Projetar os sistemas de instalações no mesmo nível das vigas garante um melhor aproveitamento do espaço vertical (foto: Rachid Jalayanadeja/shutterstock)

Em edifícios com estruturas de aço é relativamente comum o projetista prever aberturas nas vigas para a passagem de dutos de ar condicionado, rede de dados e condutores elétricos. Projetar os sistemas de instalações no mesmo nível das vigas permite um melhor aproveitamento do espaço vertical. Em alguns casos, também é a solução para viabilizar o arranjo arquitetônico em regiões onde o código de obras limita a altura total do edifício.

É necessário, no entanto, adotar uma série de cuidados, uma vez que criar uma abertura no elemento estrutural diminui sua resistência e rigidez. Esses cuidados estão relacionados principalmente à posição e ao tamanho das aberturas. "Mas há que se observar, também, detalhes como a relação entre comprimento e altura, espaçamento mínimo entre duas aberturas adjacentes, raio mínimo de curvatura dos cantos para evitar concentração de tensões, entre outros aspectos", cita o engenheiro Gustavo de Souza Veríssimo, professor do Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal de Viçosa (UFV).

Ele explica que, nas vigas utilizadas em edifícios, invariavelmente tem-se dois esforços diferentes atuando simultaneamente: o momento fletor e a força cortante. "Nos perfis I de alma cheia sem aberturas, a interação entre esses dois esforços não é problemática, tanto que quase sempre eles são tratados independentemente um do outro. Mas quando são introduzidas aberturas na alma desse tipo de perfil, surgem concentrações de tensões nas regiões próximas dos cantos das aberturas e a interação entre o momento fletor e a força cortante não pode ser ignorada", diz Veríssimo.

Para causar menos perturbação na distribuição das tensões, a geometria mais usual para uma abertura na alma de uma viga de aço é a circular. Mas nada impede que sejam feitas aberturas quadradas ou retangulares, se necessário.

REFORÇOS ESTRUTURAIS

Adicionar um reforço é como que devolver parte do material retirado, recuperando parte da área e da inércia do perfil de modo a restaurar uma parcela significativa de sua capacidade resistente
Gustavo de Souza Veríssimo

Quando a abertura gera uma redução importante de resistência, pode ser necessário adotar um sistema de reforço. “Adicionar um reforço é como que devolver parte do material retirado, recuperando parte da área e da inércia do perfil de modo a restaurar uma parcela significativa de sua capacidade resistente”, conta o professor da UFV.

Mas o reforço pode trazer dificuldades no dimensionamento e na fabricação das peças. Por isso normalmente procura-se evitar esse tipo de solução. “Em alguns casos, ele pode não ser suficiente para a resistência necessária, exigindo mudar o perfil para um com alma mais espessa e, eventualmente, com seção de maior altura”, continua.

CONTROLE DE QUALIDADE

Se uma abertura é executada com uma excentricidade acidental, o comportamento estrutural da viga ficará comprometido
Gustavo de Souza Veríssimo

Durante a execução das aberturas em almas de vigas de aço, é importante seguir com rigor as especificações de projeto, sobretudo com relação à posição da abertura, suas dimensões e seus detalhes. “Se uma abertura é executada com uma excentricidade acidental, o comportamento estrutural da viga ficará comprometido”, alerta Gustavo Veríssimo.

O corte deve ser feito com bom acabamento, evitando deixar saliências ou reentrâncias que induzam concentrações de tensões. Além disso, os cantos devem ser arredondados, sempre obedecendo um raio mínimo de 16 mm ou duas vezes a espessura da alma.

Durante a realização das aberturas, também é necessário atentar para o tratamento de superfície e pintura. Isso porque as bordas das aberturas muitas vezes possuem quinas vivas, que são pontos onde a pintura fica mais vulnerável a danos durante a construção.

Uma alternativa à abertura em vigas de aço é o uso de tipologias especiais, como as vigas casteladas e celulares, que já saem de fábrica com vazios em formato de hexágonos (casteladas) e circulares (celulares). A geometria dessas peças garante um forte apelo estético e leveza. “No entanto, dependendo do tamanho da tubulação que se quer passar através da estrutura, essas vigas podem não atender, sendo melhor recorrer a um perfil de alma cheia com aberturas cortadas no tamanho e forma desejados, desde que sejam atendidos os requisitos de projeto”, conclui Veríssimo.

Leia também

Construções residenciais com estrutura metálica são alternativa para o mercado imobiliário
Estruturas metálicas reduzem o tempo de construção em até 40%

Colaboração técnica

Gustavo de Souza Veríssimo – Engenheiro civil, doutor em Engenharia de Estruturas pela Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). É professor associado do Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal de Viçosa (UFV). Atua nas áreas de estruturas de aço, estruturas mistas de aço e concreto, análise experimental de estruturas e computação aplicada à engenharia estrutural.

Aberturas em almas de vigas de aço podem auxiliar a passagem de instalações