Betão armado

O betão armado é betão com varões de aço metidos lá dentro, colocados onde a peça vai ser esticada. O betão aguenta a compressão e o aço a tração, de modo que uma viga ou uma laje plana pode vencer um vão onde o betão simples ou a pedra se partiriam.

O que é

O betão aguenta muito bem o esmagamento e muito mal o estiramento: a sua resistência à tração ronda um décimo da resistência à compressão. Uma viga de betão simples, como um lintel de pedra, fissura na face de baixo, que estica, com uma carga modesta. É por isso que os construtores romanos venciam os vãos com arcos, abóbadas e cúpulas, formas que trabalham quase só à compressão.

O betão armado põe aço onde a peça se alonga. Os varões na parte de baixo de uma viga recebem a tração, e o betão por cima deles a compressão. Juntos, betonam-se em lajes, vigas, pilares, sapatas, paredes, reservatórios e pontes.

Como funciona

Sob carga, uma viga flete: em cima encurta, em baixo alonga-se e abre fissuras finas como um cabelo, e a partir daí são os varões de baixo que resistem à tração. Sobre os apoios intermédios de uma viga contínua, e numa consola, a face tracionada fica em cima, e aí a armadura principal passa para cima. Uma laje apoiada nos quatro lados flete nos dois sentidos e leva uma malha; uma que trabalha num só sentido leva ainda assim varões mais leves na transversal, contra as fissuras de retração. Perto dos apoios a viga tende também a fissurar em diagonal; laços fechados de varão mais fino, os estribos, atravessam essas fissuras e ficam ali mais apertados. Os pilares são sobretudo comprimidos, e as cintas à volta dos varões verticais impedem que estes se abram para fora.

A ligação funciona por três razões. O aço e o betão dilatam-se com o calor quase na mesma medida, cerca de 10 a 12 milionésimos por grau Celsius. As nervuras laminadas nos varões modernos prendem-se ao betão e transmitem a força de um para o outro. E a água dos poros do betão é muito alcalina, por volta de pH 12,5 a 13, o que cobre o aço de uma película fina de óxido que trava a ferrugem.

A ferrugem incha ao formar-se e faz saltar o betão demasiado fino por cima do varão.

Essa proteção dura enquanto durar o recobrimento, o betão por fora dos varões. O dióxido de carbono do ar neutraliza-o lentamente por carbonatação, e o sal do mar ou o sal de degelo leva cloretos para dentro. Quando chega ao aço em quantidade suficiente, com humidade e oxigénio, o varão enferruja. A ferrugem ocupa várias vezes o volume do aço que substitui: fissura o recobrimento e fá-lo saltar em lascas. Estes destacamentos começam onde o recobrimento é fino ou poroso. A norma americana ACI 318 pede cerca de 38 mm de recobrimento em varões finos ao ar livre e 75 mm quando o betão é lançado contra o terreno.

O betão pré-esforçado vai mais longe: fios de aço de alta resistência, esticados e ancorados no betão, comprimem a peça de antemão. Sob carga, a face de baixo sofre pouca ou nenhuma tração, e tornam-se possíveis vigas mais compridas e esbeltas.

Como construir

Trata-se de um pequeno lintel pré-fabricado para um vão de 0,9 m no máximo num muro baixo de jardim, sob poucas fiadas de blocos, sem pavimento nem telhado. Qualquer elemento que suporte pessoas ou parte de um edifício, incluindo o lintel de uma casa, ou cuja queda possa ferir alguém, tem de ser dimensionado por um engenheiro segundo as normas locais, ou comprado como produto certificado.

Fazer o molde. Em chão plano, aparafusar tábuas numa caixa aberta com 1,2 m de comprimento e 150 × 150 mm de secção interior, para que o lintel apoie 150 mm de cada lado. Olear as faces interiores e escorar os lados com estacas para que o betão fresco não os empurre.

Os varões assentam em espaçadores: o betão passa por baixo e envolve-os.

Colocar o aço. Cortar dois varões nervurados de 10 mm com 1,1 m, o que deixa 50 mm de betão em cada ponta. Assentá-los em espaçadores de plástico de 40 mm, a 40 mm dos lados, e atá-los com arame para não se mexerem durante a betonagem. Usar varões inteiros. Em obras maiores, os varões emendam-se por sobreposição num comprimento fixado pelo projeto, pelo menos 500 mm nas lajes de casas australianas.

Betonar, compactar e curar. Amassar o betão como se explica para o cimento Portland, com brita de 10 mm no máximo. Encher em duas camadas, apiloar cada uma à volta dos varões e bater nas tábuas para expulsar o ar. Riscar uma seta na face de cima: assente ao contrário, o lintel teria o aço na face comprimida. Mantê-lo húmido debaixo de um plástico durante pelo menos 7 dias, mais com tempo frio.

Assentá-lo. O lintel pesa cerca de 65 kg: deslocá-lo a dois ao nível do chão, ou com uma ajuda de elevação acima da cintura, e pousá-lo sobre uma cama de argamassa, com o aço para baixo. Só construir por cima ao fim de cerca de 28 dias, quando o betão se aproxima da resistência prevista.

Ver a tração em ação. Moldar três barrinhas de argamassa de 50 × 50 × 500 mm, uma sem armadura e duas com um arame de aço de 4 mm a 15 mm de uma face. Ao fim de uma semana, apoiar cada uma em dois tijolos afastados 400 mm, no chão, pôr uma tabuinha atravessada a meio e empilhar tijolos em cima, um de cada vez. A barrinha sem armadura parte de repente; a que tem o arame em baixo fissura por baixo, verga e aguenta muito mais; ensaiada com o arame em cima, a terceira parte quase como a que não tem armadura.

Segurança. O cimento fresco é muito alcalino e queima a pele contra a qual fica preso: use luvas impermeáveis, mangas compridas e óculos de proteção, e lave logo os salpicos. Corte o aço com tesoura de varão ou rebarbadora só com óculos e luvas, longe de tudo o que possa arder. Escore todos os moldes; uma cofragem que segura betão em altura é trabalho para profissionais, porque pode ceder sob o peso da betonagem. Durante o ensaio de carga, use óculos, fique de lado e mantenha os pés longe da carga.

História e evolução

O barco de Lambot: uma casca fina de cimento sobre uma grelha de ferro.

Em 1848, Joseph-Louis Lambot pôs a flutuar um barco de cimento sobre malha de ferro no lago da sua propriedade de Miraval, no Var. Patenteou-o em 1855 e nesse mesmo ano expôs um segundo em Paris; o primeiro está guardado no museu de Brignoles. Esta prancha fica com 1848, data desse barco, um dos primeiros exemplos conservados de ferro e cimento a trabalhar juntos. Em 1854, em Inglaterra, William Boutland Wilkinson, de Newcastle, patenteou pavimentos armados com ferro.

Joseph Monier, jardineiro em Paris, patenteou a 16 de julho de 1867 vasos e reservatórios armados, depois pontes em 1873 e vigas em 1878. Na Alemanha, Gustav Adolf Wayss comprou as suas patentes e construiu mais de 300 pontes em arco entre 1887 e 1891. Em 1892, François Hennebique patenteou uma estrutura completa de pilares, vigas e lajes, executada por empreiteiros licenciados. Nos Estados Unidos, Ernest Ransome patenteou um varão torcido em 1884, e o Ingalls Building, em Cincinnati, chegou aos 16 pisos em 1903.

A ponte de Salginatobel, de Robert Maillart (1930), atravessa uma garganta suíça com um arco oco de 90 m, com apenas 20 cm de espessura no topo. Eugène Freyssinet patenteou o pré-esforço em 1928 e usou-o em 1934 para salvar a estação marítima do Havre, que se afundava na argila.

Um relatório da Chatham House de 2018 estima a produção mundial de cimento em mais de 4 mil milhões de toneladas por ano, sobretudo para betão, e a sua parte das emissões mundiais de CO₂ em cerca de 8 %.