UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPA – UNIPAMPA

CAMPUS ALEGRETE

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

CONSTRUÇÃO DA PONTE DE MACARRÃO

DISCIPLINA DE RESISTENCIA DOS MATERIAIS II

E ESTABILIDADE DAS ESTRUTURAS

DAIANA GONÇALVEZ

DARLIZE BIANCHIN

JESSIKA RIBAS

LISIANI COGO

ALEGRETE, DEZEMBRO DE 2015

INTRODUÇÃO

O referido projeto tem como finalidade a aplicação prática de conhecimentos obtidos em sala de aula para a construção de uma ponte, com elementos produzidos tendo como matéria prima o espaguete. Consequentemente, ao fim do projeto poderá se equiparar os resultados obtidos na prática, com os que foram dimensionados manualmente ou com ajuda de softwares.

A ponte é composta de um arco superior único, que se bifurca na ultima junta e encontra o tablado da mesma, sendo este duplo e conectado por duas barras de cano de 20 mm nas extremidades, e uma barra de ferro na região central. O espaguete utilizado foi da marca Barilla nº7 (espaguete), e as juntas confeccionadas com colas epóxi do tipo resina e massa.

Com primícia básica de possuir menor massa e suportar uma maior carga possível, foi feito o dimensionamento respeitando o regulamento da Competição de Pontes de Espaguete, realizada na Universidade Federal do Pampa – UNIPAMPA, logo a altura não poderia ultrapassar 50 cm, largura com mínimo de 5 cm e máximo de 20 cm, comprimento máximo de 110 cm.

O projeto consta de rápida fundamentação teórica, justificativa de geometria escolhida, projeto no Ftool com as respectivas forças nas barras, cálculo de número de fios em cada barra, dimensionamento e vistas da ponte para contribuir na visualização da mesma.

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

1. Características do macarrão do tipo espaguete nº 07, da marca Barilla

O macarrão já foi ensaiado por outras instituições e as mesmas disponibilizaram algumas caracterizações do mesmo, conforme González et al (2015):

Número médio de fios de espaguete em cada pacote: 500 Diâmetro médio: 1,8 mm Raio médio: 0,9 mm Área da seção transversal: 2,545 x 10-2 cm2 Momento de inércia da seção: 5,153 x 10-5 cm4 Comprimento médio de cada fio: 25,4 cm Peso médio de cada fio inteiro: 1 g Peso linear: 3,937 x 10-2 g/cm Módulo de Elasticidade Longitudinal: 36000 kgf/cm2

a. Dados sobre a resistência à tração do espaguete

A carga de ruptura por tração para um fio de espaguete independente de seu comprimento, logo foi determinada através do ensaio de seis corpos de prova submetidos à tração até sua ruptura apresentando carga média de ruptura em torno de 45,67N.

b. Dados sobre a resistência à compressão do espaguete

A carga de ruptura por compressão do espaguete está relacionada com o fenômeno da flambagem, que depende do comprimento do espaguete, das propriedades geométricas da seção transversal e das condições de vinculação das extremidades.

Logo, para determinação da carga de ruptura o artigo de González et al (2015) conta com curvas obtidas através de 93 ensaios, estas apenas necessitando da quantidade de fios utilizada e do comprimento do mesmo. Porém, para dimensionamento utilizamos outro método que será abordado subsequentemente.

OBJETIVO

Este estudo teve como objetivo a construção de uma ponte de macarrão, a qual deverá seguir todos os requisitos e suportar o máximo de carga colocada sobre sua estrutura.

Para a realização deste trabalho, o grupo teve que respeitar as regras básicas exigidas e estimular a criatividade a fim de desenvolver um bom projeto, construir um bom protótipo e aplicar os conteúdos aprendidos em todas as matérias ministradas até o momento no curso de Engenharia Civil. O grande desafio deste projeto é encontrar soluções para os vários problemas e dificuldades encontradas diante a proposta apresentada bem como as diretrizes e limitações exigidas para a qualificação do projeto.

Para quê os objetivos sejam alcançados, é necessário a utilização coordenada dos recursos humanos, financeiros e materiais bem como a determinação de metas e de um período limitado de tempo para a execução das tarefas.

METODOLOGIA

1. Escolha da geometria a ser empregada

Na escolha da geometria a ser empregada devemos levar em consideração que o macarrão resiste menos à compressão, logo as seções de compressão tem de ter tamanho reduzido em detrimento das de compressão, a fim de evitar ou reduzir a flambagem. Como observado em outros trabalhos, às juntas são uma região que precisamos de atenção redobrada, pois chegam várias barras ao nó, logo o número de juntas tem de ser o menor possível, até para facilitar a construção da mesma.

Levando em consideração tais fatos, optou-se pelo seguinte modelo:

2. Esforços obtidos e dimensionamento dos elementos da treliça

Após definição da geometria a ser aplicada na construção da ponte, a mesma foi lançada no Ftool e foram calculados os esforços de tração ou compressão em cada barra, para fins de cálculo a carga utilizada foi de 50 Kgf.

Para calcular o número de fios foram utilizados fórmulas obtidas através de um grande número de ensaios, onde o professor João Ricardo Masuero (UFRGS) redigiu um roteiro passo-a-passo para calculo do dimensionamento das barras da treliça da ponte.

Para as barras em tração utiliza-se a seguinte fórmula:

Logo, utilizamos 7 fios de espaguete (arranjo maciço) para confecção das barras de tração pois, com essa quantidade, a barra ficou com geometria simétrica, ficando com peso ideal e oferecendo alta resistência a esforços de tração.

Para as barras de compressão utiliza-se a seguinte fórmula:

Logo, utilizamos 22 fios de espaguete (arranjo tubular) para confecção das barras de compressão.

Tendo em mente estes números, podemos tratar a respeito da construção dos fios, para o qual foram utilizados resina epóxi de secagem rápida (24h).

Já para a união de todas estes elementos em uma ponte tridimensional, se utilizaram nos nós (juntas) colas epóxi di tipo massa.

Por fim, a massa da ponte foi de 900 g, e a mesma veio a romper com 13 Kgf.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

A atividade foi de grande valia para o aprendizado e desenvolvimento de algumas noções que por ventura somente com a teoria não viriam à tona, o fator tempo foi preponderante e um dos maiores vilões em toda a construção da ponte de espaguete, mas não foi de todo o responsável pelo desempenho muito abaixo do esperado.