Você já se perguntou como selecionar a viga em I perfeita para seu projeto de construção ou fabricação? Nesta postagem do blog, nosso engenheiro mecânico especialista o guiará pelo processo de escolha da especificação e do modelo corretos de viga I com base em sua aplicação específica. Descubra os principais fatores a serem considerados e desvende os segredos para otimizar o sucesso de seu projeto.
As vigas I, também conhecidas como vigas H ou vigas W, são membros de aço estrutural com seção transversal em forma de I. São amplamente utilizadas na construção e na manufatura devido à sua excelente capacidade de suporte de carga, alta relação resistência/peso e estabilidade torcional.
As vigas I laminadas a quente são produzidas por meio de um processo de laminação controlado e vêm em vários tamanhos padrão, como 8#, 10#, 12#, 14#, 16#, 18#, 20a, 20b, 22a, 22b, 25a, 25b, 28a, 28b, 30a e 30b, para atender a diferentes requisitos estruturais e condições de carga.
As dimensões de uma viga em I são normalmente representadas por sua altura da alma (h), largura do flange (b) e espessura da alma (d), todas medidas em milímetros.
Por exemplo, uma viga em I com altura da alma de 160 mm, largura do flange de 88 mm e espessura da alma de 6 mm seria indicada como "I-160x88x6".
Esse sistema de notação padronizado permite uma comunicação precisa entre engenheiros, fabricantes e fornecedores.
Como alternativa, as vigas I também podem ser identificadas pela altura da alma em centímetros, seguida do símbolo "#", como I-16# para a mesma viga, que é comumente usado em cenários de referência rápida.
As vigas I com alturas de alma idênticas podem ter espessuras de alma, larguras de flange e espessuras de flange variáveis para otimizar o desempenho em condições de carga específicas. Para diferenciar essas variações, as letras "a", "b" ou "c" são anexadas à designação do tamanho.
Por exemplo, 32a#, 32b# e 32c# representam vigas I com a mesma altura de alma de 320 mm, mas com diferentes propriedades de seção transversal. Esse sistema oferece aos engenheiros flexibilidade para selecionar a viga mais adequada para sua aplicação específica, equilibrando fatores como capacidade de carga, limites de deflexão e eficiência do material.
As vigas I são amplamente utilizadas em vários setores devido à sua capacidade superior de suporte de carga, estabilidade estrutural e versatilidade. Na construção, elas são empregadas principalmente como membros de suporte primário em grandes estruturas, como edifícios industriais, armazéns, edifícios de vários andares e pontes. Sua capacidade de resistir a momentos de flexão e forças de cisalhamento os torna ideais para cobrir grandes distâncias.
No setor de manufatura, as vigas I desempenham um papel crucial na produção de veículos, navios e maquinário pesado, onde atuam como componentes estruturais essenciais, proporcionando resistência e rigidez e minimizando o peso.
Além disso, as vigas I são usadas com frequência em sistemas de manuseio de materiais, como pontes rolantes e suportes de transportadores, devido às suas excelentes propriedades de distribuição de carga e resistência à flambagem por torção lateral.
A tabela fornecida pode ser usada como guia de referência para os tamanhos padrão em mm e o peso das vigas I em kg.
Espec. | Altura (mm) | Largura do flange (mm) | Espessura da folha (mm) | Peso teórico (kg/m) |
---|---|---|---|---|
10 | 100 | 68 | 4.5 | 11.261 |
12.6 | 126 | 74 | 5 | 14.223 |
14 | 140 | 80 | 5.5 | 16.89 |
16 | 160 | 88 | 6 | 20.513 |
18 | 180 | 94 | 6.5 | 24.143 |
20a | 200 | 100 | 7 | 27.929 |
20b | 200 | 102 | 9 | 31.069 |
22a | 220 | 110 | 7.5 | 33.07 |
22b | 220 | 112 | 9.5 | 36.524 |
25a | 250 | 116 | 8 | 38.105 |
25b | 250 | 118 | 10 | 42.03 |
28a | 280 | 122 | 8.5 | 43.492 |
28b | 280 | 124 | 10.5 | 47.888 |
32a | 320 | 130 | 9.5 | 52.717 |
32b | 320 | 132 | 11.5 | 57.741 |
32c | 320 | 134 | 13.5 | 62.765 |
36a | 360 | 136 | 10 | 60.037 |
36b | 360 | 138 | 12 | 65.689 |
36c | 360 | 140 | 14 | 71.341 |
40a | 400 | 142 | 10.5 | 67.598 |
40b | 400 | 144 | 12.5 | 73.878 |
40c | 400 | 146 | 14.5 | 80.158 |
45a | 450 | 150 | 11.5 | 80.42 |
45b | 450 | 152 | 13.5 | 87.485 |
45c | 450 | 154 | 15.5 | 94.55 |
50a | 500 | 158 | 12 | 93.654 |
50b | 500 | 160 | 14 | 101.504 |
50c | 500 | 162 | 16 | 109.354 |
56a | 560 | 166 | 12.5 | 106.316 |
56b | 560 | 168 | 14.5 | 115.108 |
56c | 560 | 170 | 16.5 | 123.9 |
63a | 630 | 176 | 13 | 121.407 |
63b | 630 | 178 | 15 | 131.298 |
63c | 630 | 180 | 17 | 141.189 |
Espec. | Altura (mm) | Largura do flange (mm) | Espessura da folha (mm) | Peso teórico (kg/m) |
---|---|---|---|---|
8 | 80 | 50 | 4.5 | 7.52 |
10 | 100 | 55 | 4.5 | 9.46 |
12 | 120 | 64 | 4.8 | 11.5 |
14 | 140 | 73 | 4.9 | 13.7 |
16 | 160 | 81 | 5 | 15.9 |
18 | 180 | 90 | 5.1 | 18.4 |
18a | 180 | 100 | 5.1 | 19.9 |
20 | 200 | 100 | 5.2 | 21 |
20a | 200 | 110 | 5.2 | 22.7 |
22 | 220 | 110 | 5.4 | 24 |
22a | 220 | 120 | 5.4 | 25.8 |
24 | 240 | 115 | 5.6 | 27.3 |
24a | 240 | 125 | 5.6 | 29.4 |
27 | 270 | 125 | 6 | 31.5 |
27a | 270 | 135 | 6 | 33.9 |
30 | 300 | 135 | 6.5 | 36.5 |
30a | 300 | 145 | 6.5 | 39.2 |
33 | 330 | 140 | 7 | 42.2 |
36 | 360 | 145 | 7.5 | 48.6 |
40 | 400 | 155 | 8 | 56.1 |
45 | 450 | 160 | 8.6 | 65.2 |
50 | 500 | 170 | 9.5 | 76.8 |
55 | 550 | 180 | 10.3 | 89.8 |
60 | 600 | 190 | 11.1 | 104 |
65 | 650 | 200 | 12 | 120 |
70 | 700 | 210 | 13 | 138 |
70a | 700 | 210 | 15 | 158 |
70b | 700 | 210 | 17.5 | 184 |
Tabela de tamanhos de vigas I PDF Download:
É fundamental entender que o peso teórico calculado por nossa ferramenta pode diferir ligeiramente do peso real da viga em I. Essa discrepância normalmente fica dentro da faixa de tolerância de 0,2% a 0,7%. Essa discrepância geralmente está dentro de uma faixa de tolerância de 0,2% a 0,7%. Vários fatores contribuem para essa variação:
Para a maioria das aplicações práticas, essa pequena diferença é insignificante. Entretanto, para projetos de engenharia de alta precisão, construção em larga escala ou gerenciamento preciso de estoque, é aconselhável:
Lembre-se de considerar esses fatores ao usar o peso calculado para cálculos críticos de suporte de carga, estimativas de custo de material ou planejamento de transporte. Seja sempre cauteloso e consulte um engenheiro estrutural para projetos em que cálculos precisos de peso são cruciais para a segurança e o desempenho.
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O peso teórico das vigas I feitas de diferentes materiais (como Q235, Q345 etc.) varia, principalmente devido aos diferentes teores de liga. O Q235 é um aço carbono comum, enquanto o Q345 é um aço de baixa liga. Isso significa que o Q345 contém mais elementos de liga do que o Q235, o que pode aumentar a resistência, a tenacidade e outras propriedades do aço.
Portanto, devido à diferença no teor de liga, o peso teórico do Q345 é geralmente mais pesado do que o do Q235.
Para a fórmula de cálculo, o peso teórico da viga I pode ser calculado usando a fórmula W = 0,00785 [hd +2t (bd) +0,615 (r2 r12)]onde W representa o peso teórico (em kg/m), h é a altura, b é o comprimento da perna, d é a espessura da cintura, t é a espessura média da perna, r é o raio do arco interno e r1 é o raio do arco final.
Essa fórmula se aplica a vigas I de diferentes materiais, mas, nos cálculos reais, o valor da densidade variará devido à diferença de material. Por exemplo, a densidade do aço de baixo carbono (como o Q235) é calculada como 7,85g/cm3enquanto a densidade do aço inoxidável pode ser um pouco menor.
A diferença no peso teórico das vigas I feitas de materiais diferentes se deve principalmente a seus diferentes teores de liga. Embora o peso teórico específico precise ser determinado de acordo com as dimensões específicas e as características do material da viga I por meio da fórmula de cálculo, de modo geral, o peso teórico do aço de baixa liga (como o Q345) será mais pesado do que o do aço carbono comum (como o Q235).
A escolha do tamanho e do modelo adequados de viga I requer a compreensão dos parâmetros básicos e dos cenários de aplicação da viga I. As especificações da viga em I podem ser representadas por sua altura/profundidade (h), largura (b) e peso ou massa (w). Além disso, o modelo da viga em I também pode ser representado pelo número de centímetros na altura da cintura, por exemplo, I16# representa uma viga em I com uma altura de cintura de 160 mm.
Em diferentes cenários de aplicação, como construção e fabricação mecânica, a seleção de vigas I também precisa considerar suas propriedades mecânicas e faixa de tamanho. Por exemplo, o peso da viga I de padrão nacional 18# deve estar entre 39,2 e 79,5 kg/m, com uma faixa de tamanho de 100 a 400 mm, adequada para cenários que exigem maior capacidade de carga e um determinado comprimento. Os padrões de modelo das vigas I de padrão europeu são diferenciados principalmente com base em seus tamanhos de seção transversal e alturas de placa de barriga, com modelos comuns incluindo IPE80, IPE100 etc., adequados para cenários com requisitos específicos de forma e tamanho.
Para estruturas cantilever, a seleção de vigas I também precisa considerar a espessura, pois ela afeta diretamente a estabilidade e a segurança da estrutura cantilever. Além disso, a seleção das vigas I deve estar em conformidade com as normas e os regulamentos nacionais relevantes para garantir seu desempenho seguro e confiável.
Ao escolher o tamanho e o modelo adequados de viga em I, é essencial levar em conta o cenário de aplicação específico, a capacidade de carga necessária, a estabilidade da estrutura, bem como as normas e os regulamentos relevantes a serem cumpridos. Por exemplo, na construção de estruturas, talvez seja necessário escolher vigas I com maior capacidade de carga e faixa de tamanho específica, enquanto em áreas como a fabricação mecânica, a forma e o tamanho da viga I para atender a requisitos específicos de projeto podem ser mais enfatizados.
As vigas I padrão são processadas com aço comum, enquanto as vigas I leves são feitas com ligas leves, como alumínio e magnésio. Quando comparadas às vigas I padrão, as vigas I leves têm flanges mais largos e tramas e flanges mais finos. Com a mesma profundidade, as vigas I leves oferecem melhor estabilidade e garantem a mesma capacidade de carga, economizando metal e proporcionando melhor eficiência econômica.
Independentemente de serem padrão ou leves, as vigas I tendem a ter dimensões de seção transversal relativamente altas e estreitas, resultando em uma diferença significativa no momento de inércia em relação aos dois eixos principais.
Portanto, eles são normalmente usados diretamente para membros sujeitos a flexão dentro do plano de sua alma ou como parte de um membro de força de treliça. Quando usados individualmente, eles só podem servir como membros de flexão geral e membros de compressão excêntrica, como vigas secundárias ou colunas excêntricas em plataformas de trabalho.
No entanto, quando usadas como seções compostas, elas podem funcionar como os principais membros de compressão.
As vigas I são fornecidas nas variedades padrão e leve.
Em comparação com o mesmo modelo de viga I padrão, as vigas I leves têm espessura menor e peso mais leve. A largura do flange varia de acordo com o tamanho do modelo: os modelos menores (I32# e abaixo) têm larguras de flange mais estreitas do que as vigas I padrão, enquanto os modelos maiores (I40# e acima) têm larguras de flange mais largas.