DP de APS ponte de macarrão 2018

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TRABALHO DP PONTE DE MACARRÃO
ALUNO: RAMYS ELIARDO BARBOSA CANDIOTTO RA: D61HCJ4 TURMA: EC8P30
BRASÍLIA
2021
Sumário
1- Folha de rosto..........................................................................................2
2- Sumário....................................................................................................3
3- Resumo, introdução, metodológia...........................................................4
4- Dimensionamento de treliças...................................................................5
5- Desenvolvimento do projeto, Softwares para simulações e cálculo.........6
6- Construção da ponte, conclusão..............................................................8
7- Bibliográfia................................................................................................9
1 Resumo 
As pontes de macarrão que também são chamadas de pontes de espaguete, tem como intuito serem dimensionadas e calculadas a fim de levar o estudante de Engenharia Civil a pôr seus conhecimentos já adquiridos nas disciplinas do curso em prática. As competições de pontes de macarrão se tornaram bastante comuns nas universidades, tanto nas brasileiras quanto no exterior. O principal objetivo da competição e dar motivação aos alunos, para que eles possam entender na prática toda a teoria vista na sala de aula.
2 Introdução
Compreende-se que aprender os fundamentos teóricos sobre um determinado tema da engenharia civil é importantíssimo para este poder ser aplicado de forma correta, pois como foi na antiguidade, modernamente não há como a construção de uma ponte, por exemplo, ser feita por tentativa e erro, notando que a vida das pessoas, as quais usufruirão deste empreendimento, não pode estar em risco. Porém, é indispensável elaborar mecanismos de ensino que possam unir a teoria com a prática. A ponte de macarrão surge como uma forma de proporcionar esta interação de unificar ambas aprendizagens, levando o aprendizado básico do curso à aplicação em uma área de estrutura, as quais possuem forma de treliça.
Muitas universidades do exterior e do Brasil, mais recentemente, já aderiram este projeto, realizando uma competição entre os discentes. Os alunos, separados por equipes, escolhem um melhor modelo definido pelos próprios integrantes e projetam suas pontes. O objetivo deste trabalho e a importância da aplicação prática do conteúdo teórico ministrado em sala de aula, através do projeto de poentes de macarrão, trazendo assim maior vivência e aproximação à vida profissional durante a graduação.
3 Metodologia
O desenvolvimento do projeto da ponte de macarrão tem como objeto em fazer com que a estrutura resista a maior carga possível sem que haja ruptura. O regulamento seguido por muitas universidades aqui no Brasil é baseado no utilizado pela Universidade do Rio Grande do Sul (UFRGS). São utilizadas pela Universidade do Rio Grande do Sul as seguintes normas básicas: a massa total da estrutura (somado o espaguete mais colas) não pode ser superior a 1kg, descontando a massa da barra de ferro e tubos de apoio; a estrutura deve ser capaz de vencer um vão livre de 1m, não ultrapassando 1,10m, estando apoiadas livremente nas suas extremidades, não sendo permitido a fixação das mesmas; na parte inferior deve ser fixado um tubo de PVC para água fria de 1/2” de diâmetro e 20cm de comprimento; a sua altura não pode ultrapassar 50cm.
Já no exterior uma das universidades pioneiras em todo mundo a realizar este projeto é a Okanagam University College, no Canadá, que implantou este trabalho pela primeira vez em 1983. Na 5 edição do evento, Fith Annual Spaghetti Bridge Competition, em 1983, a universidade promoveu o 1° concurso mundial de pontes de espaguete, passando a ocorrer todos os anos posteriores até o momento. Na 26 edição do certame, Twenty-Sixth Annual Spaghetti Bridge Competittion, em 2009 que ocorreu o recorde mundial alcançado pelos alunos húngaros da Szechenyi Istvan University of Gyor, onde a ponte construída por eles com uma estrutura de 982g suportou 443,58kgf.
No Brasil a universidade pioneira a realizar o torneio de pontes de macarrão é a UFRGS, sendo o 1° evento realizado em 2004. O recorde nacional pertence a instituição, alcançado no 2° semestre de 2011 pelas alunas Carlise Schmitz, bruna Zakharia Hoch e Tieli Silva fraga, com massa total da estrutura de 893g e carga de 234kgf.
4 Dimensionamentos das treliças
Os esforços normais nas treliças podem ser obtidos por diferentes metodologias, entre elas: Método dos Nós, Método das Seções (Método de Ritter).
5 Desenvolvimento do Projeto
Um sistema estrutural bastante utilizado na engenharia são as chamadas treliças, mas o que é uma treliça? 
Uma treliça é uma estrutura reticulada que tem todas as ligações entre barras articuladas, a figura 2 mostra uma treliça plana com suas cargas e reações. Na análise de uma treliça as cargas atuantes são transferidas para os seus nós. A consequência disso em conjunto com a hipótese de ligações articuladas, é que uma treliça apresenta apenas esforços axiais (esforços normais de tração e compressão).
6 Softwares para simulações e cálculos: 
• FTOOL 
• Analisys for Windows 
• West Pont Bridge Designer2004 
• MDSolids.Neste
Calculo da Treliça 
7 O cálculo da treliça pode ser feito utilizando dois métodos: 
• Método das seções 
• Método dos nós
7.1 Método das Seções
 O Método de Ritter consiste em dividir a estrutura em duas partes. A seção analisada deve interceptar a treliça de tal forma que haja apenas 3 incógnitas, representando os esforços atuantes em cada uma das barras, que são determinados através das equações de equilíbrio. Na figura a seguir, temos uma exemplificação desse método. Ver Figura 1
Figura 1
Este método pode ser utilizado em determinadas seções para se definir todas as forças que agem internamente em cada barra. Também se utiliza o método dos nós, porém neste projeto utilizamos fórmulas para estar calculando as trações e compressões conforme descrito abaixo: A partir do conhecimento das propriedades do macarrão foi possível definir equações que serão as ferramentas para a construção da ponte. Como dito anteriormente as barras de uma treliça podem estar submetidas a apenas dois tipos de esforços: 
• Tração 
• Compressão
Quando se faz os cálculos as respostas obtidas já nos dizem se é tração ou compressão dependendo do sentido que adotamos. 
Tração: Quando a força interna tende a esticar a barra é dito que o elemento está tracionado. Essa força, por convenção, é dita positiva (+).
7.2 Método dos Nós
Também conhecido como Método de Cremona, que é o método mais utilizado para determinação dos esforços normais das barras, essa metodologia consiste em verificar o equilíbrio em cada nó. Primeiramente as reações de apoio são determinadas através das equações da estática, e posteriormente são analisadas o equilíbrio de cada um dos nós.
Quando um corpo ou estrutura está em equilíbrio estático (em repouso), o conjunto de forças (ações e reações) e momentos de forças atuantes sobre ele tem resultante nula em todas as direções (1°Lei de Newton). Portanto, para que se mantenha o equilíbrio de um corpo, três equações básicas devem ser atendidas conforme figura 2: 
Figura 2
	
A seguir temos um exemplo simples do cálculo de uma treliça utilizando o método das seções: A partir dessas equações e utilizando a trigonometria, calcula-se a força atuante em cada barra. 8 Consideramos um peso de 10kg aplicado no meio da estrutura, como 10kg equivale a 100N então subdividindo os pesos temos a seguinte configuração na figura 3:
Figura 3
8 Dimensionamentos em software
 Definido o modelo da ponte, sua composição será inserida no software FTOOL contemplando as dimensões pré-estabelecidas. Aplica-se na simulação uma carga de 2 kN no centro da ponte para verificar com o propósito de determinar os esforços atuantes em cada um dos componentes e equipará-los às especificações de tração e compressão dos fios apresentados pelos organizadores da competição.9 Construção da Ponte
MATERIAIS E FERRAMENTAS 
Os seguintes materiais foram utilizados para a construção da ponte, 
• Macarrão; 
• Cola do tipo Resina Epóxi 
• Tubo de PVC 1/2’’ 
• Adesivo Instantâneo 
• Pincel 
• Lâmina Serra;
• Lixa Massa/Madeira;
• Luvas; 
• Estilete Largo, 1 unidade. 
Inicialmente, opta-se pela plotagem e impressão das pranchas feita no AutoCad em escala real. A primeira cópia foi fixada para melhor acompanhamento dos detalhes de construção e a segunda utilizada na confecção do suporte detalhado nas seções subsequentes. Posteriormente, realiza -se os primeiros passos para confecção dos componentes arco principal. A confecção dos tirantes foi realizada em paralelo à construção dos segmentos do arco. Após aplicação da resina nestes elementos, sua disposição e tal que garante uma maior linearidade. Considerando que um único espaguete não tem o tamanho necessário para vencer o vão entre o arco e o ponto central de aplicação de carga, a composição dos tirantes e feita através do transpasse entre diferentes fios do material, garantindo uma possível equidade na distribuição dos esforços.
Em seguida, os componentes do arco são recortados, com o auxílio de uma máquina policorte, nas dimensões descritas em projeto e fixados um a um constituindo ao final o arco. Utiliza-se uma barra de aço para construção (vergalhão) de 8 mm de diâmetro e 60 mm de largura, conforme exigências da competição, fixada no centro inferior do arco principal para aplicação do carregamento. Nas extremidades (apoios), e fixado um tubo de PVC para água fria de 20mm de diâmetro e 200 mm de comprimento. Posteriormente a montagem do arco e apoios, uma extremidade de cada um dos tirantes foi pré-fixada no ponto de aplicação e a outra estendida ao encontro de dois componentes circulares do arco principal.
10 Conclusão
O projeto de ponte de macarrão é um exemplo que unir a teoria à prática é, sem dúvidas, a forma de aproximar o estudante ao exercício profissional que este exercerá após a formação.
11 BIBLIOGRAFIA 
ALUAÇO, Tecnologia e Arte em Estruturas Metálicas e Espaciais. Disponível em: Acesso em: 01 de julho 2015. 
DE ALMEIDA, Maria Cascão Ferreira. Apostila de Elementos de Mecânica das Estruturas – Estruturas Isostáticas. UFRJ, Rio de Janeiro. 
DE LIMA, Luciano Rodrigues Ornelas. Material de aula da disciplina de Resistência dos Materiais IV. Treliças. Disponível em: Acesso em: 28 de junho 2015. 
GRUPEX, Grupo de Experimentação em Estruturas. Apostila De Análise Estrutural I. UFSC. Santa Catarina. Agosto de 2009. 
JOHNSON, Scott. Pontes construídas utilizando estruturas treliçadas. Disponível em: Acesso em: 27 de junho 2015. 
UFRGS. Competição de Pontes de Espaguete. Disponível em: Acesso em: 25 de junho 2015