Associação Brasileira da Construção

Industrializada de Concreto

Industrializar em Concreto 1 - maio de 2014

Artigo Técnico

Avanços na Investigação dos Mecanismos Resistentes à Força Cortante em Lajes Alveolares Protendidas

Desde 2007, o estudo sobre o comportamento mecânico de lajes alveolares protendidas está entre as principais linhas de pesquisa do Núcleo de Estudo e Tecnologia em Pré-fabricados de Concreto - NETPRE. Neste tema, mais de 130 experimentos foram conduzidos em projetos de pesquisa e de extensão com forte interação entre a UFSCar e a ABCIC. Com a crescente utilização das lajes alveolares no Brasil, principalmente no tocante a lajes com alturas maiores ou iguais a 260mm, novas abordagens podem ser utilizadas para tratar da capacidade resistente à força cortante nestes elementos.
 

No contexto da pré-fabricação em concreto, as lajes ou painéis alveolares protendidos tem ganhado cada vez mais importância e competitividade, sendo utilizadas em diversas tipologias construtivas, não apenas em estruturas de concreto, mas também em sistemas mistos e híbridos. Os pavimentos em lajes alveolares conseguem minimizar o consumo de concreto e maximizar os vãos, convergindo para uma solução otimizada. Isso se dá pelo efeito benéfico da protensão associada a uma seção transversal estruturalmente eficiente. Além disso, a facilidade de fabricação e montagem proporciona uma vantagem significativa na economia de tempo em relação aos sistemas estruturais moldados in loco. Além de não demandar tempo de cura do concreto na obra, uma vez montado, o pavimento torna-se uma plataforma segura para os subempreiteiros iniciarem seus trabalhos.

Os vazios longitudinais denominados alvéolos reduzem o consumo de concreto, implicando em um peso próprio menor em relação a uma laje maciça com características estruturais semelhantes. Isso justifica a seção complexa da laje alveolar, produzida basicamente por duas maneiras: extrusão ou formas deslizantes. As armaduras utilizadas são cordoalhas, e até mesmo fios de aço, protendidos longitudinalmente na borda inferior, podendo ser utilizados também na borda superior. Devido ao processo de fabricação, é dificultada e indesejável a utilização de armaduras transversais. Desta forma, uma das principais preocupações para com esse elemento estrutural é a sua capacidade resistente à força cortante. As rupturas por força cortante são caracterizadas por pequenas flechas e pouca ductilidade. Em projeto, é comum buscar situações em que as resistências últimas sejam governadas pela flexão, já que este mecanismo possui alta capacidade de aviso ao se aproximar do seu estado limite. No entanto, existem algumas situações em que o cisalhamento devido à força cortante se faz condicionante, como por exemplo, situações com cargas concentradas elevadas ou vãos pequenos com altas cargas predominantemente distribuídas. 

No Brasil, diferentemente da Europa e dos Estados Unidos, a capacidade resistente à força cortante em lajes alveolares é calculada por uma única formulação, no entanto, dois mecanismos de ruptura distintos tem se mostrado presentes em ensaios laboratoriais. A formulação utilizada na NBR14861 (Norma Brasileira de Lajes Alveolares) para o cálculo da força cortante, VRd1, foi adaptada para lajes alveolares por tratar de elementos sem armadura transversal. Essa expressão foi desenvolvida na Europa, de forma empírica, considerando as principais variáreis que influenciam a resistência à força cortante em vigas e faixas de lajes maciças sem estribos, em regiões previamente fissuradas por flexão. A este mecanismo dá-se o nome de Flexo-Cortante.
No cenário internacional, além desta formulação (ou formulações análogas) existem outras que buscam representar potenciais rupturas por força cortante em regiões não fissuradas por flexão. Em elementos protendidos, este último caso é mais comum. A este mecanismo dá-se o nome de Tração Diagonal.
A previsão da resistência à força cortante, representada pela situação em que a tensão principal na nervura alcança a máxima tensão de tração do concreto, ou seja, ruptura por tração diagonal, constitui uma lacuna no projeto das lajes brasileiras. À medida que as lajes ficam mais altas, a diferença entre a resistência calculada pela flexo-cortante e pela tração diagonal fica maior. Já no âmbito internacional, apesar de existir formulações para representar a tração diagonal, elas tem se mostrado insatisfatórias para casos de lajes com alvéolos oblongos ou não circulares (Pajari, 2004 e Ghosh, 2006), gerando esforços para tentar solucionar este problema.