Laje Cogumelo: Aprenda Tudo Que Especialistas Não te Contam

Primeiro de tudo, em um sistema estrutural tradicional, as vigas sustentam as lajes, e transferem as cargas para os pilares, e daí para as fundações, porém, você conhece a laje cogumelo?

Em poucas palavras, ela elimina a necessidade de vigas internas, e sustenta-se somente pelos pilares.

Entretanto, este tipo de laje apresenta uma expansão em sua parte inferior, onde tem os pilares como apoios, os chamados capitéis e/ou ábacos.

Sendo assim, ela assemelha-se a cogumelos, com suas cabeças largas, espessas e troncos estreitos, e desta forma, bem mais simples e discreta à primeira vista.

Porém, a laje cogumelo é o resultado de um projeto estrutural sofisticado, pois ela é capaz de suportar maiores vãos, sem a necessidade de vigas.

Logo, criam-se espaços interiores mais amplos e flexíveis, ou seja, torna-se uma opção para os engenheiros, arquitetos e empreendedores, em todo o mundo. Porém, ela exige uma abordagem mais detalhada e cuidadosa, em comparação com às estruturas convencionais com lajes apoiadas em vigas.

Qual é o segredo? Descubra agora, pois neste artigo, você vai aprender conceitos, aplicações, e muito mais conhecimentos sobre a laje cogumelo. Vamos à leitura?

Por que Escolher a Laje Cogumelo?

Então as lajes cogumelos surgem como uma alternativa versátil e eficaz para vencer grandes vãos e suportar cargas expressivas.

Sendo assim, pode-se criar um ambiente mais confortável e agradável para os ocupantes do espaço, porém, do ponto de vista de estética, pode ser desagradável, por causa dos capitéis aparentes.

Entretanto, ela contribui para a eficiência energética no local, e assim, melhora o desempenho térmico, acústico e a iluminação.

Por outro lado, torna a execução da obra mais produtiva e mais rápida, seja na montagem das formas, armaduras e na concretagem.

Logo, planejar as divisórias é bem mais fácil e mais flexível, pois não há limitações pelas vigas.

Sendo assim, ela ainda facilita a instalação dos sistemas elétricos, hidráulicos e sanitários. Aqui estão algumas de suas aplicações, incluem-se:

• Edifícios Comerciais, Residenciais e Industriais;
• Rodoviárias;
• Aeroportos;

E entenda isso: as lajes podem ser projetadas com a ausência dos ábacos e capitéis. Nesse caso, elas denominam-se de lajes lisas, conhecidas no inglês como “flat plates”.

A propósito, daqui por diante, a sigla NBR trata-se da norma brasileira.

O Que é uma Laje Cogumelo?

Bem, ela é uma laje de concreto armado ou concreto protendido, que repousa firme nos pilares, sem a presença das vigas, com espessura mínima de 14 cm, na região fora do capitel e/ou ábaco, segundo a norma NBR-6118–2023.

Logo, uma laje cogumelo contém armaduras em duas direções, e mais concentradas na região laje-pilar, onde são mais reforçadas.

E entenda isso, os capitéis e/ou ábacos são extensões na parte superior do pilar, onde se cria uma área alargada, e o pilar se conecta com a laje.

No entanto, a NBR-6118–2023 considera tudo como capitel, não menciona o termo ábaco.

Já no exterior, vale destacar a diferenciação dos termos comuns usados no inglês:

• Lajes cogumelos: Flat Slabs;
• Ábaco: Drop Panel;
• Capitel: Column Capital;

Sendo assim, os capiteis vão além das dimensões normais do pilar, para melhorar a resistência à punção da laje, e também, os esforços de flexão diminuem nesta região.

Portanto, ao aumentar a área de contato entre o pilar e a laje, eles ajudam a dispersar as cargas aplicadas, de forma mais uniforme.

O Que é Punção em Lajes?

Já a punção é um tipo de ruptura em lajes cogumelos, onde as tensões de cisalhamento são elevadas, na ligação da laje com o pilar, devido às ações de cargas concentradas na região.

Sendo assim, formam-se fissuras diagonais e uma superfície de ruptura inclinada estende-se de uma superfície a outra da laje, em uma região em torno do pilar, logo, a laje é perfurada e o pilar desloca-se, Figura 3.

A propósito, este mecanismo tem atraído a atenção dos engenheiros e pesquisadores, pois este tipo de falha é catastrófica, sem aviso prévio, com diversos acidentes já ocorridos.

Tipos de Laje Cogumelo;

Para começar, as lajes cogumelos caracterizam-se por sua forma peculiar, com tipos de características e aplicações específicas, e incluem-se:

• Maciça de Concreto Armado;
• Maciça de Concreto Protendido;
• Nervurada de Concreto Armado;
• Nervurada de Concreto Protendido;

Qual é o ponto? O empreendedor deseja um projeto estrutural mais limpo, sem a inclusão de vigas.

Dito isso, o engenheiro estrutural com as plantas de arquitetura em mãos, avalia todos os casos, perante um estudo completo e intenso.

Qual é o segredo? o conhecimento e a experiência do engenheiro para dar uma resposta rápida ao construtor, e definir a escolha certa.

Análise Estrutural;

Para começar, lajes cogumelos com distribuição irregular dos pilares, discrepância entre os tamanhos dos vãos, conduzem a soluções mais complexas e maiores custos.

No entanto, estes tipos de lajes tendem a se deformar mais em relação a outras estruturas, onde as vigas e os pilares formam pórticos mais robustos, em ambas as direções.

Qual o problema? O sistema estrutural conta apenas com as lajes e os pilares, por exemplo, lidar com cargas acentuadas de vento.

E agora, como determinar os esforços para dimensionar a estrutura? De antemão, a análise estrutural exige o uso de um bom software, que utiliza modelos numéricos tais como:

• Método dos Elementos Finitos;
• Método dos Elementos de Contorno;
• Método das Diferenças Finitas;

Por outro lado, pense em uma estrutura com geometria bem definida, pilares bem espaçados, ortogonais, vãos com mesma ordem de grandeza nas duas direções e cargas distribuídas uniformes.

Neste caso, a NBR-6118–2023 permite o uso de um método elástico aproximado, com redistribuição, e assim determinar os esforços solicitantes.

Sendo assim, formam-se os pórticos com as cargas totais, e distribuem-se os esforços em cada direção segundo faixas, Figura 5.

Logo, a distribuição de momentos são efetuadas em cada direção, tais como:

• Momentos Positivos: 45% para as duas faixas internas (FI) e 27.5% para cada uma das faixa externas (FE);
• Momentos Negativos: 25% para as duas faixas internas (FI) e 37.5% para cada uma das faixas externas (FE);

Portanto, de posse dos momentos fletores já é possível partir para o dimensionamento das armaduras das lajes. E a punção?

Como Verificar a Punção nos Capitéis?

Então, com base na norma NBR-6118–2023, o modelo de cálculo de punção com capitéis, prever a verificação da tensão de cisalhamento nas superfícies críticas C, C₁ e C₂, Figura 6.

Porém, as variáveis referenciadas na Figura 6, tratam-se de:
d — altura útil da laje na superfície crítica C₂;
dc — altura útil da laje no contorno do pilar;
da — altura útil da laje na superfície crítica C₁;
lc — distância borda do capitel e face do pilar;

Entretanto, para definir as tensões de cisalhamento solicitantes nos contornos críticos, depende:

• Forma dos pilares: circular, retangular ou em L
• Posição dos pilares: central, borda e canto;
• Carregamentos: esforços normais e momentos fletores;

Sendo assim, a partir das tensões cisalhantes resistentes (τ_Rd, τ_Rd1 e τ_Rd2) atuantes em cada superfície crítica, e as suas respectivas tensões solicitantes (τ_sd, τ_sd1 e τ_sd2), fazem-se as seguintes verificações:

• Compressão diagonal do concreto na face do pilar (contorno C);
• lc≤ 2.(dc-d): verificar somente a superfície crítica C₂;
• 2.(dc-d) ≤ lc ≤ 2.dc: verificar somente a superfície crítica C₁;
• lc > 2.dc: verificar as superfícies críticas C₁ e C₂;

Logo, os termos abaixo referem-se às tensões de cisalhamento solicitantes e resistentes, tais como:

• τ_sd e τ_Rd: no contorno do pilar;
• τ_sd1 e τ_Rd1: na superfície crítica C₁;
• τ_sd2 e τ_Rd2: na superfície crítica C₂;

Exemplo de Pilar Interno com Carregamento Simétrico;

Nesse caso, a tensão de cisalhamento solicitante nas superfícies críticas C, C₁ e C₂ é dada por:
τ_sd＝F_sd/(u.d); (1)
Onde:
F_sd — força concentrada de cálculo, por exemplo, reação no pilar;
u — perímetro para cada um dos contornos críticos C, C₁ ou C₂, sendo assim, obtém-se τ_sd, τ_sd1 e τ_sd2;
d＝(dx+dy)/2; (2)
d — altura útil da laje;
dx e dy — alturas úteis na laje nas direções x e y;

Por outro lado, em caso de atuação de momentos, as suas contribuições são adicionadas a equação (1).

Vale salientar que as forças cortantes (F_sd) e momentos solicitantes provém dos esforços da análise estrutural.

Portanto, calculam-se todos os valores das tensões de cisalhamento solicitantes e resistentes, conforme item 19.5 da NBR-6118–2023, para dimensionar lajes à punção, e fazem-se as verificações, tais como:

Contorno do Pilar C:

• τ_sd ≤ τ_Rd: a seção do pilar resiste aos esforços de compressão diagonal
• τ_sd > τ_Rd: ruptura da seção por compressão diagonal do concreto;

Superfície Crítica C₁:

• τ_sd1 ≤ τ_Rd1: superfície crítica C₁ é resistente à punção;
• τ_sd1 > τ_rd1: necessita de armadura para combater a punção;

Superfície Crítica C₂:

• τ_sd2 ≤ τ_Rd2: superfície crítica C₂ é resistente à punção;
• τ_sd2 > τ_Rd2: considerar o uso de armaduras para punção;

No entanto, o modelo de cálculo é bem volumoso, com equações e muitos casos particulares, portanto, considerar o uso de um software comercial ou particular é bastante proveitoso.

Porém, entenda todos os passos das verificações que estão sendo feitas, pois, é primordial para o domínio do assunto.

Armaduras Típicas de Punção;

Então, uma das estratégias mais comuns é o uso de armaduras especiais na região próxima aos pilares, onde a concentração de esforços é maior.

Sendo assim, essas armaduras adicionais ajudam a redistribuir as cargas, e assim, aumentar a capacidade de punção da laje.

Logo, a adoção de práticas construtivas adequadas é fundamental para garantir a integridade estrutural da laje cogumelo, tais como, montar e posicionar de forma correta as armaduras.

Portanto, caso seja necessário, adotar armaduras típicas de punção, distribuídas em cruz ou na direção radial, com os tipos mais comuns:

• Conectores tipo pino ou do inglês “studs”;
• Estribos Abertos, Fechados, Inclinados ou tipo “Pente”;

Conclusão:

Em síntese, ao longo deste artigo, exploramos os diversos aspectos relacionados à laje cogumelo, desde sua definição e características principais até suas aplicações na construção civil.

Logo, discutimos também aspectos estruturais como os esforços e deformações, tão como o papel dos capitéis e/ou ábacos na distribuição de cargas e aumento da resistência à punção

Sendo assim, a laje cogumelo tem o seu papel crucial na engenharia civil, pois oferece uma série de benefícios, desde liberdade na distribuição de espaços livres na estrutura, eficiência no tempo e simplifica a construção.

E você? o que acha de um projeto estrutural com pavimentos sem vigas? Escreva nos comentários abaixo as suas considerações.