A Forma Autotrepante - ATR

Introdução

A Linha 4 do Metrô do Rio de Janeiro permitirá ir da Barra da Tijuca a Ipanema em 15 minutos e da Barra ao Centro em 34 minutos. O projeto é um dos compromissos assumidos pelo Governo do Estado com o Comitê Olímpico Internacional (COI) por ocasião da realização dos Jogos Olímpicos na cidade. Serão seis estações e aproximadamente 16 quilômetros de extensão onde o CCRB é o responsável pela construção das Estações Jardim Oceânico, São Conrado, Gávea, 10 km de túneis de via e execução da primeira ponte estaiada metroviária no Brasil, possibilitando assim a travessia sobre o canal da Barra.

Para este projeto acontecer dentro do prazo, qualidade e custos foram utilizados métodos inovadores de Engenharia, dentro deles destacamos o Sistema de Desmonte de Rocha em área urbana com grande densidade, utilizado na frente de serviço do túnel São Conrado sentido Gávea e estação Gávea, e o Sistema de Forma Autotrepante, utilizado para execução dos pilares de sustentação da ponte estaiada, chamados de pilones.

1. Sistema de Forma Trepante Convencional

        Nas execuções de pilones em outras obras é utilizado, de forma corriqueira, o sistema de forma trepante convencional, composto por mísulas metálicas, aprumadores e painéis com vigas e montantes em alumínio revestidos com compensado. Esse sistema funciona através de mísulas auto portantes que se apoiam em cones de ancoragem posicionados nas etapas anteriores de concretagem, nas quantidades e alturas previstas em projeto, sobre as quais se apoiam os painéis utilizados para a montagem da forma. A estrutura é elevada a fase seguinte com o auxílio obrigatório de grua, guindaste ou qualquer outro equipamento de içar devidamente dimensionado para a atividade, e consiste na retirada completa de cada painel e mísula que compõem a forma, um por vez, seguido da recolocação de todas as peças em uma nova cota preparando a estrutura para uma nova etapa de concretagem.

        No caso particular da Ponte Estaiada  da Linha 4 do Metrô-RJ, que é o segundo objeto de estudo desse trabalho, temos a variação de geometria do pilone, a existência de uma face com inclinação negativa e a necessidade de manter o cronograma em dia. Além disso, havia o quesito segurança devido a grande exposição ao risco de acidentes, por conta da necessidade de movimentação dos painéis sobre via com tráfego intenso e colaboradores em posições elevadas, passando de 60 metros de altura, com exposição ao risco para a execução do trabalho. Portanto a adoção dessa metodologia de forma trepante convencional se tornou praticamente inviável.

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Figura 1: Situação dos riscos eminente devido ao tráfego.

Fonte: Consórcio Construtor Rio Barra

1. Sistema de Forma Autotrepante (ATR)

        Mediante as dificuldades encontradas na implantação do sistema trepante convencional, foi necessário buscar alternativas para superar os desafios. A alternativa proposta pela Engenharia e utilizada na execução dos pilones foi o Sistema de Forma Autotrepante, no qual podemos destacar como principais características que o tornam uma inovação e que atendem à expectativa da obra, os seguintes aspectos.

• Segurança na elevação e manipulação do sistema trepante a grandes alturas, reduzindo a probabilidade de ocorrerem queda de materiais e a exposição dos colaboradores ao risco de trabalhar em condições aquém das ideais;
• Plataformas de trabalho amplas e totalmente protegidas, viabilizando a instalação de bebedouros e banheiros, tornando a equipe mais produtiva;

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Figura 2: Plataforma ampla e segura de trabalho.

Fonte: Consórcio Construtor Rio Barra

• Eliminação da necessidade de grua para a manipulação do sistema trepante, liberando a carga de trabalho da mesma para outras tarefas;
• Elevação do sistema inclusive em condições meteorológicas adversas (vento máx. 72 km/h), evitando atrasos;

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Figura 3: Condição meteorológica desfavorável.

Fonte: Consórcio Construtor Rio Barra

• Utilização de número de cones/m² inferior ao sistema trepante convencional, melhorando a produtividade;
• Construção de estruturas altas, com inclinação e seção variável de forma rápida e principalmente segura;

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Figura 4: Inclinação do pilone.

Fonte: Consórcio Construtor Rio Barra

3.2 Metodologia de Aplicação do ATR

O Sistema autotrepante é uma estrutura de suporte de forma que, por meio de soluções hidráulicas e mecânicas, se eleva sem qualquer necessidade de grua, levantando consigo a forma. A movimentação do sistema é realizada através da elevação sucessiva do mástil (trilho) e do conjunto console/forma, ao longo da parede. É um sistema flexível e polivalente para adaptação a todo tipo de necessidade na execução de construções em grandes alturas, permitindo uma autonomia praticamente total em relação a grua. Não menos importante é citar que:

• O sistema está ancorado ao concreto mediante caixas de ancoragem (cones embutidos no concreto);
• A estrutura, em cada seção de ancoragem, leva um cilindro hidráulico de 100kN que é o responsável por elevar tanto o mástil como a estrutura e forma. 
• Através dos cabeçais trepadores, o cilindro transmite a força para a elevação. O cabeçal superior está solidário a estrutura e o cabeçal inferior está unido ao superior mediante o cilindro.
• Os grupos hidráulicos fornecem o óleo aos cilindros. Máximo de 12 cilindros com grupo de 6 saídas (com multizona 24). 
• O mástil é um perfil “h” que guia todo o sistema (estrutura, pé de console, cabeçais trepadores e caixas de ancoragem). 

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Figura 5: Descrição do Sistema Autotrepante

Fonte: Ulma Construction

• Içamento de mástil: os cabeçais trepadores inferiores mediante aos cilindros, sobem pelos tacos do mástil, enquanto que a estrutura está ancorada a parede mediante a caixa de ancoragem. Içamento de estrutura: os cabeçais trepadores inferiores se apoiam nos tacos do mástil e empurram a estrutura mediante aos cilindros e cabeçais trepadores superiores. 
• Com este sistema é possível elevar de uma só vez os quatro conjuntos de forma que envolvem o pilone. 
• Elevação do sistema com acionamento dos macacos hidráulicos com média de subida de 0,5m/min. 
• Ciclos médios de concretagem: 12 dias. 

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Figura 6: Sequência de trabalho: 1) Concreto; 2) Desforma: 3) Elevação do mástil; a) Colocação de ancoragem; b) Elevação do mástil; c) Recuperação de ancoragens inferiores; 4) Elevação da estrutura

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Figura 6: Sequência de içamento do ATR

Fonte: Ulma Construction

3.3 Composição de Equipe

Para as atividades de montagem e desmontagem do sistema autotrepante, se faz necessário uma equipe maior do que na sequência de içamento, mas que necessita ser organizada apenas 2 vezes, uma na montagem e a outra para desmontagem do sistema e devolução das peças. Abaixo relacionamos a equipe de montagem e desmontagem necessária: