LAJES NA CONSTRUÇÃO CIVIL BRASILEIRA: ESTUDO DE CASO EM EDIFÍCIO RESIDENCIAL EM SANTA MARIA-RS

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL LAJES NA CONSTRUÇÃO CIVIL BRASILEIRA: ESTUDO DE CASO EM EDIFÍCIO RESIDENCIAL EM SANTA MARIA-RS TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Douglas Medeiros Dorneles Santa Maria, RS, Brasil 2014

2 1 LAJES NA CONSTRUÇÃO CIVIL BRASILEIRA: ESTUDO DE CASO EM EDIFÍCIO RESIDENCIAL EM SANTA MARIA-RS Douglas Medeiros Dorneles Trabalho de conclusão de curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM,RS), como requisito geral para obtenção do grau de Engenheiro Civil. Orientador: Prof. Joaquim C. Pizzutti dos Santos (UFSM) Santa Maria, RS, Brasil 2014

3 2 Universidade Federal de Santa Maria Centro de Tecnologia Curso de Engenharia Civil A Comissão Examinadora, abaixo assinada, aprova o trabalho de conclusão de curso LAJES NA CONSTRUÇÃO CIVIL BRASILEIRA: ESTUDO DE CASO EM EDIFÍCIO RESIDENCIAL EM SANTA MARIA-RS elaborado por Douglas Medeiros Dorneles como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Civil COMISSÃO EXAMINADORA: Prof. Dr. Joaquim C. Pizzutti dos Santos (Presidente/Orientador) Prof. Dr. Marcos A. Oss Vaghetti (Avaliador, UFSM) Prof. Dr. Rogerio C. Antocheves de Lima (Avaliador, UFSM) Santa Maria, 27 de Agosto de 2014

4 3 AGRADECIMENTOS Primeiramente, agradeço aos meus pais, Jorge e Vanda, pela educação, suporte e esforço para que enfim chegasse a esse momento. Espero poder recompensá-los e que sintam orgulho do seu filho. Ao meu irmão, Diogo, que embora brigas e discussões sempre foi solícito na hora em que precisei e que, se em algum momento cometeu erros, jamais se absteve do seu papel de irmão e exemplo. Ao meu orientador, Prof. Joaquim C. Pizzutti dos Santos, pela oportunidade de me orientar e guiar os passos nessa pesquisa e no relatório de estágio final supervisionado. À minha namorada, Andressa, por ter paciência e compreender minhas noites em claro e meu período de quarentena até o término do presente trabalho. A ti, todo meu carinho e amor. Aos amigos e colegas de faculdade, pelo incentivo e pela história que construímos no decorrer desses cinco anos. Sem vocês certamente esse momento não chegaria e, se chegasse, perderia o brilhantismo da vitória. À Universidade Federal de Santa Maria, por toda estrutura física e seu corpo docente que além de proporcionar o conhecimento teórico também ajudou a compor o homem que sou hoje. Por último, mas não sem menos importância, a Deus, pelo dom da vida e pela chance de concluir mais uma etapa da minha trajetória.

5 Talvez não tenha conseguido fazer o melhor, mas lutei para que o melhor fosse feito. Não sou o que deveria ser, mas Graças a Deus, não sou o que era antes (Marthin Luther King). 4

6 5 RESUMO Trabalho de Conclusão de Curso Curso de Engenharia Civil Universidade Federal de Santa Maria LAJES NA CONSTRUÇÃO CIVIL BRASILEIRA: ESTUDO DE CASO EM EDIFÍCIO RESIDENCIAL EM SANTA MARIA-RS AUTOR: DOUGLAS MEDEIROS DORNELES ORIENTADOR: PROF. JOAQUIM C. PIZZUTTI DOS SANTOS Data e local da defesa: Santa Maria, 27 de Agosto de 2014 O cenário atual da construção civil brasileira passa por um momento de crescimento, transformando as cidades e criando novas alternativas e métodos construtivos a fim de obter menores custos e maior agilidade na execução e acabamento de obras. Perante a esse pressuposto, o trabalho a seguir visa apresentar um estudo sobre os diferentes tipos de lajes usadas na construção civil brasileira através de uma detalhada revisão bibliográfica e, a partir das possibilidades demonstradas, será apresentado um estudo de caso de uma laje utilizada na construção de um condomínio residencial na cidade de Santa Maria-RS, sendo essa laje do tipo nervurada com preenchimento com EPS, uma laje atípica no cenário santamariense. Também serão apresentados os fatores positivos e negativos da laje tipo nervurada com preenchimento de EPS, definindo assim se ela é uma escolha correta ou não quando analisada diante aos benefícios que trará na execução da obra. Assim, ao fim do presente trabalho, temos um maior conhecimento à cerca desse elemento estrutural e uma maior segurança na melhor escolha diante da necessidade encontrada em obra e não somente uma escolha por conveniência do projetista, ou seja, teremos uma escolha baseada nas virtudes e potencialidades do tipo de laje escolhido. Como conclusão desse trabalho pode-se observar o benefício do uso de enchimentos nas lajes, em especial os benefícios do poliestireno expandido, o qual proporcionou uma grande redução no gasto em concreto, além de reduzir o peso próprio da estrutura global e favorecer o conforto térmico-acústico da estrutura final. Palavras chave: Construção civil. Tipos de Lajes. Laje nervurada com EPS.

7 6 ABSTRACT Course Conclusion Paper Civil Engineering School Federal University of Santa Maria SLABS IN BRAZILIAN CIVIL CONSTRUCTION: A CASE STUDY OF RESIDENTIAL APARTMENT BUILDING IN SANTA MARIA-RS AUTHOR: DOUGLAS MEDEIROS DORNELES ADVISER: PROF. JOAQUIM C. PIZZUTTI DOS SANTOS Date and place of defense: Santa Maria, August 27, The current scenario of Brazilian civil construction industry is going through a time of growth, transforming cities and creating new alternatives and construction methods aiming to obtain lower costs and greater agility in the execution and completion of construction works. Given this assumption, the following paper seeks to present a study on the different types of slabs used in the Brazilian construction industry through a detailed literature review and, faced with the possibilities demonstrated, a case study of a slab used in the construction of a residential apartment building in the city of Santa Maria-RS will be presented, being this slab the ribbed type with EPS filling, an atypical slab in Santa Maria scenario. The positive and negative factors of the ribbed type slab with EPS filling will also be presented, thus defining whether it is a correct or not choice when faced with the benefits it will bring to the construction work execution. Therefore, at the end of this paper, we have a greater knowledge about this structural element and an increased certainty of the better choice given the needs found during the construction work. As the conclusion of this work the benefit of the use of fillers in slabs can be observed, in particular the benefits of expanded polystyrene, which provided a great reduction in concrete usage, in addition to reducing the weight of the overall structure and favor the thermal-acoustic comfort of the final structure. Key Words: Civil Construction; Slabs; Ribbed type slab with EPS filling.

8 7 LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 Comportamento de lajes FIGURA 2a Laje pré-moldada...18 FIGURA 2b Laje moldada in loco...18 FIGURA 3 Laje maciça...19 FIGURA 4 Formas e assoalho...20 FIGURA 5 Laje Cogumelo com capitel...22 FIGURA 6 Exemplos de Vigotas...24 FIGURA 7 Vigotas de Concreto Armado...25 FIGURA 8 Vigotas de Concreto Protendido...25 FIGURA 9 Vigotas Treliçadas...26 FIGURA 10 Esquema Laje Treliçada...27 FIGURAS 11a e 11b Lajes Treliçadas com preenchimento de garrafas PET...28 FIGURA 12 Escoramento de laje com VT...29 FIGURA 13 Colocação de Vigotas...29 FIGURA 14 Colocação de Material de Enchimento (Lajotas Cerâmicas)...30 FIGURA 15 Compatibilização de Projetos (caixa de derivação elétrica)...30 FIGURA 16 Concretagem de laje pré-fabricada...31 FIGURA 17 Painel alveolar de seção circular...33 FIGURA 18 Pista de extrusão da laje alveolar...34 FIGURA 19 Seção Transversal de Painel Alveolar...34 FIGURA 20 Estocagem de Painel Alveolar...35 FIGURA 21 Içamento de painel pesado alveolar com grua...36 FIGURA 22 Rejuntamento com argamassa...37 FIGURA 23 Instalações elétricas embutidas nos alvéolos...37 FIGURA 24 Gráfico Comparativo Carga x Vão...38 FIGURA 25 Viga Unialveolar na pista de protensão...39 FIGURA 26 Tipos diferentes de montagem da viga unialveolar...40 FIGURA 27a e 27b Formas para concretagem de vigas unialveolares...41 FIGURA 28a Colocação da viga unialveolar...41 FIGURA 28b Concretagem da laje...41 FIGURA 29 Representação esquemática da laje Steel Deck...42 FIGURA 30 Soldagem do pino com cabeça (Stud bolt)...43

9 8 FIGURA 31 Concretagem da laje steel deck com armadura adicional...44 FIGURA 32 Produto Final concretado, no corte temos a laje, armadura e stud bolt...44 FIGURA 33 Teoria das lajes plissadas...46 FIGURA 34 Ações em laje plissada...46 FIGURA 35 Palácio das Convenções, Parque Anhembi, São Paulo SP...47 FIGURA 36 Igreja Nossa Senhora dos Navegantes Praia do Rincão, Içara SC...47 FIGURA 37 Laje Translúcida...48 FIGURA 38 - Exemplo de laje nervurada...49 FIGURA 39 Comportamento da laje como chapa...50 FIGURA 40 Capitéis...51 FIGURA 41 Viga-faixa...52 FIGURA 42 Lajes nervuras com blocos cerâmicos...53 FIGURA 43 Bloco de concreto autoclavado...54 FIGURA 44 Laje nervurada com formas de polipropileno...55 FIGURA 45 Face inferior da laje nervurada com utilização de caixote reaproveitável...56 FIGURA 46 Cimbramento de laje nervurada por escoras metálicas com ausência de assoalho...57 FIGURA 47 Nivelamento na concretagem de laje nervurada com caixote reaproveitável...58 FIGURA 48 Edifício Residencial do estudo de caso...61 FIGURA 49a Bloco de EPS 70x70x20h...61 FIGURA 49b Bloco de EPS 23x70x20h...61 FIGURA 50 Região de capitéis sem a presença de EPS...62 FIGURA 51 Colocação da armadura inferior sobre o assoalho...63 FIGURA 52 Visualização da armadura em região com capitel...64 FIGURA 53 Escoramento da laje em estudo...64 FIGURA 54 Blocos de EPS fixados...65 FIGURA 55 Armadura e Blocos...66 FIGURA 56 - Concretagem...66 FIGURA 57 Face inferior da laje que necessita de acabamento...67 FIGURA 58 Armadura exposta após a concretagem...68

10 9 LISTA DE TABELAS TABELA 1 Principais benefícios do sistema pré-fabricado...23 TABELA 2 Aço para lajes pré-fabricadas treliçadas...27 TABELA 3 Características da laje em projeto de formas...63

11 10 LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS a/c ABNT Bf CA-25 CA-50 CA-60 Relação água/cimento Associação Brasileira de Normas Técnicas Intereixo de nervuras Barra de aço de concreto armado com valor de escoamento de 25 kgf/mm² ou 250 MPa Barra de aço de concreto armado com valor de escoamento de 50 kgf/mm² ou 500 MPa Barra de aço de concreto armado com valor de escoamento de 60 kgf/mm² ou 600 MPa Cm Centímetro EPS Poliestireno Expandido Fck Resistência característica do concreto à compressão H Altura da laje Hf Espessura da camada de concreto Ht Altura da treliça IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística kn Quilo Newton M Metro Mpa Mega Pascal NBR Norma brasileira PET Poli(Tereftalato de Etileno) T Tonelada VC Vigota de concreto armado VP Vigota protendida VT Vigota treliçada Φ Diâmetro

12 11 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO Objetivo Geral Objetivos Específicos Justificativa REVISÃO DA LITERATURA Definição de Lajes Histórico de Lajes Tipos de lajes de concreto armado Lajes Maciças Processo de execução de lajes maciças Vantagens e Desvantagens do uso de lajes maciças Balanço Final do uso de lajes maciças Lajes Cogumelos com capitéis e Lajes sem capitéis Vantagens e Desvantagens do uso Lajes Pré-Fabricadas Materiais Pré-fabricados Vigotas Elementos de Preenchimento Lajes Pré-Fabricadas Treliçadas Características de projeto da laje treliçada Caso particular de laje treliçada com enchimento por garrafas PET Montagem de Lajes com Vigotas Pré-Fabricadas Vantagens e Desvantagens do uso de lajes pré-fabricadas Painéis Pré-Moldados Painéis de Lajes Alveolares Particularidades do Painel Alveolar Execução dos Painéis Alveolares Vantagens e Desvantagens do uso de lajes alveolares Lajes Unialveolares Montagem das lajes unialveolares Laje Steel Deck Características Montagem e execução das lajes steel deck Vantagens e desvantagens das lajes steel deck Lajes Plissadas Lajes Translúcidas Lajes Nervuradas Características das lajes nervuradas Materiais de preenchimento das lajes nervuradas Blocos Cerâmicos Concreto celular autoclavado Lajes nervuradas com EPS Lajes nervuradas com fôrmas de polipropileno Montagem das lajes nervuradas Vantagens e desvantagens das lajes nervuradas...58

13 3 ESTUDO DE CASO EM EDIFÍCIO RESIDENCIAL EM SANTA MARIA- RS A cidade e a obra Laje nervurada da obra com EPS Montagem e execução da laje nervurada com EPS Resultados do uso da laje nervurada com EPS CONCLUSÕES

14 13 1 INTRODUÇÃO Atualmente a construção civil brasileira vem vivenciando um crescimento poucas vezes antes visto, o governo vem incentivando o conhecido sonho da casa própria e o Brasil sedia importantes eventos desportivos, como a Copa do Mundo em 2014 e as Olimpíadas em 2016, necessitando uma infraestrutura e uma injeção de recursos na área da construção civil e desenvolvimento das cidades. Diante desse panorama, muitos condomínios são construídos em cidades de médio e grande porte e estas se transformam em verdadeiros canteiros de obras, possuindo construções espalhadas em diferentes pontos do município. Buscando uma maior agilidade, redução de custos e uma gama de outras necessidades, o engenheiro vem adequando seus projetos diante das oportunidades mais convenientes. No presente trabalho serão apresentados diferentes tipos de lajes, elemento construtivo de suma importância na construção global da edificação e será detalhado um tipo específico, chamado laje nervurada com preenchimento com EPS, uma laje incomum e relativamente considerada novidade no cenário santa-mariense, local em que o presente trabalho é desenvolvido. Segundo a ABNT 6118:2003, item , tem-se a definição estrutural que lajes ou placas (denominação usada mais em Portugal) são elementos de superfície plana sujeitos principalmente a ações normais a seu plano. As placas de concreto são usualmente denominadas de lajes. Também podemos ter uma definição estrutural, que diz que a laje se define em projeto como a concepção de espaço, este definido por um plano de apoio a laje sobre a qual iremos construir e elaborar este espaço (BARROSO, 2011). Em síntese, temos que a laje é o elemento construtivo que serve como piso ou cobertura de uma edificação, geralmente dividindo os diferentes pavimentos das edificações e que distribui as cargas em pilares ou vigas. As lajes, dependendo dos seus elementos constituintes, podem trazer diferentes características, como maior resistência, isolamento acústico, peso próprio.

15 Objetivo Geral O objetivo geral do trabalho é catalogar diferentes tipos de lajes utilizadas na construção civil brasileira e apresentar um caso particular de laje usada na construção de um condomínio residencial na cidade de Santa Maria-RS. 1.2 Objetivos Específicos O estudo deste trabalho tem por finalidade realizar os seguintes objetivos específicos: - Apresentar diferentes tipos de lajes utilizadas na construção civil brasileira, suas características, vantagens e desvantagens. - Realizar o estudo de caso de uma laje nervurada preenchida com EPS.

16 Justificativa Com o crescimento da demanda de trabalho da construção civil brasileira nas últimas décadas se faz necessário criar projetos que aliem agilidade, redução de custos e eficiência. Diante de uma infinidade de elementos construtivos que encontramos no mercado, viemos por meio do presente trabalho apresentar diferentes alternativas de um elemento particular, as lajes, que influenciam diretamente no cronograma da obra além de apresentar um valor considerável no produto final. Assim, ao final do trabalho teremos um catálogo de alternativas a se escolher, dependendo das necessidades da obra, expandindo o conhecimento do elemento estrutural denominado laje, que muitas vezes na graduação é pouco explorado em suas particularidades e aprofundado somente em seu dimensionamento.

17 16 2 REVISÃO DA LITERATURA 2.1 Definição de Lajes Lajes são elementos construtivos planos, bidimensionais, constituídos de uma largura e comprimento, que muitas vezes funcionam como isolamento e separação de pavimentos, geralmente constituídos de esforços solicitantes verticais (perpendiculares ao seu plano) e que transmitem as cargas para vigas ou pilares que suportam seu peso próprio. Também denominado de placa, as lajes atuam como chapas, principalmente em edifícios altos, pois existe um considerável esforço tangencial que acaba por influenciar paralelamente ao plano da placa. Segundo Lopes, mencionando Franca & Fusco: A existência deste comportamento de chapa é essencial para a garantia do contraventamento da estrutura, uma vez que as lajes são os principais responsáveis pela transmissão dos esforços horizontais que permitem aos pilares contraventados se apoiarem nos pilares de contraventamento, garantindo assim a estabilidade global da estrutura. Se por qualquer motivo este comportamento de chapa tiver sua eficiência diminuída, ou mesmo anulada, a segurança da construção em relação a um possível colapso global ficará seriamente comprometida, pela impossibilidade de serem resistidos os esforços horizontais de contraventamento. (FRANCA & FUSCO apud LOPES, 1997). Sintetizando, as lajes atuam de duas formas: atuando como placa e resistindo a esforços normais de compressão e atuando como chapa, resistindo a esforços tangenciais. A seguir, a Figura 1 ilustra o raciocínio acima. Figura 1 Comportamento de lajes Fonte: Franca & Fusco (1997)

18 Histórico de Lajes As lajes surgiram em um passado distante, embora completamente diferente dos materiais e a forma como se apresentam atualmente, podemos comparar as lajes atuais como componentes usados em construções na antiguidade. Dentre as primeiras obras que remetem a verticalização de edificações, temos as pirâmides do Egito e em uma delas podemos encontrar um exemplo da concepção inicial do que definimos de placas ou lajes. Na pirâmide de Kéfren existiam câmaras que eram isoladas por pedras de calcário que serviam como teto (as pirâmides de Kéfren são datadas de 2575 a.c.). Se voltarmos para o período medieval, podemos encontrar facilmente obras romanas que se assimilam com as lajes atuais, como arcos que tinham por finalidade suportar esforços normais. Mas foi com o surgimento do concreto armado que tivemos um grande avanço na tecnologia de lajes, chegando a estruturas que encontramos hoje no cenário da construção civil, como as lajes maciças, mistas e pré-moldadas. Em sequência serão apresentados os tipos de lajes em concreto armado que encontramos no mercado brasileiro. 2.3 Tipos de lajes de concreto armado As lajes podem ser classificadas de diversas formas, como pela sua natureza, seu suporte (tipo de apoio), mas geralmente são divididas em dois grandes grupos: lajes prémoldadas e lajes moldadas in loco. A diferença entre os dois grupos é baseada em sua fabricação, seja no meio industrial (lajes pré-fabricadas) conforme a Figura 2a, ou construída por completo no local (in loco) da obra (Figura 2b).

19 18 Figura 2a Laje pré-moldada. Fonte: Lajes Itaipu Figura 2b laje moldada in loco Fonte: Acervo Pessoal do Autor A seguir são apresentados os diversos tipos de lajes, independente do modo da sua fabricação, mas sim serão divididas em sua natureza e composição. 2.4 Lajes Maciças Como o próprio nome diz, são lajes compostas por placas maciças de concreto. Podem ser de compostas de concreto armado ou protendido. Foram as primeiras lajes de concreto armado e por isso tem uma mão-de-obra facilmente adquirida e treinada. Possuem elevado peso próprio (não possuem material de enchimento) e não conseguem vencer grandes vãos (recomenda-se entre 3,5 e 5m). As placas maciças possuem armaduras longitudinais de flexão (em poucos casos levam armadura transversal). A laje maciça é normalizada pela NBR 6118:2003, a qual define como espessuras mínimas: - laje de cobertura 5 cm; - laje de piso 7 cm; - laje de balança 7 cm; - laje de garagem 10 cm para veículos até 30 kn ou 12 cm para veículos mais pesados que 30 kn.

20 19 Já em relação aos materiais de lajes maciças, a NBR 6118:2003, em seus itens (concreto) e 8.3.1, define: Concreto: no mínimo com resistência de 20 MPa; Tipos de aço: CA-25, CA-50 ou CA-60 A Figura 3 apresenta um exemplo de composição de uma laje maciça moldada in loco. Figura 3 Laje maciça Fonte: Catálogo Digital de Detalhamento da Construção Processo de execução de lajes maciças 1º Passo: Formas e escoramento As formas darão formato ao concreto fresco na concretagem e serão sua base até que o concreto atinja sua resistência mecânica. As formas são constituídas de madeiras, tábuas, chapas compensadas ou chapas de aço. Geralmente podem ser reutilizadas (necessitam de avaliação táctil do carpinteiro). As escoras geralmente são de madeira, embora venha crescendo o uso de escoras metálicas. O assoalho para a laje geralmente é um compensado. A seguir a figura 4 ilustra as formas e assoalhos:

21 20 Figura 4 Formas e assoalho Fonte: Duarte Construções 2º Passo: Colocação da ferragem Colocação das armaduras principais, secundárias, espaçadores (para evitar rompimento da armadura e recobrimento mínimo). Nessa fase também se pode adaptar a parte elétrica que estará presente na laje. 3º Passo: Lançamento do concreto, adensamento e nivelamento Processo de concretagem, normalizado pela NBR 14931:2004 Execução de estruturas de concreto Procedimento. Em síntese, devem-se ter formas limpas e estanques, que devem ser molhadas a fim de evitar a perda de água no processo. Com o lançamento do concreto, faz-se o seu adensamento com vibradores e nivelamento. 4º Passo: Um dos passos mais esquecidos em obras é a cura do concreto e a proteção até seu endurecimento. Em construções sem grande aporte financeiro e, consequentemente, sem maiores fiscalizações muitas vezes vê-se esse passo deixado para trás. Também é normalizado pela NBR 14931: º Passo: Desforma Deve ser realizada quando o concreto atinge sua resistência mecânica, geralmente no seu 28º dia. Normalizado pela NBR 14931:2004, em síntese especifica cuidados e evitar choques bruscos na estrutura.

22 Vantagens e desvantagens do uso de lajes maciças Vantagens - Elevado número de vigas que acaba por definir pórticos, que proporcionam a propriedade de chapa e auxilia o processo de contraventamento; - Possui desempenho satisfatório na redistribuição de esforços; - Não necessita de mão-de-obra qualificada devido a sua simplicidade. Desvantagens - Elevado consumo de concreto, que pode apresentar de 50% até 2/3 do concreto usado globalmente; - Elevado peso próprio, induzindo maiores reações; - Elevado gasto de fôrmas, dificultando seu reaproveitamento; - Acústica desprezada, ou seja, elevada propagação de ruídos entre pavimentos; - Elevados custos em comparação a lajes com preenchimentos de materiais alternativos Balanço Final do uso de lajes maciças O uso de lajes maciças deve ser feito só em casos mais simples, em que não haja uma mão-de-obra minimamente qualificada e nem alternativas que tornem a laje mista (com preenchimento de outro material). 2.5 Lajes Cogumelos com capitéis e Lajes sem capitéis As lajes cogumelos são lajes contínuas apoiadas diretamente em pilares. A laje cogumelo pode ser uma laje lisa que é diretamente apoiada no pilar ou pode ser apoiada em capitéis (projeto de revisão NBR 6118:2000). Essas lajes podem ser maciças (com concreto armado ou protendido) ou nervuradas (com diferentes materiais inertes). Capitel é considerado um alargamento da extremidade do pilar ou, em melhores palavras, é uma

23 22 projeção da laje ao redor dos pilares, que no contato laje-pilar ameniza o efeito de punção (efeito de punção é a tendência do pilar furar a laje), conforme Figura 5. Figura 5 Laje Cogumelo com capitel Fonte: Modelagem de Sistemas Estruturais (UFRJ) As características e a execução das lajes lisas ou cogumelo serão semelhantes à laje característica de seu preenchimento (se for maciça, seguirá como o item do presente trabalho, se for nervurada, será apresentado em item a seguir) Vantagens e Desvantagens O diferencial desses dois tipos de lajes é a presença de vigas unicamente na periferia da laje, segundo Silva (2002), Uma das grandes vantagens das lajes lisas sobre as lajescogumelo é a ausência de recortes nas formas, o que proporciona grande produtividade na obra. Isto explica o emprego cada vez maior de lajes lisas em edifícios em detrimento às lajes cogumelo que, devido à presença de capitéis, deixam de ser um sistema estrutural vantajoso. Continuando, segundo Albuquerque (1999 apud SILVA, 2002) com a utilização mais frequente das lajes lisas, observou-se que a utilização de vigas nas bordas do pavimento trazia uma série de vantagens, sem com isso prejudicar o conceito da ausência de recortes na forma do pavimento: não prejudicam a arquitetura; formam pórticos para resistir às ações laterais; impedem deslocamentos excessivos nas bordas;

24 23 eliminam a necessidade de verificação de punção em alguns pilares. 2.6 Lajes Pré-Fabricadas As lajes pré-fabricadas surgiram com o intuito de agilizar a construção de lajes e diminuir custos, pois as partes constituintes dessa laje são fabricadas por indústrias. Outro fator característico das lajes pré-fabricadas é apontado por Di Pietro (2000) que chamou de monolitismo, sendo a sua perfeita aderência dos elementos que compõem a laje com o concreto lançado em obra para execução do capeamento. Apesar de todos os cuidados empregados na concretagem, esta união nem sempre é possível, devido à falta de rugosidade nas faces dos elementos de concreto, surgindo assim, uma espécie de diafragma, formando uma interface entre as vigotas e o concreto do capeamento. Em síntese, as lajes préfabricadas devem ter o cuidado de atribuir uma estabilidade global adequada, visto que os elementos estruturais devem estar corretamente interligados, através de vínculos (apoios). As lajes pré-fabricadas podem ser separadas em dois diferentes grupos: as nervuradas com vigotas pré-fabricadas e as compostas por painéis. As lajes com vigotas pré-fabricadas levam vigotas unidirecionais, são nervuradas e podem ter armadura treliçada ou tipo trilho. Quanto ao seu tipo de enchimento, dentre o leque de opções, temos geralmente lajotas cerâmicas e EPS. Já no que diz respeito aos materiais pré-fabricados, podem ser utilizadas seções tipo T invertido ou I. Segundo Lima (2004), temos como principais benefícios do sistema préfabricado a Tabela 1: TABELA 1 Principais benefícios do sistema pré-fabricado

25 Materiais Pré-fabricados A seguir serão apresentados alguns elementos que não são fabricados in loco e sim por indústrias: Vigotas Também conhecidas como elementos lineares pré-fabricados, as vigotas tem a finalidade de resistir aos esforços pois se unirá à camada de concreto (não necessita de formas), segundo a NBR :2002 que normaliza lajes pré-fabricadas, tem Fck no mínimo igual a 20 MPa. A figura 6 mostra exemplos de vigotas. Figura 6 Exemplos de Vigotas Fonte: Blog Construção Engenharia As vigotas podem ser divididas em 3 grupos: - Vigotas de concreto armado (VC) São vigotas tipo trilho, formam um T invertido e tem armadura passiva envolta totalmente pelo concreto. Geralmente são associadas a elementos de preenchimento que serão demonstrados na sequência do trabalho. A NBR 14859/02 especifica colocação de espaçadores (que garantirão o correto posicionamento da armadura na hora de concretar) em no máximo 50 cm de distância um do outro. A armadura é longitudinal, colocada na parte inferior e resiste às tensões de tração. A figura 7 ilustra esse tipo de vigota.

26 25 Figura 7 Vigotas de Concreto Armado Fonte: Silva, Vigotas de concreto protendido (VP) Também são vigotas tipo trilho, formam um T invertido e como é de concreto protendido possui armadura ativa pré-tensionada que é envolta totalmente pelo concreto. Geralmente são associadas a elementos de preenchimento, melhor exemplificado na figura 8. Figura 8 Vigotas de Concreto Protendido Fonte: Silva, Vigotas treliçadas (VT) São utilizadas em lajes treliçadas, que serão apresentadas no próximo item. Possui armadura em forma de treliça e a seção de concreto é uma pequena camada que não envolve totalmente a armadura. Dependendo da especificação do projeto, pode necessitar de armadura inferior de tração que estará totalmente englobada pela seção de concreto. A figura 9 apresenta a seção transversal de uma vigota treliçada.

27 26 Figura 9 Vigotas Treliçadas Fonte: Silva, Elementos de Preenchimento As lajes pré-fabricadas podem conter materiais de preenchimento, a fim de proporcionar menos custos (reduz gasto de concreto) e lhe conferir diferentes qualidades (elementos como EPS proporcionarão uma menor propagação de ruídos). Alguns desses elementos são: lajotas cerâmicas, EPS, garrafas plásticas. Os materiais de enchimento serão melhores apresentados nos itens seguintes e o EPS será bem trabalhado no estudo de caso Lajes Pré-Fabricadas Treliçadas As lajes treliçadas tem como característica a presença de nervuras em forma de treliças pré-moldadas, e são constituídas por blocos geralmente cerâmicos ou outros materiais de preenchimento, como EPS ou formas plásticas. Também deve possuir uma camada de concreto, geralmente inferior a 5 cm, que é moldada in loco. A armadura de aço da treliça pode ter até 12m e sua altura pode chegar a 30 cm.também possui os seguintes componentes: - Base: dois fios de aço paralelos com Φ 4,2 a 6 mm (chamados de banzos inferiores); - Topo: um fio de aço com Φ 6 a 8 mm (chamado banzo superior); - Ligação entre base e topo: fios de aço diagonais (Sinusóides) ligados aos banzos por eletrofusão; A figura 10 apresenta um esquema representativo de uma laje treliça.

28 27 Figura 10 Esquema Laje Treliçada Fonte: FK Comércio Características de projeto da laje treliçada - Para a construção de uma seção treliçada devem ser analisados os seguintes parâmetros: - Espessura de camada de concreto (Hf) Chamada também de mesa de compressão, depende do projeto da obra, pois deverá atingir a altura final da laje em nível de projeto; - Altura da laje (H) Altura de projeto, geralmente em função dos vãos e solicitações a qual a laje estará sujeita; - Intereixo de nervuras (bf) é dado em função do material de enchimento utilizado. Geralmente inferiores a 60 cm. (quanto maior o intereixo, menor consumo de concreto); - Altura da treliça (Ht) Depende da existência ou não de armadura para o cisalhamento. Para a determinação do aço presente na laje com vigotas treliçadas segue a Tabela 2 da NBR 14859/2002. TABELA 2 Aço para lajes pré-fabricadas treliçadas

29 Caso particular de laje treliçada com enchimento por garrafas PET - Uma nova opção na tecnologia de lajes é a laje treliçada com preenchimento de garrafas PET (Poli Tereftalato de Etileno). Algumas empresas vêm trabalhando essa alternativa, como a empresa SALEMA, de São Bernardo do Campo SP. A empresa se baseia na NBR que define que os elementos de enchimento devem suportar, no mínimo, carga mínima de ruptura igual a 0,7 kn. É uma alternativa de baixo custo, que deve ser somente usada em obras de laje de cobertura que não necessitem maiores carregamentos e não seja de edifícios muito altos (evitando a falha da laje não exercer o papel de chapa). As figuras 11a e 11b apresentam uma laje treliçada com enchimento de garrafas PET. Figura 11a e 11b Lajes Treliçadas com preenchimento de garrafas PET Fonte: Lajes Salema Montagem de Lajes com Vigotas Pré-Fabricadas Neste item serão apresentados os passos para a execução de uma laje com vigotas préfabricadas. 1º Passo: Escoramento O escoramento é feito por guias-mestre e pontaletes, que podem ser metálicos ou de madeira, com cerca de 30 cm de cutelo, com base em 3 pernas ou mais na divisão do vão. Sob as pernas são colocados reforços para que não penetrem no chão (o chão deve ser preparado anteriormente, em nível e compactado). Também são colocadas guias para o contraventamento e uma tábua de espelho que transfere as cargas construtivas aos pontaletes. A figura 12 apresenta a etapa de escoramento.

30 29 Figura 12 Escoramento de laje com VT Fonte: Tijolaje 2º Passo: Colocação das Vigotas Primeiro, deve-se planejar o içamento das vigotas. A colocação das vigotas deve seguir como especificado em projeto. Para auxílio, pode-se colocar o material de enchimento para conferência de gabarito. As vigotas devem se apoiar sobre a linha de escoramento criada no primeiro passo. Nas extremidades da laje as vigotas podem ser colocadas sobre vigas de concreto armado ou sobre a alvenaria. Caso se apoiem sobre vigas, devem usar fôrmas e caso se apoiem sobre a alvenaria, deve-se criar uma cinta de amarração. A figura 13 ilustra a realização da disposição das vigotas. Figura 13 Colocação de Vigotas. Fonte: Concrenasa

31 30 3º Passo: Colocação do material de enchimento Se a colocação das vigotas foi executada de maneira correta, a colocação do material de enchimento torna-se fácil e é colocado no espaço entre vigotas. Em caso de necessidade de armaduras transversais ou compatibilidade de projetos, também são colocados nessa etapa os elementos de sistemas elétricos e hidráulicos. As figuras 14 e 15 apresentam a colocação do enchimento e a compatibilização de projetos com esse tipo de laje. Figura 14 Colocação de Material de Enchimento (Lajotas Cerâmicas) Fonte: Três Poderes Materiais de Construção Figura 15 Compatibilização de Projetos (caixa de derivação elétrica) Fonte: Faz Fácil

32 31 4º Passo: Disposição de armaduras complementares Primeiramente devem ser colocadas as nervuras transversais às principais e após isso colocar as armaduras de distribuição e em seguida as armaduras negativas, amarradas por arames. 5º Passo: Concretagem Antes da concretagem, deve ser preparado o elemento a ser concretado, limpando sua superfície a fim de possibilitar uma aderência correta para o capeamento e umedecer a estrutura. Outro aspecto a ser lembrado é o de preparar tábuas para trânsito durante a concretagem, alêm de guias e materiais para o nivelamento. Nessa etapa deve-se usar vibradores a fim de evitar vazios. A concretagem é ilustrada na figura 16. Figura 16 Concretagem de laje pré-fabricada Fonte: Comércio Louro Verde 6º Passo: Cura do concreto É recomendado molhar a superfície concretada no mínimo 3 dias após a concretagem, a fim de evitar fissuras pela perda da água. 7º Passo: Retirada do escoramento Feita entre 14 e 21 dias após a concretagem, deve ser feita do centro para as extremidades de apoio Vantagens e Desvantagens do uso de lajes pré-fabricadas O sistema de lajes pré-fabricadas traz uma grande gama de vantagens, dentre elas: - Baixo desperdício de materiais (uso racional); - Baixo uso de formas; - Baixo uso de escoras devido ao seu reduzido peso próprio;

33 32 - Redução do número de vigas e pilares para suportar o peso da laje acarretando um maior espaço interno no produto final; - Melhoria no conforto acústico e térmico quando utilizado materiais de preenchimento como EPS; - Boa compatibilização de projetos (projetos hidráulicos e elétricos são facilmente adequados ao tipo de laje); Como desvantagens, temos: - Problemas quanto ao içamento de materiais quando presente em obras muito altas; - Altos valores de deslocamentos transversais em obras muito altas, pois a laje não tem desempenho ideal de chapa. 2.7 Lajes com Painéis Pré-Moldados Alveolares Além de vigotas e elementos mais simples fabricados em indústria, também temos painéis que podem ser treliçados, nervurados e o caso que será apresentado a seguir, que são os painéis protendidos que formam as lajes alveolares. Os painéis pré-moldados geralmente são usados na construção civil brasileira de forma unidirecional, podendo assim ser de concreto armado ou concreto protendido, embora ocorram casos de disposição bidirecional, que é exclusivamente composta de concreto armado. Os painéis treliçados possuem semelhanças com as vigotas treliçadas que já foram apresentadas no trabalho, então trataremos apenas de painéis protendidos, pois suas particularidades se assemelham. Os painéis pré-moldados são peças maiores que as vigotas e também podem ser preenchidos com outros materiais, a fim de reduzir o gasto de concreto e conferir a estrutura um menor peso próprio e maior agilidade na construção. Na construção civil brasileira seu uso já está bastante disseminado e muitas obras de grande porte se utilizam desses materiais, principalmente em obras de multinacionais, como mercados de varejo e também em lajes de tabuleiros de pontes. Os painéis pré-moldados protendidos conferem à laje um maior vão e uma menor espessura, pois graças a sua geometria e a sua submissão antecipada acidental de tensões conseguem distribuir com maior eficácia os esforços a que serão propostos em obra.

34 Painéis de Lajes Alveolares As lajes alveolares são constituídas de painéis vazados longitudinalmente com diferentes seções, conforme Figura 17. Figura 17 Painel alveolar de seção circular Fonte: Pretubo Migliore ao mencionar Melo disse que existem basicamente dois tipos de lajes alveolares: a extrudada e a moldada, ou seja, dependem da sua forma de fabricação (MELO, 2004, apud MIGLIORE, 2008). As lajes alveolares moldadas são fabricadas em formas fixas enquanto as lajes alveolares extrudadas são executadas em formas deslizantes em longas pistas de concretagem com uso de concreto protendido (EL DEBS 2000). As lajes extrudadas apresentam como característica do concreto um valor um fator água-cimento muito baixo, apresentam uma melhor qualidade final, garantindo uma resistência à compressão e menor porosidade do concreto. Na Figura 18 observa-se uma pista de extrusão de laje alveolar com os seguintes componentes: 1 - Cordoalha - aço para protensão. 2 - Cabeceiras de protensão. 3 - Pista de 150m, com laje alveolar já extrudada. 4 - Pista de 150m, com cordoalhas sendo posicionadas para fabricação de lajes. 5 - Macaco de protensão de cordoalhas.

35 34 Figura 18 Pista de extrusão da laje alveolar Fonte: R4 Tecnologia As lajes alveolares são normalizadas pela NBR 14861:2002 Laje pré-fabricada de concreto protendido Painel Alveolar Requisitos. A seção transversal possui uma altura constante, variando entre 9, 12, 16, 20 e 25 cm e sua largura é única de 124,5 cm. Os alvéolos longitudinais conferem menor peso à peça (os pesos variam de fabricante e por estrutura) que em contrapartida possui concreto de elevada resistência à compressão (devido a característica de ser protendido), possuindo Fck mínimo de 45 MPa. Também possui baixa relação águacimento (bloco da empresa paulistana TATU levam a/c = 0,3) e baixa porosidade. Na Figura 19 tem-se uma imagem ilustrativa da seção transversal de painel alveolar: Figura 19 Seção Transversal de Painel Alveolar Fonte: Grupo Sistrel

36 Particularidades do Painel Alveolar As lajes com painel alveolar possuem como características, segundo EL DEBS (2000): - Concreto constituído de cimento de alta resistência inicial; - Armadura ativa aderente (CA 60) na parte (mesa) inferior; - Cabos de protensão posicionados na direção longitudinal e na mesa superior; - Inexistência de armadura para resistir ao esforço cortante, ou seja, estes esforços ficam a cargo da resistência à tração do concreto. - Alvéolos longitudinais que reduzem o consumo de concreto Execução dos Painéis Alveolares Por serem lajes pré-moldadas, sua montagem caracteriza-se por ser prática, ágil e geralmente é especificada pelo fabricante. Dentre as principais características gerais de montagem, temos: - Cuidado na estocagem da laje: Primeiramente, a laje ao chegar na obra deve ser estocada corretamente até o momento de sua utilização (conforme Figura 20). A estocagem deve ser feita sobre um suporte de madeira e não deve haver mais que 6 lajes empilhadas uma sobre a outra, não excedendo 28t. Os suportes devem estar a 30 cm da extremidade da laje; Figura 20 Estocagem de Painel Alveolar Fonte: Construindo

37 36 - Na montagem propriamente dita, há a necessidade de prever equipamentos para içamento das lajes e perfis I metálicos com capacidade de suporte para a laje, conforme a Figura 21. Os painéis são colocados um ao lado do outro e não há a necessidade de escoramento, exceto para perfis pesados para vencer vãos de 19 metros ou mais. Deve-se cuidar o nivelamento e um possível rejuntamento após a montagem. Figura 21 Içamento de painel pesado alveolar com grua Fonte: Construindo - Capeamento: Segundo a empresa paulistana R4, o capeamento deve seguir da seguinte forma: primeiramente, deve-se realizar torniquetes no meio do vão ou em 3 regiões do vão da laje a fim de um ideal alinhamento das contra-flechas. Algumas obras não realizam os torniquetes, podendo ocorrer um desalinhamento dos painéis devido ao peso da concretagem do capeamento após a cura do concreto. Como os painéis são fabricados em superfícies metálicas, sua superfície inferior é lisa e em caso de uso de painéis para forro, não levam um acabamento final. No início da concretagem, que geralmente eleva 5 cm do nível anterior, deve-se preencher o fundo dos vãos entre painéis com argamassa seca e os vãos entre lajes deve ser preenchido com argamassa convencional. Caso seja necessário, coloca-se uma tela soldada para melhor distribuição de cargas. O capeamento final pode até ser usado como piso final e tem como características contribuir com a resistência final e nivelamento. A Figura 22 apresenta o rejuntamento com argamassa.

38 37 Figura 22 Rejuntamento com argamassa Fonte: Premodisa - Caso necessite a colocação de peças de projetos elétricos e/ou hidráulicos, essas devem ser colocadas nos alvéolos e se deve cuidar os furos de corte para não romper as cordoalhas dos painéis, conforme Figura 23. Figura 23 Instalações elétricas embutidas nos alvéolos Fonte: Lajeal Vantagens e Desvantagens do uso de lajes alveolares As lajes alveolares possuem muitos benefícios, dentre eles: - Possibilidade de vencer grandes vãos (superiores a 20 metros), conforme Figura 24;

39 38 Figura 24 Gráfico Comparativo Carga x Vão Fonte: Catálogo TATU - Presença de alvéolos que reduzem custos de concreto ou outros materiais de enchimento; - Maior conforto térmico e acústico; - Agilidade na montagem da laje; - Não necessita uso de escoras; - Redução nos serviços de obras: carpintaria, estocagem e armação têm os seus serviços reduzidos para a execução dessa laje; Como desvantagens do uso desse tipo de laje, temos: - Canteiro de obra deve ter espaço suficiente para estocagem de laje e elementos de içamento do material; - Mão-de-obra especializada; - Necessita de grua, guindaste ou outro elemento de transporte vertical. Em geral essas lajes são indicadas quando há prazos curtos e aporte financeiro disponível a fim de investir em equipamentos, como gruas. São principalmente aconselhadas para vencer grandes vãos.

40 Lajes Unialveolares As lajes unialveolares são uma derivação da laje alveolar, geralmente usada para vãos particulares de indústrias. Essas lajes foram desenvolvidas e possuem patente das empresas R4/ESESP de São Paulo. Tem como características o uso de vigas unialveolares protendidas (visualizadas na Figura 25) e capeamento moldado in loco. Possui fabricação semelhante aos painéis alveolares, com pista de extrusão, concreto com cimento de alta resistência inicial e baixa relação água/cimento. Figura 25 Viga Unialveolar na pista de protensão Fonte: Pratica Estruturas A laje é composta por viga unialveolares que podem ser dispostas de duas formas, conforme a Figura 26: a) Justapostas, que terão poliestireno expandido (isopor) em seus vãos, que lhe proporcionará uma superfície inferior lisa e suportar maiores sobrecargas; b) por intereixos afastados, que necessitam de fôrmas especiais no capeamento e lhe conferem compatibilização de projetos, pois as instalações elétricas, hidráulicas podem ser embutidas entre os vãos das vigas. A montagem em intereixos geralmente é feita em obras com forro, como escritórios.

41 40 Figura 26 Tipos diferentes de montagem da viga unialveolar Fonte: Revista Téchne (2005) A laje formada por vigas unialveolares montadas por intereixos possui um peso próprio muito inferior, com base em informação da Revista Tèchne (2005), cerca de 40% do peso próprio de uma laje de painel alveolar é reduzido com o uso de vigas unialveolares. Além disso, com a redução da superfície do painel, também ocorre redução do aço, em torno de 50%. A geometria da viga auxilia no momento do capeamento, devido a sua seção ser em I Montagem das lajes unialveolares A montagem das lajes unialveolares é semelhante à montagem de painéis alveolares, necessitando de: - Inexistência de escoras; - Formas leves de plástico, estanques (Figura 27); - Içamento por meio de gruas ou guindastes (Figura 28a);

42 41 Figuras 27 a e b Formas para concretagem de vigas unialveolares Fonte: Pratica Estruturas - necessidade de apoio para formas; - capeamento de cerca de 5 cm (Figura 28b); - desforma manual de 24 a 48 hs após a concretagem; - possibilidade de embutir instalações elétricas e hidráulicas. Figura 28 (a) Colocação da viga unialveolar (b) Concretagem da laje Fontes: Pratica Estruturas 2.8 Laje Steel Deck A laje steel deck é uma laje que visa a completa racionalização de materiais pois além de armadura funciona também como fôrma. Com a concretagem, aço e concreto trabalham em conjunto, formando uma laje mista em que a chapa de aço torna-se armadura positiva. A steel

43 42 deck ainda não possui normalização, por isso baseia-se em NBR de projeto de estruturas de concreto (NBR 6118) e NBR de estrutura de aço (NBR8800 Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios) Características Surgiram no Estados Unidos, por volta de 1930 quando notou-se benefícios na criação de uma laje mista de concreto com chapas metálicas. Atualmente possui ampla utilização. Segundo a empresa brasileira MET@LICA, a laje steel deck tem como particularidades: - Composta por telha de aço galvanizado e concreto moldado in loco; - Possui nervuras largas e com a conexão de stud bolts (conectores de cisalhamento) que permitem a interação aço-cimento; - Aço utilizado em formato trapezoidal, eliminando a necessidade do uso de formas e agindo como armadura positiva; - Para auxiliar a aderência, as chapas metálicas possuem massas e ranhuras; - Possui telas eletrossoldadas que funcionam como armadura negativa e minimiza trincas no após a cura do concreto; - Recomendável para vãos médios e pequenos; - Ótimo comportamento contra o fogo, em caso de adição de armadura positiva entre as nervuras, pode chegar até 120 minutos de resistência; A Figura 29 apresenta um detalhamento da laje Steel Deck. Figura 29 Representação esquemática da laje Steel Deck Fonte: Met@lica

44 Montagem e execução das lajes steel deck As etapas de montagem e execução das lajes steel deck são estipuladas pelo fabricante. Em caráter geral, praticam-se os seguintes passos: 1º Passo: Primeiramente, as lajes devem ser executadas, antes de seu içamento. Em caso de espaçamento de vigas maior que 2,5 metros, necessitarão de escoramentos durante concretagem e no período de cura do concreto. 2º Passo: Sua montagem é realizada com base nas especificações do fabricante e após a montagem, são colocados os stud bolts através de solda por eletrofusão (são soldados na viga, penetrando na chapa de aço). Dentre os conectores temos o pino com cabeça (Figura 30); Figura 30 Soldagem do pino com cabeça (Stud bolt) Fonte: Met@lica 3º Passo: Colocação das armaduras adicionais (geralmente são malhas quadradas com pequenos vãos); 31); 4º Passo: Concretagem, com todo o cuidado e uso de niveladores e vibradores (Figura

45 44 Figura 31 Concretagem da laje steel deck com armadura adicional Fonte: 5º Passo: Período de cura do concreto, onde deve-se molhar o concreto durante no mínimo 3 dias após o capeamento a fim de evitar fissuras aparentes e termos um bom produto final (Figura 32). Figura 32 Produto final concretado, no corte temos a laje, armadura e stud bolt Fonte: Met@lica Vantagens e Desvantagens das Lajes Steel Deck Dentre as principais vantagens da laje Steel Deck, temos: - Agilidade na montagem e execução em comparação com lajes maciças; - Não necessita fôrmas; - É leve, facilitando seu transporte;

46 45 - A chapa de aço galvanizado atua como armadura positiva; - Se for em pequenos vãos, elimina escoramento. - Ótimo desempenho térmico e contra o fogo; - Compatibilização com projetos elétricos e hidráulicos; - Redução na armadura de tração na região propícia a momentos positivos. Como principais desvantagens, temos: - Seu uso é benéfico até 2,5 metros de vão, caso contrário, necessita de escoramento, por exemplo; - Necessita de mão-de-obra treinada; - Não possui uma especificação direta e se baseia em normas estrangeiras ou nbrs que competem a lajes pré-fabricadas; - Necessidade de vigas secundárias quando não há escoramento; - Caso a estética seja um elemento a ser considerado, necessita de forro suspenso para esconder a chapa metálica. 2.9 Lajes Plissadas As lajes plissadas tem como características sua execução com dobras. Di Pietro (2000), em sua tese de doutorado, faz uma analogia de lajes plissadas com o papel: por si só, em posição horizontal, o papel não possui resistência, porém quando o papel é dobrado passa a adquirir resistência a uma carga adicional, passando assim a resistir a tensões de flexão (Figura 33). Ainda, segundo Di Pietro, a curvatura da laje proporciona rigidez e eleva seu desempenho, pois parte do seu material é afastado do seu eixo neutro e passa a adquirir características de viga. Essa característica de viga supracitada que as dobras proporcionam faz com que a laje torne-se uma combinação de viga transversal e longitudinal. Continuando com a análise de Di Pietro, se seu comprimento é maior que o vão, as lajes plissadas desenvolvem somente ação de viga na direção do vão.

47 46 Figura 33 Teoria das lajes plissadas Fonte: Di Pietro (2000) O método construtivo usado em lajes plissadas simplesmente não existe, pois elas podem adquirir qualquer forma. Heino Hengel, em seu livro Sistemas de Estruturas (1981), cita que a laje plissada deve ser tratada como arte, pois possibilita caráter estético que nenhum outro tipo de laje proporcionará. Geralmente as lajes plissadas são usadas para cobertura, contribuindo para o padrão estético, sendo uma laje muito mais artística do que funcional. As lajes plissadas, também conhecidas como cascas poliédricas, possuem a cada dobra novos apoios que acabam proporcionando novas resistências. Na Figura 34 pode-se observar melhor esse fato. Figura 34 Ações em laje plissada Fonte: Cascas Poliédricas UFSC

48 47 As lajes plissadas são usadas, em geral, para cobrir grandes vãos, como cobertura. Engel (1981) atribui tripla ação as cascas poliédricas: ação de viga, ação de laje e ação de chapa. Suas dobras, além de contribuírem com o aumento da resistência, não necessitam de um aumento de material, somente possuem maior comprimento nas direções longitudinais. Porém, como atua como uma viga nessas seções acaba por não necessitar de nervura (como em lajes nervuradas). Nas Figuras 35 e 36 são apresentados exemplos ilustrativos de obras com lajes plissadas: Figura 35 Palácio das Convenções, Parque Anhembi, São Paulo SP Fonte: R4 Tecnologia Figura 36 Igreja Nossa Senhora dos Navegantes Praia do Rincão, Içara SC Fonte: Carneiro Arquitetos

49 LAJES TRANSLÚCIDAS As lajes translúcidas são lajes mistas que possuem mais caráter estético do que estrutural, possuindo como principal característica o valor estético. Os esforços de compressão, assim como em lajes nervuradas, são absorvidos pelas nervuras e/ou blocos intercalados entre elas, porém sem a necessidade de capeamento. As lajes translúcidas podem ser classificadas como lajes nervuradas, que serão apresentadas a seguir. Devido ao seu caráter quase que exclusivamente estético, as lajes translúcidas são utilizadas, geralmente, em shopping centers, escadas, edifícios comerciais e museus (Figura37). Figura 37 Laje Translúcida Fonte: Arcoweb 2.11 LAJES NERVURADAS As lajes nervuradas foram um grande avanço que se teve na tecnologia de lajes. Como as primeiras lajes eram maciças gastava-se muito concreto além de se ter um peso próprio grande, muitos gastos com formas e escoras, além da dificuldade em vencer grandes vãos. Outros fatores desfavoráveis à tecnologia de lajes maciças eram os grandes desperdícios devido a não racionalização de materiais (o elevado gasto com concreto aliado com o gasto de madeiras para formas e escoras vai de contrapartida ao pensamento de obra sustentável). Unindo todos os fatores desfavoráveis, tinha-se uma grande perda de tempo no processo de

50 49 montagem e execução da laje e necessitava-se de uma ideia de redução de tempo e custo. Assim, foram propostas as lajes nervuradas. De acordo com a NBR 6118 (2003), podemos definir as lajes nervuradas como sendo lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, cuja zona de tração é constituída por nervuras entre as quais pode ser colocado material inerte. Assim, lajes nervuradas podem ser pré-fabricadas ou totalmente executadas in loco (o estudo de caso apresentará uma laje completamente executada in loco, somente acrescida com EPS em sua estrutura). Algumas lajes nervuradas já foram apresentadas no decorrer do trabalho. As lajes treliçadas geralmente são nervuradas e são pré-fabricadas. Lajes cogumelo podem ser nervuradas ou maciças. A Figura 38 apresenta um exemplo de laje nervurada. Figura 38 - Exemplo de laje nervurada Fonte: Catálogo Digital de Detalhamento da Construção Características das lajes nervuradas As lajes nervuradas possuem diversas características que as tornam diferenciadas das demais lajes. Primeiramente, os princípios de dupla função estrutural de laje são satisfeitos

51 50 pela laje nervurada em sua totalidade, ou seja, a laje nervurada possui totalmente as características de placa e chapa. As características de placa são exercidas pela sua superfície concretada e armada mais suas vigas. As propriedades de chapas, ou seja, comportar-se como diafragmas rígidos a fim de suportar e redistribuir as ações horizontais (carregamentos de vento) aos pilares, contribuindo para a estabilidade global da estrutura, também é exercida pela laje nervurada, ou seja, as ações laterais são asseguradas pela laje, pois os pilares contraventados em edifícios elevados são apoiados por elementos de contraventamento através das lajes. A Figura 39 exemplifica o comportamento da laje como chapa. Figura 39 Comportamento da laje como chapa Fonte: EL DEBS, 2000 No que diz respeito a suas nervuras, há redução de concreto, propiciando uma grande redução de gasto em concreto abaixo da linha neutra, acarretando em um menor peso próprio, visto que, caso haja preenchimento de material, este será bem mais leve que o concreto, além de atribuir suas particularidades (Exemplo: blocos cerâmicos reduzirão a propagação de ruídos). Com a redução do concreto, a resistência à tração estará presente na região das nervuras. As lajes possuem resistência aos esforços verticais proveniente do concreto que recebe para proteção da armadura e seu enchimento, ou seja, o concreto inexistente na região que é colocado um material de preenchimento não terá sua resistência substituída pelo material que preenche a laje e somente transmite os esforços solicitantes na sua região

52 51 capeada e armada, a qual repassa aos apoios, geralmente vigas que se cruzam e compõe o entorno da laje. Em síntese, as lajes nervuradas resistem aos seguintes esforços: Compressão (resistido pela mesa de concreto e pelas nervuras que fazem a ligação da mesa com armadura, ou seja, se assemelham a uma viga T) e Tração (resistido pela armadura), além de esforços promovidos por deslocamentos horizontais em estruturas altas. As lajes nervuradas podem possuir elementos que visam amenizar as tensões transversais em apoios, como vigas-faixa e capitéis (Figura 40). Os capitéis já foram apresentados no item das lajes cogumelos, sendo como a parte maciça prolongada da laje na união com o pilar, a fim de amenizar o cisalhamento ou a punção que ocorre nessa união. Figura 40 Capitéis Fonte: Téchne Outra alternativa a fim de evitar rupturas por cisalhamento ou punção são as vigasfaixa (Figura 41), que são linhas maciças uni ou bidirecionais, onde não há preenchimento de material alternativo, somente há a armadura e um prolongamento em forma de viga para da laje.

53 52 Figura 41 Viga-faixa Fonte: Vitruvius Materiais de preenchimento das lajes nervuradas Os materiais de preenchimento de lajes nervuradas de concreto armado tem a finalidade de reduzir o peso próprio da estrutura, minimizar custos e adicionar particularidades ao produto final. Silva (2005), também lembra que utilizando materiais de enchimento nos espaços entre as nervuras, além de permitir um acabamento plano do teto, estes servirão de fôrma para a mesa da laje e para as faces laterais das nervuras; nesse caso utiliza-se fôrma apenas para a face interior das nervuras, constituída normalmente de um tablado de madeira que é sustentado por um cimbramento que pode ser em estrutura de madeira ou metálica e que também serve de apoio para os materiais de enchimento Os materiais de enchimento, embora estejam colocados na região tracionada, abaixo da linha neutra, não devem resistir aos esforços deixando estes a cargo das nervuras, ou seja, não possuem função estrutural. Os materiais de enchimento podem ser utilizados tanto em lajes nervuradas moldadas in loco quanto em lajes nervuradas pré-fabricadas, como em lajes treliçadas, como já foi mostrado no presente trabalho. Dentre os materiais de preenchimento que mais são usados na construção civil brasileira, temos: blocos cerâmicos, EPS, ou não serem preenchidos por blocos, mas sim pelo que chamamos de caixotes reaproveitáveis (fôrmas de polipropileno) Blocos Cerâmicos Os blocos cerâmicos, geralmente de tijolos furados (oitos furos), são enchimentos que minimizam o peso próprio da estrutura. Podendo ser usados com armações de lajes uni e bidirecionais (somente cuidar para que não penetre concreto dentro

54 53 dos furos, fechando com plástico, papelão), apresentam peso característico de cerca de 13 kn/m³ (NBR 6120:1980), possuem dimensões pequenas e em poucas variedades. Os blocos cerâmicos devem apresentar resistência para suportar o tráfego de pessoas (a estrutura será montada sobre ele) além de suportar o peso de equipamentos. A Figura 42 apresenta uma laje nervurada com bloco cerâmico. Figura 42 Lajes nervuras com blocos cerâmicos Fonte: FGS Construções Dentre as vantagens de seu uso, temos: baixo custo; facilmente encontrado no mercado (acessível); fácil execução (não necessita de mão-de-obra treinada); além de ser um melhor isolante térmico que o concreto que seria utilizado em caso da não presença de enchimento. Os blocos cerâmicos possuem como desvantagem: impossibilidade de ser cortado (neste caso há quebra do bloco); em comparação com outros enchimentos possuem peso específico superior; absorvem água com facilidade, podendo absorver a água de amassamento do concreto caso não estejam constantemente úmidos Concreto celular autoclavado O concreto celular autoclavado é um composto mais leve que o bloco cerâmico tradicional, podendo possuir peso específico cerca de 50% inferior a este (varia de 5 a 12 kn/m³). Silva (2002) em sua dissertação de mestrado lembra que pela NBR (1995) o concreto celular autoclavado é concreto leve, obtido através de um processo industrial, constituído por materiais calcários (cimento, cal ou ambos)

55 54 e materiais ricos em sílica, granulados finamente. Esta mistura é expandida através da utilização de produtos formadores de gases, água e aditivos (como o pó de alumínio), se for o caso, sendo submetidos à pressão e temperatura através de vapor saturado. O concreto celular autoclavado (Figura 43) contém células fechadas, aeradas e uniformemente distribuídas. Geralmente é composto por cimento Portland, fibras de polipropileno, água e com bolhas de ar minúsculas incorporadas. Figura 43 Bloco de concreto celular autoclavado Fonte: Zeebuk Como vantagens do uso do concreto celular autoclavado, temos: não contém elementos tóxicos; é incombustível; baixa condutibilidade térmica e acústica; não necessitam de elementos de fixação na montagem da laje; reduzem o peso próprio da estrutura global da edificação por serem leves; podem ser cortados e facilitam a compatibilização de projetos hidráulicos e elétricos com o estrutural. Sua principal desvantagem é acrescentar carga permanente à laje Lajes nervuradas com EPS - A laje nervurada com EPS será apresentada no estudo de caso.

56 Lajes nervuradas com formas de polipropileno Quando não existe a presença de material de enchimento entre as nervuras deve-se prever o uso de formas nas laterais e na face inferior da mesa além da parte inferior das nervuras. As formas de polipropileno (também chamadas de caixotes reaproveitáveis ou cabacinhas ) surgiram na Inglaterra há mais de 30 anos como substituição das antigas formas de madeira, caras, que poderiam absorver água de amassamento do concreto e principalmente que não iam de encontro ao uso racional em obra. As formas de polipropileno possuem diferentes medidas, facilitando a adaptabilidade frente aos diferentes projetos que o Engenheiro Civil pode encontrar. São leves, reforçadas internamente e podem possuir um pequeno furo na fibra superior que facilita o seu desmolde após o capeamento. Como é retirada, pode ser reaproveitada, aliás, além de ser acessível a sua compra no mercado brasileiro atual, também existem empresas que alugam formas, barateando ainda mais obras individuais. A Figura 44 ilustra uma laje com formas de polipropileno. Figura 44 Laje nervurada com formas de polipropileno Fonte: Portal dos Equipamentos Lopes (2012) menciona que as formas podem eliminar o assoalho com a presença de escoras, barroteamento e contra-barroteamento, porém lembra que Nazar (2007) menciona que esse sistema sem assoalho proporciona uma maior vulnerabilidade de acidentes de trabalho.

57 56 Dentre as vantagens do uso da laje nervurada com caixote reaproveitável, temos: redução do uso de formas de madeira (pode substituir o assoalho também); possibilidade de compatibilização de projetos elétricos, hidrossanitários e estruturais, pois permite um forro falso (podendo ser de gesso ou outros materiais); também torna-se possível utilizar a face inferior final (Figura 45), desmoldada, como acabamento e de caráter estético particular: Figura 45 Face inferior da laje nervurada com utilização de caixote reaproveitável Fonte: P&C Outras vantagens que devem ser lembradas: é facilmente montado e desmontado, além de ser reaproveitável; são leves e de fácil estocagem; e, principalmente, não acrescenta peso à laje, tornando a estrutura global muito mais leve Montagem das lajes nervuradas No presente item serão expostas as etapas para montagem e execução das lajes nervuradas. Cada diferente tipo de laje nervurada, seja pelo seu enchimento (ou não, como no caso de caixotes reaproveitáveis), possui uma particularidade, mas no geral, temos os seguintes procedimentos para lajes nervuradas moldadas in loco: 1º Passo: Colocação das formas e cimbramento - A colocação e disposição de formas é especificada no projeto estrutural e varia com o tipo de material. Existem formas de madeira compensada (vem caindo em desuso devido ao custo, questão ambiental, absorvem água de amassamento), metálicas, com enchimentos apresentados no trabalho (concreto celular, caixotes reaproveitáveis, blocos cerâmicos, EPS, de vidro). A disposição da forma geralmente

58 57 é sobre o assoalho (ou não, como no caso de caixotes reaproveitáveis que não necessitam de assoalho). O assoalho é suportado pelo cimbramento adequado (variando em estruturas metálicas, de madeira, etc) em superfície plana, compactada, com suporte contraventado. A Figura 46 ilustra a etapa de colocação de formas. Figura 46 Cimbramento de laje nervurada por escoras metálicas com ausência de assoalho Fonte: Atex Brasil 2º Passo: Colocação da armadura - A armadura é posicionada de acordo com o projeto estrutural. A armadura pode ser uni ou bidirecional e é colocada sobre os blocos, com espaçadores de argamassa ou plásticos, a fim de garantir cobrimento e posição ideais. 3º Passo: Concretagem A concretagem das lajes nervuradas deve levar alguns cuidados, como: deve ocorrer com a superfície a ser concretada saturada, a fim de não perder água de amassamento em formas, acarretando em fissuras após a cura. Também é recomendado que a concretagem ocorra em um único dia, sem longas pausas, a fim de não ocorrer juntas de concretagem que, caso ocorram, devem ser em regiões de menores tensões. Deve ser previsto o uso de vibradores, evitando vazios e proporcionando uma homogeneidade da estrutura concretada e de instrumentos para espalhar, nivelar e linearizar a superfície. A Figura 47 ilustra a etapa de concretagem.

59 58 Figura 47 Nivelamento na concretagem de laje nervurada com caixote reaproveitável Fonte: ESO 4º Passo: Cura do concreto O período de cura, quando se deve deixar o concreto úmido geralmente é de ao menos três dias, com umedecimento da superfície 3 vezes ao dia. A cura ocorre porque o processo de ganho de resistência do concreto necessita de água e parte dela é perdida através da evaporação. 5º Passo: Desforma e retirada de escoras A desforma e retirada de escoras devem ser realizadas quando a superfície concretada possui rigidez mínima que resista as ações atuantes e não produza desformações. Em muitos casos, a desforma começa aos 3 dias após a concretagem, com retirada das formas laterais da laje. Aos 7 dias, retira-se escoras próximas a pilares e entre 21 e 28 dias retiram-se as demais fôrmas e escoras Vantagens e desvantagens das lajes nervuradas As lajes nervuradas possuem diversas vantagens que as tornam as mais utilizadas no cenário brasileiro. Embora tenham diferentes enchimentos e outras particularidades em cada tipo, temos como vantagens gerais: redução do peso próprio da estrutura (como há enchimento por materiais mais leves ou colocação de formas menos pesadas que o concreto); redução do tempo gasto total na execução da laje em comparação com técnicas convencionais; redução no uso de formas e escoras; possibilidade de serem executadas em lajes sem vigas, necessitando apenas de elementos que evitem a punção de pilares; possuem menores momentos em grandes vãos quando comparadas a lajes maciças ou com nervuras pré-fabricadas (BOCCHI JR & GIONGO, 2010); Possibilidade de vencer grandes vãos.

60 59 Quando analisamos as desvantagens das lajes nervuradas temos, principalmente: necessitam de mão-de-obra que conheça as técnicas e sejam instruídas pelos manuais de fabricantes (quando há enchimentos ou elementos pré-fabricados); necessitam de maiores cuidados na montagem (colocação de enchimento, fixação dos materiais) e na concretagem deve-se cuidar muito bem os vãos entre as nervuras e materiais de enchimento, a fim de que não ocorram vazios (necessita de mão-de-obra treinada).

61 60 3 ESTUDO DE CASO EM EDIFÍCIO RESIDENCIAL DE SANTA MARIA - RS Neste capítulo será apresentado o estudo de caso de lajes nervuradas com enchimento em EPS executadas em um edifício residencial na cidade de Santa Maria-RS. Serão detalhados os aspectos do uso do EPS, detalhes da execução da laje com EPS e conclusões sobre esse tipo de uso. 3.1 A cidade e a obra Santa Maria é uma cidade localizada no centro do Rio Grande do Sul, com uma população estimada em habitantes e com área de km² (IBGE, CENSO 2010). Conhecida por sua universidade, a Universidade Federal de Santa Maria e pelo seu contingente militar, o segundo maior do país, a cidade possui um bom mercado no setor da construção civil que vem crescendo e apresentando verticalização em suas obras, ou seja, vem aumentando a presença de edifícios residenciais. Diante do panorama supracitado, temos a construção do Solar Diamantina, um edifício residencial que vem sendo construído na cidade de Santa Maria. Composto por 9 pavimentos, ele possui lajes alongadas, com comprimentos superiores a 12 metros e larguras de no máximo 10 metros. Para esta obra, optou-se pela utilização de lajes nervuradas com enchimento de EPS em todos os seus pavimentos. A Figura 48 apresenta a perspectiva do edifício residencial chamado Solar Diamantina que é o objeto do estudo de caso do presente trabalho.

62 61 Figura 48 Edifício Residencial do estudo de caso 3.2 Laje nervurada da obra com EPS A laje nervurada com EPS executada in loco foi a laje escolhida para a construção do Solar Diamantina, devido a ser acessível no mercado (é facilmente adquirida) e por reduzir os custos, vencer grandes vãos, reduzir o volume de concreto e limpeza. O Poliestireno expandido (EPS) foi usado em obra em duas dimensões: 23x70x20 e 70x70x20, conforme Figura 49. Figura 49 a Bloco de EPS 70x70x20h Figura 49 b Bloco de EPS 23x70x20h

63 62 O EPS usado na obra possuía peso específico de 0,25 kn/m³ e era disposto conforme o projeto estrutural. Como o edifício possui longo alongamento, foram divididos em setores com valores de lajes similares e aproximadamente com 30 metros de comprimento e 8 metros de vão, contendo vigas laterais e capitéis nas regiões de pilares, evitando a tendência de punção. Na região de capitéis não há enchimento de EPS, sendo um região maciça, conforme apresentado na Figura 51. Figura 50 Região de capitéis sem a presença de EPS A Figura 50 representa um projeto de formas de uma das lajes do edifício comercial. Através dela pode-se notar que o EPS substitui o uso das formas de madeira, necessitando apenas de chapas de compensado para o assoalho e formas de madeira apenas nas regiões laterais da periferia da laje e em regiões que contenham vigas. As lajes do edifício residencial continham aproximadamente 295 m² de superfície e 25 cm de espessura, com concreto usinado com resistência característica à compressão (fck) de 30 MPa aos 28 dias, adquiridos através da empresa santa-mariense SUPERMIX. Mais de 200 blocos de poliestireno expandido de dimensões 0,70x0,70x0,20h foram utilizados por lajes, além de mais de 120 blocos de dimensões 0,23x0,70x0,20h. A Tabela 3 mostra alguns dados apresentados em projeto de planta de formas de uma laje da obra.

64 63 TABELA 3 Características da laje em projeto de formas No que diz respeito a armaduras usadas na laje nervurada com EPS da obra em estudo, houve presença de armadura transversal e longitudinal, sendo estas inferiores e superiores. Aliadas a presença de armadura há vigas que se solidarizam junto à mesa. Consequentemente, os esforços de tração são resistidos pelas nervuras armadas enquanto os esforços de compressão serão absorvidos pela região capeada.. As Figuras 51 e 52 ilustram as armaduras usadas na obra: Figura 51 Colocação da armadura inferior sobre o assoalho