PT1156171E - Elemento de cofragem em chapa de aço perfilada para a realização de um pavimento com placas metálicas colaborantes. - Google Patents

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DESCRIÇÃO "ELEMENTO DE COFRAGEM EM CHAPA DE AÇO PERFILADA PARA A REALIZAÇÃO DE UM PAVIMENTO COM PLACAS METÁLICAS COLABORANTES" A presente invenção refere-se a um elemento de cofragem em chapa de aço perfilada para a realização de um pavimento com placas metálicas colaborantes realizadas com betão armado betonado no interior da dita cofragem. O tipo de pavimento betonado no interior de uma cofragem composta por uma montagem de elementos perfilados metálicos é realizado no dominio da construção, tal como de habitações, hotéis, hospitais, construções industriais ou para parqueamentos.

Utilizam-se, actualmente, múltiplas formas geométricas de perfis com diferentes dispositivos de deformações locais ditos relevos, para realizar as cofragens colaborantes.

Entende-se por cofragem colaborante o facto da cofragem permanecer e introduzir no pavimento construído as suas propriedades mecânicas em tracção e flexão do aço na concepção geral de um betão dito armado. As proporções geométricas da chapa e a disposição dos relevos têm uma grande influência na resistência da cofragem em fase de obra, no momento da montagem da dita cofragem, em fase de betonagem e, igualmente, na eficácia da colaboração entre os elementos de cofragem em aço associados ao enchimento de betão, após o endurecimento deste. 1

Do ponto de vista da forma geométrica, distinguem-se essencialmente dois tipos de perfis: - o perfil dito «abertos» no qual o perfil ómega possui uma forma geral trapezoidal ou rectangular. - o perfil dito «fechados» no qual o perfil ómega possui uma forma geral em cauda de andorinha.

No que diz respeito aos relevos, eles constituem deformações localizadas realizadas em superfícies planas do perfilado, formando as ditas deformações embutidos nomeadamente do tipo, botão redondo, botão oval, nervura transversal, entalhe, ziguezague ou qualquer outra imagem.

Os relevos podem ser realizados nos topos do perfilado, nas bases, bem como nas almas do ómega. As soluções existentes baseiam-se, geralmente, numa escolha arbitrária da forma geométrica dos relevos, isto é, do motivo da deformação, bem como da distribuição à superfície dos ditos motivos, que podem ser distribuídos de diferentes maneiras, em número, em geometria, e em densidade. 0 resultado assim obtido é totalmente aleatório, isto é, não conduz necessariamente a um compromisso óptimo entre diferentes critérios de desempenho do ponto de vista de resistência dos materiais. É necessário salientar que os critérios de desempenho podem ser muitas vezes contraditórios, no sentido em que a melhoria de um critério poder conduzir à degradação de um outro. Por exemplo, os relevos colocados nas bases ou demasiado próximos dos ângulos bases-almas, melhoram frequentemente a colaboração com o betão, mas conduzem ao enfraquecimento da secção eficaz e por 2 consequência, à perda de desempenho na betonagem. Por outro lado, os relevos em forma de entalhe continuo que geram em secção, uma ondulação ou ainda, relevos insuficientemente inclinados e ou espaçados, aumentam a resistência à perfuração das almas sobre os apoios, mas, pelo contrário, reduzem a secção eficaz e criam tensões internas parasitas de compressão nas partes planas, provocando instabilidades locais, tais como empeno e rotura prematura.

Assim, a patente US 3 397 497 descreve um elemento de cofragem em aço perfilado para a realização de um pavimento com placas metálicas colaborantes realizado com betão armado betonado no interior da cofragem, apresentando o elemento almas compreendendo diversos motivos embutidos de forma longilinea, dispostos cada um, na diagonal de um rectângulo que possui um lado sensivelmente igual à largura da alma, incluindo cada rectângulo mais do que um motivo embutido.

Num outro exemplo, a diminuição da inclinação das almas permite aumentar a largura útil da placa, mas, pelo contrário, reduz a eficácia da colaboração entre a chapa e o betão. 0 objectivo da invenção é propor um elemento de cofragem em chapa de aço perfilada para a realização de um pavimento com placas metálicas colaborantes realizado com betão armado betonado no interior da dita cofragem, o que conduz, no momento da realização do pavimento, a um ganho substancial, do ponto de vista dos desempenhos em fase mista, comparativamente aos pavimentos existentes do tipo perfil aberto, permanecendo competitivo ao nivel dos desempenhos em fase de betonagem bem como ao nivel da gramagem do elemento e da cofragem. 3 A invenção tem por objectivo um elemento de cofragem em chapa de aço perfilada para a realização de um pavimento com placas metálicas colaborantes realizado com betão armado betonado no interior da dita cofragem, apresentando o elemento um perfil composto por uma sucessão de formas em ómega, compreendendo cada forma um topo, de ambos os lados do qual se estendem duas almas inclinadas em relação ao plano do topo, e duas bases sensivelmente paralelas ao plano geral do pavimento, gerando a montagem dos elementos pelas bases de extremidade, placas metálicas de cofragem, o elemento comporta sobre as almas, embutidos longilineos, dispostos, cada um, sobre a diagonal de um rectângulo que possui um lado sensivelmente igual à largura da alma, caracterizado por a forma geral de cada embutido, representando um motivo, estar contida apenas no interior do dito rectângulo.

As outras caracteristicas da invenção são: - a secção do ómega é trapezoidal, - os embutidos definem um número de motivos por metro linear em função da largura da alma e da inclinação das diagonais que está compreendida entre 20° e 45°. - o embutido é saliente do lado das placas metálicas de cofragem. - o embutido forma uma goteira. as bases e o topo comportam pelo menos um vinco longitudinal que forma uma ranhura de reforço e ou de encaixe. 4 - o elemento perfilado é galvanizado. A invenção refere-se igualmente a um pavimento com placas metálicas colaborantes realizado com betão que pode ser reforçado, betonado no interior de uma cofragem constituída por elementos em que, pelo menos, um elemento da cofragem comporta sobre as almas, embutidos longilineos, dispostos, cada um, sobre a diagonal de um rectângulo que possui um lado sensivelmente igual à largura da alma, representando a forma geral de cada embutido um motivo, que está contido apenas no interior do dito rectângulo. A descrição que se segue e as figuras anexas dadas em conjunto a titulo de exemplo não limitativo, farão compreender melhor a invenção.

As figuras la, lb, lc apresentam, respectivamente, um pavimento em corte, de acordo com a invenção, uma parte de um elemento em forma de ómega, e uma montagem de duas asas de extremidade apresentando um encaixe de dois elementos.

As figuras 2a e 2b apresentam um outro exemplo de realização de um elemento de acordo com a invenção. A figura 3 é um esquema de principio da medida das caracteristicas mecânicas de um pavimento com placas metálicas colaborantes. A figura 4 representa curvas de caracteristicas mecânicas de um pavimento, de acordo com a invenção, em comparação com as caracteristicas mecânicas de um pavimento de referência. 5 A invenção refere-se, como representado nas figuras la, lb, lc, a um elemento 1 de cofragem 2 em chapa de aço perfilada, gue pode ser galvanizada, para a realização de um pavimento 3 com placas 4 metálicas colaborantes realizado com betão armado 5 betonado no interior da dita cofragem 2, apresentando o elemento 1 um perfil composto por uma sucessão de formas 7 em ómega, que compreendem um topo 8, de ambos os lados do qual se estendem duas almas 9 inclinadas em relação ao plano do topo 8, e duas bases 10 sensivelmente paralelas ao plano 11 geral do pavimento 3, gerando a montagem dos elementos pelas bases de extremidade placas 4 metálicas de cofragem 2. O elemento 1 comporta sobre as almas 9, embutidos 12 longilíneos, dispostos cada um, sobre a diagonal 13 de um rectângulo que possui um lado 14 sensivelmente igual à largura da alma 9, representando a forma geral de cada embutido 12 um motivo, que está contido apenas no interior do dito rectângulo.

Os embutidos 12 definem um número de motivos que formam entalhes inclinados de maneira a que o corte transversal direito atravesse apenas um único motivo, numa distância muito limitada não conduzindo, assim, a uma perda significativa da resistência da secção. O número dos motivos por metro linear é função da largura da alma e da inclinação das diagonais, como representado na figura lb. De um modo preferido, o número de motivos é de cerca de 25 por metro linear de cada uma das almas em ómega do perfilado.

Os embutidos, no exemplo, em forma de goteira são salientes do lado das placas 4 metálicas de cofragem. 6

Na figura lb, representa-se uma forma 7 em ómega de uma parte do elemento 1 de cofragem 2, sendo a forma trapezoidal, mas esta forma poderá ser igualmente rectangular ou em cauda de andorinha.

Representam-se, nas figuras lb e lc, as bases 10 e o topo 8 de uma forma 7 em ómega sobre os quais é realizado, pelo menos, um vinco 15 longitudinal que forma uma ranhura de reforço e ou de encaixe, cujo papel é melhorar a resistência à deformação. O encaixe está materializado na figura lc que representa as asas nas extremidades de dois elementos 1 unidos para a montagem de uma cofragem 2.

As figuras 2a e 2b dão um outro exemplo de realização da invenção, no qual os vincos 15 das asas são realizados próximo do ângulo alma-base, de maneira a permitir a fixação de aparelhos de conexão nas zonas côncavas de ondas sobre as vigas de apoio.

Com o conjunto de caracteristicas do elemento, de acordo com a invenção, que se refere, por um lado, à forma geométrica da secção, de um modo preferido, em ómega, e, por outro lado, à forma dos relevos, sua disposição, espaçamento e inclinação, obtém-se um ganho muito significativo nos desempenhos mecânicos do pavimento, da ordem de 70 a 100%, em relação aos pavimentos existentes, minimizando o peso da cofragem por unidade de superfície.

Recorda-se que o objectivo principal, no momento dos estudos de um novo perfil, era aperfeiçoar um pavimento que permitisse melhorar os desempenhos, tanto em fase de betonagem como mista, conservando, de um modo preferido, a sua forma trapezoidal e reduzindo, ao mesmo tempo, a sua massa por unidade de superfície. 7

Com este objectivo, efectuaram-se estudos de diferentes formas da placa e do entalhe, cujos resultados são apresentados no exemplo de realização seguinte.

Os ensaios determinaram os parâmetros de cálculo da laje em fase mista, pelo método chamado «m» e «k», e utilizado para a análise técnica do pavimento. 0 estado limite de serviço, de acordo com o método «m» e «k», consiste em respeitar uma desigualdade referente à tensão de corte de deslizamento entre o elemento em chapa e o betão, sendo a tensão do esforço de solicitação inferior à tensão do esforço de resistência do pavimento. A determinação dos parâmetros «m» e «k» realiza-se num tramo isoestático considerando o valor I do vão de um tramo sobre dois apoios simples. 0 dispositivo de ensaios está representado na figura 3 que mostra um esquema de ensaios estáticos, com uma disposição das cargas e dos instrumentos de medida.

Na figura 3, o pavimento 3 sobre dois apoios simples 16 é submetido à solicitação de um macaco 17. Mede-se, por um lado, a flecha de deformação do pavimento por meio de um instrumento 18 de medida e, por outro lado, uma medida do deslizamento entre o elemento 1 e o betão 5 por meio de dois dispositivos 19. A figura 4 apresenta um conjunto de curvas de comparação da resistência de dois pavimentos, dando as curvas os valores de resistência limite ao deslizamento e em carga limite, por um lado, para um pavimento de acordo com a invenção, e, por outro lado, para um pavimento de comparação, e isto em função de diferentes vãos representados pelo valor 4IS.

No caso de qualquer distribuição das cargas, tais como cargas concentradas, deve considerar-se um vão imaginário equivalente I representado pela expressão 4IS. 0 pavimento dito de comparação é um pavimento cujo elemento apresenta um perfil composto por uma sucessão de formas trapezoidais em ómega, compreendendo um topo, duas bases sensivelmente paralelas ao plano geral do pavimento, gerando a montagem dos elementos pelas bases, placas metálicas de cofragem, comportando o elemento sobre as almas, embutidos longilineos encaixados que formam, segundo um corte longitudinal da alma, ondulações.

Salienta-se a melhoria introduzida pelo elemento, de acordo com a invenção, em termos de resistência à carga em deslizamento, representada pelas curvas A e B, respectivamente, para um pavimento de acordo com a invenção e para o pavimento de comparação, e em carga limite representada pelas curvas C e D, respectivamente para um pavimento de acordo com a invenção e para o pavimento de comparação. A tabela seguinte apresenta, para o pavimento, de acordo com a invenção, e para o pavimento de comparação, o próprio peso das lajes para diferentes espessuras das ditas lajes. 9

Peso (daN/m2) Chapa de espessura 0,75 mm Espessura total do pavimento (cm) 10 12 14 16 20 Comparação 8,83 156 204 252 300 396 Pavimento de acordo com a invenção 8,42 155 203 251 299 395 0 ganho nas cargas limites obtido com o pavimento realizado com os elementos da invenção, está compreendido entre 70% e 100%, sendo, além disso, o peso do elemento reduzido de 3,5%, em relação ao pavimento de comparação. Para a mesma sobrecarga, a espessura necessária do pavimento de comparação é da ordem de 30% a 50% superior. A esta constatação, convém adicionar uma observação importante: realizaram-se pavimentos com uma espessura de 24 cm que confirmaram plenamente um bom comportamento. Por consequência, o elemento, de acordo com a invenção, pode garantir a realização de pavimentos que atinjam uma espessura total com uma extensão de 28 cm.

Lisboa, 31 de Janeiro de 2007 10

Claims (8)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Elemento (1) de cofragem (2) em chapa de aço perfilada para a realização de um pavimento (3) com placas (4) metálicas colaborantes realizado com betão (5) armado betonado no interior da dita cofragem (2), apresentando o elemento (1) um perfil composto por uma sucessão de formas (7) em ómega, compreendendo cada forma (7) um topo (8), de ambos os lados do qual se estendem duas almas (9) inclinadas em relação ao plano do topo (8), e duas bases (10) sensivelmente paralelas ao plano geral (11) do pavimento (3), gerando a montagem dos elementos pelas bases de extremidade placas (4) metálicas de cofragem (2), o elemento (1) comporta sobre as almas (9), embutidos longilineos (12), dispostos cada um, sobre a diagonal de um rectângulo que possui um lado sensivelmente igual à largura da alma (9), caracterizado por a forma geral de cada embutido (12), que representa um motivo, estar contida apenas no interior do dito rectângulo.
2. 2. Elemento (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a secção do ómega ser trapezoidal.
3. 3. Elemento (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os embutidos (12) definirem um número de motivos por metro linear em função da largura da alma (9) e da inclinação das diagonais que está compreendida entre 20° e 45° .
4. 4. Elemento (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o embutido (12) formar uma saliência do lado das placas (4) metálicas de cofragem (2). 1
5. 5. Elemento (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o embutido (12) formar uma goteira.
6. 6. Elemento (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as bases (10) e o topo (8) comportarem, pelo menos, um vinco longitudinal que forma uma ranhura de reforço e ou de encaixe.
7. 7. Elemento (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o elemento perfilado ser galvanizado.
8. 8. Pavimento (3) com placas (4) metálicas colaborantes realizadas com betão (5) que pode ser reforçado, betonado no interior de uma cofragem (2) constituída por elementos (1), de acordo com as reivindicações 1 a 7, caracterizado por, pelo menos, um elemento (1) da cofragem (2) comportar sobre as almas (9), embutidos (12) longilíneos, dispostos cada um, sobre a diagonal de um rectângulo que possui um lado sensivelmente igual à largura da alma (9), representando a forma geral de cada embutido (12) um motivo, que está contido apenas no interior do dito rectângulo. Lisboa, 31 de Janeiro de 2007 2