Download - Ponte de Macarrao ETEP
ETEP FACULDADES
Campus Esplanada
ED PONTE DE MACARRÃO
Introdução a Engenharia
Prof° Giovanni José Rosa
Turma 1ENE
Integrantes:
Leandro Matos de Lima RA 14000927
Renato Siqueira RA 11111111
Rhenderson Douglas RA 11111111
São José dos Campos – SP
2014
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Sumário
INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 2
DESENVOLVIMENTO .......................................................................................................... 4
Esboço inicial .................................................................................................................................. 4
Confecção dos cabos ................................................................................................................... 5
Montagem e Reforços ................................................................................................................... 7
DIA DA TENTATIVA DE QUEBRA DA PONTE ................................................................. 10
CONCLUSÃO ..................................................................................................................... 12
BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................. 13
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INTRODUÇÃO
Pontes sempre foram grandes exemplos de engenharia, alguns dizem que
desde a pré-histórias o ser humano já fazia pontes porém não temos nenhum registro
delas, algo talvez relacionado a durabilidade das mesmas. As primeiras que temos
notícias e são melhores documentadas são as pontes romanas, a primeira delas
talvez seja a ponte Pons Sublicius que teria sido construída sobre o rio Tibre no ano
621 a.c, desde então o homem vem aperfeiçoando a engenharia e criando pontes
cada vez mais resistentes e desafiadoras.
E hoje, como futuro engenheiros fomos desafiados a construir uma ponte de
macarrão resistente o suficiente para aguentar uma carga bem maior que o seu peso.
Para a execução desse projeto nos foram passadas algumas limitações e restrições:
A ponte deverá ser indivisível, de tal forma que partes móveis ou encaixáveis não
serão admitidas;
A ponte deverá ser construída com macarrão espaguete nº 7 e sua fixação deverá
ser realizada com cola líquida tipo super bonder, araldite, cola branca, cola de
madeira ou cola quente. Não serão aceitas colas do tipo durepoxi ou similares;
A ponte não poderá receber nenhum tipo de revestimento ou pintura, mas pode
receber cola para evitar o ressecamento do macarrão;
A verificação da carga suportada pela ponte será feita num suporte de vão livre
0,50m (não será admitido realizar a fixação das extremidades da ponte no suporte
de teste);
A massa da ponte (considerando a massa do macarrão acrescida da cola utilizada
para sua união) não poderá ser superior a 550g, a ponte cuja massa ultrapassar o
limite será desclassificada (podendo ser testada no final dos testes, simplesmente
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para observar o valor da carga suportada);
Não há restrição quanto ao formato da ponte, porém a mesma deverá ter um vão
de 0,03m (3 cm) no centro para a aplicação da carga, caso a estrutura não permita
a aplicação, pode-se fixar na parte inferior no centro da ponte um tubo de PVC de
1” com a mesma dimensão da largura da ponte (nesse caso, esse item será
acrescido na massa da ponte que não deverá ultrapassar 550g).
A ponte deverá ter as seguintes dimensões:
- Comprimento 0,60m (60 cm);
- Largura mínima de 0,05m (5 cm) e máxima de 0,10m (10 cm);
- Altura mínima de 0,05m (5 cm) e máxima de 0,30m (30 cm);
Com base nessas informações definimos os pontos chaves:
Vão livre de 60cm
Peso total da estrutura de 550g
Teste de carga aplicado em um ponto único central.
Analisamos os 3 pontos chaves e decidimos que a melhor estrutura da ponte
seria uma ponte em arco, pois ela permite uma melhor distribuição de peso aplicado
em um único ponto com somente dois apoios.
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DESENVOLVIMENTO
Esboço inicial
Decidido a estrutura da ponte o próximo passo foi fazer o desenho básico
conforme podemos ver na figura abaixo:
Esboço preliminar da ponte
Essa ponte distribui as forças aplicada no seu centro de duas formas, na
forma de tensão dos cabos que transmitem as forças para os arcos superiores que
a redistribuem entre eles na forma de compressão.
O próximo passo foi levantar as medidas e especificações da matéria prima
disponível:
Marca / Tipo: Barilha número 7
Massa: 500g
Comprimento dos fios: entre 23 e 25cm
Quantidade de fios por pacote de 500g: 525 aproximado
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Cola: Super bond e Araldite
Decidimos pela cola Super Bonder na montagem pela resistência e pela
secagem rápida, esse tipo de cola agiliza o processo de montagem pois diferente das
outras ela seca quase que instantaneamente, diminuindo em muito o tempo de
montagem de cada segmento da ponte. Essa foi uma decisão estratégica mais para
podermos cumprir o cronograma do que para ter mais resistência, todos do grupo
trabalham e tem pouco tempo disponível. A cola Araldite foi utilizada para envernizar
a ponte depois de pronta evitando ressecamentos, nesse caso optamos por ela pois
a mesma demora mais para secar e isso ajuda a deixar uma camada de cola
homogênea em toda a ponte.
Confecção dos cabos
Os cálculos iniciais indicaram que poderíamos montar o esqueleto da ponte com
cabos formados por 3 fios de macarrão e comprimento de 20cm.
3 fios de macarrão formando 1 cabo
Como vários pontos da estrutura tinham um comprimento superior a 20cm foi
preciso desenvolver um sistema de emenda, montamos os cabos com os fios de
macarrões desalinhados entre si mais com uma distância padrão, dessa forma os
cabos podiam ser encaixados e as emendas de cada fio ficariam desalinhadas das
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demais. Fizemos dessa forma pois acreditamos que se as 3 emendas ficassem
alinhadas isso geraria um ponto fraco no cabo e um provável ponto de ruptura.
Cabos preparados para a emenda
Cabos conectados
Cabo 1
Cabo 2
Cabo 1
Cabo 2
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Montagem e Reforços
Durante a montagem da ponte decidimos mudar o ponto onde os cabos se
encontravam com a viga no centro, em vez de centralizar todos em um ponto único
distribuímos eles a partir da região central distribuindo melhor a carga e não
centralizando ela somente em um ponto.
Com os cabos montados finalizamos a montagem do esqueleto e reanalisamos
o projeto para decidir de qual forma aplicaríamos alguns reforços com o macarrão
que sobrou. Restando 1/3 das 500g de macarrão decidimos reforçar alguns cabos
aumentando o número de fios de 3 para 7 e decidimos também fazer uma treliça na
parte inferior. Dessa forma temos duas estruturas de suporte (arco e treliça)
distribuindo a carga e gerando um backup para um possível erro estrutural pontual.
Projeto da ponte com a treliça e os cabos espaçados no centro
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Como é a nossa primeira ponte de macarrão e não conseguimos fazer um
protótipo para testar a montagem como gostaríamos optamos por essa solução,
talvez no fim a ponte aguente menos peso do que se tivéssemos usado todo o
macarrão no arco, mais essa configuração de arco e treliça nos dá mais confiança e
parece ser mais robusta, olhando um pouco na internet podemos encontrar várias
pontes com arcos que muitas vezes quebram somente no ponto de apoio da carga,
situação essa que dificilmente acontecerá com a nossa ponte por causa da treliça.
O último passo foi reforçar o centro por onde o cabo de aço que vai prender os
pesos vai passar. Como o cabo vai cortar a ponte lateralmente e optamos por não
utilizar o cano de pvc entendemos que a tendência vai ser o cabo esmagar a ponte
lateralmente além de fazer a força para baixo, então aproveitamos a abertura da
treliça que ficou perfeitamente centralizada e montamos um caminho triangular
totalmente contornado de macarrão, além de aplicar mais umas camadas de cola para
garantir que esse ponto central da ponte não ceda antes do restante da estrutura.
Ponto de apoio do cabo de aço para aplicação da carga
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Realizado os reforços envernizamos a ponte com cola Araudite para não
ressecar e finalizamos a ponte.
Ponte finalizada (vista lateral)
Ponte finalizada (vista de cima)
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DIA DA TENTATIVA DE QUEBRA DA PONTE
A expectativa para esse dia era muito boa, tínhamos um bom projeto com uma
boa execução.
O primeiro passo foi pesar a ponte e comprovar que ela estava dentro do limite
de peso máximo permitido de 550g.
Pesagem da ponte
Como podem observar na imagem acima conseguimos atingir exatamente o
limite máximo proposto.
Demoramos um pouco para falar com o professor e colocar a nossa ponte na
fila para a quebra então acabamos sendo um dos últimos a testar a ponte, o que não
foi de todo mal pois pudemos observar as outras equipes e pontes para definir
algumas estratégia baseado nas experiência deles.
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Com base nas observações decidimos:
Colocar a barra do cabo de aço no vão central e deixar o cabo para baixo para
colocarmos o peso (algumas equipes colocaram os pesos na barra e passaram o
cabo na ponte). Dessa forma criamos dois pontos de apoio evitando o efeito “faca”
que aconteceria se o cabo estivesse passando pela ponte.
Evitar tirar pesos grandes (2 e 5kg) já colocados na ponte, evitando assim que a
ponte execute movimento em dois sentidos enfraquecendo a estrutura pois
utilizamos uma cola rígida que não permite movimentos elásticos.
Colocar os pesos alinhados no sentido da ponte para evitar que eles torçam o cabo.
Colocar os pesos de 1 em 1kg até atingir 5kg (garantindo 9 pontos na nota), depois
colocar os pesos maiores até passar o peso máximo atingido por outras equipes
(21kg).
Estratégia definida fomos para a quebra, a ponte aguentou bem sem mostrar
nenhum sinal de fraqueza até os 21kg, a partir daí com os 10 pontos já garantidos
passou a ser um teste de quanto peso a ponte poderia aguentar, depois dos 30kg
pudemos escutar alguns estalos do macarrão, mais incrivelmente a ponte não
demonstrava nenhum sinal de fraqueza e em nenhum momento a ponte apresentou
alguma deformação na sua estrutura.
Chegamos facilmente aos 40.5kg (limite de pesos disponíveis para o teste) e a
ponte não quebrou e nem apresentou sinais de que o faria, sendo assim tivemos que
finalizar o teste e levar a nossa ponte (inteira) para casa.
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CONCLUSÃO
Confessamos que no início com as primeiras pesquisas chegamos a achar que
seria um trabalho onde mais copiamos do que criamos. Como esse é um modelo de
competição (ponte de macarrão) que já existe a muito tempo basta uma rápida
pesquisa na internet para encontrarmos centenas de projetos e competições, e se
observarmos as competições dos últimos anos podemos ver uma tendência nos
projetos das pontes ganhadoras, pontes de arcos únicos com 100% da carga
distribuída nos cabos.
Conforme começamos o desenvolvimento e os cálculos vimos que não era
bem assim, as possibilidades eram muitas, e todos os projetos que víamos sempre
tinha alguma coisa que podíamos melhorar.
O ponto negativo foi o cronograma, como nunca tínhamos construído uma
ponte antes não tínhamos uma noção clara de quanto tempo demoraria, devido a isso
não conseguimos fazer o protótipo e nem alguns testes que gostaríamos.
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BIBLIOGRAFIA
Páginas – Internet
Site de competição de pontes de espaguete, acessado em 06 de abril de 2014:
http://www.ppgec.ufrgs.br/segovia/espaguete/fotos.html
Blog de uma ponte de macarrão que bateu o recorde daquele ano, acessado em 06
de abril de 2014:
http://ruvlemes.blogspot.com.br/2010/09/ponte-de-macarrao-na-anhanguera-
bate.html
Dicas para construir uma ponte de macarrão, acessado em 06 de abril de 2014:
http://pt.scribd.com/doc/80536680/Dicas-para-construir-uma-ponte-de-macarrao