Materiais e Componentes
Materiais Comuns
O aço é o material predominante nos sistemas de andaimes contemporâneos, valorizado pela sua excepcional resistência e durabilidade. Ele normalmente exibe uma resistência ao escoamento de alta resistência à tração de até 355 MPa em variantes de alta resistência e baixa liga, permitindo-lhe suportar cargas substanciais em ambientes de construção exigentes.[19] O aço galvanizado, revestido com zinco através de processos de imersão a quente, proporciona resistência robusta à corrosão, prolongando a vida útil em condições externas e úmidas, formando uma pátina protetora.[20] Este material representa mais de 60% da quota de mercado de andaimes industriais, particularmente em aplicações ocidentais onde o desempenho para serviços pesados é essencial.[21]
O alumínio oferece uma alternativa leve, com densidade de 2,7 g/cm³ em comparação com 7,8 g/cm³ do aço, tornando-o aproximadamente um terço do peso de componentes equivalentes e ideal para andaimes móveis ou frequentemente realocados que exigem fácil transporte e manuseio.[22] Sua camada de óxido natural, aprimorada por tratamentos de anodização, confere excelente resistência às intempéries e reduz a suscetibilidade à corrosão em climas variados.[23] Andaimes de alumínio são comumente implantados em cenários que priorizam a manobrabilidade, como reformas internas ou locais com restrições de acesso.[24]
A madeira continua a ser utilizada para certas aplicações contemporâneas, embora o seu papel tenha diminuído devido às alternativas modernas; agora está em grande parte confinado a instalações temporárias ou locais remotos onde as cadeias de abastecimento de metal são limitadas. Espécies selecionadas fornecem resistências à compressão que variam de 30 a 50 MPa paralelamente ao grão, adequadas para cargas mais leves quando dimensionadas adequadamente.[25] No entanto, a madeira não tratada é altamente vulnerável ao apodrecimento devido à umidade e à decomposição por fungos, necessitando de conservantes químicos, como tratamentos impregnados sob pressão, para mitigar a degradação e garantir a integridade estrutural.[26]
Os materiais emergentes abordam perigos específicos e metas de sustentabilidade em andaimes. Os polímeros reforçados com fibra de vidro são eletricamente não condutores, o que os torna essenciais para trabalhos próximos a linhas elétricas energizadas ou em ambientes de alta tensão de até 50 kV, onde evitam riscos de choque sem comprometer a resistência.[27] Os compósitos reciclados, incorporando resíduos de plásticos ou fibras, promovem práticas ecológicas, reduzindo a procura de material virgem e diminuindo as emissões de carbono na produção de andaimes.[28]
A seleção de materiais em andaimes depende de fatores como durabilidade, peso e adequação ambiental, equilibrados com custo e disponibilidade. O aço, por exemplo, custa aproximadamente 0,50-1,00 dólares por kg, oferecendo valor económico para projetos de grande escala devido à sua elevada taxa de reciclabilidade de mais de 95%, o que minimiza o desperdício e apoia os princípios da economia circular.[29] Os factores regionais também influenciam as escolhas; enquanto o aço e o alumínio dominam globalmente, alternativas naturais como o bambu prevalecem na Ásia pela sua abundância local e capacidade de renovação.[30]
Elementos Estruturais Básicos
Os padrões, também conhecidos como montantes ou postes, servem como suportes verticais primários em sistemas de andaimes de tubos e acopladores, suportando as principais cargas estruturais das plataformas e dos trabalhadores acima. Esses componentes são normalmente tubos de aço com diâmetro externo de 48,3 mm (aproximadamente 1,9 polegadas), embora diâmetros de até 60,3 mm possam ser usados para aplicações mais pesadas, de acordo com as especificações BS 1139 para andaimes metálicos. Os padrões são espaçados horizontalmente de 2 a 2,5 metros, dependendo dos requisitos de carga, para garantir uma distribuição uniforme das forças verticais, mantendo a estabilidade; espaçamentos menores, como 1,5 metros, são empregados para andaimes de serviço pesado que suportam mais de 675 kg por metro quadrado.[31][32][32]
Os livros-razão funcionam como tubos horizontais que conectam padrões adjacentes em cada nível de trabalho, formando a estrutura de suporte da plataforma e proporcionando estabilidade lateral contra vento ou movimento. Eles estão disponíveis em comprimentos que variam de 0,6 metros a 3 metros, permitindo flexibilidade nas larguras dos compartimentos, e são fixados de acordo com os padrões usando acopladores em ângulo reto para criar uma grade rígida. Essa interconexão distribui cargas horizontais por toda a estrutura, com livros normalmente posicionados em intervalos de 1,8 a 2 metros verticalmente entre os níveis para acomodar alturas de plataforma padrão.[32][33][32]
As travessas são tubos horizontais curtos colocados perpendicularmente às travessas, conectando vãos entre elas para apoiar diretamente as plataformas e melhorar a transferência de carga. Muitas vezes com o mesmo diâmetro dos padrões e travessas (48,3 mm), as travessas são conectadas por meio de acopladores e espaçadas para corresponder às larguras das plataformas, normalmente com 1,2 a 2,5 metros de distância, evitando a deflexão sob o peso. Suportes, incluindo elementos de contraventamento diagonais e cruzados, interligam padrões e travessas para resistir a forças de cisalhamento e oscilações; por exemplo, o contraventamento em ângulos de aproximadamente 45 graus forma padrões triangulares que distribuem as cargas laterais de forma eficaz, com vãos típicos de 2 a 3 metros entre os pontos de contraventamento.
Acopladores e braçadeiras são acessórios essenciais que unem tubos em diversos ângulos, possibilitando a montagem da estrutura do andaime. Os tipos comuns incluem acopladores de ângulo reto (ou duplos) para conexões de 90 graus entre padrões e livros-razão e acopladores giratórios para ângulos ajustáveis em suportes; estes são normalmente aço forjado ou prensado, classificados para resistências ao cisalhamento de 5 a 10 kN (por exemplo, carga de trabalho segura de 6,25 kN para acopladores de ângulo reto sob testes EN 74 e BS 1139 com torque especificado). Os acopladores do tipo cunha fornecem fixação rápida e segura sem ferramentas, enquanto todos devem suportar tensão e compressão sem escorregar para manter a integridade estrutural.[36][37]
Fundações e Laços
As placas de base e as solas formam a interface principal entre as estruturas dos andaimes e o solo, garantindo uma distribuição eficaz da carga para manter a estabilidade em superfícies macias ou irregulares. As placas de base, padronizadas em dimensões como 150 mm por 150 mm com espessuras variando de 3 a 8 mm, são posicionadas diretamente sob os padrões do andaime para concentrar o suporte e minimizar a carga pontual.[42] Placas de sola, normalmente pranchas de madeira ou aço com 50 mm de espessura, medindo cerca de 225 mm de largura por 450–600 mm de comprimento, são colocadas abaixo dessas placas para dispersar ainda mais a carga sobre solos compressíveis e evitar afundamentos. De acordo com os padrões da OSHA, todos os andaimes apoiados devem apoiar-se em placas de base e soleiras de lama (equivalentes a placas de sola) ou outras fundações firmes, com sapatas que devem ser niveladas e capazes de suportar as cargas aplicadas sem recalque excedendo os limites permitidos.[39]
Os macacos ajustáveis melhoram a adaptabilidade da fundação, permitindo ajustes precisos de altura para nivelamento em terrenos irregulares. Esses dispositivos, predominantemente do tipo macaco com hastes roscadas (por exemplo, 38 mm de diâmetro e 525 mm de comprimento total), mas também incluindo variantes hidráulicas para aplicações mais pesadas, fornecem capacidades de extensão de 0,5 a 1 m para acomodar variações na elevação do solo.[44] Os macacos de parafuso apresentam construção robusta em aço de alta resistência, geralmente zincado para resistência à corrosão, e podem suportar cargas superiores a 10 kN enquanto se integram perfeitamente às placas de base para ajuste fino vertical. A OSHA enfatiza o seu papel em garantir que os montantes dos andaimes permaneçam no prumo, distribuindo assim as cargas uniformemente por todo o sistema de fundação.
Os sistemas de amarração são essenciais para a estabilidade lateral, ancorando o andaime a estruturas adjacentes, como paredes de edifícios, para resistir às forças horizontais do vento ou de cargas excêntricas. As amarrações de revelação, que envolvem as aberturas da parede sem penetrar extensivamente na superfície, são instaladas em intervalos regulares de cada 4 m na vertical e na horizontal, usando componentes como parafusos de expansão M16 ou âncoras de encaixe com uma resistência mínima de arrancamento de 5 kN.[46] Para andaimes independentes sem fixações próximas, as contra-amarras - muitas vezes na forma de cabos de sustentação ou escoras - estendem-se às âncoras de solo para fornecer uma restrição equivalente. Estas amarrações devem cumprir normas como as da Confederação Nacional de Acesso e Andaimes (NASC), garantindo que as amarrações sejam posicionadas para cruzar os níveis de razão e manter a integridade estrutural até alturas onde a relação altura-largura da base exceda 4:1.
As âncoras de solo complementam as amarras, fixando a base do andaime diretamente à terra, especialmente para estruturas independentes ou elevadas expostas a cargas dinâmicas. Os tipos comuns incluem pinos acionados (por exemplo, estacas de aço marteladas a profundidades de 0,6–1 m) ou almofadas de concreto derramadas no local, projetadas para neutralizar a elevação e o cisalhamento de rajadas de vento de até 100 km/h.[47] As capacidades das âncoras variam de acordo com o tipo de solo e o método de instalação, mas as diretrizes da NASC exigem testes específicos do local para verificar a resistência contra as forças do vento previstas, muitas vezes integrando-se com sistemas de contra-ligação para controle lateral abrangente.[47]