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Patologias em lajes protendidas e possíveis soluções Leonardo Martino Carneiro Lopes1 Matheus Silva Cardoso2 Grazieli Monteiro Furukawa3 Resumo Este trabalho tem como objetivo apresentar as principais patologias que ocorrem nas construções das lajes protendidas e propor possíveis soluções para que essas patologias sejam evitadas e tratadas. O estudo busca, também, difundir a eficácia das técnicas construtivas apresentadas e vislumbra sugerir medidas técnicas. Por meio de pesquisa bibliográfica, a fim de caracterizar e classificar os diferentes tipos de patologias recorrentes nas lajes protendidas, destacaram-se as principais ocorrências. A partir da coleta de dados, foi possível direcionar os esforços para as principais patologias em lajes de concreto protendido e apresentar soluções e indicações para o tratamento de tais patologias. Palavras-chave: Laje protendida. Tensão. Patologias. Protensão. 1 Graduando em Engenharia Civil no Centro Universitário de Belo Horizonte – UniBH. E-mail: leo.lopes03@yahoo.com.br 2 Graduando em Engenharia Civil no Centro Universitário de Belo Horizonte – UniBH. E-mail: matheuscardoso1994@hotmail.com 3 Orientadora. Mestre, professora do curso de Engenharia Civil no Centro Universitário de Belo Horizonte – UniBH. E-mail: grazieli.furukawa@prof.unibh.br 1. Introdução A laje protendida ganha, a cada dia, mais visibilidade na construção civil por apresentar soluções estruturais para grandes vãos (CASTRO, 2011). Diversos estudos e pesquisas estão sendo realizadas com o objetivo de conhecer melhor o comportamento dessa laje, para assim tirar o máximo proveito construtivo delas. (EMERICK, 2002). Percebe-se, contudo, a falta de normas e bibliografias sobre as patologias e devidas soluções para resolvê-las, o que gera muitas dúvidas sobre a prática. Tendo a sua utilização iniciada nos Estados Unidos, e posteriormente na Inglaterra, a laje protendida chegou ao Brasil e foi utilizada primeiramente na construção de uma ponte no Rio de Janeiro, no ano de 1949 (CEZAR; VERÍSSIMO, 1998). Iniciou-se, então, o desenvolvimento da técnica da protensão, o que possibilitou uma considerável redução do peso das lajes e, consequentemente, um melhor desempenho estrutural. Obteve-se também um maior controle das fissurações e deformações, o que impactou diretamente na economia da obra. Atualmente o aprimoramento da tecnologia de protensão é de grande importância para a engenharia estrutural (CAIO, 2014). Utilizar-se do recurso da protensão na Engenharia Civil, muitas vezes, é considerado inviável ou nem ao menos é considerado, já que muitos não estão familiarizados com a tecnologia da protensão e não conhecem suas vantagens. Seja na Construção Civil ou na Medicina, o termo patologia está relacionado ao mesmo significado, sendo esse o estudo que analisa os sintomas, causas, origens e mecanismos. Na engenharia, uma patologia representa as demonstrações de ocorrências que prejudicam o desempenho de uma estrutura (HELENE, 2003). Objetivos O presente trabalho tem como objetivo apresentar as principais patologias que ocorrem nas construções das lajes protendidas e propor possíveis soluções para que tais patologias sejam evitadas e tratadas. Apresentando suas origens, formas e características, o estudo busca, também, difundir a eficácia das técnicas construtivas apresentadas e vislumbra sugerir medidas técnicas. Por meio do embasamento teórico e prático, esta pesquisa visa identificar a realidade atual das obras no Brasil. Justificativa A escolha do tema surgiu diante da necessidade de se apresentar soluções práticas para possíveis patologias que venham ocorrer em lajes protendidas, tendo em vista a falta de normas e material destinado especificamente para esse fim. Diante disso, busca-se apresentar soluções para tais patologias, por meio do suporte de engenheiros especialistas na área da protensão, destacando sua importância para a consolidação da construção de lajes protendidas na Engenharia Civil. 2. Lajes protendidas Protensão significa “pré-tensão”, sendo assim, é a ideia de instalação de um estado prévio de tensões em algo. No caso da Engenharia, a protensão é aplicada a peças e materiais de construção (PFEIL,1985). Segundo Castro (2011), as lajes protendidas são mais utilizadas em locais que utilizam grandes espaços entre os pilares, criando assim maior proveito daquele espaço. Conforme afirmam Cezar e Veríssimo (1998), as lajes protendidas são denominadas também “lajes com armaduras ativas”, aquelas cujo aço passa pelo processo de protensão. Essa técnica realiza o alongamento dos cabos e cordoalhas da armadura, por utilização de macacos hidráulicos, garantindo assim maior tração permanente do aço e maior compressão do concreto, além de não demandar tantas vigas e pilares como a laje convencional e pelo fato de poder ser construída de maneira mais ágil, gera economia para a obra. No entanto, as lajes mais utilizadas no mercado da construção civil são as lajes convencionais, ou seja, as lajes planas / lisas, atendendo a pequenos vãos entre pilares e que são compostas por grandes barras de aço dispostas em armaduras longitudinais e verticais. Esse é o modelo mais popular e não exige a necessidade de mão de obra específica, apenas a mão de obra convencional (pedreiros, mestres de obra e auxiliares), justamente o contrário da laje protendida. Vale ressaltar que não é viável a utilização da laje protendida para vãos menores do que 5 metros (CEZAR; VERÍSSIMO, 1998). Figura 1 - laje protendida: grandes vãos livres Fonte: www.awacomercial.com.br A concretagem de uma laje protendida é semelhante à de estruturas convencionais, o que altera entre elas são os preparativos para a execução da protensão, que pode ser feita por dois processos construtivos: o processo de pré-tensão ou processo de pós tensão. No método de pré- tensão, as peças de aço são colocadas na bancada e assim recebem a tração nos cabos antes de se realizar o lançamento do concreto. Ao receberem o concreto, são retiradas das bancadas para possibilitar a tração do concreto pela fricção ao decorrer de todo o cabo (CASTRO, 2011). Já o método denominado de pós- tensão é realizado com a concretagem da peça com bainhas internas, que atuam como dutos para a passagem do aço. Assim que o concreto ganhar a resistência que foi definida no projeto, é realizada a protensão com a ajuda de ancoragens e macacos hidráulicos. Atualmente existem dois modelos de sistemas para protensão, a protensão não aderente e a protensão aderente. A protensão não aderente consiste na utilização de cabos engraxados cobertos por bainhas plásticas que proporcionam proteção contra possível corrosão. Nesse sistema é proporcionada a capacidade de colocar os cabos diretamente sobre a laje e assim concretá-los. Ambos os modelos citados anteriormente são utilizados para resolver problemas com flecha em excesso e diminuir a quantidade de pilares e vigas (HELENE, 2003). Figura 2 - laje protendida: protensão não aderente Fonte: impactoprotensao.com.br A protensão aderente consiste na utilização de cabos em bainhas metálicas lisas ou onduladas. Essas bainhas possuem tubos que devem ser espaçados corretamente para que se injete ali a nata de concreto, preenchendo perfeitamente os espaços entre o cabo e a bainha. Esse modelo é utilizado quando se necessita de um conjunto de cabos metálicos, como ocorre em pontes (CASTRO, 2011). De acordo com Tejedor (2013), a ideia básica do concreto protendido é aplicar as tensões prévias de compressão em regiões que serãotracionadas na peça; a protensão irá atuar para melhorar a baixa resistência do concreto a tração. São diversos os sistemas que podem ser aplicados em canteiros de obras, o fator idêntico em todos é a necessidade de mão de obra especializada. Loureiro (2006) constata as vantagens construtivas e eficiência econômica da protensão, argumentando a necessidade de construções como shoppings centers e estacionamentos possuírem vãos maiores do que cinco metros. Em construções residenciais, as lajes protendidas apresentam grande flexibilização na utilização de espaços e um número inferior de pilares, aumentando, assim, o ganho com vagas de garagem. Outra grande vantagem de utilização deste tipo de laje é a execução de pisos de grandes comprimentos sem a necessidade de juntas de dilatação. Vale ressaltar, também, a grande durabilidade das lajes protendidas, o que a faz ser um fator econômico essencial para qualquer tipo de construção (LOUREIRO, 2006). Figura 3 - laje protendida: protensão aderente Fonte: www.impactoprotensao.com.br Figura 4 - laje protendida: protensão não aderente Fonte: www.evehx.com De acordo com a NBR 15575 (2013), as obras têm vida útil de no mínimo 50 anos, e na maioria das vezes, elas apresentam diversos problemas bem antes deste prazo, às vezes meses após a entrega, já apresentam diversas patologias visíveis. Em algumas situações, chega a ser recomendado construir uma nova estrutura do que reparar a danificada (SACHS, 2015). As principais patologias encontradas nas construções de lajes protendidas são fissuras, trincas, rachaduras, corrosão e deterioração do concreto armado. Das patologias citadas anteriormente, em todas as edificações existentes é possível encontrar ao menos uma destas (SACHS, 2015) Segundo Batiston (2018), fissuras começam a surgir de forma pacífica, estas ocorrem tanto nos elementos de alvenaria quanto nas juntas de assentamento, sendo a fissura o primeiro estágio de uma patologia mais grave. De acordo com o Instituto Brasileiro de Arquitetura (2014), as trincas são definidas como estado onde um determinado objeto está partido ou separado em partes, sendo assim, a sua abertura ultrapassa a camada do revestimento afetando diretamente a estrutura interna. Figura 5 - Representação de laje de concreto com fissuras Fonte: www.aecweb.com.br. As rachaduras, segundo o Instituto Brasileiro de Arquitetura (2014), são o estado que o objeto ou parte dele já apresenta uma abertura de tamanho maior, criando interferências indesejadas. É o mais grave tipo de fissura, sendo, muitas vezes, inviável a sua recuperação. Segundo Comin e Estacechen (2017), corrosão é definida como a deterioração de um material metálico, tal deterioração pode representar consequências indesejáveis, como desgaste da peça metálica, alteração estrutural e variações químicas. O modo de resolução desse problema é a utilização de revestimentos, que por sua vez impedem o contado de oxigênio com o ferro. A proteção é realizada por meio de pinturas com tintas à base de polímeros (SOARES; VASCONCELOS, 2015). Por muitos anos, o concreto foi visto como um material infinito, que não necessitava de cuidados e tratamentos durante sua vida. Esse modo de agir foi repensado ao passar dos anos, e o concreto foi mostrando sua necessidade de manutenção e reparos em obras de grandes edificações que apresentavam problemas de degradação estrutural. (HELENE, 2003). Figura 6 - Deterioração de laje de concreto em caso de infiltração Fonte: www.forumdaconstrucao.com.br Figura 7 - Demonstração de estruturas bi apoiadas e engastadas antes da protensão, imediatamente após (sem carregamento total final) e com a estrutura suportando todos os carregamentos da estrutura. Fonte: www.civilclick.com Almejando um melhor entendimento sobre as normas existentes e vigentes, foi desenvolvido o Quadro 1, contendo o resumo de todas as normas existentes referentes ao concreto armado. Quadro 1 - Resumo das normas para concreto protendido Norma: Título: Ano: País: Órgão: Resumo: Fonte: NBR 14861 Lajes alveolares pré-moldadas de concreto protendido: Requisitos e procedimentos 2011 Brasil ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas Estabelece requisitos a serem atendidos em projeto. ABNT NBR 6118 Projeto de estruturas de concreto 2014 Brasil ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas Fixa requisitos básicos para construção em concreto. ABNT FIP FIB (CEB-FIB) Guide to good practice 2000 Suiça Fédération internationale de la précontrainte (FIP) Recomendações para projetos em lajes. FIP FIP FIB (CEB-FIB) Recomendations 1980 Suiça Fédération internationale de la précontrainte (FIP) Recomendações para projetos em lajes planas. FIP NBR 748 Aço destinado a armaduras para estruturas de concreto armado – Especificação 2014 Brasil ABTN - Associação Brasileira de Normas Técnicas Estabelece requisitos para utilização de aço no concreto armado. ABNT ACI 318M-05 Building Code Requirements for Structural Concrete 2005 Estados Unidos American Concrete Institute Requisitos mínimos para construção de elementos estruturais de concreto. ACI Fonte: Elaborado pelos autores. 3. Metodologia Foi realizada uma ampla pesquisa bibliográfica, a fim de caracterizar e classificar os diferentes tipos de patologias recorrentes nas lajes protendidas, destacando as principais ocorrências e as soluções para as patologias. Por meio dos dados obtidos, tanto com o roteiro de entrevistas quanto com a pesquisa bibliográfica, será possível direcionar os esforços para as principais patologias em lajes de concreto protendido e apresentar soluções e indicações para o tratamento de tais patologias. Para atingir o objetivo proposto, foi adotada a pesquisa descritiva, de natureza qualitativa, uma vez que esta envolve uma perspectiva interpretativa do mundo, buscando assim, elementos relevantes em seus cenários naturais a fim de entender os fenômenos em termos dos significados que lhe são atribuídos (DENZIN; LINCOLN, 2006). Dentre as estratégias qualitativas, utilizou-se a entrevista em profundidade, cuja finalidade é revelar motivações, conhecimento e atitudes sobre determinado tópico (NOTESS, 1996). Para a coleta de dados, adotou-se a técnica de entrevistas semiestruturadas por meio de roteiro de entrevistas, utilizando-se uma amostra não probabilística, por critério de acesso e conveniência, com cinco engenheiros civis especialistas em estruturas protendidas, com duração de aproximadamente uma hora. A composição da amostra objetivou maior profundidade de detalhes acerca dos fenômenos observados, possibilitando uma avaliação crítica dos depoimentos coletados. As entrevistas foram gravadas com o consentimento dos entrevistados e posteriormente transcritas, criando, assim, registros para cada uma delas e facilitando também a análise dos dados. O Quadro 2 especifica a qualificação dos entrevistados para este estudo. Quadro 2 – Relação de entrevistados Fonte: Elaborado pelos autores. 4. Resultados e discussões De acordo com as entrevistas realizadas, foi possível identificar quais as principais patologias recorrentes em lajes protendidas, além de fundamentar uma discussão das diferentes formas de apresentar suas soluções. São estas: fissuras e trincas localizadas nos pontos da protensão da laje; ruptura do concreto; deformação do cabo de tensionamento; rompimento da cordoalhae sucessivamente a perda da cordoalha; deformação excessiva das lajes; compressão ou tração excessiva acima dos limites previstos no projeto de protensão. Todos os entrevistados citam que na etapa do projeto é quando devem ocorrer as principais precauções para se evitar as patologias. Dos cinco engenheiros entrevistados, apenas um relatou ter ocorrido patologias devido a erro de projeto durante a execução de uma obra que gerenciava. Na ocasião, foi identificado o surgimento de rachaduras na estrutura. A solução apresentada foi a utilização de protensão para o levantamento da laje que estava cedendo. Dois especialistas relataram a ocorrência do surgimento de patologias devido à má execução da obra, sendo uma fissura causada por retração e a outra pela realização do escoramento de forma inadequada. Foi relatado, por todos os entrevistados, que o uso de tensão nas protensões, superior às previstas em projetos, podem ocasionar o surgimento de patologias na estrutura, destacando as seguintes: fissuras no ponto de protensão, ruptura do concreto, deformação do cabo, rompimento da cordoalha e sucessivamente a perda da cordoalha, deformação excessiva, compressão ou tração excessiva acima dos limites previstos no projeto de protensão. A principal forma relatada por todos os entrevistados de se evitar e solucionar as patologias apresentadas se dá pela elaboração correta de um projeto e a contratação de mão de obra especializada em protensão, a fim de evitar rompimento de cordoalhas e perda de protensão. Vale ressaltar que, conforme relatado, não há realização de manutenções frequentes em lajes protendidas. Com relação a pontes protendidas, tal manutenção ocorre de forma rara. Uma vez que foi identificada a ausência de normas técnicas que estabelecem rotinas e parâmetros para a execução da manutenção em lajes protendidas, as inspeções somente são realizadas durante a execução do projeto ou somente após ser reportada alguma patologia visível. Durante as inspeções, recomenda-se verificação de presença de trincas, fissuras, armaduras aparentes, corrosão de armaduras, deformações excessivas e realizar perfuração na laje para conferência das ancoragens, uma vez que for relatada pelos especialistas a ocorrência do afrouxamento de cabos. O Quadro 3 relata as principais patologias, suas causas e o melhor tratamento possível obtido através dos dados do roteiro de entrevistas e bibliografia, a fim de solucionar e evitar que tais patologias ocorram. O quadro representa os dados obtidos por meio do questionário técnico e pesquisa bibliográfica, direcionando os esforços para as principais patologias em lajes de concreto protendido, bem como apresentando possíveis soluções e indicações para o tratamento dessas patologias. Quadro 3 - Principais patologias e possíveis soluções Patologia Causa Solução Fissuras As tensões de tração e de cisalhamento são as responsáveis pela quase totalidade dos casos de fissuração. Aplicação de produtos selantes elásticos. Acompanhamento de projeto estrutural e atenção durante a protensão para evitar falhas. Rachaduras Etapa mais grave das trincas, já em estado de atenção maior, quando a necessidade de intervenção. Acompanhamento de projeto estrutural e atenção durante a protensão para evitar falhas. Trincas Excesso de sobrecarga, corrosão da armadura ou retração do concreto. Acompanhamento de projeto estrutural e atenção durante a protensão para evitar falhas. Corrosão Deterioração de material metálico, sendo causado por umidade. Aplicação de tintas especiais Deterioração / Ruptura do concreto Concretagem mal feita, falta de controle e acompanhamento do projeto estrutural. Aplicação de produtos adesivos que promovem aderência entre as duas faces do concreto. Juntas de dilatação. Rompimento da cordoalha Má aferição do macaco hidráulico e falta de atenção durante protensão É ocasionada somente durante a protensão, seria necessário aferir o macaco hidráulico e refazer a instalação das cordoalhas. Deformação das lajes Má gestão do projeto e falta de acompanhamento durante realização da obra. Aumentar largura das vigas, aumentar altura das vigas e lajes, aumentar armadura de protensão e utilização de contra flechas. Tração excessiva Tração acima dos limites exigido em projeto, mau acompanhamento do projeto estrutural e execução da protensão. Realizar a protensão em etapas até que todo o carregamento seja mobilizado. Fonte: Elaborado pelos autores. 5. Conclusões Todo tipo de laje está sujeito à ação do tempo, portanto, é bem provável que a laje protendida também apresente patologias ao longo da sua vida útil, tanto no concreto, quanto no aço. Grande parte das patologias vistas são resultados da má gestão de projetos estruturais, nos quais não se segue o que consta no projeto, acarretando, assim, falhas estruturais. Outro fator impactante identificado é a falta de aptidão ou de atenção durante a execução da protensão, resultando, dessa forma, em patologias que poderiam facilmente ser evitadas. Os resultados obtidos pela pesquisa foram detalhados no Quadro 3, que responde ao problema de pesquisa, demonstrando as principais patologias e suas possíveis soluções. Por fim, após a pesquisa bibliográfica e entrevistas com especialistas em protensão, recomenda-se que futuros estudos mais aprofundados sejam realizados sobre o tema objetivando permitir a elaboração de uma norma técnica eficiente sobre a protensão como um todo, no sentido de evitar suas patologias. 6. Referências bibliográficas AMERICAN CONCRETE INSTITUTE. Building Code Requirements for Structural Concrete ACI 318M-05. Estados Unidos, 2005. Disponível em:< https://www.academia.edu/17536582/A CI_318M- 05_Building_Code_Requirement_For_ Structural_Concrete>. Acesso em: 29 abr. 2019. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto - Procedimento. Rio de Janeiro, 2014. Disponível em: <https://rotaacessivel.com.br/_files/200 000331- 8d02e8df9a/Projeto%20de%20estrutur as%20de%20concreto.pdf>. Acesso em: 29 abr. 2019. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14861 Lajes alveolares pré-moldadas de concreto protendido: Requisitos e procedimentos. 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