Já alguma vez se interrogou sobre a diferença entre as vigas H e as vigas I na construção? Embora possam parecer semelhantes, estes dois tipos de vigas de aço têm características distintas que os tornam adequados para diferentes aplicações. Neste artigo, vamos explorar as principais diferenças entre as vigas H e as vigas I, tal como explicadas por engenheiros mecânicos experientes. Descubra como as suas formas únicas, capacidades de suporte de carga e processos de fabrico as distinguem e saiba qual a viga mais adequada para o seu próximo projeto.
As vigas em I e as vigas em H são ambas componentes estruturais de aço utilizadas na construção e na engenharia. A principal diferença reside nas suas formas: uma viga I assemelha-se à letra "I" com um centro esguio ladeado por duas secções mais largas, enquanto uma viga H, semelhante à letra "H", tem largura e altura iguais.
As vigas em I são normalmente mais leves e mais económicas, ideais para edifícios com grandes vãos.
Por outro lado, as vigas H são mais fortes e resistem melhor à flexão, sendo adequadas para paredes de suporte de carga ou projectos de construção de grande escala.
Em primeiro lugar, em termos de aspeto, a superfície interior do banzo (também conhecido como "perna") da viga H não tem inclinação, com superfícies superior e inferior paralelas. Em contrapartida, a superfície interior do banzo da viga em I é inclinada, o que resulta num exterior mais fino e num interior mais espesso. Esta diferença estrutural resulta num desempenho de suporte de carga distinto. A viga H, com as suas superfícies de banzo paralelas e sem inclinação, tem propriedades seccionais superiores às das vigas I tradicionais.
Em segundo lugar, no que respeita ao âmbito de aplicação, as vigas H, com as suas excelentes propriedades seccionais e ampla aplicabilidade, são amplamente utilizadas em edifícios de estrutura metálica. Podem ser utilizadas em estacas, pilares, vigas, entre outras estruturas. Por outro lado, embora as vigas I também possam ser utilizadas em vigas e estruturas semelhantes, a sua aplicação é relativamente limitada.
Além disso, do ponto de vista do fabrico, o processo de laminagem das vigas H é diferente do das vigas I normais, que utilizam apenas um conjunto de rolos horizontais. Devido à sua aba mais larga sem inclinação (ou com uma inclinação muito ligeira), é necessário um conjunto adicional de rolos verticais para as vigas H. Esta distinção no processo de laminagem constitui uma diferença significativa entre as duas.
Por último, em termos de requisitos materiais, as vigas I, utilizadas principalmente na indústria mecânica, exigem materiais de elevada resistência. Em contrapartida, as vigas H, devido à sua grande aplicabilidade e rentabilidade, são utilizadas em vários domínios.
Em conclusão, as principais diferenças entre as vigas em I e as vigas em H residem na sua forma estrutural, no âmbito de aplicação, no processo de fabrico e nos requisitos dos materiais.
Aqui está uma tabela que compara o aço da viga H com o aço da viga I:
| Característica | Viga em I Aço | Viga H em aço |
|---|---|---|
| Dimensões da secção transversal | Relativamente alto e estreito | Perfil eficiente e económico com uma secção transversal estruturada de forma lógica |
| Aplicações | Utilizado diretamente em componentes que se dobram no plano da alma ou como parte de um componente estrutural do tipo treliça | Adequado para uma vasta gama de aplicações estruturais, incluindo vigas, componentes axialmente comprimidos e componentes de flexão |
| Largura da flange | Mais pequeno | Mais largo |
| Adequação para compressão e flexão | Inadequado para componentes axialmente comprimidos ou componentes que se dobram perpendicularmente ao plano da alma | Adequado tanto para componentes axialmente comprimidos como para componentes de flexão |
| Força Direção da chumaceira | Suporta forças unidireccionais | Pode suportar forças em duas direcções |
| Estabilidade em edifícios de estrutura metálica | Insuficiente por si só; mesmo as vigas em I espessadas podem tornar-se instáveis como colunas de suporte de carga | Estável em edifícios de estrutura metálica |
| Utilização em componentes estruturais | Utilizado apenas para vigas | Adequado para colunas de suporte de carga em estruturas |
| Propriedades mecânicas da secção transversal | Inferior às vigas H | Superior às vigas em I |
| Espessura da flange | Espessura variável, mais espessa perto da teia e mais fina no exterior | Espessura uniforme |
| Processo de fabrico | Secções laminadas com uma inclinação de 1:10 no interior dos flanges | Secções laminadas ou secções montadas soldadas a partir de três chapas. Requer um conjunto adicional de rolos verticais para laminagem |
| Tipos e utilizações específicos | Não especificado em pormenor | Classificados em HW (altura e largura do banzo aproximadamente iguais, utilizados como pilares rígidos de aço), HM (rácio altura/largura do banzo de aproximadamente 1,33 a 1,75, utilizados como pilares ou vigas de estrutura), HN (rácio altura/largura do banzo de 2 ou mais, utilizados principalmente para vigas) |
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1. Dimensões da secção transversal
As vigas em I, normais ou leves, têm uma secção transversal relativamente alta e estreita. Isto resulta numa diferença significativa no momento de inércia dos dois flanges principais.
Por conseguinte, são geralmente utilizados diretamente em componentes que se dobram dentro do plano da alma ou como parte de um componente estrutural do tipo treliça. Não são adequados para componentes axialmente comprimidos ou componentes que se dobram perpendicularmente ao plano da alma, o que limita o seu âmbito de aplicação.
2. Aplicações
O aço de viga H é um tipo de perfil eficiente e económico (juntamente com o aço de paredes finas enformado a frio, as chapas de aço perfiladas, etc.) com uma secção transversal estruturada de forma lógica, que permite ao aço ter um desempenho mais eficaz e aumentar a sua capacidade de suporte.
Ao contrário das vigas I normais, as vigas H têm abas mais largas e superfícies interiores e exteriores geralmente paralelas, facilitando as ligações com parafusos de alta resistência e outros componentes. Existem numa vasta gama de tamanhos e modelos, facilitando a conceção e a seleção (exceto no caso das vigas I utilizadas em vigas de grua).
3. Largura da flange
As vigas de aço H têm flanges de igual espessura, disponíveis em secções laminadas ou em secções montadas soldadas a partir de três chapas. As vigas I são secções laminadas com uma inclinação de 1:10 no interior das flanges devido a variações no processo de produção.
A laminagem de vigas H, ao contrário das vigas I normais que utilizam um conjunto de rolos horizontais, requer um conjunto adicional de rolos verticais devido às suas abas mais largas e à sua inclinação mínima (ou nula). Este facto torna o processo de laminagem e o equipamento mais complexos do que os laminadores normais. A maior viga H que pode ser produzida a nível nacional tem uma altura de 800 mm; qualquer viga maior é uma secção montada.
4. Adequação à compressão e à flexão
A norma nacional chinesa para vigas H laminadas a quente (GB/T11263-1998) classifica-as em tipos de flange estreita, flange larga e estaca de aço, codificados como hz, hk e hu, respetivamente.
As vigas H de aba estreita são adequadas para vigas ou componentes de flexão, enquanto as vigas H de aba larga e as estacas H são adequadas para componentes axialmente comprimidos ou componentes de flexão. Em comparação com as vigas em I, as vigas H oferecem melhores desempenhos em termos de peso, w, ix e iy.
5. Direção de suporte da força
As vigas em I têm larguras de abas mais pequenas e alturas maiores, capazes de suportar forças unidireccionais.
6. Estabilidade em edifícios de estrutura metálica
As vigas H, com ranhuras mais profundas e flanges mais espessas, podem suportar forças em duas direcções.
7. Utilização em componentes estruturais
Com o desenvolvimento dos edifícios de estrutura metálica, as vigas em I são insuficientes. Mesmo as vigas em I espessadas utilizadas como pilares de suporte de carga podem tornar-se instáveis.
8. Propriedades mecânicas da secção transversal
As vigas I só podem ser utilizadas para vigas, enquanto as vigas H são adequadas para colunas de suporte de carga em estruturas.
9. Espessura da flange
As vigas H, com propriedades mecânicas de secção transversal superiores às das vigas I, têm este nome devido à sua semelhança com a letra "H". As vigas H laminadas a quente têm abas mais largas do que as vigas I, oferecendo maior rigidez lateral e resistência à flexão.
As vigas H são mais leves do que as vigas I com as mesmas especificações. O princípio de fabrico é bem explicado, com conteúdos dignos de nota.
10. Processo de fabrico
As abas das vigas em I têm uma espessura variável, sendo mais grossas junto à alma e mais finas no exterior; as abas das vigas em H têm uma espessura uniforme.
11. Tipos e utilizações específicos
HW, HM, HN - H é o termo geral para vigas H, que são soldadas; HW, HM, HN são laminadas a quente.
12. HW - Utilização específica
HW indica vigas H com altura e largura do banzo aproximadamente iguais; são utilizadas principalmente como pilares rígidos de aço em estruturas de betão armado ou como pilares principais em estruturas de aço.
13. HM - Utilização específica
HM indica vigas H com um rácio altura/largura do banzo de aproximadamente 1,33 a 1,75; utilizadas principalmente em estruturas de aço como colunas de estrutura ou vigas de estrutura em estruturas com carga dinâmica, como plataformas de equipamento.
14. HN - Utilização específica
HN indica vigas H com uma relação altura/largura do banzo igual ou superior a 2; é utilizada principalmente para vigas, sendo que as vigas I têm um objetivo semelhante ao das vigas HN.
No mundo da construção e da engenharia, a viga H e a viga I são dois dos elementos de suporte estrutural mais utilizados.
Ambos os feixes oferecem vantagens e características únicas, tornando-os adequados para uma vasta gama de aplicações.
A importância de selecionar a viga certa para o seu projeto não pode ser exagerada, uma vez que esta decisão pode ter um impacto significativo na integridade estrutural, no custo e no sucesso global do projeto.
É frequente perguntar-se como escolher entre a viga I e a viga H, uma vez que têm uma forma semelhante.
No entanto, muitas pessoas experientes no sector da construção têm dificuldade em dar uma explicação clara.
As diferenças específicas entre as vigas em I e as vigas em H no que se refere à capacidade de carga reflectem-se principalmente nos seguintes aspectos
Direção do suporte de carga:
As vigas H, com maior profundidade de ranhura e espessura, podem suportar forças em duas direcções, enquanto as vigas I são utilizadas principalmente para vigas transversais, com a sua capacidade de carga manifestada principalmente na direção vertical. Isto significa que as vigas H oferecem mais flexibilidade na conceção estrutural, adaptando-se a cenários de aplicação mais complexos.
Propriedades mecânicas:
As vigas H, devido à sua forma de secção transversal economicamente razoável, têm propriedades mecânicas superiores. Durante a laminagem, a extensão em cada ponto da secção é mais uniforme, com menor tensão interna, em comparação com as vigas I normais. Têm um módulo de secção maior, são mais leves e poupam mais metal. Este facto sugere que, nas mesmas condições, as vigas H podem proporcionar uma melhor capacidade de carga e estabilidade.
Conveniência de construção:
A soldadura e a junção das vigas H são mais simples do que as vigas I, com melhores propriedades mecânicas por unidade de peso, poupando uma quantidade considerável de materiais e tempo de construção. Este facto é fundamental para melhorar a eficácia da construção e reduzir os custos.
Capacidade de carga:
Embora em condições específicas (como b=h, mesma dimensão), a capacidade de carga dos materiais de aço quadrado possa ser ligeiramente superior à das vigas H, através de uma organização estrutural racional, as vigas H podem obter efeitos semelhantes aos do aço quadrado, sendo mais económicas em alguns casos. Isto mostra que as vigas H têm maior flexibilidade e economia na conceção e aplicação.
Em termos de desempenho de suporte de carga, as vigas H oferecem uma melhor capacidade de suporte de carga multidirecional, propriedades mecânicas superiores, maior eficiência de construção e economia em comparação com as vigas I. Estas diferenças fazem com que as vigas H sejam o material preferido em muitas aplicações de engenharia.
A principal diferença entre o processo de laminagem vertical do aço de viga H e o processo de laminagem horizontal do aço de viga I normal reside no facto de, devido às abas mais largas do aço de viga H, que não têm inclinação (ou têm muito pouca inclinação), ser necessário um conjunto adicional de rolos verticais durante o processo de laminagem.
Esta conceção torna o processo e o equipamento de laminagem do aço de viga H muito mais complexos do que os rolos horizontais do aço de viga I normal. Especificamente, a alma da viga de aço H é laminada até parar entre os rolos de grau superior e inferior, enquanto os flanges são simultaneamente laminados entre o lado do rolo horizontal e o rolo vertical.
Este método de laminagem único é determinado pelas características estruturais do aço de viga H, ou seja, as suas flanges são mais largas e não têm inclinação (ou têm uma pequena inclinação), pelo que é necessário acrescentar um conjunto adicional de rolos verticais para completar o processo de laminagem.
Em contrapartida, o aço normal para vigas em I utiliza apenas um conjunto de rolos horizontais para a laminagem, o que resulta em diferenças significativas na tecnologia de produção e na configuração do equipamento entre os dois.
Os materiais mais populares para vigas I e H no mercado incluem principalmente Q235, Q235B, Q345, Q235A e aço inoxidável 304, entre outros. O Q235B, em particular, é frequentemente mencionado devido à sua vasta gama de aplicações e à sua relação custo-eficácia, o que indica a sua elevada popularidade.
Além disso, as vigas em I de aço inoxidável (como as fabricadas com material de grau 201) também estão a ganhar atenção devido aos seus requisitos de aplicação específicos, especialmente em sectores como os produtos de hardware, maquinaria médica e maquinaria alimentar.
O Q235B e o aço inoxidável (como o material de grau 201) são atualmente os materiais mais populares para vigas em I e vigas em H no mercado.
A escolha entre o aço para vigas I e o aço para vigas H depende essencialmente das características específicas dos requisitos de engenharia. Segue-se uma análise baseada nas informações que recolhi:
Capacidade de carga:
Se o projeto necessitar de suportar uma carga maior, o aço de viga em I pode ser uma melhor escolha. O aço para vigas em I tem uma forte capacidade de suporte de carga, adequada para a construção de estruturas que têm de suportar cargas pesadas.
Estabilidade estrutural:
Para projectos que exijam maior resistência e estruturas mais estáveis, o aço de viga H pode ser mais adequado. A secção transversal da viga de aço H é mais larga, proporcionando uma melhor estabilidade estrutural.
Forma e características estruturais:
A forma da secção transversal da viga H de aço assemelha-se à letra "H", com flanges superior e inferior e alma relativamente finas, e as ligações são feitas através de costuras soldadas. É utilizado principalmente em estruturas de suporte de carga e estruturas de edifícios. Por outro lado, a viga de aço em I tem uma curvatura diferente da forma normal de ângulo reto da viga de aço em H. Isto significa que estas características estruturais e de forma têm de ser consideradas no processo de conceção.
Factores económicos:
A viga em I de abas largas, também conhecida como viga H, é uma secção de aço económica, laminada num laminador de quatro rolos. Isto sugere que, em termos de relação custo-eficácia, ambos têm as suas vantagens, mas qual é o mais económico pode depender de vários factores, como o custo de produção, o custo de transporte e o custo de instalação.
Diferenças de utilização:
Devido a diferenças significativas nos processos de fabrico e nas características do produto, as utilizações do aço para vigas I e do aço para vigas H também diferem. Por conseguinte, ao comprar, escolha o perfil correspondente de acordo com os requisitos do projeto.
A escolha entre o aço para vigas em I e o aço para vigas em H deve ter em conta os requisitos de suporte de carga do projeto, os requisitos de estabilidade estrutural, a forma e as características estruturais, os factores económicos e as diferenças de utilização específicas. É aconselhável avaliar cuidadosamente cada fator e eventualmente consultar opiniões profissionais antes de tomar uma decisão.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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