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UNIVERSIDADE PAULISTA ANDRESSA APARECIDA PIETRO DE TOLEDO (F349FG0) ANNA CLARA CONDE MIRANDA (N7701E4) BIANKA EMILIANA DAS CHAGAS CHAVES (G418CF6) GABRIELA QUEIROZ DE MOURA (G54BCG4) GABRIEL DE MORAIS FREIRE (G499689) Atividade Prática Supervisionada São José dos Campos 2024 UNIVERSIDADE PAULISTA Atividade Prática Supervisionada Trabalho elaborado para a disciplina de Atividade prática supervisionada com o objetivo de ampliação do conhecimento adquiridos ao longo do semestre. São José dos Campos 2024 RESUMO As pontes de treliça desempenham um papel crucial na engenharia civil, permitindo a travessia de obstáculos naturais e garantindo a continuidade das vias de transporte. Historicamente, essas estruturas têm sido essenciais para o desenvolvimento das sociedades, facilitando o transporte de mercadorias e pessoas. Inicialmente construídas com madeira e amarras, as técnicas evoluíram para o uso de concreto e ferro, melhorando significativamente sua eficácia e durabilidade. O objetivo deste trabalho é projetar, elaborar e construir uma estrutura de ponte de treliça capaz de suportar cargas superiores ao seu próprio peso, utilizando exclusivamente palitos de madeira para churrasco e cola, dentro de restrições dimensionais e estruturais estabelecidas. A metodologia inclui a descrição do objeto de estudo, a construção da treliça, e a realização de testes de carga no laboratório de engenharia civil, onde as condições ambientais foram controladas. Palavras-chave: pontes de treliça; engenharia civil; resistência dos materiais; construção sustentável; eficiência estrutural. 3 LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 - Materiais utilizados…………………………………………………………11 Figura 2 - Ponte finalizada em secagem..………………………………….…….… 11 Figura 3 - Estruturas da parte superior da ponte em montagem e colagem…… 11 Figura 4 - Construção da base da estrutura..………………………...………….… 12 Figura 5 - Construção da base de apoio..………………………........……….....… 12 Figura 6 - Ponte apresentada na competição..………………...............…….…… 12 Figura 7 - Ponte colapsada..………………...................................…….………… 12 Figura 8 - Ponte colapsada..…………………………………….............…….…… 12 4 LISTA DE TABELAS Tabela 1 – Materiais utilizados..……………………………………………………… 10 Tabela 2 – Parâmetros e resultados do projeto..…………………………………… 11 5 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS PTP - Peso total da ponte..……….....………………………………………………… 11 PTS - Peso total suportado…………………………...……………………………….. 11 6 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 7 1.1 Objetivo geral 8 1.2 Objetivos específicos 8 2. METODOLOGIA 9 2.1 Descrição do objetivo de estudo 9 2.2 Descrição do local de estudo e condições 9 2.3 Coleta de dados 10 3. ANÁLISE DOS RESULTADOS 13 4. DISCUSSÃO 14 5. CONCLUSÃO 15 REFERÊNCIAS 16 7 1. INTRODUÇÃO As pontes de treliça desempenham um papel fundamental na engenharia civil, permitindo a travessia sobre obstáculos naturais e garantindo a continuidade das vias de transporte. Desde os tempos antigos, essas estruturas têm sido essenciais para o desenvolvimento das sociedades, facilitando o transporte de mercadorias e pessoas. Originalmente construídas com madeira e amarras, as técnicas de construção de pontes evoluíram para o uso de materiais mais duráveis, como concreto e ferro, melhorando significativamente sua eficácia e durabilidade. A engenharia civil é encarregada de projetar, construir e manter essas infraestruturas, sempre visando o avanço e a sustentabilidade da sociedade. As pontes de treliça são notáveis por sua eficiência no uso de materiais e por sua estrutura robusta. Compostas por barras interligadas que formam figuras triangulares, essas pontes distribuem as cargas de maneira uniforme, oferecendo maior estabilidade e resistência. As treliças, também conhecidas como "sistemas triangulados", são formadas por elementos rígidos chamados barras, conectados por articulações ou nós que permitem a livre rotação, eliminando atritos e outras forças que possam comprometer a estrutura. As cargas são aplicadas exclusivamente nos nós, evitando a transmissão de momentos fletores e submetendo as barras apenas a esforços normais, axiais ou uniaxiais, de tração ou compressão. Quando todos os elementos da treliça estão dispostos em um único plano, ela é denominada treliça plana. Amplamente utilizadas em grandes projetos, como pontes e edifícios, as treliças são ideais para situações onde a distância entre as estruturas é grande ou onde se busca utilizar materiais mais leves. Este trabalho explorará detalhadamente as pontes de treliça, abordando suas características, vantagens e aplicações na engenharia civil moderna. 8 1.1 OBJETIVO GERAL Projetar, elaborar e construir uma estrutura de ponte formada por treliças que seja capaz de suportar cargas superiores ao seu próprio peso. Para isso, foram estabelecidas algumas restrições dimensionais e estruturais, sendo a estrutura fabricada exclusivamente com palitos de madeira para churrasco e cola. 1.2 OBJETIVO ESPECÍFICO 1. Estudar tópicos abordados em disciplinas do semestre, especialmente relacionados à resistência dos materiais, através da criação de uma treliça. 2. Verificar a resistência das cargas nos nós da treliça, considerando os tamanhos dos palitos utilizados, suas sobreposições e bitolas. 3. Desenvolver as relações interpessoais e as dinâmicas de trabalho em grupo, promovendo uma visão prática e mais ampla dos conceitos teóricos estudados em sala de aula. 4. Alcançar um excelente resultado no trabalho, atendendo a todas as exigências e restrições impostas pelo projeto. 9 2. METODOLOGIA 2.1 DESCRIÇÃO DO OBJETIVO DE ESTUDO O objeto de estudo deste trabalho é uma ponte de treliça, projetada para suportar cargas superiores ao seu próprio peso. A estrutura foi construída utilizando palitos de madeira para churrasco e cola, respeitando restrições dimensionais e estruturais específicas. A treliça foi escolhida devido à sua eficiência na distribuição de cargas e estabilidade estrutural. 2.2 DESCRIÇÃO DO LOCAL DE ESTUDO E MATERIAIS UTILIZADOS O experimento foi realizado incialmente em um laboratório de engenharia civil da universidade e terminado na residência dos integrantes do grupo, onde foram coletadas as condições ambientais de ambas as instalações para evitar variações e garantir a mesma secagem dos componentes e precisão dos resultados. MATERIAIS UTILIZADOS Quantidade Palitos de churrasco de bambu 200 Cola instantânea 1 Serra 1 Alicate de corte 1 Régua 1 Lixas 3 Tesoura 1 Esquadro 1 Estilete 1 Jornais 1 Fita crepe 1 Tabela 1 – Materiais utilizados 10 2.3 COLETA DE DADOS Os dados foram coletados durante a construção e o teste da ponte de treliça. Primeiramente, foi realizada a montagem da treliça com palitos de madeira, seguindo um design predefinido que maximiza a resistência estrutural. Cada etapa da construção foi documentada com fotografias e descrições detalhadas. Após a construção, a ponte foi submetida a testes de carga em uma competição na universidade. Pesos incrementais foram adicionados ao centro da ponte até que a estrutura falhasse. A carga máxima suportada foi registrada, bem como as deformações observadas na estrutura. Parâmetros dimensionais do projeto - GRUPOS ENTRELAÇADOS Unidade PTP - Peso total da ponte 0,298 KG PTS - Peso total suportado 16,450 KG FATOR = PTP / PTS 55,201 KG Comprimento 110 CM Largura 11 CM Altura 30 CM Tabela 2 –Parâmetros e resultados do projeto 11 Figura 1 – Materiais utilizados Figura 2 – Ponte finalizada em secagem Figura 3 – Estruturas da parte superior da ponte em montagem e colagem 12 Figura 4 - Construção da base da estrutura Figura 5 - Construção da base de apoio Figura 6 – Ponte apresentada na competição 13 3. ANÁLISE DOS RESULTADOS Para a realização do projeto de treliça, primeiramente escolhemos os materiais necessários e determinamos as dimensões exatas de cada componente. Utilizamos lixa, tesoura, régua, esquadro, lápis e serra manual para a medição e corte dos palitos. Com base no projeto elaborado, quantificamos e cortamos os palitos nas alturas determinadas. Em seguida, regularizamos e separamos os palitos conforme as partes do projeto. A montagem inicial envolveu a ligação e colagem dos palitos com cola tipo Epóxi, respeitando as normas de construção. A treliça foi confeccionada em duas etapas distintas, que foram unidas em uma única estrutura. As duas partes foram conectadas utilizando fita crepe e cola Epóxi, assegurando a precisão dos ângulos e medidas com a ajuda de transferidor e esquadro. Para garantir a estabilidade do protótipo durante a secagem da cola, usamos fita crepe e forramos o chão com jornal para evitar sujeira. Após a montagem, a treliça foi deixada em repouso por um período de 24 horas para a secagem completa da cola. Finalmente, retiramos a fita crepe e realizamos os acabamentos finais com espátula e lixa, garantindo a estética e funcionalidade da treliça. Este processo detalhado assegurou que a treliça atendesse às normas estabelecidas e apresentasse a qualidade desejada para o projeto acadêmico. Durante a apresentação na competição a estrutura de treliças se rompeu entre os nós centrais que não suportaram o peso pendura na parte superior vindo a colapsar parte da estrutura. Figura 7 – Ponte colapsada Figura 8 – Ponte colapsada 14 4. DISCUSSÃO Durante a análise, constatamos que a sobrecarga foi uma das principais causas de rompimento nos nós das estruturas de treliças estudadas. Quando a carga aplicada excedia a capacidade projetada, a força interna nos membros e nos nós aumentava significativamente, frequentemente levando ao rompimento do nó quando a tensão resultante ultrapassou a resistência do material. Em nós que suportavam cargas de compressão, a situação era agravada por conta da flambagem dos membros, concentrando ainda mais tensão no nó e precipitando a falha. Nossa investigação revelou a distribuição das cargas e a interação dos membros sob diferentes condições, crucial para prever e evitar rompimentos. A qualidade do material utilizado na construção das treliças que analisamos foi um fator determinante na integridade dos nós. Identificamos que materiais com defeitos intrínsecos, como fissuras e inclusões, representavam pontos fracos potenciais onde ocorriam rompimentos. Observamos que erros no projeto das treliças que tiveram consequências graves para a integridade estrutural dos nós. Constatamos que o subdimensiona mento dos membros ou dos nós, devido a cálculos incorretos ou omissões, resultou em estruturas incapazes de suportar as cargas previstas. Notamos que, quando o projeto não considerava adequadamente todas as forças aplicadas, especialmente em nós onde múltiplos membros se encontravam, o nó não resistia às tensões reais que enfrentava. Em nossas observações de estruturas de madeira, notamos que os nós naturais da madeira eram locais comuns de falha devido às suas propriedades mecânicas inferiores. Portanto, reforçamos a importância da seleção de materiais de alta qualidade e da manutenção adequada das estruturas para evitar falhas. 15 5. CONCLUSÃO A construção e análise da ponte de treliça utilizando palitos de madeira para churrasco e cola proporcionou uma experiência rica e prática sobre os conceitos de resistência dos materiais e eficiência estrutural. Este projeto, desenvolvido no contexto de uma Atividade Prática Supervisionada, permitiu que aplicássemos conhecimentos teóricos adquiridos ao longo do semestre de maneira tangível e colaborativa. Ao longo do processo, enfrentamos diversos desafios, desde a seleção dos materiais até a execução precisa das técnicas de montagem. A montagem cuidadosa da ponte e os testes de carga revelaram a importância de cada etapa no desempenho final da estrutura. A falha observada durante a competição, especificamente no colapso dos nós centrais, destacou a necessidade de uma análise mais detalhada das forças envolvidas e a relevância da qualidade dos materiais utilizados. Os resultados obtidos confirmaram que a distribuição de cargas em uma estrutura de treliça é crítica para a sua estabilidade e resistência. A sobrecarga e a concentração de tensões nos nós foram identificadas como as principais causas de falha estrutural. Este aprendizado é valioso para futuras aplicações em projetos de engenharia civil, onde a escolha de materiais e o cuidado no dimensionamento são fundamentais para o sucesso de uma construção. Além dos aspectos técnicos, o projeto também proporcionou o desenvolvimento de habilidades interpessoais e a importância do trabalho em equipe. A coordenação entre os membros do grupo, a divisão de tarefas e a resolução conjunta de problemas foram essenciais para a execução bem-sucedida do projeto. Em conclusão, a experiência prática de construir uma ponte de treliça nos permitiu consolidar e expandir nossos conhecimentos em engenharia civil. Este projeto evidenciou a complexidade e a beleza da engenharia estrutural, reforçando a importância de uma abordagem detalhada e rigorosa em todas as etapas de um projeto. Continuar explorando e aplicando esses princípios será crucial para o nosso desenvolvimento profissional e acadêmico na área de engenharia civil. 16 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS GODOY, J. P. Estudo e análise de treliças. ResearchGate. Disponível em: https://www.researchgate.net/publication/301298120_Estudo_e_Analise_de_Trelicas. Acesso em: 14 mai. 2024. GOMES, A. Treliças. Laboratório de Engenharia Civil - UERJ. Disponível em: http://www.labciv.eng.uerj.br/rm4/trelicas.pdf. Acesso em: 15 mai. 2024. INSTITUTO FEDERAL DE MINAS GERAIS (IFMG). Ponte treliçada. IFMG. Disponível em: https://www.ifmg.edu.br/arcos/ensino-1/tai/20181_TAI3_Pontetreliada.pdf. Acesso em: 15 mai. 2024. VIVA DECORA PRO. Treliça: o que é, para que serve e como usar na decoração. Viva Decora. Disponível em: https://www.vivadecora.com.br/pro/trelica/. Acesso em: 16 mai. 2024.