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PONTE TRELIÇADA Reginaldo Bonfim e Wiliam Nanon Professora – Fabiana Cerqueira Centro Universitário Leonardo da Vinci - UNIASSELVI Engenharia de Produção (ENG 0014) Prática do Modulo V 13/06/2017 RESUMO A etimologia de treliça é “Trelix” e provem do latim ou do francês treillis a Treliça é muito utilizada na engenharia civil, é uma estrutura composta por unidades triangulares construída com elementos retos cujas extremidades são ligadas em pontos conhecidos como nós. Suas origens remontam a própria origem da civilização, onde eram utilizados madeira ou ossos para a sua construção. As treliças surgiram como um sistema estrutural mais econômico que as vigas para vencer vãos maiores e é evidente que essa característica vai depender de vários fatores. É comum encontrar exemplos no dia-a-dia, como pontes, coberturas de galpão, torres de transmissão de rádio, entre outros. “Sem dúvida que em muitos aspectos a história da construção de pontes é a história da civilização. Através dela podemos medir uma parte do processo de um povo. ” Franklin D. Rooservelt Palavras-chave: Treliça. Nós. Amarração Introdução: Por meio deste experimento podemos entender um pouco sobre o funcionamento e a importância das treliças no mundo atual e como são importantes no nosso dia a dia. Além disso o experimento provará como uma matéria prima frágil, podendo se tornar uma estrutura resistente e rígida e compreender como uma ponte treliçada suporta determinadas cargas. Os resultados das articulações das extremidades das barras não têm atritos. As cargas da estrutura são caracterizadas por forças aplicadas apenas por nós (de um modo geral o peso próprio destas estruturas é consideravelmente inferior as cargas a que estão sujeitas pelo que é desprezado). 2 Com isso abordamos a construção de uma ponte treliçada, utilizando palitos de picolé e cola. A construção da ponte deverá ser precedida da análise estrutural de algumas opções possíveis de tipos de pontes. 2 DESENVOLVIMENTO 2.1 CONCEITO DA PONTE TRELIÇADA Treliça é uma estrutura composta de membros conectados com a finalidade de desenvolver resistência a uma certa força resultante aplicada como a da foto 1. Tais membros são os componentes que suportarão a carga da estrutura. Na maioria das treliças, os membros são dispostos em triângulos interconectados devido a sua configuração, os membros da treliça estão sujeitos a tração e compressão por parte da carga. Pelo fato de as treliças serem bastante resistentes e terem um peso proporcionalmente pequeno, elas são também usadas em longas distâncias e possuem vários tipos como o exemplo da foto 2. As treliças vêm sendo usadas amplamente em pontes desde o século XIX. Hoje em dia o uso de treliças se estende a construções de tetos de pequenos e grandes galpões, guindastes de construção, torres e diversas outras máquinas e estruturas. FOTO 1: Ponte treliçada metálica. FONTE: http://awacomercial.com.br/blog/tipos-estruturas-de-pontes/ http://awacomercial.com.br/blog/tipos-estruturas-de-pontes/ 3 FOTO 2: Tipos de pontes treliçadas. FONTE: http://www.internetdict.com/pt/answers/types-of-truss-bridges.html 2.2 MONTAGEM A seguir uma galeria de fotos do material utilizado (foto 3) bem como montagem, itens utilizados são de baixo custo e de fácil acesso. FOTO 3: Materiais utilizados FONTE: Autores Lembrando que apenas foram utilizados na construção protótipo, palitos de picolé e cola de madeira. 4 Utilizando uma viradeira de chapa (foto 4) para auxiliar a colagem dos palitos utilizados na estrutura da ponte FOTO 4: FONTE: Autores Com uma chapa galvanizado (foto 5) foi criado uma espécie de prensa para que os palitos ficassem grudados uniformemente durante 24 horas até que a cola secasse por completo. FOTO 5: Preparando a colagem dos palitos FONTE: Autores 5 Utilizando a mesma chapa que foi utilizada para prensar os palitos, agora utilizamos para usar como gabarito das treliças (foto 6) para manter uniforme as combinações triangulares de ambos os lados. FOTO 6: Iniciando a montagem das treliças FONTE: Autores Na confecção da ponte treliçada também foi utilizado algumas ferramentas como a serra esquadrejadeira manual, estilete, trena, esquadro e lixa. FOTO 7: Utilizando a serra para o preparo dos palitos FONTE: Autores 6 FOTO 8: Matérias e fermentas utilizadas FONTE: Autores Após a montagem e colagem das treliças (laterais da ponte) as mesmas ficaram por mais 24horas para a secagem da cola. FOTO 9: Posicionando das laterais da ponte FONTE: Autores 7 Após o posicionamento das laterais da ponte deu-se início a colagem do tabuleiro da ponte. FOTO 10: Colagem tabuleiro FONTE: Autores FOTO 11: Ajustes finais FONTE: Autores Após a colagem do tabuleiro foi esperado por mais 24horas para a secagem da cola, e assim dar início aos testes de carga que a ponte suportaria. 8 FOTO 12: Ponte treliçada pronta para iniciar os testes FONTE: Autores Na escrita "[...] simulação pode envolver protótipo - primeiros exemplares de um produto, construído para testes - ou modelos submetido a ambientes físicos reais," de acordo com BAZZO e PEREIRA (2006. p. 173). 2.3 ENSAIOS Iniciamos os ensaios com uma carga inicial de 15,475kg aplicada sobre o centro da ponte como mostra a foto 13 e 14. FOTO 13: Início dos testes com um cilindro de nitrogênio de 3m³ FONTE: Autores 9 FOTO 14: Início dos testes com um cilindro de nitrogênio de 3m³ FONTE: Autores Como não houve qualquer tipo de flambagem ou rupturas com o peso de 15,475kg, continuamos os ensaios com outro material, (foto 15) as peças usadas são de aço carbono utilizados em grandes instalações hidráulicas e que possuem variações de peso. FOTO 15: Flange de aço carbono FONTE: Autores 10 Após utilizarmos os flanges de pesos diferente e chegando a uma carga de 33,945Kg, a ponte começou a apresentar deformações plástica tanto na vertical como na horizontal, porém ainda resistindo a mais peso sem ocorrer a ruptura da ponte (foto16 e 17). FOTO 16: Inicio da deformação plástica FONTE: Autores FOTO 17: Peso máximo atingido sem o rompimento da ponte FONTE: Autores 11 A tabela 1 mostra os resultados obtidos no ensaio realizado em campo. Comprimento da ponte (cm) Altura da ponte (cm) Largura da ponte (cm) N° de palitos utilizados (Unid.) Peso da ponte (kg) Carga aplicada sobre a ponte (kg) 54 11,5 11,5 280 0,375 33,945 Tabela 1 – Resultados do Experimento Com base nos dados da tabela 1, obtidos experimentalmente, chegamos ao seguinte resultado: Comprimento da ponte (Cp) = 54 cm Altura da ponte (Ap) = 11,5 cm Largura da ponte (Lp) = 11,5cm Número de palitos (Np) = 280 cm Peso da ponte (Pp) = 0,375kg Carga aplicada (Ca) = 33,945kg Com os resultados obtidos, calcularemos o índice para a comparação entre os grupos. 𝐼𝑐 = 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑋 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑋 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑁° 𝑃𝑎𝑙𝑖𝑡𝑜𝑠 Calculando: 𝐼𝑐=𝐶𝑎 𝑥 𝐴𝑝 𝑥 𝐶𝑝 𝑀𝑝 = 𝐼𝑐=33,945 𝑥 11,5 𝑥 54 280 = 21,079 280 = 𝐼𝑐 = 75,28 12 3. CONSIDERAÇÕES FINAIS A construção de uma ponte com palitos de picolé, apesar de aparentar ser simples, requer um certo conhecimento. Foi complicado fazer as treliças iguais e com o mesmo padrão de tamanho e ângulo. Tendo em vista que um projeto de uma ponte real, o engenheiro deve estar atento as vibrações dos materiais e a dilataçãotérmica, que são preceitos que vimos diante das pesquisas. Tendo em vista que temos que também considerar os pontos em que os nós têm a maior concentração de força, tanto tracionada como sendo comprimido como o exemplo da foto 18. Com o nosso projeto, podemos observar algumas fragilidades dos palitos com a cola. Com algumas modificações específicas baseando no conceito que foi elaborado, concluímos nossa ponte. FOTO18: Desenho da treliça expondo suas reações FONTE: Disponível em http://tamarindoeng.blogspot.com.br/2015/05/ 13 4. CONCLUSÃO O desenvolvimento do projeto onde baseamos para montarmos a nossa ponte treliçada, em uma superfície ampla com vários testes. Está parte foi um pouco complicada, porque desenvolver uma visão teórica e prática ao mesmo tempo, nos pois a pensarmos na forma a qual iremos nos basear, nas treliças, em todos os ângulos e sempre atento e não podendo esquecer de todas essas teorias, que precisa está totalmente encaixada na prática para que tudo possa ocorrer bem e suportar a carga desejada. A utilização de palitos de picolé, apesar de um processo aparentemente simples, agrega uma imensa gama de conhecimentos, haja em vista a necessidade de um estudo detalhado das propriedades do material (no caso madeira), bem como analisar as vantagens da geometria a ser empregada. Esse mesmo estudo é feito no projeto de uma ponte real, de forma que aspectos relevantes são confrontados com questões econômicas, ou seja, é necessário construir uma ponte durável, que atenda às necessidades da região e que tenha o melhor custo benefício. 14 REFERÊNCIAS BAZZO, Walter Antônio; PEREIRA, Luiz Teixeira do Vale. Introdução à Engenharia: Conceitos, ferramentas e comportamentos. Ed. UFSC. Florianopolis. 2006 INTERNETDICT: Tipos de pontes de treliça. Disponível http://www.internetdict.com/pt/answers/types-of-truss-bridges.html. Acesso em 13 abril 2017. AWACOMERCIAL: 4 tipos de estruturas de pontes que todo engenheiro precisa conhecer. Disponível em: http://awacomercial.com.br/blog/tipos-estruturas-de-pontes/. Acesso em 13 abril 2017. 5. ANEXO https://www.youtube.com/watch?v=y_AEBP9kS6s&t=0s http://www.internetdict.com/pt/answers/types-of-truss-bridges.html http://awacomercial.com.br/blog/tipos-estruturas-de-pontes/