Metálica

Introdução

Já há muitos anos é comum fazer aberturas nas vigas metálicas dos edifícios estruturados em aço para passar dutos e calhas de instalações.

Uma quantidade razoável de pesquisa sobre este assunto foi desenvolvida principalmente a partir de meados da década de 60. Dessa época para cá, os sistemas de instalações se tornaram mais sofisticados e as preocupações de construtores e projetistas com racionalização aumentaram.

Assim, tem-se dado cada vez mais importância ao aproveitamento do espaço vertical nos edifícios e, neste sentido, fazer aberturas nas vigas para passagem das instalações é uma solução atraente.

A possibilidade de projetar os sistemas de instalações no mesmo nível das vigas do sistema de piso, passando os dutos através delas, traz uma série de vantagens, dentre as quais pode-se citar:

• Redução do pé direito do pavimento tipo
• Redução do volume e da área total do edifício
• Redução dos custos de construção, operação e manutenção do edifício
• Possibilidade de ganhar um pavimento a cada 10, aproximadamente, com a altura economizada em cada um
• Melhor aproveitamento do espaço vertical ou, até mesmo, viabilização do arranjo arquitetônico em regiões onde o código de obras limita a altura total do edifício.

Como desvantagens deve-se mencionar:

• Redução da resistência última e da rigidez das peças na região das aberturas, que pode exigir sistemas especiais de reforço que proporcione a recuperação da capacidade da peça;
• Necessidade de verificação da seção com abertura, cujo cálculo é muito trabalhoso.

A prática mostra que, a pesar das desvantagens envolvidas, a solução é muito interessante e, com freqüência, a relação custo / benefício é razoável.

Em muitos casos práticos, as aberturas são sugeridas pelas empresas de instalações, às vezes sem conhecimento de aspectos importantes de engenharia. Por essa razão, resolvemos enfatizar alguns pontos que poderão nortear o planejamento de aberturas em vigas de edifícios por parte de profissionais de diversas áreas ligados à construção de edifícios em aço.

Influência da Abertura

Na sua grande maioria, as vigas metálicas nas estruturas de edifícios são constituídas por perfis "I".

Nesses perfis, as mesas são responsáveis pela resistência à maior parte das tensões normais de flexão e a alma é responsável pela resistência à maior parte das tensões de cisalhamento, decorrentes da força cortante.

Forma da Abertura

A forma ideal para uma abertura na alma de uma viga de aço é a circular, pois esta é a forma que causa a menor perturbação na distribuição dos esforços na viga.

A abertura circular proporciona uma boa distribuição de tensões no seu entorno, influindo menos na redução da resistência última da viga que aberturas quadradas ou retangulares.

Não obstante, nada impede que sejam feitas aberturas quadradas ou retangulares. Havendo opção de escolha, opte pela forma circular. As aberturas retangulares não representam impedimento nenhum. Apenas causam uma redução de resistência um pouco maior que as circulares.

Posição da Abertura

Outro aspecto a ressaltar diz respeito à posição da abertura. Em relação à altura do perfil, deve-se sempre preferir fazer a abertura o mais próximo possível do eixo da viga.

Já em relação ao comprimento da viga, deve procurar localizar as aberturas longe dos pontos sujeitos a valores altos e força cortante, como apoios e pontos de atuação de cargas concentradas.

No caso de tubulações para conduzir fluidos, é comum ser necessário um caimento dos dutos ao longo do comprimento, exigindo aberturas com excentricidade variável.

Pode-se fazer aberturas excêntricas mas sempre procurando situá-las o mais próximo possível do eixo da viga.

A execução de uma abertura implica na retirada de material da alma e, conseqüentemente, afeta mais a resistência à força cortante do que ao momento fletor.