Como calcular o suporte de carga de uma viga de aço?

Cálculo da capacidade de carga da viga H

Entender a capacidade de carga das vigas de aço, especialmente das vigas H, é fundamental para garantir a integridade estrutural e a segurança nos projetos de construção. Esta seção o guiará pelo processo de cálculo da capacidade de carga da viga e pela seleção do tamanho adequado de viga H para suas necessidades específicas.

Cálculo da capacidade de carga e seleção de vigas:

Para determinar a capacidade de peso de uma viga H de aço ou para selecionar o tamanho adequado para seu projeto de construção, você pode utilizar nossa abrangente calculadora de capacidade de carga de vigas e consultar o gráfico de capacidade de carga que a acompanha. Essas ferramentas, conforme ilustrado na captura de tela abaixo, fornecem um método robusto e fácil de usar para tomar decisões informadas sobre a seleção de vigas.

Veja também:

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

E está em um formato Excel, que pode executar automaticamente o cálculo depois que você inserir as informações necessárias.

Você pode fazer o download da ferramenta clicando no link abaixo. Não se esqueça de ativar a função de macro no Excel para garantir o funcionamento adequado.

• Calculadora de capacidade de carga de vigas de aço

Fatores-chave na capacidade de carga da viga H:

1. Tamanho e geometria da viga: As dimensões da viga H, incluindo a largura do flange, a espessura da alma e a profundidade total, afetam significativamente sua capacidade de suporte de carga.
2. Propriedades do material: O tipo de aço usado na viga H afeta sua resistência e, consequentemente, sua capacidade de carga.
3. Comprimento do vão: A distância entre os suportes influencia diretamente a capacidade da viga de suportar cargas.
4. Distribuição da carga: O fato de a carga ser distribuída uniformemente ou concentrada em pontos específicos afeta o desempenho da viga.
5. Fatores de segurança: Os engenheiros normalmente incorporam fatores de segurança para levar em conta cargas inesperadas ou variações de material.

Cálculo da capacidade de carga da viga I

A fórmula da capacidade de suporte de flexão é:

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 resistência ao escoamento
b - espessura da tela
b '- largura do flange
h - alto
h '- espessura do flange

Quanto à capacidade de suporte de tensão e compressão, acho que não é necessário explicar aqui. Quanto à tensão e à compressão excêntricas, não é muito difícil calcular por conta própria.

Por exemplo:

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

Cálculo:

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

Fórmula do momento de flexão M = QL²/8
Fórmula de força σ = M/W

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

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

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

Uso seguro: 28kN/m

O cálculo acima não considera o cálculo de verificação do peso próprio e da deflexão da viga I.

Qual viga de aço H e qual viga de aço I suporta melhor a carga?

O aço da viga H demonstra capacidades superiores de suporte de carga em comparação com o aço da viga I, devido ao seu projeto estrutural otimizado e às propriedades mecânicas aprimoradas.

A geometria da seção transversal da viga de aço em I, caracterizada por seu perfil relativamente alto e estreito, resulta em disparidades significativas entre os momentos de inércia ao longo de seus dois eixos principais. Essa assimetria limita sua aplicação principalmente a cenários que envolvem cargas de flexão dentro do plano de sua alma ou como componentes em estruturas de suporte de tensão de treliça. As vigas I são menos adequadas para compressão axial ou flexão perpendicular ao plano da alma, o que limita sua versatilidade em aplicações estruturais.

Em contrapartida, o aço da viga H apresenta um perfil mais eficiente e econômico devido à sua forma de seção transversal bem projetada. As principais vantagens das vigas H incluem:

1. Módulo de seção aprimorado: Os flanges mais largos e a espessura otimizada da alma resultam em um módulo de seção mais alto, aumentando a resistência da viga a momentos de flexão.
2. Momento de inércia aprimorado: a geometria das vigas H proporciona uma distribuição mais equilibrada do material, levando a momentos de inércia aprimorados em relação aos dois eixos principais.
3. Conectividade superior: As superfícies paralelas ou quase paralelas dos flanges interno e externo facilitam as conexões com outros elementos estruturais, principalmente quando se usam parafusos de alta resistência.
4. Ampla gama de tamanhos: As vigas H oferecem uma série bem projetada de tamanhos e modelos, simplificando o processo de projeto e seleção para os engenheiros.
5. Maior capacidade de carga: Quando submetidas a momentos de flexão, cargas de pressão ou cargas excêntricas, as vigas H apresentam desempenho superior em comparação com as vigas I comuns de peso equivalente.
6. Eficiência de material: O projeto otimizado das vigas H pode resultar em uma economia de material de 10% a 40% em comparação com as vigas I padrão em aplicações semelhantes.
7. Resistência equilibrada: Os flanges mais largos e a espessura otimizada da trama proporcionam características de resistência mais uniformes em várias direções, aumentando a estabilidade estrutural geral.

O design de flange paralelo das vigas H, também conhecidas como vigas I de flange largo, contribui para o seu melhor desempenho. Essa configuração resulta em uma distribuição mais eficiente do material, levando a propriedades de seção aprimoradas e maior resistência a várias condições de carga.

Em resumo, embora tanto o aço para vigas H quanto o aço para vigas I tenham seu lugar na engenharia estrutural, o aço para vigas H geralmente oferece capacidades superiores de suporte de carga, maior versatilidade e melhor eficiência de material. Essas características fazem com que as vigas H sejam a escolha preferida para muitas aplicações de suporte de carga em projetos e construções estruturais modernos.