cimbres 8

2.2.2. Cimbre Fixo 11

3. Problema: Em que circunstâncias se deve utilizar um cimbre fixo na

construção de uma obra de arte? 13

3.1. Como e em que condições se deve recorrer a um cimbre

fixo. 13

3.2. Quais os principais problemas associados a este método17

3.3. Quais os fenómenos importantes a controlar/prevenir 18

3.3.1. Enquadramento 18

3.3.2. A acção do peso no Cimbre 20

3.3.3. A acção do vento 25

3.3.4. A acção das deformações geométricas 28

3.3.5. A acção dos sismos 30

3.3.6. Efeitos: Encurvadura, deslizamento e derrube do

cimbre 31

4. Conclusão 34

5. Referências bibliográficas 36

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1. Introdução

Desde a antiguidade clássica que o ser humano tem progredido

muito no ramo da construção de obras de arte, como pontes, viadutos e

outro tipo de edificações. As causas deste fenómeno são a procura de

riqueza, a expansão dos territórios, o desenvolvimento das sociedades e

outros factores que obrigaram o ser humano a procurar soluções para os

entraves encontrados no meio ambiente. O Homem tem uma necessidade

constante de inovar ou mesmo arranjar alternativas às técnicas já

existentes, levando ao progresso da civilização. Esta progressão levou ao

desenvolvimento e utilização de várias técnicas, como a utilização de um

cimbre fixo.

No presente projecto surge a necessidade de se estudar em que

circunstância se deve utilizar um cimbre fixo na construção de um obra de

arte. Este estudo possibilita um melhor conhecimento de uma das

componentes que vão ser tratadas durante o curso, Mestrado Integrado

em Engenharia civil, mais concretamente no Mestrado de Estruturas.

Deste modo, ao longo do relatório vão ser apresentadas as definições de

cimbre, bem como os tipos de cimbre existentes, e os vários problemas

que nos foram apresentados no início do projecto, e as suas possíveis

resoluções.

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2. Definições e conceitos sobre cimbres

2.1. O que é um Cimbre?

Um cimbre é uma estrutura provisória de madeira ou metal

que tem como objectivo suportar a cofragem que molda a

construção de uma dada estrutura e suportar o peso da mesma,

enquanto o betão não adquire resistência necessária, as

estruturas do cimbre necessitam de ser dimensionadas para

cumprirem as funções para as quais foram projectadas em

segurança. O cimbre serve essencialmente como um esqueleto

da construção, pelo que este juntamente com os seus apoios e

fundações devem ser dimensionados e colocados, de modo a

que sejam capazes de resistir a qualquer acção a que fiquem

submetidos durante a construção (o seu próprio peso, o peso

dos trabalhadores, a força do vento, peso do betão, etc) e sejam

capazes de assegurar que a estrutura da construção não é

danificada, obtendo-se no fim o resultado desejado. O cimbre

deixa de ser necessário quando o betão ganha a resistência

suficiente para se auto suportar.

O cimbre é constituído por apoios (torres verticais), vigas

primárias e secundárias e vários acessórios: cabeçal simples (liga

as vigas às torres); cabeçal bi-direccional (permite o apoio de

duas vigas na mesma torre, sendo que estas fazem entre si um

ângulo de 90 graus); cabeçal VL (permite o apoio nas vigas

secundárias do suporte inferior, dispensando a montagem de

uma nova torre). (ver como exemplo fig.1.)

8

Fig. 1- Cimbre Autolançavel

2.2. Tipos de Cimbres

2.3. Os vários tipos de Cimbre

Hoje em dia existem vários tipos de cimbres, não são feitos

por uma questão de competitividade mas meramente porque

cada cimbre tem características próprias para uma dada obra

de arte, e estes são ou não utilizados dependendo das

características da obra de arte e até do próprio cimbre, tais

como o material de que é constituído, a altura máxima e a

capacidade resistente. Existem vários tipos de cimbres, os

quais são utilizados para realizar o escoramento de tabuleiros

de pontes, viadutos, passagens superiores e inferiores através

de cimbre ao solo, vigas de lançamento e carros de avanço dos

quais se destacam mais o cimbre fixo (ver como exemplo

figuras 5;1.), do qual iremos abordar mais a frente, e os

cimbres autoportantes e autolançáveis (ver como exemplos

figuras 1;2;3). Os cimbres são também utilizados para suportar

lajes de edifícios a grande altura. Os cimbres autoportantes ou

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autolançáveis são essencialmente de dois tipos, viga

autolançável superior ou viga autolançável inferiror, quer um

quer o outro estão condicionados pela forma do tabuleiro e

pilares, visto que estes tem de ser estudados em conjunto para

que possa ser feita uma melhor escolha do cimbre a ser

utilizado na obra. O cimbre superior é mais versátil, pois a

forma do tabuleiro e dos pilares é mais livre, porém é de

manobra mais lenta, pois as cofragens têm de ser

integralmente abertas para o lançamento e posteriormente

fechadas para a betonagem, já nos cimbres inferiores a

abertura é parcial e corresponde apenas aos painéis de fundo

das vigas. O cimbre é constituído por uma superestrutura de

aço que é lançada do tramo já construído para o tramo a

construir. Para um cimbre superior a cofragem é suspensa ao

mesmo por barras de aço de pré-esforço, enquanto que para

um cimbre inferior a cofragem é apenas apoiada nele.

Actualmente na construção de obras de arte são utilizados

cimbres com elementos desmontáveis, do seguinte tipo: perfis

de aço ou elementos tubulares em geral pintados (e ou

galvanizadas) que podem ser unidos através de braçadeiras

metálicas e ligadas a chapas de apoio podendo ser providas de

sistemas de rosca que permitem regular o comprimento total.

No topo podem ser providos de forquilhas com ou sem rosca

de nivelamento. Estes sistemas facilitam o nivelamento e o

descimbramento. Estes elementos podem ser observaveis nos

seguintes exemplos dos vários tipos de cimbres existentes

actualmente.

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Fig.2- Cimbre móvel superior

Fig.3- Cimbre móvel inferior para execução do tabuleiro do viaduto

Fig.4- Cimbre ao solo, constituido por torres e vigas

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2.2.2. Cimbre Fixo

O cimbre fixo é um dos vários métodos utilizados na

construção civil. É um método utilizado já há bastante tempo,

visto que, já era utilizado este método nas pontes romanas, ou

pontes em arco. O cimbre fixo tinha a forma de arco e era

colocado entre as duas extremidades da ponte, e a partir daí é

que se começava a construir a obra, o cimbre fixo começou por

ser constituído apenas por madeira e algumas cordas, este era

colocado da melhor maneira a se poder construir com um

mínimo de segurança a obra. Mas hoje em dia este método

ainda contínua a ser utilizado na construção de obras de arte, o

cimbre fixo é geralmente um cimbre ao solo, ou seja, o apoio do

cimbre é o solo, este tipo de cimbre não é móvel, necessita de

ser desmontado para se utilizado noutro lugar da obra. A

diferença de este tipo de cimbre em comparação com os

restantes, é que os outros tipos de cimbre são autolançaveis

(móveis), ou seja, não precisam de ser desmontados para nova

utilização, são utilizados de forma continua, ou seja, é feita a

betonagem naquele sitio, o cimbre suporta a estrutura,

enquanto esta não se auto suportar, depois do betão ganhar a

resistência necessária o cimbre avança através da sua estrutura

móvel, e esta acção é repetida até ao fim da obra, ou seja, até

esta estar concluída. Quando a obra não exige sistemas de

cimbres mais complexos, o seu dimensionamento pode ser

realizado pela própria empresa de construção ou empreiteiro

responsável pela obra, contudo, em obras de maior volume ou

de carácter especial este estudo pode ser encomendado a

empresas especializadas neste tipo de projectos. Os sistemas de

cimbres ao solo ou a níveis inferiores podem ser classificados em

12

três tipos : Prumos, Sistemas de Cimbre em torre, Sistemas de

Cimbres Modulares. Esta classificação não depende do material

de que são constítuidos mas sim do tipo de aplicação, da

capacidade resistente e da altura máxima admissível, e todos

estes 3 tipos variam de uns para os outros nestas características.

O prumo é essencialmente utilizado para realizar o escoramento,

pré-escoramento e pós-escoramento de lajes, devido a sua

variação de resistencia com altura, ou seja quanto mais

extensível for o prumo menor resistencia ele terá com altura. Os

sistemas de cimbre em torre são constituídos por bastidores e

elementos diagonais de contraventamento. Este sistema de

cimbre vai poder atingir alturas superiores as dos prumos

extensíveis e possuem igualmente uma maior resistência. Os

sistemas modulares consistem num escoramento por filas de

bastidores onde o espaçamento entre estas vai depender da

altura do sistema. Este tipo de sistemas poderão atingir alturas

superiores a 20m com uma capacidade de resistencia de 40kN

por cada elemento vertical. (ver como exemplo figuras, 4;5;6)

Fig.5- Cimbre fixo Fig.6- Cimbre ao solo do tipo continuo

13

3. Problema: Em que circunstâncias se deve utilizar

um cimbre fixo na construção de uma obra de arte?

3.1. Como e em que condições se deve recorrer a um

cimbre fixo?

Na construção de determinadas obras de arte, como por exemplo,

pontes, túneis e viadutos, o cimbre tem um papel muito importante, uma

vez que tem como função suportar a estrutura propriamente dita, bem

como todos os intervenientes na obra.

É devido a isto que os cimbres, incluindo os seus apoios e fundações,

devem ser dimensionados e montados de modo a que sejam:

Capazes de resistir a qualquer acção a que fiquem submetidos

durante a construção;

Suficientemente rígidos para assegurar que as características

especificadas para a estrutura são satisfeitas e que a integridade do

elemento estrutural não é afectada;

A forma, função, aspecto e durabilidade das obras permanentes não

devem ser danificadas ou deterioradas pelo comportamento dos cimbres

ou pela sua remoção.

Mais concretamente, existem diferentes variantes de cimbre fixo, sendo

que cada uma delas tem diferentes funções:

Existe uma variante que deve ser utilizada para o escoramento da

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cofragem horizontal quando se ultrapassa a altura máxima permitida

pelos prumos e uma das suas principais vantagens é o facto de ser

bastante fácil de montar.

Outro tipo de cimbre fixo é o que foi desenvolvido para o escoramento de

cargas verticais.

As características principais deste sistema são:

Rapidez e facilidade de montagem;

Reduzido número de peças;

Robustez do sistema;

Fig.7- Cimbre utilizado para o escoramento da

cofragem horizontal e de fácil montagem.

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Possibilidade de movimento das torres com grua;

Possibilidade de montagem de torres individuais ou encadeamentos

de torres.

Outra variante de cimbre fixo foi desenvolvida como um sistema para suporte ou apoio de cargas verticais importantes, por isso, trata-se de um cimbre principalmente concebido para o escoramento de cofragens de pontes, ou similares, e de grandes lajes.

É um material de concepção simples e montagem rápida, que não tem necessidade de grandes stocks por ser composto por poucas peças.

Fig.8- Cimbre utilizado para o escoramento de

cargas verticais.

16

Também não necessita de mão-de-obra especializada e, no entanto, oferece todas as garantias de robustez, segurança, assim como flexibilidade de utilização.

Existe também um tipo de cimbre fixo que foi concebido para suportar grandes cargas, que com frequência aparecem nas grandes obras de engenharia civil.

A sua utilização é justificada, quando, além das grandes cargas, temos alturas de 12 m a 40 m. Nestes casos podemos substituir as restantes soluções de cimbre fixo.

Os seus componentes básicos são o poste, a montante e as diagonais verticais e horizontais.

Fig. 9- Cimbre concebido para o escoramento de cofragens de

pontes, ou similares, e de grandes lajes.

17

3.2. Quais os principais problemas associados a este

método?

Os principais problemas associados ao cimbre propriamente dito e à sua

montagem e remoção são:

1. Trabalhadores acidentados;

2. Danos materiais;

3. Prejuízos de várias ordens para o dono de obra e para as

empresas de construção envolvidas, nomeadamente no que se

refere ao aumento dos prazos de execução da obra.

A segurança destas estruturas é afectada por uma grande diversidade de

factores, incluindo a competência e o controlo dos vários intervenientes,

desde a sua concepção e projecto, até ao seu fabrico, transporte,

armazenamento, montagem e desmontagem.

Fig. 10- Cimbre concebido para suportar grandes cargas e

utilizado em construções a altitudes elevadas.

18

3.3. Quais os fenómenos importantes a

controlar/prevenir

3.3.1. Enquadramento

A construção de estruturas remonta às primeiras civilizações

humanas, desde os Egípcios até aos Romanos e chegando, agora, à era

moderna. Não obstante, tanto no passado como no presente e,

certamente, no futuro, todo o engenheiro terá o seu confronto com os

elementos, sejam eles as forças da Natureza ou as leis da Física. Enquanto

a estrutura estiver a ser concebida, desde as suas fundações até ao seu

topo derradeiro, estará, mais do que nunca, sujeita à acção desses

mesmos elementos, ficando extremamente vulnerável a eles. Como tal,

Fig. 11- Queda de um cimbre.

19

urge recorrer a algo que suporte tanto os trabalhadores como a obra em si

e os equipamentos necessários à sua criação. Como se pôde constatar, o

cimbre é a escolha mais apropriada para servir esse propósito, sendo o

cimbre fixo uma variante particular para estruturas de menor

envergadura. No entanto, descartando os pormenores económicos e

outros problemas e funcionalidades já referidos anteriormente, a

utilização do cimbre requer a consideração de vários parâmetros, dado

que esta ´´ espinha dorsal ´´ temporária da estrutura principal também

terá de suportar o teste dos elementos, pelo menos durante o período de

construção da obra de engenharia em questão. Como tal, compreender os

fenómenos inerentes ao uso do cimbre torna-se indispensável para evitar

potenciais desastres, tornando-se a diferença entre o sucesso e o fracasso

dos projectistas e dos construtores no seu trabalho.

Os fenómenos a que o cimbre pode estar sujeito são relevantes

dado que toda a obra possuí um orçamento limitado. Como tal, tudo deve

ser feito para que não se exceda o valor acordado para a construção da

estrutura principal. Dado que o cimbre pode chegar a comportar 30 a 60

por cento do preço final, ele acaba por ser um factor deveras importante

a ter em conta. Assim, deve-se, em primeiro lugar, estudar devidamente o

terreno e as características do solo ( existência de falhas, composição do

solo, coesão do solo, tipos de materiais e suas características geológicas,

actividade sísmica ou vulcânica, entre outras ) de modo a escolher o

melhor local para iniciar a construção. Dado que o cimbre fixo é colocado

sobre assentamentos, estes têm de se fixar correctamente no solo, pelo

que este deve ser coeso, resistente e estável, de modo a assegurar o uso

devido do cimbre fixo. Conforme a qualidade do solo, o assentamento é

estudade e posicionado de modo a optimizar a utilização do cimbre fixo na

20

construção da estrutura principal. Ainda assim, o cimbre será sujeito a

vários outros fenómenos que o engenheiro terá de ser capaz de antever e

controlar.

Existem três grandes fenómenos a controlar: o deslizamento do

cimbre, a encurvadura do cimbre e o derrube do mesmo. Como tal, é

fulcral conhecer bem quais as cargas e forças a que está sujeito e a

maneira como estas influenciam a estrutura do cimbre de modo a

prevenir a ocorrência destes fenómenos de um modo negativo.

Existem, de forma sucinta, duas componentes gerais que um

engenheiro tem de estudar antes de avançar com a utilização do cimbre

fixo:

A acção do peso no cimbre;

A acção das restantes forças e variantes ( vento, terreno, por

exemplo ).

Cada uma delas possuí elementos específicos:

3.3.2. A acção do peso no Cimbre

Trabalhadores, materiais e equipamentos:

A segurança dos trabalhadores numa obra é uma prioridade nos locais

da construção da actualidade. Apesar de no passado esse não ter sido

sempre o caso, o bem-estar do pessoal encarregue de levar a cabo a

construção de uma dada estrutura assumiu novas proporções, passando

21

de um mero elemento ´´ dispensável ´´ a um bem necessário e

imprescindível. Sendo apoiado por vários equipamentos modernos,

muitos dos quais máquinas inteligentes, o risco de acidentes de trabalho é

muito menor. Ainda assim, o engenheiro continua a ter de se preocupar

com todas as eventualidades que possam ocorrer. Além disso, tem de ter

em conta que esses equipamentos utilizados podem ter custos capazes de

ascender aos milhares de euros, sendo a sua perda um enorme desaire

para o seu trabalho, dada a perda monetária e o desperdício de tempo

valioso consequentes.

No caso do cimbre, os custos totais chegam a atingir entre 30 e 60 por

cento do orçamento final, pelo que se deve ter cuidado com o seu uso. A

distribuição do peso pelas várias secções do cimbre deve ser equilibrada,

de modo a evitar pontos de concentração capazes de danificar ou

comprometer a estrutura como um todo. O engenheiro tem de estar

consciente do peso geral dos trabalhadores, dos materiais e dos

equipamentos utilizados, testar e analisar as capacidades do cimbre em

termos de sustentação e estimar se a estrutura é capaz, ou não, de

Fig. 12- Sistema de segurança preventivo, capaz de evitar a queda de um

trabalhador ( uso de cintos flexíveis ).

22

suportar todo o peso. Por exemplo, se for preciso utilizar betão, o peso

será deveras considerável, dada a composição do material, o que irá

requerer um esforço maior por parte do cimbre durante a construção da

estrutura principal. Também deve tentar, ao máximo, dispersá-lo, de

modo a que não comprometa a integridade estrutural básica. Se for

necessário, o engenheiro deve recorrer ao uso de vigas de aço ou de

alumínio mais fortes para reforçar toda a estrutura, ou recorrer a madeira,

mais frágil, quando o peso é menor. O uso de prumos também pode

auxiliar na tarefa árdua de controlo dos vectores que a força ´´ peso ´´

assume.

Por fim, há que ter em conta a utilização que o cimbre terá. Poderá

haver um maior ou menor movimento de trabalhadores e de

equipamento pelas várias secções do cimbre, o que irá condicionar a sua

capacidade de sustentação sem colapsar. Um cimbre sobrecarregado terá

de ser mais resistente e flexível do que um com menor utilização, pois

será sujeito à força do peso mais vezes e com maior intensidade. Até ao

último dia da obra, tudo pode acontecer, e o engenheiro tem de estar

preparado para lidar com qualquer situação que possa por em causa o seu

cheque ao final do mês.

23

Cimbre e cofragens:

O peso do próprio cimbre e das cofragens adjacentes também é um

fenómeno a controlar de modo a evitar o colapso de toda a estrutura. Há

que ter em conta não só os materiais utilizados mas também a disposição

das várias secções do cimbre. O uso de prumos ajuda a distribuir o peso e

a dispersá-lo para níveis inferiores, até mesmo para o solo, aliviando a

pressão a alturas superiores e possibilitando um uso mais seguro do

cimbre em si. Também o uso de materiais mais resistentes, como o aço e

o alumínio, permitem que esta estrutura temporária suporte maiores

cargas e seja mais pesada.

Outra maneira de controlar a acção do peso é manipular o centro de

gravidade das secções do cimbre, evitando que se forme pressão adicional

em potenciais pontos fracos. Isto pode ser alcançado através das técnicas

já referidas ( distribuição equilibrada do peso, uso de estruturas de

Fig. 13- Trabalhadores a posicionar as secções do cimbre

24

suporte e de dispersão do peso ). Desviar o peso para pontos de

sustentação ( pilares, lajes de betão, prumos ) permite que o cimbre seja

capaz de cumprir a sua função sem estar em risco a sua estabilidade. Caso

se ignore este factor, o cimbre poderá sucumbir ao seu próprio peso e

deitar todo o trabalho por terra. É, deste modo, essencial controlar o peso

recorrendo a todos os valores obtidos pelas análises experimentais e pelas

estimativas feitas pelos engenheiros, prevenindo, assim, qualquer

eventualidade que ponha em causa a construção da estrutura principal

(edifício, barragem, ou outra infra-estrutura qualquer).

Fig. 14- O posicionamento dos elementos ( trabalhadores, equipamento e materiais

) influencia o modo como a força ´´ peso ´´ ( F.1/ F.2 / F.1 + F.2 ) age sobre o cimbre

( 1- peso concentrado / 2- peso equilibrado )

25

3.3.3. A acção do vento

Acção do vento:

O vento é um elemento que sempre condicionou o modo como as

estruturas de engenharia têm sido concebidas ao longo do tempo. Tal

deve-se às suas características e comportamentos quando confrontado

com um obstáculo, como um edifício, por exemplo, e quanto mais alto se

subir, maior será o seu efeito. O uso do cimbre fixo costuma estar

associado a estruturas de menor altura, mas isso não justifica que se

menospreze o papel do vento na concepção da obra de engenharia. O

cimbre não sairá ileso do teste do vento, e terá de o passar com distinção,

sendo capaz de suportar todos os fenómenos que este consegue provocar.

Há três grandes preocupações a ter com o vento:

A sua direcção;

A sua intensidade;

A sua dispersão ao longo da estrutura.

Para se entender melhor como estas vertentes influenciam o uso do

cimbre, é essencial analisá-los cuidadosamente.

A direcção do vento é importante, pois um vento constante, ao

embater no cimbre, irá exercer uma força nela, num efeito de ´´ empurrão

26

´´, que poderá abanar a estrutura e condicioná-la severamente. Poderá

deixar de ser seguro trabalhar em redor do cimbre, em certos casos,

sobretudo se a direcção do vento for inconstante e imprevisível. Nesse

caso, poder-se-ia formar um efeito de turbilhão, com constantes abanões

laterais capazes de enfraquecer o cimbre e pô-lo em risco de colapsar por

quebra das ligações entre as várias secções. Seria o equivalente a aplicar-

se cargas laterais. É necessário utilizar materiais flexíveis, capazes de

oscilar o suficiente para compensar a acção do vento e absorver o seu

choque com o cimbre.

A intensidade do vento também pode tornar-se num problema grave.

Ventos fracos podem afectar pouco ou nada a estabilidade do cimbre, mas

rajadas mais potentes, como as de uma tempestade ou de um furacão,

por exemplo, podem por em risco toda a estrutura do cimbre. Ventos

ciclónicos, tais como os que surgem em certas regiões da Ásia e do Golfo

do México, podem ascender às centenas de quilómetros por hora e ser

muito perigosos para a integridade do cimbre, e sem ´´ espinha dorsal ´´

para a suportar, a estrutura de engenharia principal, seja ela um edifício

ou outra qualquer, pode correr o risco de colapsar. O engenheiro tem de

ter isso em conta e de ser capaz de desviar o movimento do vento para

que, ao embater no cimbre, a sua acção seja enfraquecida. Para tal, pode

recorrer a materiais flexíveis, feitos de aço e de alumínio, sendo capazes

de suster melhor a acção do vento e de ser capazes de oscilar para

qualquer lado e de recuperar a sua posição inicial assim que deixem de ser

pressionados pelo vento. Também pode evitar ao máximo usar superfícies

planas, mais expostas ao embate do vento, e optar por formas mais

arredondadas ou irregulares, de modo a ´´ cortar ´´ ou desviar a rota do

vento e a enfraquecer a sua acção.

27

Por fim, a dispersão do vento é fulcral para assegurar a estabilidade do

Por fim, a dispersão do vento é fulcral para assegurar a estabilidade do

cimbre, mesmo que se trate de um fixo. Mesmo perto do solo, a presença

do vento faz-se sentir, e quanto mais concentrado ele for, maior será a sua

força. Em certos casos, a forma da estrutura acaba por ser uma inimiga, e

não uma aliada, na medida em que aprisiona o vento em certos pontos.

Em vez de proteger a estrutura principal, o cimbre fixo pode acabar por

comprometê-la se tiver a forma errada. Um fenómeno que pode

exemplificar esta situação é a formação de vórtices de vento, que são, em

certa medida, tornados em miniatura que ficam a rodopiar nos pontos

onde ficaram aprisionados, destabilizando toda a região envolvente. Para

os evitar o cimbre deve ter superfícies inconstantes e um tanto

irregulares, com a mínima área possível, de modo a que o vento não se

possa acumular e organizar em vórtices, sendo dispersado sem causar

grandes problemas à estabilidade do cimbre. São técnicas simples que

evitam potenciais desastres nas primeiras etapas da construção de obras

da engenharia.

Fig. 15- Comportamento do vento em estruturas com diferentes conformações. A

forma de uma estrutura, como o cimbre fixo, afecta o modo como o vento reage

quando embate contra ela.

28

Forças devidas a acções horizontais:

3.3.4. A acção das deformações geométricas

O cimbre fixo também está sujeito a forças de cariz horizontal. Uma

delas é o vento já acima referenciado, mas existem outras que também

requerem atenção.

Desvios na montagem do cimbre, devidos a imperfeições geométricas,

podem acarretar cargas extra que os seus componentes terão de suportar.

O encaixe das várias secções do cimbre deve ser sempre monitorizado,

mas é praticamente inevitável que surjam pontos onde a ligação não é tão

robusta, tornando-os propensos a quebras. Com a estrutura a desviar as

forças de peso não só para baixo, mas para os lados, há que contabilizar os

efeitos que um erro pode ter, mesmo que seja milimétrico. Como tal, a

estrutura tem de ser flexível e resistente ao ponto de aguentar não só as

Fig. 16- Formação de vórtices atmosféricos numa torre de transmissão. Este

fenómeno também pode ocorrer em cimbres, caso o vento encontre um obstáculo

no seu caminho, o que pode comprometer a estabilidade da estrutura.

29

cargas verticais como também as horizontais, permitindo a criação de

estabilidade por toda a estrutura.

Um último fenómeno que pode suceder deve-se a deformações que

possam existir na estrutura do cimbre. Estas podem ser acidentais, como

as já referidas, ou controladas, caso se proceda ao uso de assentamentos

de apoio ou exista um pré-esforço dos materiais que compõem a

estrutura ( como o betão, por exemplo ). O uso de prumos para

direccionar as cargas para as laterais e para o solo deve ter em conta estes

factores, de modo a que não surjam pontos de excentricidade de cargas

no topo ou na base do cimbre. Estes têm de ser adequados para a tarefa e

levar em conta a conformação geral da obra e o terreno circundante, algo

que deve ser monitorizado pelos engenheiros e restantes intervenientes

no local de construção. O solo terá de ser adequado à construção, e o

cimbre deve ser capaz de se fixar nele e conseguir suportar todas as

cargas. Se o solo for de fraca qualidade e pouco agregado, corre-se o risco

de o peso transferido pelos prumos ou por outros suportes ser demasiado

elevado, e o solo poderá ceder, juntamente com todo o cimbre, algo que o

engenheiro tem de ser capaz de prevenir. Também, em certos casos, os

materiais de construção, devido às cargas que exercem, podem requerer

um assentamento controlado, de modo a não sobrecarregarem a

estrutura do cimbre. Este tem de ser capaz de se movimentar ligeiramente

nas secções de maior esforço e estabilizar-se aos poucos, em vez de seguir

um posicionamento mais rápido e imediato.

30

3.3.5. A acção dos sismos

O efeito de um sismo pode ser devastador para qualquer tipo de

estrutura concebida pelo Homem, caso não se tomem as medidas

necessárias.

A acção sísmica pode ser de fraca intensidade ou deveras

destrutiva, conforme o tipo de ondas libertadas e a sua magnitude. Em

certos casos, a onda sísmica, ao propagar-se, liberta um tremor mais

horizontal e directo, que pode abanar a estrutura de um cimbre

horizontalmente, de frente para trás ou de um lado para o outro. Não

obstante, este tipo de onda não é o de maior preocupação, pois as

estruturas mais modernas são concebidas de modo a poderem oscilar

conforme o passar da onda sísmica. O problema reside, sobretudo, em

ondas de maior intensidade, que seguem uma trajectória de propagação

mais destrutiva.

Certas ondas propagam-se de um modo mais irregular, fazendo

agitar com maior intensidade o solo circundante. Algumas chegam a

Fig.17- Efeito das cargas num túnel. Ao usar-se o cimbre, este tem de ser capaz de

se movimentar de acordo com a direcção das forças antes de se fixar, caso

contrário poderá quebrar. Daí a necessidade de ser flexível em certas condições.

31

efectuar um movimento circular, como ondas presas por um quebra-mar

junto à praia, e outras conseguem ser ainda mais destrutivas, dado que

seguem um padrão irregular de movimento oscilante. Dado que o cimbre

assenta no solo, caso este seja sujeito à acção de um sismo, as forças

horizontais a que o cimbre estará sujeito terão de ser tidas em conta, pois

o cimbre terá de acompanhar o seu movimento, de modo a evitar

possíveis problemas com a sua estabilidade. Se o solo se erguer, o cimbre

terá de fazer o mesmo, e se o solo avançar e recuar, o mesmo terá de se

aplicar ao cimbre, de modo a contrabalançar o movimento oscilatório.

3.3.6. Efeitos: Encurvadura, deslizamento e derrube do

cimbre

Todas as cargas e forças acima referidas acabam por desencadear

fenómenos que devem ser controlados, nomeadamente:

Encurvadura do cimbre;

Deslizamento do cimbre;

Derrube do cimbre.

32

A encurvadura do cimbre resulta de uma aplicação incorrecta das

cargas. Seguindo os exemplos acima referidos, uma concentração

excessiva de peso numa dada secção do cimbre pode comprometer a

estrutura, pois a força descendente aplicada nela pode ser capaz de a

dobrar. Por exemplo, se estivermos a falar de um suporte para

trabalhadores assente em vigas de ferro, e se a força do peso dos mesmos

for demasiada, as vigas poderão começar a quebrar segundo pontos de

fraqueza e irão dobrar-se lentamente, à medida que são ´´ esmagadas ´´

pelo peso que sustêm. Como tal, devem-se utilizar materiais rígidos e

resistentes o suficiente para suster as cargas aplicadas, de modo a evitar

uma encurvadura demasiado gravosa, pois, caso contrário, poderá levar a

um desastre muito pior.

Em segundo lugar, há que controlar possíveis deslizamentos do cimbre.

Como foi referido no último ponto, em certos casos as cargas aplicadas

são tão fortes que certas secções do cimbre podem deslizar umas sobre as

outras, caso não estejam devidamente interligadas. No caso do túnel, por

exemplo, isso pode ser algo benéfico, se controlado, dado que o cimbre é

sujeito ao peso de toda uma estrutura geológica de uma só vez, pelo que

se for capaz de suster o peso aos poucos será mais simples contrariar as

forças a que é sujeito do que se fosse fixado directamente, sendo logo

obrigado a suster o peso maciço por si só. Por outro lado, deslizamentos

não-programados podem ser prejudiciais, dado que se uma secção mal

soldada ou indevidamente colocada do cimbre for sujeita a cargas

excessivas, e houver deslizamento da respectiva secção, toda a

estabilidade da estrutura poderá ser posta em risco, pois a secção, ao

mudar de posição, deixa de cumprir a sua função no local original. Como

tal, a carga terá de ser dirigida para as secções adjacentes, que poderão

33

não ser capazes de suster tudo de uma só vez. Também há que ter em

conta que o deslizamento pode provocar a perda de material ou de vidas

humanas, dado que ambos operam graças ao suporte e estabilidade

providenciados pelo cimbre. Assim, é fulcral garantir que todo o cimbre é

rígido e devidamente concebido, sem falhas nem pontos de fraqueza, com

um controlo rigoroso das cargas aplicadas e da resistência de todas as

secções.

Por fim, há que prevenir o mais calamitoso dos fenómenos: o derrube

do cimbre. Enquanto que os últimos dois casos são mais propensos a

ocorrer devido a excessos de peso e a deformações na estrutura do

cimbre, este último costuma ocorrer devido à acção de elementos mais

naturais, como o vento ou os sismos. A acção do vento, como já foi

referida, pode ser muito poderosa. Se uma dada secção do cimbre for

sujeito a ela, poderá oscilar imenso, acabando, em última instância, por

levar a um desequilíbrio total e ao derrube do cimbre. Rajadas muito

violentas podem abanar a estrutura ao ponto de esta se inclinar para além

do recomendável, pelo que se deve utilizar um cimbre com materiais

rígidos e bem soldados, de modo a que a estrutura possa permanecer

estável durante o tempo de construção. Quanto à acção dos sismos, dado

o efeito destrutivo das ondas de propagação numa estrutura, algo que já

se pôde testemunhar um pouco por todo o mundo, urge utilizar um

cimbre capaz de oscilar em conformidade como movimento do solo sem

que se comprometa a estabilidade do cimbre. Para tal existem vários

equipamentos capazes disso, que permitem que o trabalho prossiga sem

grandes prejuízos para a obra final. É a melhor maneira para evitar o

derrube de um cimbre devido a sismos, especialmente considerando o

34

nível de destruição que a acção sísmica pode provocar em qualquer

estrutura.

4. Conclusão

O cimbre pode parecer uma componente banal para o engenheiro da

actualidade, mais preocupado em ultrapassar os limites da engenharia

conhecida, mas a verdade é que esta estrutura forma a ´´ espinha dorsal ´´

de toda uma construção até que esta esteja completa. Se falhar, seja de

que modo for, todo o projecto pode tombar por terra, literalmente, com

consequências desastrosas para os seus intervenientes. Como tal, recorrer

ao cimbre correcto nas condições adequadas é imprescindível para

qualquer engenheiro que queira conceber uma obra digna desse nome.

Seja um cimbre móvel ou fixo, capaz de suportar os efeitos da gravidade e

dos elementos da Natureza dentro de um orçamento vasto ou apertado, a

sua função é crucial, e não deve ser subestimada.

Sem o uso dos cimbres, a concepção de grandes estruturas como as

Pirâmides da Antiguidade ou até mesmo o Burj Dubai da actualidade seria

praticamente impossível para o ser humano, limitando-o a pequenas

cabanas e edifícios com poucos andares de altura. A sua construção seria,

também, muito mais perigosa, pois bastaria um pequeno deslize para que

tudo caísse por terra. Graças ao cimbre, em particular à vertente fixa,

podemos conceber estruturas maiores e mais esplendorosas, muito úteis

a uma sociedade em desenvolvimento. O cimbre permite que tudo fique

assente no seu devido lugar até à hora da inauguração da obra em si.

35

A capacidade do cimbre para suportar cargas é elevada, mas nunca

deve ser sobrestimada. Ele deve ser concebido com as dimensões

adequadas à sua função, recorrendo aos materiais certos, nomeadamente

madeira e várias ligas de metal. Isto irá permitir que a estrutura final não

seja afectada pelo cimbre, aquando da sua remoção, e que o cimbre

consiga aguentar todas as cargas a que será sujeito durante o processo de

construção, graças à rigidez e integridade dos seus materiais e da ligação

das suas secções. A estabilidade tem de ser absoluta, de modo a evitar

pontos de fraqueza que possam ser explorados pelos agentes de

deterioração (vento, peso, entre outros ).

Por fim, o uso do cimbre acarreta grande responsabilidade, dado o

investimento material e humano em causa. A segurança é uma prioridade,

pelo que o engenheiro responsável pela obra, assim como os restantes

trabalhadores, deve estar ciente dos problemas inerentes à concepção da

obra assim como dos fenómenos que estes podem acarretar, sobretudo

quando se aplicam ao caso do cimbre fixo. Deste modo, a construção

poderá prosseguir, os obstáculos poderão ser controlados, e quaisquer

calamidades poderão ser prevenidas e, se necessário, remediadas. Será

necessário, em primeiro lugar, prevenir acidentes de trabalho e evitar

quaisquer danos materiais ao equipamento, controlando, assim, o

orçamento para a obra. Por fim, será necessário lidar com fenómenos

como o vento, o peso dos materiais, trabalhadores e equipamento e todas

as forças que possam agir sobre o cimbre, sejam elas de cariz horizontal

ou vertical. Para os confrontar, o engenheiro terá de jogar com a

conformação do cimbre e recorrer a todo o auxílio possível ( usar

materiais mais leves e fortes, como aço e alumínio, e utilizar prumos e

36

lajes de betão para ajudar a suportar a estrutura ), de modo a poder

controlar todos os seus efeitos e consequências.

Com tudo resolvido, a obra pode ser realizada e o cimbre fixo pode

executar a sua função, permitindo que, um dia, a estrutura principal, seja

ela um túnel, uma barragem, uma ponte ou uma outra infra-estrutura

qualquer, possa ganhar ´´ vida ´´ e tornar-se num projecto de engenharia

bem-sucedido!

5. Referências bibliográficas

Livros e artigos

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Engenharia da Universidade do Porto, 2008

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Cimbre/tabuleiro durante e betonagem em pontes construídas tramo a

tramo, Tese de mestrado integrado em engenharia civil, Engenharia Civil

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do Porto, 2008

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