Já alguma vez se interrogou sobre a impressionante resistência e versatilidade das vigas em I na construção? Nesta publicação do blogue, vamos mergulhar no mundo destes componentes estruturais essenciais. Na qualidade de engenheiro mecânico experiente, vou partilhar ideias sobre os tipos, especificações e cálculos de peso das vigas em I. Prepare-se para descobrir como estas vigas, aparentemente simples, desempenham um papel crucial na criação de estruturas robustas e fiáveis.
As vigas em I, também conhecidas como vigas H ou vigas de abas largas, são elementos estruturais de aço caracterizados pela sua secção transversal em forma de I. Este perfil é constituído por dois elementos horizontais denominados flanges, ligados por um elemento vertical denominado alma. As vigas em I são amplamente utilizadas na construção e na engenharia devido à sua excelente relação resistência/peso e às suas versáteis capacidades de suporte de carga.
Estas vigas são normalmente fabricadas por laminagem a quente, um processo que assegura propriedades uniformes do material e um controlo dimensional preciso. As vigas em I estão disponíveis em vários tamanhos e qualidades, com duas categorias principais:
As vigas em I são excelentes na resistência a momentos de flexão e a forças de corte, o que as torna ideais para utilização como membros de suporte primário em edifícios, pontes e estruturas industriais. A sua conceção permite uma distribuição eficiente do material, com os flanges a resistirem principalmente a esforços de flexão e a alma a lidar com forças de corte.
A seleção de uma viga em I adequada depende de factores como a capacidade de carga necessária, o comprimento do vão e os requisitos específicos do projeto. Os engenheiros recorrem frequentemente a tabelas normalizadas e a códigos de projeto para determinar a dimensão e o grau ideais da viga em I para uma determinada aplicação, garantindo a integridade estrutural e a rentabilidade.
As vigas em I são classificadas em três categorias principais: vigas em I standard, vigas em I ligeiras e vigas em I de abas largas. Esta classificação baseia-se nas propriedades geométricas e nos processos de fabrico das vigas.
A categorização das vigas I é ainda mais refinada com base na relação entre a largura do banzo e a altura da alma, resultando em quatro perfis distintos: vigas I de banzo largo, médio, estreito e largo. Este rácio influencia significativamente a capacidade de carga da viga, a resistência à torção e o desempenho estrutural global.
As vigas I standard e ligeiras são normalmente fabricadas em alturas que variam entre 100 mm e 600 mm (10 a 60 centímetros). Esta gama adapta-se a vários requisitos estruturais em aplicações de construção e engenharia.
As vigas I ligeiras caracterizam-se pelas suas abas estreitas e almas finas, o que resulta numa relação peso/altura mais baixa em comparação com as vigas I normais de altura equivalente. Esta conceção optimiza a utilização de material, mantendo a resistência adequada para condições de carga específicas.
As vigas I de abas largas, frequentemente designadas por vigas H devido à sua forma, apresentam abas paralelas sem conicidade. Estas vigas são conhecidas pela sua relação custo-eficácia e pela distribuição eficiente das cargas. São produzidas num laminador universal de quatro alturas, o que dá origem à sua designação alternativa de "vigas universais" ou "colunas universais".
As normas nacionais e internacionais, como a ASTM A6/A6M e a EN 10365, foram estabelecidas para regular as dimensões, as tolerâncias e as propriedades mecânicas das vigas em I normais e ligeiras. Estas normas garantem a coerência no fabrico e facilitam a integração das vigas em I nos projectos estruturais de várias indústrias.
As vigas I laminadas a quente, tal como especificado na norma GB/T 706-2008 para secções de aço estrutural, são normalmente apresentadas em comprimentos que variam entre 5 e 19 metros. Esta norma define parâmetros cruciais, incluindo tolerâncias dimensionais, geometria da secção transversal, especificações de peso e desvios permitidos.
Na indústria do fabrico de aço, as vigas em I são normalmente fornecidas com base no peso real ou no peso teórico. A tolerância padrão da indústria para o desvio de peso entre o peso teórico e o peso real de uma viga em I é rigorosamente controlada, situando-se normalmente num intervalo de -5% a +3%. Esta tolerância tem em conta pequenas variações na densidade do aço, na precisão de laminagem e noutros factores de fabrico.
Para determinar com exatidão o peso de uma viga em I para fins de conceção, aquisição ou logística, os engenheiros e os fabricantes de aço utilizam calculadoras especializadas de peso de vigas em I. Estas ferramentas incorporam dados dimensionais precisos, densidade do material e factores de forma para fornecer estimativas de peso fiáveis. A calculadora abaixo oferece um método rápido e preciso para determinar os pesos das vigas I com base em perfis padrão e dimensões personalizadas:
Ao utilizar esta calculadora, é importante ter em conta factores como
Para aplicações críticas, é aconselhável consultar as fichas de dados específicas do fabricante ou efetuar medições físicas para garantir a determinação mais exacta do peso.
Ferramenta relacionada: Calculadora de peso do aço
Para simplificar os cálculos de peso, os engenheiros e os empreiteiros recorrem frequentemente a tabelas de peso de vigas em I normalizadas. Estas tabelas fornecem normalmente o peso por pé ou metro para vários tamanhos e perfis de vigas.
Eis uma amostra da tabela de pesos das vigas de aço I para tamanhos comuns (em unidades imperiais):
Tabela de pesos da viga I normal laminada a quente
Modelo | Tamanho (mm) | Área seccional | Peso | ||||
h | b | d | t | r1 | cm² | kg/m | |
10 | 100 | 68 | 4.5 | 7.6 | 3.3 | 14.3 | 11.2 |
12.6 | 126 | 74 | 5 | 8.4 | 3.5 | 18.1 | 14.2 |
14 | 140 | 80 | 5.5 | 9.1 | 3.8 | 21.5 | 16.9 |
16 | 160 | 88 | 6 | 9.9 | 4 | 26.1 | 20.5 |
18 | 180 | 94 | 6.5 | 10.7 | 4.3 | 30.6 | 24.1 |
20a | 200 | 100 | 7 | 11.4 | 4.5 | 35.5 | 27.9 |
20b | 200 | 102 | 9 | 11.4 | 4.5 | 39.5 | 31.1 |
22a | 220 | 110 | 7.5 | 12.3 | 4.8 | 42 | 33 |
22b | 220 | 112 | 9.5 | 12.3 | 4.8 | 46.4 | 36.4 |
25a | 250 | 116 | 8 | 13 | 5 | 48.5 | 38.1 |
25b | 250 | 118 | 10 | 13 | 5 | 53.5 | 42 |
28a | 280 | 122 | 8.5 | 13.7 | 5.3 | 55.45 | 43.4 |
28b | 280 | 124 | 10.5 | 13.7 | 5.3 | 61.05 | 47.9 |
32a | 320 | 130 | 9.5 | 15 | 5.8 | 67.05 | 52.7 |
32b | 320 | 132 | 11.5 | 15 | 5.8 | 73.45 | 57.7 |
32c | 320 | 134 | 13.5 | 15 | 5.8 | 79.95 | 62.8 |
36a | 360 | 136 | 10 | 15.8 | 6 | 76.3 | 59.9 |
36b | 360 | 138 | 12 | 15.8 | 6 | 83.5 | 65.6 |
36c | 360 | 140 | 14 | 15.8 | 6 | 90.7 | 71.2 |
40a | 400 | 142 | 10.5 | 16.5 | 6.3 | 86.1 | 67.6 |
40b | 400 | 144 | 12.5 | 16.5 | 6.3 | 94.1 | 73.8 |
40c | 400 | 146 | 14.5 | 16.5 | 6.3 | 102 | 80.1 |
45a | 450 | 150 | 11.5 | 18 | 6.8 | 102 | 80.4 |
45b | 450 | 152 | 13.5 | 18 | 6.8 | 111 | 87.4 |
45c | 450 | 154 | 15.5 | 18 | 6.8 | 120 | 94.5 |
50a | 500 | 158 | 12 | 20 | 7 | 119 | 93.6 |
50b | 500 | 160 | 14 | 20 | 7 | 129 | 101 |
50c | 500 | 162 | 16 | 20 | 7 | 139 | 109 |
56a | 560 | 166 | 12.5 | 21 | 7.3 | 135.25 | 106.2 |
56b | 560 | 168 | 14.5 | 21 | 7.3 | 146.45 | 115 |
56c | 560 | 170 | 16.5 | 21 | 7.3 | 157.85 | 123.9 |
63a | 630 | 176 | 13 | 22 | 7.5 | 154.9 | 121.6 |
63b | 630 | 178 | 15 | 22 | 7.5 | 167.5 | 131.5 |
63c | 630 | 180 | 17 | 22 | 7.5 | 180.1 | 141 |
Tabela de pesos da viga ligeira em I laminada a quente
Modelo | Tamanho (mm) | Área seccional | Peso | ||||
h | b | d | t | r1 | cm² | kg/m | |
10 | 100 | 68 | 4.5 | 7.6 | 3.3 | 14.3 | 11.2 |
12.6 | 126 | 74 | 5 | 8.4 | 3.5 | 18.1 | 14.2 |
14 | 140 | 80 | 5.5 | 9.1 | 3.8 | 21.5 | 16.9 |
16 | 160 | 88 | 6 | 9.9 | 4 | 26.1 | 20.5 |
18 | 180 | 94 | 6.5 | 10.7 | 4.3 | 30.6 | 24.1 |
20a | 200 | 100 | 7 | 11.4 | 4.5 | 35.5 | 27.9 |
20b | 200 | 102 | 9 | 11.4 | 4.5 | 39.5 | 31.1 |
22a | 220 | 110 | 7.5 | 12.3 | 4.8 | 42 | 33 |
22b | 220 | 112 | 9.5 | 12.3 | 4.8 | 46.4 | 36.4 |
25a | 250 | 116 | 8 | 13 | 5 | 48.5 | 38.1 |
25b | 250 | 118 | 10 | 13 | 5 | 53.5 | 42 |
28a | 280 | 122 | 8.5 | 13.7 | 5.3 | 55.45 | 43.4 |
28b | 280 | 124 | 10.5 | 13.7 | 5.3 | 61.05 | 47.9 |
32a | 320 | 130 | 9.5 | 15 | 5.8 | 67.05 | 52.7 |
32b | 320 | 132 | 11.5 | 15 | 5.8 | 73.45 | 57.7 |
32c | 320 | 134 | 13.5 | 15 | 5.8 | 79.95 | 62.8 |
36a | 360 | 136 | 10 | 15.8 | 6 | 76.3 | 59.9 |
36b | 360 | 138 | 12 | 15.8 | 6 | 83.5 | 65.6 |
36c | 360 | 140 | 14 | 15.8 | 6 | 90.7 | 71.2 |
40a | 400 | 142 | 10.5 | 16.5 | 6.3 | 86.1 | 67.6 |
40b | 400 | 144 | 12.5 | 16.5 | 6.3 | 94.1 | 73.8 |
40c | 400 | 146 | 14.5 | 16.5 | 6.3 | 102 | 80.1 |
45a | 450 | 150 | 11.5 | 18 | 6.8 | 102 | 80.4 |
45b | 450 | 152 | 13.5 | 18 | 6.8 | 111 | 87.4 |
45c | 450 | 154 | 15.5 | 18 | 6.8 | 120 | 94.5 |
50a | 500 | 158 | 12 | 20 | 7 | 119 | 93.6 |
50b | 500 | 160 | 14 | 20 | 7 | 129 | 101 |
50c | 500 | 162 | 16 | 20 | 7 | 139 | 109 |
56a | 560 | 166 | 12.5 | 21 | 7.3 | 135.25 | 106.2 |
56b | 560 | 168 | 14.5 | 21 | 7.3 | 146.45 | 115 |
56c | 560 | 170 | 16.5 | 21 | 7.3 | 157.85 | 123.9 |
63a | 630 | 176 | 13 | 22 | 7.5 | 154.9 | 121.6 |
63b | 630 | 178 | 15 | 22 | 7.5 | 167.5 | 131.5 |
63c | 630 | 180 | 17 | 22 | 7.5 | 180.1 | 141 |
Ao utilizar estes gráficos, é importante ter em conta:
Para cálculos precisos, especialmente em aplicações estruturais críticas, é aconselhável consultar as especificações do fabricante ou utilizar software especializado de engenharia estrutural.
Compreender e calcular com exatidão os pesos das vigas em I é crucial para:
Ao utilizar as tabelas de pesos de aço para vigas I, os profissionais podem simplificar os seus processos de conceção e construção, garantindo eficiência e precisão nos projectos de estruturas metálicas.