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 (τRd, τRd1 e τRd2) atuantes em cada superfície crítica, e as suas respectivas tensões solicitantes (τsd, τsd1 e τsd2), 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:
- τsd e τRd: no contorno do pilar;
- τsd1 e τRd1: na superfície crítica C1;
- τsd2 e τRd2: 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:
τsd＝Fsd/(u.d); (1)
Onde:
Fsd — 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 τsd, τsd1 e τsd2;
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 (Fsd) 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:
- τsd ≤ τRd: a seção do pilar resiste aos esforços de compressão diagonal
- τsd > τRd: ruptura da seção por compressão diagonal do concreto;
Superfície Crítica C1:
- τsd1 ≤ τRd1: superfície crítica C1 é resistente à punção;
- τsd1 > τrd1: necessita de armadura para combater a punção;
Superfície Crítica C2:
- τsd2 ≤ τRd2: superfície crítica C2 é resistente à punção;
- τsd2 > τRd2: 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.
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