Como calcular a capacidade de carga de uma viga de aço?

Cálculo da capacidade de carga da viga H

Compreender a capacidade de carga das vigas de aço, particularmente das vigas H, é crucial para garantir a integridade estrutural e a segurança nos projectos de construção. Esta secção irá guiá-lo através do processo de cálculo da capacidade de carga das vigas e da seleção do tamanho de viga H adequado às suas necessidades específicas.

Cálculo da capacidade de carga e seleção de vigas:

Para determinar a capacidade de peso de uma viga H em aço ou para selecionar o tamanho adequado para o seu projeto de construção, pode utilizar a nossa calculadora de capacidade de carga de vigas e consultar a tabela de capacidade de carga que a acompanha. Estas ferramentas, tal como ilustrado na captura de ecrã abaixo, fornecem um método robusto e fácil de utilizar para tomar decisões informadas sobre a seleção de vigas.

Ver também:

• Como calcular a tensão de corte à flexão e a condição de resistência da viga?

E está num formato Excel, que pode efetuar automaticamente o cálculo depois de introduzidas as informações necessárias.

Pode descarregar a ferramenta clicando na ligação abaixo. Não se esqueça de ativar a função de macro no Excel para garantir o funcionamento correto.

• Calculadora de capacidade de carga de vigas de aço

Factores-chave na capacidade de carga da viga H:

1. Dimensão e geometria da viga: As dimensões da viga H, incluindo a largura do banzo, a espessura da alma e a profundidade total, têm um impacto significativo na sua capacidade de carga.
2. Propriedades do material: O tipo de aço utilizado na viga H afecta a sua resistência e, consequentemente, a sua capacidade de carga.
3. Comprimento do vão: A distância entre apoios influencia diretamente a capacidade da viga para suportar cargas.
4. Distribuição da carga: O facto de a carga ser distribuída uniformemente ou concentrada em pontos específicos afecta o desempenho da viga.
5. Factores de segurança: Os engenheiros normalmente incorporam factores de segurança para ter em conta cargas inesperadas ou variações de material.

Cálculo da capacidade de carga da viga I

A fórmula da capacidade de suporte à flexão é a seguinte

Mu=b’*h’*f*(0.5*h-0.5*h’)+(0.5*h-h’)*b*f*0.5*(0.5*h-h’)

F - valor de projeto de limite de elasticidade
b - espessura da alma
b '- largura da flange
h - elevado
h '- espessura da flange

Quanto à capacidade de carga de tração e compressão, penso que não é necessário explicar aqui. Quanto à tensão e à compressão excêntricas, não é muito difícil calcular por si próprio.

Por exemplo:

Quanto é que a viga em I #25 pode suportar quando o vão é de 4 m e a carga é distribuída uniformemente?

Cálculo:

Para a viga em I #25, W = 401,4cm³, [σ]=210N/mm2, coeficiente de estabilidade global φb=0,93

Fórmula do momento fletor M = QL²/8
Fórmula de resistência σ = M/W

De acordo com a fórmula: q=8σW/L²=8*210*401400/4*4=42,1kN/m

Requisito de estabilidade global: 42,1 * 0,93 = 39,2kn/m

Requisito de fator parcial (fator de segurança): 39,2 / 1,4 = 28kN/m

Utilização segura: 28kN/m

O cálculo acima não tem em conta o cálculo de verificação do peso próprio e da deformação da viga em I.

Qual das vigas de aço H e das vigas de aço I suporta melhor a carga?

O aço de viga H demonstra capacidades de suporte de carga superiores em comparação com o aço de viga I, devido à sua conceção estrutural optimizada e às suas propriedades mecânicas melhoradas.

A geometria da secção transversal da viga de aço em I, caracterizada pelo seu perfil relativamente alto e estreito, resulta em disparidades significativas entre os momentos de inércia ao longo dos seus dois eixos principais. Esta assimetria limita a sua aplicação principalmente a cenários que envolvam cargas de flexão no plano da sua alma ou como componentes em estruturas de treliça que suportam tensões. As vigas em I são menos adequadas para compressão axial ou flexão perpendicular ao plano da alma, o que limita a sua versatilidade em aplicações estruturais.

Em contrapartida, o aço para vigas H apresenta um perfil mais eficiente e económico devido à sua forma de secção transversal bem concebida. As principais vantagens das vigas H incluem:

1. Módulo de secção melhorado: As abas mais largas e a espessura optimizada da alma resultam num módulo de secção mais elevado, aumentando a resistência da viga aos momentos de flexão.
2. Momento de inércia melhorado: A geometria das vigas H proporciona uma distribuição mais equilibrada do material, o que leva a momentos de inércia melhorados em ambos os eixos principais.
3. Conectividade superior: As superfícies paralelas ou quase paralelas das flanges interiores e exteriores facilitam as ligações com outros elementos estruturais, especialmente quando se utilizam parafusos de alta resistência.
4. Gama de tamanhos abrangente: As vigas H oferecem uma série de tamanhos e modelos bem concebidos, simplificando o processo de conceção e seleção para os engenheiros.
5. Maior capacidade de carga: Quando sujeitas a momentos de flexão, cargas de pressão ou cargas excêntricas, as vigas H apresentam um desempenho superior em comparação com as vigas I normais de peso equivalente.
6. Eficiência de material: O design optimizado das vigas H pode resultar numa poupança de material de 10% a 40% em comparação com as vigas I normais em aplicações semelhantes.
7. Resistência equilibrada: Os flanges mais largos e a espessura optimizada da alma proporcionam características de resistência mais uniformes em várias direcções, melhorando a estabilidade estrutural global.

A configuração de abas paralelas das vigas H, também conhecidas como vigas I de abas largas, contribui para melhorar o seu desempenho. Esta configuração resulta numa distribuição mais eficiente do material, conduzindo a propriedades de secção melhoradas e a uma maior resistência a várias condições de carga.

Em resumo, embora tanto o aço para vigas H como o aço para vigas I tenham o seu lugar na engenharia estrutural, o aço para vigas H oferece geralmente capacidades de suporte de carga superiores, maior versatilidade e melhor eficiência do material. Estas características fazem das vigas H a escolha preferida para muitas aplicações de suporte de carga na conceção e construção de estruturas modernas.