As estruturas de aço resistentes em edifícios comerciais e industriais dependem mais de uma seção do que de qualquer outra: a viga H. Na construção, uma viga H é um perfil de aço estrutural laminado a quente cuja seção transversal se parece com um H maiúsculo, com duas largas flanges paralelas unidas por uma única alma vertical. Construtores e fabricantes escolhem-no porque oferece uma melhor relação resistência-peso do que a maioria dos outros formatos laminados, abrange distâncias mais longas com menos colunas e cria superfícies planas que simplificam as conexões aparafusadas e soldadas. Este guia explica o que envolve a construção de vigas H, como as vigas H se comparam às vigas I, quais tamanhos padrão especificar e por que a qualidade da soldagem controla o resultado final.
O que é uma viga H na construção?
Uma viga H é uma seção de aço de flange largo com faces de flange paralelas, o que a torna o perfil laminado mais versátil para colunas, vigas, pórticos contraventados e vigas de transferência na construção em aço.
Três partes definem a seção transversal: a alma vertical resiste às forças de cisalhamento, as duas flanges horizontais resistem à flexão e os raios do filete suavizam a transição entre a alma e a flange para reduzir a concentração de tensão. As designações variam de acordo com o padrão: as seções métricas H são escritas como H 400 x 200, os formatos de flange largo norte-americanos como W12x26 e as seções europeias como HEA, HEB ou HEM.
As vigas H chegam ao canteiro de obras por dois caminhos. Seções pequenas e médias são laminadas a quente inteiras na siderúrgica. Seções maiores ou não padronizadas, normalmente acima de H 400, são construídas pela soldagem de três placas em uma viga H soldada. Esta segunda rota transforma uma simples compra de material em uma operação de soldagem controlada, e é por isso que a capacidade de fabricação é tão importante quanto o tipo de aço na construção de vigas H.
Por que a construção em viga H domina a estrutura de aço
As vigas H dominam as estruturas de aço modernas porque suportam mais carga por quilograma de aço, resistem à flexão em ambas as direções e se conectam mais rapidamente do que canais, ângulos ou seções I de peso semelhante.
- Relação resistência/peso: os flanges largos colocam o material longe do eixo neutro, de modo que uma seção H 300 x 300 padrão fornece um módulo de seção de aproximadamente 1.400 cm³ a cerca de 95 kg por metro.
- Vãos longos: As vigas H normalmente vão de 6 a 12 m em sistemas de piso e atingem 15 a 30 m quando usadas como vigas de transferência ou vigas de portal.
- Resistência à flexão bidirecional: a profundidade e a largura são semelhantes, de modo que a seção suporta cargas laterais e axiais sem contraventamento extra.
- Conexões mais simples: flanges paralelos aceitam placas finais, placas de base e emendas de vigas sem calços cônicos.
- Disponibilidade local: tamanhos comuns são estocados por comerciantes de aço em todo o mundo, enquanto seções especiais podem ser soldadas sob encomenda.
Viga H vs Viga I: O que especificar
Use uma viga H para pilares, vigas com cargas pesadas e pórticos de momento; escolha uma viga I apenas para membros de vão curto e com carga leve, onde flanges cônicos e peso menor são aceitáveis.
A diferença é geométrica. Uma viga H possui flanges largos paralelos entre si e de espessura quase igual à da alma, enquanto uma viga I em forma de S possui flanges mais estreitos com faces internas inclinadas. O flange de viga H paralelo permite rolamento direto, aparafusamento firme e soldagem de penetração total; o flange de viga I cônico concentra as tensões de conexão e geralmente precisa de arruelas ou calços.
| Propriedade | Feixe H | I Beam (formato S) |
|---|---|---|
| Formato da seção transversal | H maiúsculo, flanges paralelos | Capital I, flanges cônicos |
| Largura do flange | Largo e plano | Estreito e inclinado por dentro |
| Peso para a mesma altura da viga | Mais pesado | Mais leve |
| Capacidade de flexão | Alto em ambos os eixos | Alta em torno de apenas um eixo |
| Esforço de conexão | Aparafusamento direto ou soldagem | São necessários calços ou arruelas especiais |
| Faixa de amplitude típica | 6 a 30 m e além | Até cerca de 10 a 15 m |
| Usos típicos | Colunas, vigas de transferência, pórticos, pórticos de arranha-céus | Longarinas de pontes, vigas de guindastes, vigas leves de piso |
Tamanhos padrão de feixe H e como lê-los
Leia uma designação de viga H como altura nominal x largura do flange x espessura da alma x espessura do flange, por exemplo H 400 x 200 x 8 x 13 mm, e sempre confirme qual padrão as dimensões seguem, porque GB/T 11263, JIS G3192, EN 10034 e ASTM A6 usam diferentes sistemas de tolerância e classificação.
| Designação | Espessura da teia (mm) | Largura do flange x thickness (mm) | Uso típico |
|---|---|---|---|
| H 100 x 100 | 6 | 100x8 | Postes de mezanino, reforço de coluna de luz |
| A 150x150 | 7 | 150x10 | Vigas de portal, colunas baixas |
| H 200 x 200 | 8 | 200x12 | Vigas e colunas padrão em edifícios baixos |
| H 300 x 300 | 10 | 300x15 | Colunas de altura média, vigas de transferência |
| A 400 x 400 | 13 | 400x21 | Colunas altas, vigas fortemente carregadas |
| H 400 x 200 embutido | 8 | 200x13 | Vigas soldadas, vigas de pista de guindaste |
Para uma viga de piso, uma regra de utilização comum mantém a deflexão da carga móvel abaixo do vão/360 (L/360). O método de seleção é sempre o mesmo: calcular o módulo de seção necessário, escolher uma seção de teste nas tabelas padrão, verificar a deflexão e o cisalhamento e, em seguida, confirmar se as relações largura-espessura do flange e da alma permanecem em uma classe compacta ou semicompacta para que a encurvadura local não reduza a capacidade.
Aplicações típicas na construção de vigas H
As vigas H carregam o esqueleto da maioria dos edifícios de aço não residenciais, desde galpões de portal de um andar até torres altas, tabuleiros de pontes e estruturas de plantas industriais pesadas.
- Pórticos de edifícios: pilares e vigas em estruturas de altura média e alta com pórticos contraventados ou resistentes a momentos.
- Edifícios industriais: pórticos e edifícios de pontes rolantes com vãos livres de 18 a 36 m.
- Pontes: vigas principais, vigas transversais e suportes de passarelas de pedestres.
- Fundações: Estacas H cravadas na rocha para fundações profundas e estruturas marítimas.
- Plantas de energia e processos: pipe racks, plataformas de equipamentos e plataformas internas de torres eólicas.
- Mezanino e plantas: vigas secundárias que suportam lajes ou grades de concreto.
Considerações de soldagem que decidem a vida útil de uma estrutura de viga H
As operações de maior risco na construção de vigas H são as soldas longitudinais da alma ao flange em seções construídas e as emendas de penetração total feitas no local. Soldas defeituosas criam rachaduras e distorções muito antes de a viga atingir sua carga projetada, portanto a qualidade da solda é o verdadeiro determinante da vida útil da estrutura.
Uma viga H soldada precisa de quatro soldas de ângulo contínuas, duas em cada lado da alma. A soldagem por arco submerso (SAW) é o processo padrão porque proporciona alta deposição, baixo hidrogênio e nenhum respingo em uma costura reta e contínua. Uma configuração de produção típica usa um lança de coluna de soldagem por arco submerso que percorre todo o comprimento da viga enquanto a viga é apoiada em suportes de rolos elétricos.
Fabricantes de colunas e lanças SAW, empresa Wuxi WeldNice Heavy Industry Technology Co., Ltd é uma empresa e fabricante de coluna SAW na China, personalização suportada, a empresa ... Ver Produto → O ajuste rege o resultado da soldagem. A folga entre a alma e o flange deve ser mantida em 1 mm ou menos antes do SAW; lacunas maiores causam queima, fusão incompleta e reforço excessivo. Para montagens menores, girar o componente para colocar cada solda na posição plana com um posicionador de soldagem inclinável reduz defeitos e melhora drasticamente a taxa de deposição.
Fornecedores de posicionador de soldagem de inclinação 1.5T, fábrica OEM/ODM - Wuxi WeldNice Heavy In Wuxi WeldNice Heavy Industry Technology Co., Ltd é um posicionador de soldagem de inclinação 1.5T na China e uma fábrica OEM / ODM, o soldador de inclinação 1.5T ... Ver Produto → O controle de distorção é igualmente importante. As contramedidas padrão são uma sequência de soldagem balanceada, fixando os flanges contra a alma antes da soldagem, recuando costuras longas e permitindo que a viga esfrie entre as passagens. No local, as emendas de colunas e vigas usam soldas de topo de penetração total com barras de apoio; aços com carbono equivalente acima de aproximadamente 0,42, como S355JR ou Q355B em seções espessas, requerem pré-aquecimento de 75 a 100 graus C e controle de temperatura entre passes. A inspeção por partículas ultrassônicas ou magnéticas deve seguir cada solda de emenda.
O movimento em direção soldagem automatizada na fabricação estrutural não se trata apenas de velocidade. Os sistemas automatizados leem a costura, mantêm constante o ângulo da tocha e registram os parâmetros de soldagem, o que proporciona a repetibilidade que a soldagem manual não pode garantir em costuras de oito a doze metros de comprimento.
Finalmente, proteja a estrutura acabada: jateie até o grau de preparação da superfície Sa 2.5, aplique um primer rico em zinco e forneça proteção contra fogo, normalmente revestimento ou placa intumescente, para atender ao período de classificação contra incêndio exigido pelo código de construção.
Lista de verificação de aquisição de viga H
Compre vigas H de acordo com um grau documentado, padrão e certificado de usinagem e inspecione as tolerâncias entregues antes de aceitar o lote.
- Defina o caso de carga aplicável e o limite de deflexão antes de selecionar uma seção; a regra span/360 para pisos e span/240 para membros de telhado são pontos de partida comuns.
- Prefira um tamanho estocado. Tamanhos fora do padrão significam mínimos de rolamento, prazos de entrega mais longos e preços mais altos.
- Confirme o tipo de aço e seu equivalente de acordo com os padrões, por exemplo, S355JR, Q355B ou ASTM A992, e certifique-se de que o metal de adição corresponda à resistência do metal base.
- Solicite o certificado de teste do moinho e verifique o limite de escoamento, a resistência à tração e o carbono equivalente. Um equivalente de carbono acima de cerca de 0,45 a 0,50 força um procedimento de soldagem qualificado com pré-aquecimento.
- Verifique as tolerâncias de rolamento na entrega: esquadria do flange, retilineidade da alma e curvatura. Os limites de aceitação típicos são de 1 a 2 mm por metro de comprimento.
- Planeje o trabalho de soldagem com o fabricante: um posicionador inclinável ou uma lança de coluna economiza horas por tonelada de viga H soldada em comparação com a soldagem manual em posições inadequadas.
Perguntas frequentes sobre construção de viga H
Qual é a principal diferença entre uma viga H e uma viga I?
Uma viga H possui flanges largas paralelas e suporta flexão em ambas as direções, enquanto uma viga I possui flanges cônicas, pesa menos e é projetada principalmente para flexão em torno de um eixo. Use seções H para pilares e vigas com cargas pesadas.
Qual a extensão de uma viga H sem suporte intermediário?
Uma viga de piso típica mede de 6 a 12 m; vigas de transferência e caibros de portal atingem 15 a 30 m. Vãos mais longos são possíveis com seções ou treliças mais profundas, mas o módulo da seção, o limite de deflexão e a capacidade de cisalhamento devem sempre ser verificados por cálculo.
As vigas H podem ser usadas na construção residencial?
Sim. Seções menores, como H 100 a H 200, são usadas como colunas em porões, lintéis sobre amplas aberturas de garagem e vigas que sustentam pisos ou áreas de telhado onde a alvenaria ou a madeira não conseguem preencher a lacuna.
As vigas H precisam de proteção contra fogo?
Na maioria dos códigos de construção, sim. O aço é protegido com tinta intumescente, placa ou revestimento de concreto para atingir a resistência ao fogo exigida, geralmente de 60 a 120 minutos, porque o aço puro perde resistência rapidamente acima de cerca de 500 graus C.
Por que algumas vigas H são construídas por soldagem em vez de serem laminadas?
Porque os moinhos laminam apenas uma gama limitada de tamanhos. Se o projeto precisar de um H 600 x 300 com uma espessura de alma especial, o fabricante solda três placas em uma seção construída. A qualidade da soldagem, o controle de distorção e a inspeção tornam-se então críticos, e é nesse estágio que o equipamento adequado faz a diferença mensurável.
Resumindo: a construção em viga H oferece o menor custo de instalação para a maioria dos edifícios com estrutura de aço quando a seção é especificada corretamente e a soldagem é controlada desde o primeiro ponto até a emenda final. Escolha um tamanho estocado, verifique o grau e o carbono equivalente e forneça ao fabricante equipamento que mantenha as soldas planas e com distorção pequena. A viga mais econômica não é aquela com menor preço por tonelada; é aquele que apresenta menos problemas. Se você estiver configurando ou atualizando uma linha de soldagem de viga H, analise como um equipamento dedicado fabricante de equipamentos de soldagem posiciona, gira e alinha a peça de trabalho, porque o equipamento de manuseio geralmente decide a qualidade da solda antes mesmo de a tocha ser ligada.
