Compreender os perigos sísmicos e os modos de falha de fôrma

As regiões sismicamente ativas apresentam desafios únicos para a segurança da construção, particularmente para estruturas temporárias como a cofragem. Durante um terremoto, as acelerações do solo induzem forças inerciais em conjuntos de cofragem raramente contabilizadas no projeto convencional.Os modos de falha primária incluem flambagem de suportes verticais devido ao deslocamento lateral, falha de cisalhamento nas conexões, derrubamento de formas de parede e colapso de cofragem de lajes quando os suportes perdem a capacidade de rolamento. Essas falhas podem ocorrer em segundos, muitas vezes sem aviso, e podem desencadear falhas em cascatas que põem em perigo os trabalhadores e comprometer a estrutura parcialmente concluída.

Dados estatísticos de eventos sísmicos anteriores mostram que cofragem inadequadamente projetada ou segura contribuiu para lesões significativas e atrasos. Por exemplo, o terremoto de Northridge 1994 causou colapsos múltiplos de cofragem na área de Los Angeles porque sistemas de contraventamento foram projetados apenas para cargas gravitacionais. Entender esses mecanismos de falha é o primeiro passo para a mitigação. Os designers devem considerar não só a aceleração do pico do solo (PGA), mas também a duração do tremor e o potencial de choques posteriores, que podem desestabilizar ainda mais trabalhos temporários já comprometidos.

Considerações de Design para trabalhos de fôrma em zonas sísmicas

Combinações de carga e requisitos de código

O desenho de fôrmas em regiões sísmicas ativas deve incorporar combinações de carga sísmica conforme especificado pelos códigos de construção locais, como o Código Internacional de Construção (IBC) ou ASCE 7. A combinação de carga padrão para fôrmas inclui carga morta, carga viva (cargas de construção) e carga sísmica (E). A carga sísmica é calculada usando o coeficiente de resposta sísmica (Cs) e o peso da fôrma mais o peso do concreto molhado. Ao contrário das estruturas permanentes, a fôrma carrega o concreto úmido que ainda é fluido, o que significa que as forças laterais podem causar efeitos de sloshing que amplificam a carga. Os engenheiros devem aplicar fatores de carga adequados e combiná-los com fatores de segurança para trabalhos temporários.

Muitas jurisdições exigem agora que as cofragens para estruturas maiores que uma certa altura ou em zonas sísmicas elevadas sejam submetidas a revisão por pares por um engenheiro estrutural licenciado. Por exemplo, o Código de Construção da Califórnia manda que os projetos de cofragem para edifícios mais altos que 75 pés em Design Sésmico Categoria D ou superior devem ser carimbados por um engenheiro profissional.

Seleção de materiais para Dutilidade e Força

A seleção de materiais que combinam resistência com ductilidade é fundamental. A cofragem de madeira tradicional, enquanto leve, pode não ter a ductilidade necessária e pode falhar imprevisivelmente sob carga cíclica. Os sistemas de cofragem de aço oferecem maior resistência e ductilidade, mas deve ser devidamente preparada para evitar flambagem local. Os sistemas de alumínio fornecem um bom equilíbrio de leve e resistência, mas requerem atenção cuidadosa aos detalhes da conexão. A cofragem de poliéster-compósito está emergindo como uma alternativa, pois pode absorver energia através deformação elástica sem rachadura, mas seu desempenho a longo prazo sob tremor sísmico ainda está em estudo.

Independentemente do material, todos os componentes de cofragem devem ser testados quanto à resistência ao impacto e à fadiga sob cargas cíclicas. Os fornecedores devem fornecer certificações de que seus sistemas foram testados para suportar cargas laterais equivalentes a pelo menos 1,5 vezes a força sísmica de projeto. As normas de cofragem da OSHA exigem que as cofragens sejam projetadas para resistir a todas as cargas que poderiam ser impostas durante a construção, incluindo sísmica.

Sistemas de apoio e ancoragem

O reforço é o elemento mais crítico para evitar o colapso de fôrmas durante o movimento do solo. São usados dois tipos de suportes: suportes horizontais que impedem o racking e suportes diagonais que resistem ao balanço lateral. Nas zonas sísmicas, todos os suportes devem ser concebidos como ligações que resistem a momentos, em vez de ligações simples de pinos. As pregas de viragem e as precintas de parafuso ajustáveis devem ser fixadas com porcas de bloqueio para evitar o afrouxamento sob vibração. A ancoragem de fôrmas ao solo deve usar âncoras de expansão ou parafusos de fixação epóxi capazes de resistir tanto à tensão como ao cisalhamento em múltiplas direções. Para as formas de parede, as hastes de amarramento devem ser espaçadas mais perto do que em zonas não sísmicas para proporcionar redundância se uma haste falhar.

Um detalhe frequentemente ofuscado é o de forragem na base de colunas e paredes de cisalhamento. Essas áreas experimentam as maiores demandas sísmicas durante a construção porque os elementos verticais são altos e esbeltos. Usando kickers e joelheiras, combinadas com escoramento contínuo, podem melhorar significativamente a estabilidade. do American Concrete Institute ACI 347-14 Guia de Formação para Concreto fornece recomendações detalhadas para a contração em áreas sísmicas.

Melhores práticas para a segurança de fôrmas em áreas sísmicas

Use sistemas de materiais reforçados e flexíveis

Os sistemas de materiais que podem absorver energia através de deformação controlada são preferíveis. Por exemplo, usar formas de aço de alta resistência com conexões entalhadas permite um movimento leve sem perda de capacidade de carga. Outra abordagem é usar formas compostas de polímero reforçado com fibra (FRP) que podem flexionar sob carregamento sísmico e retornar à forma após o evento. No entanto, qualquer material escolhido deve ser compatível com o tipo de concreto utilizado e as condições de cura.

Proteger todas as conexões e as chaves

Todos os pontos de ligação devem ser inspeccionados para que haja uma estanqueidade e uma instalação correcta. Isto inclui parafusos, cunhas, acoplamentos e pinças. Nas zonas sísmicas, é comum exigir dois sistemas de fixação independentes para cada ligação crítica (por exemplo, um parafuso mais um pino de bloqueio). Todas as chaves devem ser fixadas à estrutura ou ao solo, utilizando fixações concebidas, em vez de se basear em fricções ou âncoras de estaca. Recomenda-se a retorcagem regular de parafusos após uma inspecção programada, especialmente após qualquer evento sísmico acima de uma magnitude limiar (por exemplo, M3.0).

Desenho para carga sísmica usando códigos locais

A concepção de cargas sísmicas significa mais do que apenas adicionar um fator de segurança. Envolve analisar a cofragem como um sistema dinâmico. A modelagem de elementos finitos pode simular os efeitos do movimento do solo sobre a montagem de cofragem-concreto. Algumas ferramentas de software modernas, como as usadas para o projeto de torres de escoramento, podem incorporar espectros de resposta sísmica. O projeto também deve considerar a possibilidade de choques posteriores que podem ocorrer enquanto o concreto ainda está curando e a cofragem ainda está no lugar. Nesses casos, o concreto molhado pode ter um efeito de amortecimento, mas a cofragem deve ainda suportar potenciais acelerações laterais.

Os códigos de construção locais frequentemente referenciam mapas e coeficientes sísmicos específicos. Por exemplo, no Japão, a Lei Padrão de Construção exige que as cofragens sejam projetadas para uma força lateral igual a 0,3 vezes o peso total da cofragem e do concreto úmido. Na Nova Zelândia, a norma NZS 3101 inclui disposições específicas para trabalhos temporários em zonas sísmicas altas. Os projetos internacionais devem usar o código do país anfitrião ou um padrão equivalente como UBC ou Eurocode.

Implementar o Shoring Robusto e Propping

Os sistemas de aparas devem ser concebidos para resistir às cargas verticais e laterais. Recomenda- se a fixação de torres de aparas pesadas com suportes de contrapeso cruzado e diagonal. O espaçamento entre as margens deve ser reduzido em comparação com condições não sísmicas para aumentar a redundância. Além disso, deve ser amarrado junto na parte superior e inferior com a braçadeira horizontal para criar um diafragma rígido. Isto impede que as costas individuais encurvem fora do plano durante o tremor. Para as formas verticais (formas de parede), usando raquetas ou suportes que estejam atadas em ambos os eixos, é essencial.

Durante o derramamento de concreto, o sistema de escoramento experimenta forças dinâmicas do próprio processo de colocação. Em zonas sísmicas, essas forças são ainda mais críticas porque aumentam o cisalhamento da base. O concreto de bombeamento pode criar vibrações que mimetizam o carregamento sísmico. Portanto, as taxas de despejo devem ser controladas e monitoradas para evitar a sobrecarga de escoramento durante um evento sísmico real.

Agendar atividades de construção para evitar períodos sísmicos

Embora seja impossível prever com certeza os terremotos, os gestores de construção podem usar dados sísmicos históricos para identificar períodos de maior atividade. Em regiões com padrões sísmicos sazonais ou cíclicos conhecidos (por exemplo, aumento da atividade após grandes eventos tectónicos), operações críticas de fôrma devem ser programadas durante meses historicamente mais silenciosos. Isto não significa evitar zonas de falha ativa inteiramente, mas sim planejar o momento de atividades de alto risco como instalação de escoramento e colocação de concreto para coincidir com períodos em que os tremores de sol são menos prováveis. Sistemas de monitoramento de terremotos em tempo real podem fornecer alertas para que o trabalho possa ser pausado se um enxame sísmico começar.

Conduzir inspecções regulares e pós-evento

As inspecções devem ser frequentes e sistemáticas. Uma pessoa responsável deve inspecionar as fôrmas diariamente antes da colocação do concreto e após qualquer evento que possa comprometer a estabilidade, incluindo ventos fortes ou tremores sísmicos menores. A lista de verificação de inspeção deve incluir verificações visuais de conexões, suportes, varetas de amarração e ancoragem de base. Após um terremoto de qualquer magnitude, todas as fôrmas devem ser consideradas danificadas até que se prove o contrário. Deve ser necessária uma inspeção formal por um engenheiro qualificado antes que o trabalho possa retomar. As diretrizes da NIOSH[] recomendam que as inspeções pós-evento sigam um protocolo específico, incluindo documentação de quaisquer deslocamentos ou deformações.

Trabalhadores do comboio em protocolos de segurança sísmica

O treinamento é talvez a medida de segurança mais econômica. Os trabalhadores devem ser educados sobre como reconhecer sinais de instabilidade de cofragem, como cintas de flagelamento, conexões soltas ou ruídos incomuns durante o tremor. Eles devem conhecer as rotas de evacuação e pontos de rali. Durante um terremoto, os trabalhadores devem ser treinados para parar imediatamente o que estão fazendo, se afastar de cofragem, e evitar elementos estruturais verticais que podem entrar em colapso. Perfurações regulares, incluindo cenários simulados de terremoto, ajudar a a entrar nessas respostas. Além disso, os trabalhadores devem ser ensinados a proteger materiais e ferramentas soltas rapidamente antes de evacuar, uma vez que os detritos voadores são um grande perigo.

Preparação e Resposta de Emergência

Desenvolver um plano de emergência específico para o sítio

Cada canteiro de obras numa região sísmicamente activa deve ter um plano de emergência escrito que abranja cenários de terramotos.

  • Rotas de evacuação livres marcadas com sinalização luminosa que permanece visível mesmo que a energia falhe.
  • Protocolos de comunicação: rádios, alto-falantes e telemóveis de reserva.
  • Pontos de choque ] localizados longe de cofragens e estruturas.
  • Procedimentos para desligar equipamentos pesados para evitar movimentos durante o tremor.
  • Estações de primeiros socorros e respondedores de emergência treinados no local.
  • Coordenação com os serviços de emergência locais para garantir uma resposta rápida.

Os planos devem ser revisados trimestralmente e após qualquer evento sísmico significativo. Devem ser praticados através de brocas que simulam condições realistas, como queda de energia e saídas bloqueadas. Todos os trabalhadores devem estar familiarizados com o plano antes de iniciar o trabalho no local.

Ações imediatas durante um terremoto

Quando ocorre um terremoto, os trabalhadores devem executar a seguinte sequência:

  1. Baixe, cubra e segure se tremer é grave e escapar é impossível.
  2. Afaste-se de cofragens, guindastes e materiais que podem cair.
  3. Evacuar para o ponto de reunião designado utilizando rotas estabelecidas.
  4. Conta para todo o pessoal utilizando contas de cabeça e sistemas de amigos.
  5. Não volte ao trabalho até que uma pessoa qualificada tenha verificado e tenha obtido autorização do local.

Os gerentes devem ter uma lista de verificação para desativar utilitários, desligar equipamentos e proteger materiais perigosos.

Avaliação e recuperação pós-terremoto

Após a passagem imediata do perigo, é necessária uma avaliação exaustiva, devendo ser inspeccionada a cofragem para:

  • Deformação ou desalinhamento de costas e aparelhos.
  • Cracks em conexões ou soldas.
  • Ancora solta ou hastes de amarração.
  • Deslocamento de toda a montagem de cofragem em relação ao seu fundamento.

Qualquer cofragem que apresente sinais de danos deve ser desmontada e substituída ou reforçada antes de retomar o trabalho. Em alguns casos, o concreto pode ainda estar molhado; se a cofragem estiver danificada, o concreto também pode precisar ser removido. O engenheiro estrutural deve rever as condições construídas. Um relatório escrito do evento, incluindo avaliação de danos e ações tomadas, deve ser arquivado para fins de seguro e regulatório.

Conformidade com o código e normas

O cumprimento das normas reconhecidas não é opcional, sendo as seguintes as principais referências para as fôrmas nas regiões sísmicas:

  • ACI 347-14 – "Guia para a fôrma do betão" (Instituto Americano de Concreto)
  • ASCE 7 – "Cargas mínimas de projeto e critérios associados para edifícios e outras estruturas"
  • OSHA 1926 Subparte Q – "Construção de betão e alvenaria" (]OSHA link )
  • EN 12812 – "Falsework – Requisitos de desempenho e concepção geral" (norma europeia)
  • NZS 3101 Parte 5 – "Padrões de Estruturas Concretas – Comentário sobre a provisão sísmica" (Nova Zelândia)

Muitas jurisdições locais também têm requisitos suplementares, por isso é essencial verificar com o departamento de construção no início da fase de planejamento. Falha em cumprir pode resultar em multas, atrasos e responsabilidade por lesões ou mortes.

Formação e Certificação do Pessoal

Todos os trabalhadores envolvidos na erecção e utilização de cofragens devem receber formação certificada centrada na segurança sísmica, incluindo:

  • Designação de pessoa competente para os responsáveis pelas inspecções de fôrma (definição da OSHA).
  • Certificação de pessoas de risco e de sinal para operações de grua relacionadas com cofragem.
  • Primeiros auxílios e formação em RCP] para resposta de emergência.
  • Perfuração manual para evacuação e fixação do equipamento.

A formação deve ser actualizada anualmente ou sempre que sejam introduzidos novos sistemas de cofragem, devendo ser conservado no local e disponível para revisão pelas autoridades reguladoras.

Conclusão

A implementação de melhores práticas para fôrmas em regiões sísmicas ativas não é tarefa única, mas um processo contínuo de planejamento, concepção, inspeção, treinamento e preparação de emergência. Ao integrar considerações de carga sísmica no projeto desde o início, usando materiais dúcteis e sistemas de contração robustos, realizando inspeções regulares e preparando trabalhadores com exercícios realistas, as equipes de construção podem reduzir significativamente os riscos de colapso de fôrmas durante terremotos. A combinação de rigor de engenharia e disciplina operacional cria um ambiente mais seguro para os trabalhadores e protege a integridade estrutural do projeto. Investir nessas medidas paga dividendos na prevenção de lesões, continuidade do projeto e paz de espírito.