Vigas casteladas e celulares

As vigas casteladas e as celulares, com aberturas em hexágonos e circulares, respectivamente, resultam do desdobramento de perfis do tipo I laminados de alma cheia e têm como principal característica o incremento da resistência do perfil original, com o aumento da sua altura, sem alteração de peso. As vigas casteladas foram desenvolvidas pelo engenheiro Geoffrey Boyd nos anos 1930, quando o aço tinha pouca disponibilidade e custos altos. Foram inicialmente chamadas vigas boyd. O nome castelada veio depois, em função de sua aparência, semelhante às muralhas de um castelo. No Brasil, elas foram usadas até a década de 1970, quando ainda se produziam perfis laminados de abas inclinadas. Com a descontinuação da laminação desses perfis, a construção metálica passou a empregar perfis soldados, que já eram produzidos na altura desejada, e por muito tempo não se utilizaram mais as vigas casteladas. Em 2002, com a entrada em produção do laminador de perfis de abas paralelas da Gerdau Açominas, voltou-se a examinar as vantagens das vigas casteladas e das novas vigas celulares, que em breve devem se tornar mais uma opção para aumentar a competitividade das estruturas metálicas. Já começam a surgir empresas interessadas em sua produção.

Processo de fabricação
As vigas casteladas e as celulares são feitas a partir de perfis laminados de seção I ou H. A Gerdau Açominas produz atualmente no Brasil 88 diferentes seções de perfis de abas paralelas, com altura variando de 150 milímetros (seis polegadas) até 610 milímetros (24 polegadas), o que possibilita a fabricação de vigas casteladas e celulares com altura de até cerca de 910 milímetros (36 polegadas). O processo resulta em vigas mais resistentes e menos sensíveis a deformações, bem como mais leves e indicadas para vãos livres de maiores dimensões, pois permitem a redução do número pilares e fundações. As aberturas podem, também, ser utilizadas para a passagem de dutos, reduzindo o espaço estrutural. Veja quais são as principais características desse tipo de estrutura:

• São mais resistentes e menos sensíveis a deformações. Vigas casteladas e celulares formam novas vigas, que podem ter altura total até 50% maior que a do perfil original de alma cheia. Vigas mais altas trazem maior momento de inércia em relação ao plano de flexão, podendo receber cargas de 10% a 50% maiores e/ou atingir vãos livres mais extensos, sem problemas de flechas e sem aumentar o peso da viga.

• Mais leves, permitem redução do peso médio das estruturas. Essas vigas são sempre mais leves que um perfil de alma cheia de mesma altura, devido à maior altura e às aberturas na alma. Entretanto, não se pode esquecer que existem os custos de corte e solda de composição da viga castelada. Ou seja, é preciso avaliar o custo final das duas opções: o perfil laminado original, mais pesado, mas que está pronto para ser usado; e a viga castelada, mais leve, mas que exigirá custos de composição e tempo adicional de produção.

• Possibilitam vãos livres maiores, reduzindo o número de pilares e fundações. Um aspecto que não pode deixar de ser levado em conta na análise da viabilidade das vigas casteladas é que vãos maiores significam menos pilares e menos pontos de fundação, e é preciso buscar o conjunto vão livre/número de bases de melhor desempenho para a obra.

• Permitem redução do espaço estrutural pela passagem de dutos nas aberturas. Embora mais altas do que as vigas laminadas originais, vigas casteladas e celulares possuem aberturas generosas na alma que permitem a passagem da maior parte dos dutos de ar-condicionado e tubulações por dentro da própria viga, diferentemente das vigas de alma cheia, que exigem que dutos e tubulações passem abaixo de sua estrutura. Quando confrontados os espaços estruturais totais nos dois casos, constata-se que a altura da viga castelada ou celular será sempre menor que a altura da viga de alma cheia mais a altura dos dutos. Essa redução dos espaços estruturais permite menores alturas entre pavimentos, o que pode, em alguns casos, viabilizar mais pavimentos no mesmo gabarito.

Aplicações
As principais aplicações para as vigas casteladas são quase sempre em situações com grandes vãos, mas com cargas mais baixas, e ainda aquelas nas quais as aberturas são importantes para a passagem de dutos. Ou ainda como solução para atender a exigências do partido arquitetônico, pela questão estética ou de dimensionamento dos vãos. Em supermercados e grandes lojas, por exemplo, como as coberturas têm sempre grandes vãos livres e cargas baixas, vigas casteladas e celulares passam a ser uma solução competitiva. O mesmo ocorre em vigas de coberturas e pisos de estações rodoviárias e ferroviárias. Já em edifícios-garagem, projetados com vãos sempre muito maiores do que um prédio convencional de escritórios, as vigas casteladas ou celulares se ajustam bem, permitindo as manobras dos veículos e otimizando o número de vagas. Quando aplicadas na cobertura de galpões industriais em pórticos, resultam em vigas leves pela redistribuição dos momentos. Também respondem muito bem como componente de pórticos, porque para um mesmo momento de inércia serão sempre mais leves.