Uma viga H de aço estrutural é uma seção de aço laminada a quente ou soldada com perfil em forma de H, formada por duas flanges largas paralelas conectadas a uma alma vertical. Seus flanges largos distribuem as cargas lateralmente e resistem à flambagem em dois eixos, por isso é a seção padrão para pilares de construção em aço, pórticos primários e vigas industriais pesadas. Especificar um na prática significa fornecer quatro dimensões em milímetros, um tipo de aço, um padrão e um peso teórico por metro.
O que é uma viga H de aço estrutural?
Uma viga H de aço estrutural é um membro de perfil aberto cuja seção transversal se assemelha à letra H maiúscula. O elemento vertical é a alma e os dois elementos horizontais são os banzos. As vigas H são fabricadas laminadas a quente como uma única peça ou construídas pela soldagem de três placas de aço. A geometria definidora é a largura do banzo, que é quase igual à altura da seção e confere à barra alta rigidez tanto no eixo forte quanto no eixo fraco.
Principais características de uma viga H estrutural:
- Superfícies de flange paralelas simplificam conexões aparafusadas e soldagem em comparação com seções I cônicas.
- Flanges largos proporcionam estabilidade lateral e reduzem o comprimento efetivo de flambagem dos pilares.
- A seção transversal simétrica funciona eficientemente sob compressão, flexão e carga combinada axial e de momento.
- As vigas H métricas padrão variam de aproximadamente 100 mm a 1000 mm de altura de seção.
Viga H vs. Viga I: Principais diferenças e como escolher
A maneira mais rápida de diferenciar as duas seções é o flange: uma viga H possui flanges largos e paralelos, enquanto uma viga I possui flanges mais estreitos com uma superfície interna cônica. Essa geometria controla como cada seção transporta carga.
| Propriedade | Feixe H | Eu irradio |
|---|---|---|
| Formato do flange | Amplo e paralelo | Face interna mais estreita e cônica |
| Formato da seção transversal | H | I |
| Altura da seção versus largura | Valores semelhantes | Altura muito maior que largura |
| Direção de carga primária | Bidirecional | Unidirecional |
| Função típica de membro | Colunas, vigas de transferência | Vigas de piso, terças |
| Fabricação | Laminado ou soldado | Laminado a quente |
Use uma viga H quando o membro precisar resistir ao momento ou à compressão em duas direções, como uma coluna de edifício ou uma viga de transferência sob uma parede pesada. Use uma viga I para um vão simples que dobra principalmente em uma direção, como uma viga de piso ou uma travessa de ponte, onde o peso próprio mais leve reduz o custo. Para aplicações em pilares, uma viga H normalmente requer menos aço do que uma viga I de igual capacidade, tornando-a a escolha mais econômica.
Como ler as designações de tamanho de feixe H
Uma designação métrica de viga H lista quatro dimensões: altura da seção por largura do flange, por espessura da alma, por espessura do flange, tudo em milímetros. H 300 × 300 × 10 × 15 significa uma secção de 300 mm de altura com flanges de 300 mm de largura, uma alma de 10 mm e uma flange de 15 mm. Ao comparar seções, verifique primeiro a espessura e a largura do flange, pois elas controlam a maior parte da capacidade de flexão; a espessura da alma controla a capacidade de cisalhamento e a resistência à flambagem local.
Tabela de referência de tamanho e peso da viga H
O peso teórico é a área da seção transversal em metros quadrados multiplicada pela densidade do aço estrutural, 7.850 kg/m³. As tolerâncias do moinho causam pequenas variações, portanto trate os valores abaixo como uma referência preliminar de projeto.
| Designação (mm) | Altura da Seção (mm) | Largura do Flange (mm) | Espessura da teia (mm) | Espessura do Flange (mm) | Peso (kg/m) |
|---|---|---|---|---|---|
| H 100 × 100 × 6 × 8 | 100 | 100 | 6 | 8 | 17.2 |
| H 150 × 150 × 7 × 10 | 150 | 150 | 7 | 10 | 31.1 |
| H 200 × 200 × 8 × 12 | 200 | 200 | 8 | 12 | 49.9 |
| H 300 × 300 × 10 × 15 | 300 | 300 | 10 | 15 | 94.0 |
| H 400 × 400 × 13 × 21 | 400 | 400 | 13 | 21 | 172.0 |
| H 500 × 200 × 10 × 16 | 500 | 200 | 10 | 16 | 89.6 |
| H 600 × 200 × 11 × 17 | 600 | 200 | 11 | 17 | 106.0 |
Padrões comuns e classes de aço para vigas H
As vigas H são produzidas de acordo com diferentes padrões regionais, portanto, combine o padrão com o código de projeto usado no local de construção.
| Região | Padrão | Notas Comuns | Notas |
|---|---|---|---|
| Europa | EN 10025 | S235JR, S275JR, S355JR | S355JR é o padrão para estruturas de aço soldadas |
| Estados Unidos | ASTM A992/A572 | Gr.50 | A992 cobre formatos de flange largo |
| China | GB/T 11263 | Q235B, Q355B | HW combina com colunas; HM é adequado para vigas; HN combina com armações leves |
| Japão | JIS G3101 | SS400, SM490A | SS400 é o grau estrutural geral |
Confirme os requisitos de energia de impacto para regiões frias e verifique se o certificado do moinho foi emitido de acordo com a edição padrão mais recente. Um risco comum na aquisição é presumir que produtos químicos idênticos de fábricas diferentes apresentam o mesmo desempenho, portanto, exija sempre um certificado de teste com valores de limite de escoamento, resistência à tração, alongamento e impacto.
Aplicações de viga H por faixa de tamanho
A gama prática de tamanhos de vigas H é mapeada diretamente para a escala do edifício.
H 100 a H 200
Nessa faixa, as vigas H aparecem em mezaninos, estruturas metálicas baixas, longarinas de escadas, suportes de máquinas e estruturas residenciais pré-fabricadas. Seu peso leve mantém baixos os custos de transporte e manuseio do guindaste.
H 250 a H 400
Esta é a linha robusta para edifícios industriais de um andar: colunas e caibros primários, vigas de pistas de guindastes, vigas transversais de pontes e plataformas de plantas.
H 400 a H 600 e acima
As seções pesadas desta classe formam as colunas de edifícios altos, estruturas principais de oficinas de aço, salas de turbinas e grandes estruturas de portais. Também são especificados em equipamentos portuários e torres de transmissão.
Vigas H laminadas vs. construídas e considerações de soldagem
As vigas H laminadas a quente são econômicas quando o tamanho necessário está dentro do programa de produção padrão da fábrica. Quando um projeto precisa de uma profundidade fora do padrão, um tipo de aço mais alto, como S460 ou Q460, ou uma relação alma-flange específica, os fabricantes usam uma viga H construída: três placas soldadas entre si com duas soldas de filete longitudinais contínuas.
Como essas soldas percorrem todo o comprimento do feixe, a velocidade e a consistência da solda geram custos e distorções. A soldagem por arco submerso é o método preferido e os grandes fabricantes de estruturas metálicas cada vez mais recorrem à soldagem automatizada para essas costuras longas. Um manipulador de soldagem de coluna e lança SAW mantém um arco e uma velocidade de deslocamento constantes, o que reduz o retrabalho em comparação com a soldagem manual.
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Como selecionar o tamanho correto do feixe H
Comece a seleção com o envelope de carga, não com uma estimativa de tamanho. Aplique o código de design em sua região e siga estas etapas:
- Liste todas as cargas mortas, vivas, de vento e sísmicas que atuam no membro.
- Determine o comprimento não suportado e as condições de contraventamento para cada eixo.
- Calcule o módulo de seção necessário e o momento de inércia para membros flexionados, ou a área bruta necessária e o raio de giração para membros comprimidos.
- Entre na tabela de tamanho padrão e escolha a menor seção que satisfaça os limites de resistência, deflexão e flambagem local.
- Verifique a seção selecionada em relação às verificações combinadas de eixo e flexão.
- Verifique a espessura da alma e do flange para obter detalhes da conexão, especialmente para conexões de placa final ou de momento.
- Confirme a disponibilidade da placa e os requisitos de soldagem se você planeja substituir uma seção laminada por uma construída.
Um erro comum de fornecimento é solicitar uma seção mais pesada do que o necessário porque maior parece mais seguro. Uma viga mais pesada aumenta a carga permanente, o custo da fundação e o orçamento de aço, e pode até aumentar a deflexão devido ao seu próprio peso. Baseie a compra no resultado do cálculo, não na intuição visual.
Perguntas frequentes
Aqui estão as respostas às perguntas que engenheiros e compradores de aço fazem com mais frequência sobre vigas H estruturais.
Qual é a principal diferença entre uma viga H e uma viga I?
A principal diferença é a geometria do flange. Uma viga H possui flanges largas e paralelas, proporcionando maior rigidez em torno do eixo fraco, enquanto uma viga I possui flanges cônicas mais estreitas e é projetada principalmente para flexão unidirecional. Escolha uma viga H para pilares e ligações de momento bidirecionais; escolha uma viga I para vãos simples de piso e telhado.
Quanto peso uma viga H de aço estrutural pode suportar?
A capacidade de carga depende das dimensões da seção, vão ou comprimento da coluna, tipo de aço, condições de apoio e contraventamento lateral. Uma única coluna H 300 × 300 × 10 × 15 pode transportar centenas de quilonewtons em condições normais de construção, mas o número exato deve ser derivado de uma verificação de encurvadura. Sempre calcule com o padrão relevante em vez de confiar em uma regra prática.
As vigas H de aço estrutural podem ser soldadas?
Sim. Vigas H laminadas a quente são rotineiramente soldadas usando arco de metal blindado, MIG, fluxado e soldagem por arco submerso. Use um metal de adição compatível com a classe base, observe os requisitos de pré-aquecimento para flanges grossos e proteja a junta em condições de clima frio.
Uma viga H construída é tão forte quanto uma viga laminada a quente?
Uma viga H construída atinge resistência equivalente quando os graus da placa estão corretos, as soldas de ângulo longitudinais são dimensionadas para transferência de carga total e a qualidade da solda é verificada por inspeção. A principal vantagem de uma seção composta é a liberdade de especificar alturas não padronizadas e espessuras de chapa otimizadas que um laminador não oferece.
Qual tipo de aço devo solicitar para uma estrutura externa?
Para estruturas expostas em climas frios, escolha uma classe com resistência ao impacto garantida, como S355J2 ou Q355D. Para estruturas internas aquecidas, classes estruturais padrão como S235JR ou Q235B são geralmente suficientes. Os códigos de projeto locais estabelecem os requisitos mínimos aplicáveis.
Recomendações Finais
Especifique cada viga H por sua designação completa, padrão, tipo de aço e comprimento e peça ao fornecedor para confirmar o peso teórico por metro e as tolerâncias do padrão relevante. Para seções soldadas não padronizadas, use uma linha de fabricação equipada com equipamento de soldagem automatizado para controlar a entrada de calor, retilinidade e produtividade. A regra de seleção é simples: combine a seção com o caminho de carga, verifique com um cálculo e compre de acordo com um padrão reconhecido.
