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Lajes com EPS

Figura 1 - Corte representativo dos sistemas de lajes treliçadas

As lajes tipo volterrana abriram a trajetória das lajes pré-moldadas. O sistema utiliza vigotas e lajotas cerâmicas como elemento de enchimento. Gradualmente, porém, esse sistema está sendo substituído pelas lajes compostas de vigas com armaduras treliçadas, que possuem vantagens técnicas sobre aquelas.

As vigotas que compõem as lajes volterranas são produzidas em fôrmas metálicas. A retirada é realizada com uso de desmoldante. A superfície das vigotas que receberão o concreto in loco é lisa e carrega em sua superfície uma quantidade de óleo que foi aplicada como desmoldante na industrialização, dificultando a aderência da vigota com o concreto lançado em obra, o que pode comprometer o conjunto estrutural da laje. A execução de nervuras transversais, como a colocação de estribos (quando necessária), é dificultada nesse sistema. Nas lajes treliçadas, esses procedimentos não são comprometidos. A armadura treliçada possibilita uma perfeita ligação do concreto executado na fábrica com o concreto lançado em obra.

As lajes treliçadas são compostas de: elemento pré-moldado com armadura treliçada; concreto lançado in loco; aços negativos e malha de aço da mesa de compressão; material de enchimento (figura 1).

As lajes treliçadas possibilitam executar lajes armadas em uma ou duas direções, denominadas unidirecionais para lajes com vigas em uma única direção e bidirecionais, quando a laje possui nervuras nas duas direções (figuras 2 e 3).

É importante observar a proporcionalidade dos vãos ortogonais da laje a ser dimensionada. Quanto mais próximo de 1 (um) essa relação, a laje terá comportamento de forma bidirecional. Quando a relação ly/lx (maior vão/menor vão) for acima de 1,5, as nervuras de menor vão absorverão grande parte dos esforços da laje. Nessa condição, adotam-se lajes unidirecionais.

Nas lajes unidirecionais é recomendada a execução de nervuras transversais às nervuras principais, que terão a função de travamento, melhorando a distribuição de cargas nas nervuras principais pelos carregamentos impostos à laje.

As lajes bidirecionais possuem melhor comportamento estrutural comparado com as lajes nervuradas unidirecionais, caracterizadas por menor deslocamento (flechas) e melhor distribuição de cargas; conseqüentemente, sua altura, consumo de concreto e armaduras ficam reduzidos.

Dimensionamento

As forças atuantes nas lajes nervuradas treliçadas, especificações e limitações de normas estabelecem a geometria da laje.

A altura da laje é definida a partir dos carregamentos, vãos e, conseqüentemente, do deslocamento (flecha). Pelo processo de tentativas, chega-se à altura final da laje a partir das verificações de cálculos. As condições de vinculações de apoios e continuidade da laje modificam as características de distribuições de esforços, influindo na altura em condições semelhantes de carregamento.

Quando se considera a continuidade da laje ou engastamento, há a necessidade de verificar a laje com uma nova configuração de geometria. A laje passa a não ter a mesa de compressão na inversão de momentos. Caso a seção não resista ao momento imposto, haverá a necessidade de modificar a geometria da laje nos apoios, o que pode ser feito de duas formas: 1) aumentando a largura das nervuras nas regiões de apoio; 2) criando-se uma mesa de compressão inferior nas regiões de apoio.

Sendo inviáveis as alterações acima, adota-se momento negativo máximo nos apoios de continuidade da laje - a capacidade da seção adotada - e redimensiona-se o diagrama de momentos positivos.

No projeto da laje pré-moldada deve ser detalhada ferragem negativa nos apoios. Os engastamentos de lajes em vigas de bordas devem ser analisados pelo projetista da estrutura. A viga deve estar dimensionada para absorver o momento transmitido pela laje, podendo ocorrer deformações laterais indesejáveis.

A espessura da capa (mesa de compressão) é definida no item 13.2.4.2 da NBR 6118:

A espessura da mesa, quando não houver tubulações horizontais embutidas, deve ser maior ou igual a 1/15 da distância entre nervuras e não menor que 3 cm .

O valor mínimo absoluto deve ser 4 cm quando existirem tubulações embutidas de diâmetro máximo de 12,5 mm .

Em geral, adota-se 4 cm de espessura para a mesa de compressão para lajes com alturas até 20 cm e 5 cm para alturas acima desse valor.

É importante salientar que é prática normal em obras a instalação de tubulações muito superiores a 12,5 mm na mesa de compressão, comprometendo a secção de concreto para suportar as tensões de compressão, gerando deformações excessivas, podendo chegar à ruptura da laje.

No item 5.6 da NBR 14859-1 é recomendada armadura mínima de distribuição, que deve ser colocada na capa de concreto complementar, conforme tabela acima.

O entre-eixo das nervuras é limitado na NBR 6118 no item 13.2.4.2:

Para o projeto das lajes nervuradas devem ser obedecidas as seguintes condições:

a) para lajes com espaçamento entre eixos de nervuras menor ou igual a 60 cm , pode ser dispensada a verificação da flexão da mesa, e para a verificação do cisalhamento da região das nervuras, permite-se a consideração dos critérios de laje;

b) para lajes com espaçamento entre eixos de nervuras entre 60 e 110 cm , exige-se a verificação da flexão da mesa e as nervuras devem ser verificadas ao cisalhamento como vigas. Permite-se essa verificação como lajes se o espaçamento entre eixos de nervuras for menor que 90 cm e a espessura média das nervuras for maior que 12 cm ;

c) para lajes nervuradas com espaçamento entre eixos de nervuras maiores que 110 cm , a mesa deve ser projetada como laje maciça, apoiada na grelha de vigas, respeitando-se os seus limites mínimos de espessura.

Na prática, adotam-se entre-eixos até 60 cm , que facilitam o cálculo da laje e suas verificações. Os esforços são obtidos por modelos de placas com critérios para dimensionamento ao cisalhamento como laje, dispensando na maioria dos casos a armadura transversal (armadura de cisalhamento, estribos).

As lajes com entre-eixos maiores terão menor consumo de concreto e resultarão em lajes mais econômicas, porém terão concentração maior de armadura em cada nervura. Nas lajes pré-moldadas, os entre-eixos ficam estabelecidos quando adotados elementos de enchimentos padronizados como as cerâmicas e blocos de concreto. Já o EPS permite cortes de diversas dimensões, flexibilizando a concepção da laje na busca de dimensões econômicas.

Critérios de cálculo

Nas lajes treliçadas, a escolha do critério de cálculo é fundamental para avaliar a altura da armação treliçada que será usada. Se a verificação ao cisalhamento estiver dentro dos critérios de lajes e for dispensada a armadura de cisalhamento, a treliça não necessitará ter a altura da laje - nesta condição, a definição da altura da viga treliçada estabelecerá o distanciamento das linhas de escoramento, que suporte as cargas de trabalho durante a concretagem. No entanto, se as verificações exigirem armadura de cisalhamento ou os critérios forem verificados como vigas, a treliça necessariamente terá a altura da laje com banzo superior da armação treliçada incorporada na mesa de compressão. Caso a sinusóide da armação treliçada não for suficiente para combater os esforços de cisalhamento, deve-se adicionar estribos complementares.

A largura das nervuras está estabelecida nas lajes pré-moldadas em 12 cm . Descontados os apoios laterais do elemento de enchimento ( 1,5 cm de cada lado), a nervura resulta em 9 cm em média. Quando ocorrem grandes esforços cortantes, utiliza-se o artifício de aumentar a largura da nervura próxima dos apoios. Na prática, quando existirem paredes de alvenaria sobre a laje, posicionada longitudinalmente às nervuras, é usual adicionar uma viga treliçada justaposta à outra na base da parede. Essa postura é adotada para evitar que a parede apóie-se sobre a mesa de compressão e possibilita uma concentração maior de aço nessa região.

A NBR 6118 se posiciona quanto à largura das nervuras no item 13.2.4.2 com as seguintes considerações: A espessura das nervuras não deve ser inferior a 5 cm . Nervuras com espessura menor que 8 cm não devem conter armadura de compressão.

As nervuras de travamento são aplicadas nas lajes unidirecionais. Possuem a função de distribuir os carregamentos entre as nervuras principais. É recomendada a colocação de nervura de travamento transversal às nervuras principais sempre que hajam cargas concentradas a distribuir ou quando o vão teórico for superior a 4 m , exigindo-se duas nervuras no mínimo se esse vão ultrapassar 6 m .

A laje em edificações altas de múltiplos pavimentos, além de transmitir cargas normais a seu plano, possui a importante função de formar o diafragma rígido. Transmitindo cargas no seu plano, concebido como elemento integrante do pórtico do edifício, contraventa a estrutura. Esses esforços, que são de pequenas intensidades, devem ser avaliados pelo calculista, que poderá recomendar possíveis esforços, adotando, se necessário, tela na mesa de compressão com maior taxa de aço, espessura da mesa de compressão superior ao usual, nervuras de travamentos a cada 1,2 m ou vigas treliçadas com altura da laje. Essas ações combaterão esforços de cisalhamento, compressão e tração nas nervuras e na mesa de compressão, que atuam no plano da laje.

Material de enchimento

Historicamente, o material cerâmico tem sido mais utilizado para cumprir essa função, mas outros materiais foram desenvolvidos para suprir características que as "lajotas" cerâmicas não atendiam, como os blocos de concreto celular e o EPS. Blocos de concreto também são aplicados. No entanto, por serem muito pesados, limitam a sua utilização em lajes de maiores alturas.

Os enchimentos não possuem função estrutural - são fôrmas perdidas para conceber a geometria desejada da laje nervurada. Porém, o material de enchimento utilizado deve suportar as cargas de trabalho durante a concretagem.

De acordo com a norma NBR 14859-1, item 4.3.41:

Para os elementos de enchimento com 7,0 cm e 8,0 cm de altura, admite-se resistência característica para suportar a carga mínima de ruptura de 0,7 kN.

Lajotas cerâmicas e tijolos de oito furos são materiais utilizados para a execução de enchimentos para lajes pré-fabricadas e lajes moldadas in loco, respectivamente. Esses materiais possuem furos que permitem que o concreto percole através deles, aumentando o consumo de concreto e o peso próprio da laje (figura 4). A perda de concreto ocorre nos apoios de vigas e nas nervuras de travamento - quanto mais fluidez tiver o concreto, maior será a penetração por dentro dos furos das lajotas. Nas lajes bidirecionais que utilizam o processo de enchimento com cerâmica, a perda de concreto pode chegar a 20% do total, devido à grande quantidade de área exposta de vazios. O maior comprometimento, além do consumo excessivo de concreto, está no fato de o peso próprio da laje ficar muito acima do peso previamente calculado.

As quebras dos elementos cerâmicos no manuseio de descarga e montagem da laje são um custo que deve ser levado em conta quando feito o orçamento. Essa quebra varia em 5 a 15% conforme a qualidade do material.

Os blocos de concreto são mais resistentes que as peças cerâmicas, no entanto seu peso elevado provoca aumento do peso próprio da laje. Conseqüentemente, haverá maior consumo de aço e, em maiores vãos, serão exigidas lajes de maior altura. Para melhorar essas condições, é recomendado trabalhar com entre-eixo acima de 60 cm . Quando se optar por esse elemento, deve-se avaliar o deslocamento horizontal e vertical no canteiro de obra por equipamentos de transporte (gruas e elevadores). O consumo de mão-de-obra para a montagem é superior ao necessário com outros elementos.

Figura 4 - Nos blocos cerâmicos ocorrem perdas de concreto devido a penetração nos vazios

Características do EPS

O EPS é o elemento mais leve para a aplicação de enchimento de laje nervurada unidirecional e bidirecional, além de oferecer flexibilidade nas dimensões (figura 5). Essas vantagens, entre outras, fazem do EPS o material mais apropriado para todos os tipos de lajes, principalmente para lajes especiais com entre-eixos e alturas maiores. Pode apresentar densidades de 10 a 32 kg/m³ e seu peso não interfere no peso próprio da laje. Por ser um elemento fechado, não há perdas de concreto quando aplicado em lajes nervuradas moldadas in loco (figura 6). A facilidade de cortar o EPS também agiliza execuções de lajes com geometrias curvas e irregulares.

O mercado oferece diversas qualidades de EPS, com matéria-prima virgem e reciclada. É importante verificar o material com a resistência ideal para cada aplicação.

As peças de EPS para lajes podem ser fabricadas através do recorte de blocos de EPS com dimensões de 1.000 x 1.250 (1.200) x 4.000 mm ou moldagem. Na primeira condição, é possível efetuar cortes de diversas medidas dentro das medidas máximas do bloco. As peças moldadas possuem dimensões preestabelecidas. Esses materiais possuem maiores densidades comparadas com as peças recortadas. Por isso, recomenda-se o uso dessas quando a laje utilizar vigas pré-moldadas treliçadas ou protendidas. Peças moldadas possuem maior resistência às cargas de trabalho de concretagem.

O revestimento das lajes com EPS tem sido a preocupação dos profissionais. É importante seguir alguns cuidados para obter uma boa adesão, por exemplo: colocar aditivo à massa de chapisco com aditivos colantes para argamassa, de preferência à base acrílica e esperar a cura do chapisco para aplicação do revestimento final, que deve ser preparado sem excesso de água e com textura plástica (figura 7).

As peças moldadas de EPS para lajes possuem relevos na superfície inferior para aumentar a aderência do chapisco. Gesso e massa corrida acrílica são materiais que possuem boa aderência e acabamento no EPS. Podem ser aplicados diretamente ou com uma base de chapisco rolado.

As instalações elétricas e hidráulicas são facilitadas com o EPS (figura 8). Utilizando o soprador térmico, abre-se canaleta passando as tubulações abaixo da mesa de compressão. Dessa forma não se compromete a secção de concreto da mesa.

Escoramentos

O escoramento de lajes pré-moldadas é facilitado por não necessitarem de chapas compensadas, como as lajes nervuradas moldadas in loco. Além disso, a necessidade de escoramento é bem reduzida comparada com as lajes maciças. É usual empregar escoramentos de madeira (figura 9). No entanto, devem ser tomados alguns cuidados durante a montagem.

É preciso, em primeiro lugar, verificar a compactação do solo de apoio do escoramento - se possível executar sobre tábuas rígidas que formam uma base para a escora.

Os madeiramentos, geralmente, também chegam à obra "verdes" e isso pode ocasionar problemas nas escoras durante a sua secagem. O encolhimento não uniforme das toras provoca a perda do nível de apoio das vigas de escoramento, conseqüentemente o desnivelamento do fundo da laje. Acunhar as bases das escoras e verificar os níveis antes e após a concretagem reduz os riscos.

Os escoramentos metálicos evitam os problemas de níveis e facilitam a aplicação de contraflechas nas lajes. Além disso, a montagem desse sistema é rápida gerando economia na mão-de-obra. Custos adicionais como renivelamento da laje, consumo adicional de concreto, revestimento excessivo do acabamento inferior da laje poderão ocorrer caso ocorram deformações nos escoramentos. Em situações extremas, poderão ocorrer acidentes de obra. Portanto, para cada tipo de obra deve-se avaliar o custo¿benefício e riscos de cada sistema de escoramento.

As lajes pré-moldadas protendidas oferecem peças que excluem a utilização de escoramento com vãos de 3 até 5 m . Esse processo diminui etapas na montagem reduzindo o cronograma de obra.

Como se vê, não há uma única solução que atenderá todas as situações. Portanto, busque planejar a obra optando pelo conceito de laje que melhor atenderá as suas necessidades estruturais e econômicas.

Figura 9 - Ao usar madeira no escoramento, é preciso verificar se está plenamente seca. Se a escora encolher, pode desnivelar a laje

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